Pobierz najnowszy numer

Newsletter

Zapisz się do naszego Newslettera, aby otrzymywać informacje o nowościach z branży!

Jesteś tutaj

Problemy wynikające z integracji systemów DSO z instalacjami SAP

Printer Friendly and PDF

ambient.jpgZ jakimi problemami muszą się zmierzyć projektanci i wykonawcy DSO? Dlaczego czasami odbiory są utrudnione i wydłużone w czasie? Czy takie problemy można przewidzieć odpowiednio wcześniej i zastosować jakieś uniwersalne rozwiązanie?

Aby odpowiedzieć na te pytania, należy zdać sobie sprawę, że zjawiska występujące w czasie nadawania sygnałów alarmowych i komunikatów słownych przez dźwiękowe systemy ostrzegawcze (DSO) oraz ich odbioru przez publiczność są bardzo złożone i dość skomplikowane. Jeśli tak, to należałoby się spodziewać, że ta dziedzina zostanie potraktowana poważnie i znajdzie należne jej miejsce w odnośnych normach i przepisach. Mimo znaczącego postępu w ostatnich latach pozostają jednak wciąż białe plamy, które jak najszybciej należałoby zapełnić, aby nie dochodziło do takich sytuacji, z jaką mieliśmy do czynienia chociażby w przypadku słynnego Terminalu 2. Portu Lotniczego w Warszawie.

Odbiorca

Co się składa na przekaz komunikatów słownych przez DSO? Zacznijmy może od końca, czyli od odbiorcy. Każdy z nas posiada zmysł słuchu. Nasze uszy bezustannie pracują, zapewniając nam łączność ze światem zewnętrznym. Odbierają i analizują sygnały dźwiękowe, a po przetworzeniu wysyłają je do mózgu. Wszystko to dzieje się w zamkniętej przestrzeni zajmującej około 16 cm3 dzięki wykorzystaniu zasad akustyki, mechaniki, hydrodynamiki, elektroniki i matematyki wyższej.

Mózg to najważniejsza część narządu słuchu. Przetwarza na dźwięk ogrom informacji otrzymywanych w postaci impulsów nerwowych. Ta zasadnicza rola mózgu wskazuje na szczególny związek między myśleniem a słyszeniem; zagadnieniem tym zajmuje się akustyka psychologiczna. Mózg umożliwia na przykład przysłuchiwanie się jednej z wielu rozmów prowadzonych w zatłoczonym pokoju. Mikrofon tego nie potrafi, toteż nagranie dokonane w takim pomieszczeniu byłoby raczej niezrozumiałe. Układ limbiczny pomaga mózgowi ocenić, które dźwięki są ważne, a które można pominąć. Dzięki tej umiejętności nawet w hałaśliwym otoczeniu człowiek potrafiwłaściwie zareagować na dźwięki alarmu czy informacji słownych przekazywanych przez DSO.

Odbiorca jest zatem wystarczająco przygotowany na odbiór treści rozgłaszanych przez DSO.

Środowisko akustyczne

W następnej kolejności od końca mamy do czynienia z o wiele mniej skomplikowaną materią, ale jednak stwarzającą największe problemy w zapewnieniu najważniejszego parametru jakościowego pracy DSO, jakim jest zrozumiałość mowy. Chodzi o środowisko akustyczne, w którym rozchodzą się fale dźwiękowe. Ideałem jest otwarta przestrzeń, w której fale dźwiękowe rozchodzą się od źródła we wszystkich kierunkach, nie napotykając na żadne przeszkody, od których mogłyby się odbić. Problem w tym, że przypadek taki jest nie do osiągnięcia, z wyjątkiem specjalnie skonstruowanej komory bezechowej czy też zawieszenia źródła dźwięku i słuchacza wysoko nad ziemią. W budynkach użyteczności publicznej fale dźwiękowe napotykają na swej drodze ściany, stropy, posadzki, okna, elementy wyposażenia. Odbijają się od nich i w konsekwencji do słuchacza dociera suma energii fal odbitych oraz fali bezpośredniej. W tym wypadku mamy do czynienia z polem akustycznym nazywanym polem rozproszonym. W idealnym przypadku, wspomnianym wcześniej, owo pole nazywa się polem swobodnym.

Jakie utrudnienia w prawidłowym rozumieniu mowy przetwarzanej przez DSO i emitowanej z głośników wynikają z istnienia powierzchni ograniczających nagłaśniany obszar budynku?

