專利名稱：基于網絡控制的定向聲音廣告系統及網絡控制方法
技術領域：
本發明涉及聲音定向傳播技術，特別涉及一種基 于網絡控制的定向聲音廣告系 統，以及一種定向聲音廣告系統網絡控制方法。
背景技術：
現有的戶外廣告音頻播放系統都是采用的全向性的音頻播放方式，在實踐過程 中，其存在以下問題1.聲音指向性較差，有的廣告系統因為控制不當，容易產生噪音擾民的問題，干擾 附近居民的正常生活，不僅達不到廣告的目的，而且還會招致受眾的反感；2.網絡控制性不強，通常這樣的廣告都是通過1臺控制裝置操作幾個音頻播放裝 置進行廣告播放，其控制的覆蓋范圍小、可控播放裝置少、功能單一、內容切換速度慢；有鑒于此，有必要設計出一種利用了先進的網絡控制技術，能夠實現大范圍控制 覆蓋。現設計出了對數量眾多的播放裝置進行控制的直音音頻廣告播放系統，該系統能實 現聲音的定向播放，不會對定向區域以外的人群產生干擾。
發明內容
有鑒于此，本發明的目的之一是提供一種基于網絡控制的定向聲音廣告系統，充 分利用了 3G網絡控制技術，通過多級服務器架構，能夠實現對上千臺聲音播放單元的網絡 控制，同時利用了定向聲波衰減小、傳輸距離遠的特點，具有定向性好、結構緊湊、控制方便 的優點。本發明的目的之二是提供一種定向聲音廣告系統網絡控制方法。本發明的目的之一是通過以下技術方案實現的本發明的基于網絡控制的定向聲音廣告系統包括定向聲音工作單元、網絡接入模 塊和服務器，每一定向聲音工作單元通過網絡接入模塊與互聯網實現連接，并得到固定的 IP地址，所述服務器接入互聯網，通過互聯網對定向聲音單元實現網絡控制。進一步，所述系統采用多級服務器架構，其最上層的服務器為主服務器，下層的服 務器通過交換機與其所屬的上層服務器相聯接并受其控制，處于最下層的服務器接入互聯 網且每一最下層的服務器通過對應IP地址的方式連接至多個定向聲音工作單元，并根據 其所屬的上層服務器的控制命令對其連接的定向聲音工作單元進行管理；進一步，所述定向聲音工作單元包括外存儲器、音頻輸出單元、定向聲音發射單元 和帶MP3播放功能的微控制器，所述網絡接入模塊、音頻輸出單元和外存儲器分別與微控 制器的對應端口相聯接，所述音頻輸出單元的信號輸出端與定向聲音發射單元的信號輸入 端相聯接；進一步，所述系統還包括電源單元，所述電源單元的供電輸出端分別與外存儲器、 音頻輸出單元、定向聲音發射單元和微控制器的供電輸入端相聯接，所述電源單元的控制 端口與微控制器的對應端口相聯接并受其控制；進一步，所述定向聲音發射單元包括語音信號控制單元、調制處理單元、功率放大單元、阻抗匹配單元和超聲波換能器，所述語音信號控制單元的信號輸入端與音頻輸出單 元的聲音輸出端相聯接，語音信號控制單元的信號輸出端與調制處理單元的信號輸入端相 聯接，調制處理單元的信號輸出端與功率放大單元的信號輸入端相聯接，功率放大單元的 信號輸出端與阻抗匹配單元的信號輸入端相聯接，阻抗匹配單元的信號輸出端與超聲波換 能器的信號輸入端相聯接；進一步，所述超聲波換能器為壓電超聲波換能器；進一步，所述定向聲音發射單元還包括本振信號源，所述本振信號源的信號輸出 端與調制處理單元的載波輸入端相聯接。本發明的目的之二是通過以下技術方案實現的該方法包括以下步驟
1)將定向聲音廣告系統分為多個定向聲音工作單元，每一聲音工作單元通過網絡 接入模塊接入互聯網，并分配到固定的IP地址；2)設置一臺主服務器，主服務器接入互聯網，并通過互聯網對具有固定IP地址的 定向聲音工作單元進行網絡控制。進一步，在步驟2)中采用多級服務器架構，處于最上層的服務器為主服務器，下 層的服務器通過交換機與其所屬的上層服務器實現數據交換并受其控制，處于最下層的服 務器接入互聯網且每一最下層的服務器通過對應IP地址的方式連接至多個定向聲音工作 單元，并根據其所屬的上層服務器的控制命令對其連接的定向聲音工作單元進行管理；進一步，所述定向聲音工作單元包括了外存儲器、音頻輸出單元、定向聲音發射單 元和帶MP3播放功能的微控制器，所述網絡接入模塊、音頻輸出單元和外存儲器分別與微 控制器的對應端口相聯接；所述定向聲音發射單元包括了依次聯接的語音信號控制單元、調制處理單元、功 率放大單元、阻抗匹配單元和超聲波換能器，其中，語音信號控制單元接收來自音頻輸出單 元的音頻信號，并經調制處理、功率放大、阻抗匹配后由超聲波換能器輸出，實現廣告聲音 的定向播放。