VoIP技術(shù)在礦山通信聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)中的應(yīng)用

李小軍 蘇 軍 張乾明

(1.北京礦冶研究總院 北京102600;2.陜西久盛礦業(yè)投資管理有限公司陜西商洛711503)

對(duì)礦山企業(yè)來(lái)說(shuō)，礦山是一個(gè)開(kāi)放、復(fù)雜、變化的系統(tǒng)，各子系統(tǒng)之間相互影響和制約，信息及時(shí)交流和溝通至關(guān)重要，例如在采礦和運(yùn)輸之間、運(yùn)輸和提升之間等。一般來(lái)說(shuō)，礦山地處偏僻之地，井下環(huán)境比較復(fù)雜、作業(yè)環(huán)境惡劣、多粉塵、潮濕等，多個(gè)子系統(tǒng)必須動(dòng)作協(xié)調(diào)一致，保證礦山生產(chǎn)安全、高效運(yùn)行，必須快速、準(zhǔn)確、及時(shí)地處理和交流這些信息，信息傳輸至關(guān)重要，及時(shí)進(jìn)行快速?zèng)Q策和優(yōu)化，指導(dǎo)礦山生產(chǎn)。目前國(guó)家安監(jiān)總局要求礦山企業(yè)建設(shè)六大系統(tǒng)，其一為通信聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)，傳統(tǒng)通信聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)建設(shè)以公共交換電話網(wǎng)為主，本研究就VoIP技術(shù)在礦山六大系統(tǒng)中的建設(shè)進(jìn)行介紹。目前VoIP技術(shù)已在交通運(yùn)輸行業(yè)、金融行業(yè)呼叫中心業(yè)務(wù)、煤礦、消防工作、城市消防遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)和火電廠［1-5］等中進(jìn)行了應(yīng)用，充分利用了專網(wǎng)寬帶，降低了成本，簡(jiǎn)化了管理，提高了工作效率。

1 VoIP技術(shù)

傳統(tǒng)電話網(wǎng)PSTN(公共交換電話網(wǎng))以電路交換方式傳輸語(yǔ)音，主被叫雙方通過(guò)建立一條實(shí)時(shí)實(shí)電路連接進(jìn)行通話。PSTN提供的是一個(gè)模擬的專有通道，通道之間經(jīng)由若干個(gè)電話交換機(jī)連接而成。當(dāng)兩個(gè)主機(jī)或路由器設(shè)備需要通過(guò)PSTN連接時(shí)，在兩端的網(wǎng)絡(luò)接入側(cè)(即用戶回路側(cè))使用調(diào)制解調(diào)器實(shí)現(xiàn)信號(hào)的模/數(shù)、數(shù)/模轉(zhuǎn)換。PSTN是一種電路交換的方式，當(dāng)一條通路自建立直至釋放時(shí)，其全部帶寬僅能被通路兩端的設(shè)備使用，即它們之間并沒(méi)有任何數(shù)據(jù)需要傳送。在這兩個(gè)局域網(wǎng)中，各有一個(gè)路由器，每個(gè)路由器均有一個(gè)串行端口與Modem相連，Modem再與PSTN相連，再實(shí)現(xiàn)這兩個(gè)局域網(wǎng)的互連。

VoIP(Voice over IP)技術(shù)以IP分組交換網(wǎng)絡(luò)為傳輸平臺(tái)，對(duì)模擬語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行壓縮、打包等一系列特殊處理，使之可以采用無(wú)連接的IP分組數(shù)據(jù)包進(jìn)行傳輸，即把話音或傳真轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)，然后與數(shù)據(jù)一起共享同一個(gè)IP網(wǎng)絡(luò)或Internet互聯(lián)網(wǎng)。

IP網(wǎng)絡(luò)包括Internet、IPLC(國(guó)際專線)、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)等，采用IP協(xié)議。VoIP系統(tǒng)是把傳統(tǒng)的電話網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)組合搭配結(jié)合在一起。

Voice over IP可直譯為透過(guò)IP網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)恼Z(yǔ)音訊號(hào)或影像訊號(hào)，是一種可在IP網(wǎng)絡(luò)上互傳模擬音訊或視訊的技術(shù)，由一連串的轉(zhuǎn)碼、編碼、壓縮、打包等程序，將語(yǔ)音數(shù)據(jù)在IP網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)侥康牡?，然后再?jīng)相反的程序，還原成原來(lái)的語(yǔ)音訊號(hào)以供接聽(tīng)者接收。