Pogłos

Pierwsze z nich to pogłos. Pogłos powstaje w wyniku wielokrotnych odbić fali dźwiękowej od powierzchni ścian, posadzki, stropu i elementów wyposażenia. W chwili, gdy źródło dźwięku przestaje generować falę dźwiękową, cisza w pomieszczeniu nie zapada od razu. Energia fal dźwiękowych zanika dopiero po jakimś czasie. Ten czas zależy od kilku czynników. Im większa jest kubatura, tym czas ten jest dłuższy. Staje się tym bardziej dokuczliwy, im twardsze są materiały użyte do wykończenia wnętrza. Do opisu ilościowego czasu pogłosu służy wzór Eyringa:

wzor1.gif

gdzie RT60 oznacza czas pogłosu (ang. reverberation time) przy spadku poziomu dźwięku o 60 dB, V to kubatura wnętrza [m3], S to suma wszystkich powierzchni ograniczających wnętrze, α to średni współczynnik pochłaniania dźwięku przez ściany, strop i posadzkę.

Tam, gdzie w grę wchodzi zapewnienie maksymalnej zrozumiałości mowy, czas ten powinien być jak najkrótszy (0,3–1,2 sekundy). Niestety, na skutek nagminnego braku współpracy architekta wnętrz ze specjalistą z zakresu akustyki środowisko akustyczne jest ostatnim elementem, jaki świadomie kształtuje się na etapie powstawania projektu. Stąd w wielu przypadkach słuchacz może zrozumieć co najwyżej pierwszą sylabę, reszta to jedynie hałas uniemożliwiający zrozumienie czegokolwiek, co powiedziano później. Czy można przewidzieć taki stan rzeczy, zanim dziarsko zabiorą się do pracy budowlańcy, a po nich fachowcy od instalacji słaboprądowych, nie bacząc przy tym wcale na to, jak mizerny będzie efekt ich często ogromnych wysiłków?

wykresy.jpg
Rys. 1. (z lewej) Rzut hali sportowej z naniesionymi wartościami współczynnika zrozumiałości mowy w miejscach odsłuchu
Rys. 2. (z prawej) Zastosowanie tańszych materiałów absorpcyjnych powoduje utratę zrozumiałości mowy

Symulatory

Symulatory komputerowe pozwalają obliczyć między innymi czas pogłosu i umożliwiają modelowanie środowiska akustycznego. Należy wprowadzić niezbędne dane związane z geometrią pomieszczenia, to znaczy wymiary. Następnie dokładnie przypisać powierzchniom ograniczającym pomieszczenie współczynnik pochłaniania dźwięku i na podstawie otrzymanego wyniku czasu pogłosu RT60 zadecydować, czy pozostawić materiały przewidziane w projekcie architektonicznym, czy też zastąpić je innymi, o lepszych właściwościach absorpcyjnych. Na rynku są dostępne zarówno stropy akustyczne, jak i okładziny ścienne posiadające stosowne aprobaty techniczne i przebadane w akredytowanych laboratoriach. Aprobaty techniczne tych materiałów zawierają wartości współczynnika pochłaniania dźwięku dla poszczególnych pasm oktawowych. Można więc na etapie projektu zadbać o właściwe dla dobrej zrozumiałości mowy warunki akustyczne. Zdarza się jednak, że nawet wtedy, gdy wykonano symulację, warunki akustyczne pozostawiają wiele do życzenia. Przyczyny są dwie. Albo projektant przyjął złe założenia, zawyżając chłonność materiałów, albo wykonawca, szukając sposobów na obniżenie kosztów budowy, zastosował tańsze rozwiązania, grzebiąc przy tym szanse na uzyskanie przyzwoitej akustyki.

Często też wyniki symulacji komputerowych, wykonanych dla istniejących obiektów, daleko odbiegają od warunków rzeczywistych. Dzieje się tak dlatego, gdyż brak udokumentowanych wartości współczynnika absorpcji dla materiałów, jakie użyto do wykończenia danego wnętrza. Trzeba powiedzieć, że nawet niewielki wzrost czasu pogłosu RT60, rzędu 0,4 sekundy, może obniżyć poziom współczynnika zrozumiałości mowy na większej części powierzchni, poniżej dopuszczalnego poziomu. W istniejących obiektach lepiej wykonać pomiar czasu pogłosu i w zależności od jego wyniku zadecydować o dalszych krokach niż zdać się na niepewny wynik symulatora. W każdym trudnym przypadku potrzebne jest jednak doświadczenie. Wyniki otrzymywane z symulatora każdorazowo należy poddać wnikliwej analizie, a to dlatego, że algorytm, zgodnie z którym dokonuje on obliczeń, przyjmuje pewne uproszczenia. Stąd wartości naniesione na wykresach mogą się różnić od rzeczywistych.