本發明的有益效果是1.本發明充分利用了 3G網絡控制技術，定向聲音工作單元通過網絡接入模塊與 3G基站連接，接入到互聯網中，由于每個網絡接入模塊在連上網絡后就能得到唯一的一個 IP地址，從而在控制端上采用上網的主服務器就可以訪問控制對應地址的每一個工作單 元，其控制范圍大、控制的工作單元數量眾多，有效地克服了傳統模式控制覆蓋范圍小、可 控播放裝置少、功能單一、內容切換速度慢的缺陷；2.本發明還可以通過主服務器和下級服務器的設置，采用多級服務器管理方式， 克服了一臺服務器主機在時效上、網絡帶寬上存在的瓶頸，能夠實現對上千臺聲音播放單 元的網絡控制，進一步增大了控制數量；3.本發明還利用了定向聲波衰減小、傳輸距離遠的特點，能將語音信號通過調制、 放大和匹配與阻抗變換后，通過超聲波換能器輸出定向的調制超聲波信號，利用空氣的非 線性效應，該聲音只在超聲波行進的指定區域可以聽見，并且由于聲音的集中性，不會產生 不同區域之間的聲音串擾，即實現“直音”效果，并且不會干擾其他區域的正常活動。本發明的其他優點、目標和特征在某種程度上將在隨后的說明書中進行闡述，并且在某種程度上，基于對下文的考察研究對本領域技術人員而言將是顯而易見的，或者可 以從本發明的實踐中得到教導。本發明的目標和其他優點可以通過下面的說明書和權利要 求書來實現和獲得。
為了使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明作進 一步的詳細描述，其中
圖1為本發明的控制連接示意圖；圖2為定向聲音工作單元的連接示意圖；圖3為定向聲音發射單元的連接示意圖。
具體實施例方式
以下將參照附圖，對本發明的優選實施例進行詳細的描述。應當理解，優選實施例 僅為了說明本發明，而不是為了限制本發明的保護范圍。如圖1所示，本發明的基于網絡控制的定向聲音廣告系統包括定向聲音工作單元 1、網絡接入模塊2、主服務器3和二級服務器4，每一定向聲音工作單元1通過網絡接入模 塊2進行與互聯網的無線連接，并得到固定的IP地址，主服務器3通過交換機與二級服務 器4的控制輸入端相聯接，二級服務器4的控制輸出端接入互聯網，每一二級服務器通過對 應IP地址的方式實現對一定數量定向聲音工作單元1的管理，實現網絡控制。本實施例中， 網絡接入模塊選用3G無線模塊，可以通過3G技術實現定向聲音工作單元與互聯網的無線 連接，另外，本系統只采用了二級服務器架構，理論上，還可以根據所要控制的定向聲音工 作單元的多少對服務器的架構方式進行調整(如三級、四級架構等)，以滿足大數量級控制 的需要。如圖2所示，定向聲音工作單元1包括外存儲器11、音頻輸出單元12、定向聲音發 射單元13和帶MP3播放功能的微控制器14，網絡接入模塊2、音頻輸出單元12和外存儲器 11分別與微控制器14的對應端口相聯接，音頻輸出單元12的信號輸出端與定向聲音發射 單元13的信號輸入端相聯接。本實施例中，外存儲器11采用FLASH ROM，微控制器選用AT89C51SND1單片機，該 單片機是ATMEL公司推出的一款用于MP3播放的51系列MCU，它在ATM9C51的基礎上進行 功能的擴展，與通常的51系列單片機相比，其主要的功能特點表現在硬件MP3解碼模塊； 可編程輸出音頻信號；兩通道ADC輸入；USB2. 1控制器；44個1/0，包括鍵盤輸入、SPI接口， 多媒體卡接口等，用于本發明的系統非常適合。本系統還包括電源單元5，電源單元5的供電輸出端分別與外存儲器11、音頻輸出 單元12、定向聲音發射單元13和微控制器14的供電輸入端相聯接，電源單元5的控制端口 與微控制器14的對應端口相聯接并受其控制。如圖3所示，所述定向聲音發射單元13包括語音信號控制單元130、調制處理單元 131、功率放大單元132、阻抗匹配單元133和超聲波換能器134，所述語音信號控制單元130 的信號輸入端與音頻輸出單元12的聲音輸出端相聯接，語音信號控制單元130的信號輸出 端與調制處理單元131的信號輸入端相聯接，調制處理單元131的信號輸出端與功率放大單元132的信號輸入端相聯接，功率放大單元132的信號輸出端與阻抗匹配單元133的信 號輸入端相聯接，阻抗匹配單元133的信號輸出端與超聲波換能器134的信號輸入端相聯 接。