Mody własne

Oprócz pogłosu w wyniku odbić fal dźwiękowych pojawiają się również fale stojące, nazywane też modami własnymi. Pojawiają się w pomieszczeniach, w których mamy do czynienia z równoległymi powierzchniami ścian, stropu i posadzki, znajdującymi się w niewielkiej odległości od siebie. Walka z modami jest bardzo trudna, ponieważ ich występowanie wiąże się głównie z geometrią pomieszczenia. Zastosowanie materiałów dźwiękochłonnych niewiele tu pomoże, ponieważ ich efektywność absorpcji w zakresie niskich tonów, czyli tam gdzie występują mody, jest najmniejsza.
Środowisko akustyczne kształtują więc odbicia. Niemniej jednak nie jest to jedyny problem.

Hałas

Kolejny czynnik wpływający destrukcyjnie na zrozumiałość mowy to hałas. Jeśli jest nadmierny, uniemożliwia prawidłowe rozumienie mowy. Przekonano się o tym we wspomnianym wcześniej Terminalu 2. W trakcie odbioru systemu DSO zbadano współczynnik zrozumiałości mowy przy włączonym systemie oddymiającym. Okazało się, że system DSO jest bez szans. Jego najgroźniejszym konkurentem stał się system eliminujący śmiercionośny dym, a przy okazji generujący tak wysoki poziom dźwięku, że system DSO mógł mu jedynie pozazdrościć. Błąd w sztuce czy reguła? Zapewne wszyscy mieli dobre intencje. Gorzej jednak ze świadomością zależności, jakie zachodzą w sferze fal w paśmie akustycznym. Zapomniano o tym, że to, co słyszymy, stanowi superpozycję fal bezpośrednich generowanych przez wszystkie źródła dźwięku oraz wszystkich fal odbitych docierających do słuchacza. Energia tych wszystkich fal sumuje się, a jako wynik tej sumy w Terminalu 2. otrzymano potworny hałas. Zabrakło koordynacji na etapie projektowania. Zabrakło uzgodnień między branżami. System DSO i system oddymiania są jednakowo ważne. Kto jednak powinien być zainteresowany dokonaniem takich uzgodnień? Dla systemu oddymiania to bez różnicy, czy w obiekcie jest system DSO, czy też nie. Dla systemu DSO nie jest bez znaczenia, czy i jaki poziom hałasu będzie generował system oddymiający. A co na to przepisy? Owszem, jest mowa o obowiązkowym stosowaniu obu systemów w określonych obiektach. Przepisy nie mówią jednak o tym, jakie są dopuszczalne poziomy hałasu generowanego przez poszczególne systemy, które z natury rzeczy, jako produkt uboczny, dostarczają nadmiaru nikomu niepotrzebnych decybeli. Co zatem powinien zrobić wykonawca DSO, aby nie rozminąć się z celem, dla którego podjął się zadania zainstalowania i uruchomienia systemu DSO? Warto odpowiedzieć sobie na to pytanie jeszcze przed rozpoczęciem prac. Czasami trzeba samemu podjąć wysiłek i zebrać informacje od innych wykonawców, aby się zorientować, czy w ogóle istnieje jakakolwiek szansa na to, że system DSO zadziała poprawnie. W chwili odbiorów wszystkim towarzyszy najczęściej taka sama świadomość zależności występujących w akustyce, jak zawsze, czyli żadna. Dlatego wykonawca DSO może stać się przysłowiowym „chłopcem do bicia”, mimo że zainstalował najlepszy system, a winę ponosi ktoś inny. Nim te sprawy zostaną uregulowane prawnie, tak jak to uczyniono w zakresie kompatybilności elektromagnetycznej, nie pozostaje nic innego, jak przejąć inicjatywę i wymusić niezbędną koordynację i uzgodnienia.

Głośniki

W dalszej kolejności, poprzez środowisko akustyczne, dochodzimy do głośników. Głośnik to przetwornik, w którym następuje konwersja sygnału elektrycznego na akustyczny. Najchętniej i najczęściej mówi się o mocy głośnika. Czy jest to faktycznie jego najważniejszy parametr, mówiący wystarczająco dużo o jakości tego urządzenia? Odpowiedź może wiele osób rozczarować. Podawana moc nominalna informuje użytkownika, że po jej przekroczeniu głośnik ulegnie uszkodzeniu polegającym na przepaleniu cewki. O wiele ważniejsza z punktu widzenia akustyki jest jednak informacja o skuteczności głośnika, którą wyraża poziom ciśnienia dźwięku wytwarzanego przez głośnik w odległości 1 metra, po dostarczeniu do niego mocy 1 wata. Dopiero znajomość tego parametru pozwala na określenie, z jaką mocą głośnik powinien pracować, aby zapewnić wymagany poziom dźwięku w miejscu odsłuchu. Przypuśćmy, że w miejscu odsłuchu zmierzono hałas o wartości 70 dBA. Poziom dźwięku sygnału alarmowego ma być wyższy o 6 do 20 dB od szumu tła. Jeśli głośnik zamontowany jest w stropie podwieszanym na wysokości 2,5 m, to, aby spełnić ten warunek, nie można przekroczyć poziomu 90 dBA w miejscu odsłuchu znajdującym się tuż pod głośnikiem. Co to oznacza dla doboru mocy głośnika? Jeśli zastosujemy głośnik z serii MCR-SQCM produkcji Ambient System, to okazuje się, że głośnikowi wystarczy moc 0,75 W, aby spełnił on wymaganie maksimum 90 dBA w odległości 1 m. Dzieje się tak dlatego, że głośnik ten ma znakomitą skuteczność. W praktyce jednak spotykamy odwrotny trend. Projektanci z uporem godnym lepszej sprawy szafują mocą, jak Zagłoba Niderlandami. Co to oznacza dla inwestora? Załóżmy, że głośnik powinien pracować z poziomem 90 dBA w odległości 1 m, a na linii mamy ich 80. Do zasilania tej linii potrzebny jest wzmacniacz o mocy 60 W. Co się jednak dzieje, gdy projektant w swoim opracowaniu podaje, że każdy głośnik ma pobierać ze wzmacniacza 6 W? Nietrudno wyliczyć, jaką stratę finansową ponosi inwestor, płacąc za coś, czego zabroniono mu w normie. Zbędne 420 W mocy wzmacniacza kosztuje. Można też sobie wyobrazić reakcję słuchacza, który, nie spodziewając się niczego, nagle usłyszy nad głową ryk sygnału alarmowego na poziomie 100 dBA. Jeszcze częściej projektanci popełniają ten błąd w przypadku podziemnych garaży. Tutaj absurdalność takiego podejścia jest jeszcze bardziej uderzająca. Trzeba zdawać sobie sprawę z tego, że w garażach podziemnych w ogóle nie występują materiały tłumiące. Twarde powierzchnie ścian stropu i posadzki wręcz bez strat odbijają falę dźwiękową pochodzącą z głośnika, powodując hałas pogłosowy – tym większy, im większa jest moc głośnika. Ponieważ głośnik dla niskich częstotliwości jest praktycznie źródłem dookolnym, to umieszczenie go na ścianie lub na stropie dodatkowo powoduje wzrost generowanego ciśnienia dźwięku o 3 dB. To tak, jakby podwoić wartość mocy dostarczanej do głośnika. Poza tym garaże są stosunkowo niskie, więc trudno znaleźć takie miejsce montażu głośnika, aby uchronić słuchacza od ogłuszającej dawki decybeli, jeśli na swoje nieszczęście znajdzie się zbyt blisko. Jak już wcześniej wspomniano, energia fal dźwiękowych sumuje się. Jeśli projektant przewidział w garażu podziemnym stanowiącym jedną strefę kilkanaście lub może nawet kilkadziesiąt głośników pracujących z pełną mocą w bezstratnym środowisku, to nietrudno zgadnąć, że huk, jaki powstanie, bez wątpienia wprawi obecnych w zdumienie. Jedynym lekarstwem w takich przypadkach jest obniżanie poziomu dźwięku, z jakim pracują głośniki, oraz zbliżenie ich do słuchaczy.

Centrala DSO

Sama centrala systemu DSO, jeśli jest dobrej jakości, tak jak ma to miejsce w przypadku systemu ABT-Venas, nie powoduje żadnych problemów. Wręcz odwrotnie. Dostarcza dodatkowych narzędzi wspomagających akustyka we właściwym zestrojeniu systemu z warunkami akustycznymi. Korektory graficzne ABT-Venas idealnie odpowiadają potrzebom kompensacji pasma przenoszenia, aby zapewnić wyrównany poziom dźwięku docierającego do słuchacza we wszystkich pasmach oktawowych składających się na pasmo mowy. Można zatem naprawić w pewnym zakresie to, co zostało zepsute przez architekta, obojętnego na wymóg zapewnienia dobrej zrozumiałości mowy, a za to chętnie serwującego pogłos, echo czy falę stojącą.

venas1.jpg

Rys. 3. Centrala DSO ABT-Venas

Lektor

Ostatnim elementem jest oczywiście źródło mowy, czyli lektor. W trakcie akcji ratowniczej wcieli się w tę rolę oficer straży pożarnej. Bez względu na to, kto nim będzie, jedno jest pewne. Da sobie radę!

Leszek Demidowicz
Ambient-System

Zabezpieczenia 1/2009

Wszelkie prawa zastrzeżone. Kopiowanie tekstów bez zgody redakcji zabronione / Zasady użytkowania strony