本實施例中，超聲波換能器還可以選用壓電超聲波換能器。定向聲音發射單元13 還包括本振信號源135，本振信號源135的信號輸出端與調制處理單元131的載波輸入端相 聯接，用于輸入載波進行信號調制。本發明的系統在工作時，微控制器控制網絡接入模塊接入3G網絡獲得IP地址，通 過向固定IP地址的主服務器發送播放請求，主服務器收到播放請求后，通過互聯網把要播 放的MP3文件通過網絡接入模塊傳輸到FLASH ROM中，并傳回播放時間表，完成后網絡接入 模塊處于休眠狀態。微處理器解析播放時間表，把MP3文件進行解碼，送音頻輸出單元處理 后輸出廣告音頻信號，該音頻信號經聲音定向發射單元處理后定向播放出去。微處理器在 播放中根據播放時間表監控播放系統，如出出現異常，啟動網絡接入模塊發回主機故障代 碼，警示主機該工作單元出錯，同時根據時間表控制供電系統，實時開啟關閉對應的工作模 ±夬，實現電能的優化利用。
基于上述的系統，本發明還提供了一種定向聲音廣告系統網絡控制方法，包括以 下步驟1)將定向聲音廣告系統分為多個定向聲音工作單元，每一聲音工作單元通過網絡 接入模塊接入互聯網，并分配到固定的IP地址；2)設置一臺主服務器，主服務器接入互聯網，并通過互聯網對具有固定IP地址的 定向聲音工作單元進行網絡控制，作為進一步的改進，可采用多級服務器架構，即還設置多 臺下級服務器，下級服務器通過交換機與其所屬的上級服務器實現數據交換并受其控制， 處于最終端位置的下級服務器接入互聯網且每一終端下級服務器通過對應IP地址的方式 連接至一定數量的定向聲音工作單元，并根據其所屬的上級服務器的控制命令對其連接的 定向聲音工作單元進行管理。該方法中提到的定向聲音工作單元包括了外存儲器、音頻輸出單元、定向聲音發 射單元和帶MP3播放功能的微控制器，網絡接入模塊、音頻輸出單元和外存儲器分別與微 控制器的對應端口相聯接；定向聲音發射單元包括了依次聯接的語音信號控制單元、調制處理單元、功率放 大單元、阻抗匹配單元和超聲波換能器，其中，語音信號控制單元接收來自音頻輸出單元的 音頻信號，并經調制處理、功率放大、阻抗匹配后由超聲波換能器輸出，實現廣告聲音的定 向播放。本發明的組網結構特別適合于公交站臺上進行定向聲音廣告系統的布置，其廣告 終端容量可以擴展到3000個以上，每個站臺的聲音廣告系統與中央控制系統無線連接，中 心機房控制監測各個廣告站臺廣告情況，采用遠程無線方式實現點對點廣告播放、時間控 制、廣告語音實時更新，廣告系統錯誤報警等功能，通過采用聲音定向傳播技術還能夠使聲 音的播放集中在一個固定的區域內，不會對周邊群眾的生活產生噪音干擾，不僅廣告針對 性得到加強，同時對于建設文明社會具有重要的意義。最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，盡管參照較 佳實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本技術方案的宗旨和范圍，其均應涵蓋在本發 明 的權利要求范圍當中。
權利要求
基于網絡控制的定向聲音廣告系統，其特征在于包括至少一個定向聲音工作單元(1)、網絡接入模塊(2)和服務器，每一定向聲音工作單元(1)通過網絡接入模塊(2)與互聯網實現連接，并得到固定的IP地址，所述服務器接入互聯網，通過互聯網對定向聲音單元(1)實現網絡控制。
2.根據權利要求1所述的基于網絡控制的定向聲音廣告系統，其特征在于所述系統 采用多級服務器架構，其最上層的服務器為主服務器(3)，下層的服務器通過交換機與其所 屬的上層服務器相聯接并受其控制，處于最下層的服務器(4)接入互聯網且每一最下層的 服務器(4)通過對應IP地址的方式連接至多個定向聲音工作單元，并根據其所屬的上層服 務器的控制命令對其連接的定向聲音工作單元(1)進行管理。
3.根據權利要求1或2所述的基于網絡控制的定向聲音廣告系統，其特征在于所述 定向聲音工作單元(1)包括外存儲器(11)、音頻輸出單元(12)、定向聲音發射單元(13)和 帶MP3播放功能的微控制器(14)，所述網絡接入模塊(2)、音頻輸出單元(12)和外存儲器(II)分別與微控制器(14)的對應端口相聯接，所述音頻輸出單元(12)的信號輸出端與定 向聲音發射單元(13)的信號輸入端相聯接。
4.根據權利要求3所述的基于網絡控制的定向聲音廣告系統，其特征在于所述系統 還包括電源單元(5)，所述電源單元(5)的供電輸出端分別與外存儲器(11)、音頻輸出單元 (12)、定向聲音發射單元(13)和微控制器(14)的供電輸入端相聯接，所述電源單元(5)的 控制端口與微控制器(14)的對應端口相聯接并受其控制。
5.根據權利要求4所述的基于網絡控制的定向聲音廣告系統，其特征在于所述定 向聲音發射單元(13)包括語音信號控制單元(130)、調制處理單元(131)、功率放大單元 (132)、阻抗匹配單元(133)和超聲波換能器(134)，所述語音信號控制單元(130)的信號輸 入端與音頻輸出單元(12)的聲音輸出端相聯接，語音信號控制單元(130)的信號輸出端與 調制處理單元(131)的信號輸入端相聯接，調制處理單元(131)的信號輸出端與功率放大 單元(132)的信號輸入端相聯接，功率放大單元(132)的信號輸出端與阻抗匹配單元(133) 的信號輸入端相聯接，阻抗匹配單元(133)的信號輸出端與超聲波換能器(134)的信號輸 入端相聯接。
6.根據權利要求5所述的基于網絡控制的定向聲音廣告系統，其特征在于所述超聲 波換能器(134)為壓電超聲波換能器。
7.根據權利要求6所述的基于網絡控制的定向聲音廣告系統，其特征在于所述定向 聲音發射單元(13)還包括本振信號源(135)，所述本振信號源(135)的信號輸出端與調制 處理單元(131)的載波輸入端相聯接。
8.定向聲音廣告系統網絡控制方法，其特征在于包括以下步驟1)將定向聲音廣告系統分為多個定向聲音工作單元，每一聲音工作單元通過網絡接入 模塊接入互聯網，并分配到固定的IP地址；2)設置一臺主服務器，主服務器接入互聯網，并通過互聯網對具有固定IP地址的定向 聲音工作單元進行網絡控制。
9.根據權利要求8所述的定向聲音廣告系統網絡控制方法，其特征在于在步驟2)中 采用多級服務器架構，處于最上層的服務器為主服務器，下層的服務器通過交換機與其所 屬的上層服務器實現數據交換并受其控制，處于最下層的服務器接入互聯網且每一最下層的服務器通過對應IP地址的方式連接至多個定向聲音工作單元，并根據其所屬的上層服 務器的控制命令對其連接的定向聲音工作單元進行管理。
10.根據權利要求8或9所述的定向聲音廣告系統網絡控制方法，其特征在于所述定 向聲音工作單元包括了外存儲器、音頻輸出單元、定向聲音發射單元和帶MP3播放功能的 微控制器，所述網絡接入模塊、音頻輸出單元和外存儲器分別與微控制器的對應端口相聯 接；所述定向聲音發射單元包括了依次聯接的語音信號控制單元、調制處理單元、功率放 大單元、阻抗匹配單元和超聲波換能器，其中，語音信號控制單元接收來自音頻輸出單元的 音頻信號，并經調制處理、功率放大、阻抗匹配后由超聲波換能器輸出，實現廣告聲音的定 向播放。
全文摘要
本發明公開了一種基于網絡控制的定向聲音廣告系統，包括定向聲音工作單元、網絡接入模塊和服務器，每一定向聲音工作單元通過網絡接入模塊無線的與互聯網連接，并得到固定的IP地址，所述服務器接入互聯網，通過對定向聲音單元實現網絡控制，作為進一步改進，所述系統采用多級服務器架構，下層的服務器通過交換機與其所屬的上層服務器相聯接并受其控制，處于最下層的服務器入互聯網且連接至多個定向聲音工作單元，本發明充分利用了網絡控制技術，其控制范圍大、控制的工作單元數量眾多，有效地克服了傳統模式控制覆蓋范圍小、可控播放裝置少、功能單一、內容切換速度慢的缺陷，另外，本發明還公開了一種定向聲音廣告系統網絡控制方法。
文檔編號H04L29/06GK101867582SQ20101020117
公開日2010年10月20日 申請日期2010年6月13日 優先權日2010年6月13日
發明者張奔牛, 鄭博仁 申請人:重慶交通大學