VoIP在礦山通信聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)中應(yīng)用，主要通過(guò)井下重點(diǎn)部位設(shè)置固定電話，例如井底車場(chǎng)、馬頭門(mén)、井下運(yùn)輸調(diào)度室、主要機(jī)電硐室、井下變電所、井下各中段采區(qū)、主要泵房、主要通風(fēng)機(jī)房、井下緊急避險(xiǎn)設(shè)施、爆破時(shí)撤離人員集中地點(diǎn)、提升機(jī)房、井下爆破器材庫(kù)、裝卸礦點(diǎn)等，把模擬語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行數(shù)字編碼，在通過(guò)井下已建通信聯(lián)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)通信，使之能和監(jiān)測(cè)監(jiān)控、人員定位系統(tǒng)在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)中融合，實(shí)現(xiàn)其功能(如圖1)。

VoIP在通信聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)中的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)可分為3個(gè)部分:媒體網(wǎng)關(guān)器(前端電話、語(yǔ)音網(wǎng)關(guān))、網(wǎng)關(guān)控制器、語(yǔ)音服務(wù)器和存貯服務(wù)器。

(1)媒體網(wǎng)關(guān)器。網(wǎng)關(guān)主要將語(yǔ)音訊號(hào)轉(zhuǎn)換成為IP封包，將前端客戶的電話語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行采集、編碼，并通過(guò)IP網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)焦芾韱卧痛尜A單元。

(2)網(wǎng)關(guān)控制器。網(wǎng)關(guān)控制器是VoIP技術(shù)的核心，主要負(fù)責(zé)管理訊號(hào)傳輸與轉(zhuǎn)換，包括注冊(cè)管理、SIP配置、網(wǎng)絡(luò)配置、通道配置、補(bǔ)充業(yè)務(wù)等，包括注冊(cè)服務(wù)、代理服務(wù)和重定向管理服務(wù)。①注冊(cè)服務(wù)主要根據(jù)用戶網(wǎng)絡(luò)IP情況，對(duì)設(shè)備進(jìn)行配置，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)的處理;②代理服務(wù)主要接受前端用戶的呼叫請(qǐng)求消息，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)配置將請(qǐng)求發(fā)送給相應(yīng)的客戶或服務(wù)器，同時(shí)作出響應(yīng);③重定向管理服務(wù)主要為代理服務(wù)指出轉(zhuǎn)發(fā)消息應(yīng)送達(dá)的代理服務(wù)器地址。

圖1 通信聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)Fig.1 Communication system structure diagram

(3)服務(wù)器。語(yǔ)音服務(wù)器主要提供電話不通、占線或忙線時(shí)的語(yǔ)音響應(yīng)服務(wù);存貯服務(wù)器(Signaling Gateway)主要存貯電話語(yǔ)音信息和錄音，語(yǔ)音和錄音相應(yīng)記錄信息等歷史記錄的管理和調(diào)用，在交換過(guò)程中進(jìn)行相關(guān)控制，決定通話建立與否，提供相關(guān)應(yīng)用的增值服務(wù)。

2 VoIP在礦山通信聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)中應(yīng)用和前景

2.1 項(xiàng)目概況

礦區(qū):金龍山礦區(qū)開(kāi)拓設(shè)計(jì)采用豎井開(kāi)拓方式，采礦方法以淺孔留礦法為主。

提升系統(tǒng):最低開(kāi)采中段標(biāo)高400 m，井深495 m(包括井底裝礦和井頸部分)。采用6號(hào)雙層罐籠配平衡錘提升，提升礦石、人員、材料和設(shè)備。在730、650 m中段有2個(gè)輔助提升斜井。

運(yùn)輸系統(tǒng):正常生產(chǎn)時(shí)，4個(gè)中段同時(shí)生產(chǎn)，主要集中在 730、690、650、600 m 中段。

排水系統(tǒng):集中排水，由豎井經(jīng)730 m直接排出地表。

通風(fēng)系統(tǒng):井下通風(fēng)采用單翼對(duì)角抽出式的通風(fēng)方式?；旌暇M(jìn)風(fēng)，風(fēng)井出風(fēng)。

目前主巷道有 730、690、650、600 m 中段，井下通信系統(tǒng)建設(shè)在主巷道，主要在豎井馬頭門(mén)、斜井車場(chǎng)、卷?yè)P(yáng)硐室和人員集中進(jìn)出的地方設(shè)置了終端電話;在豎井馬頭門(mén)和斜井車場(chǎng)休息硐室設(shè)置了語(yǔ)音網(wǎng)關(guān)，進(jìn)行數(shù)據(jù)編碼和傳輸;在地表監(jiān)控中心設(shè)了調(diào)度臺(tái)和存貯服務(wù)器，進(jìn)行管理和存貯。

2.2 礦區(qū)VoIP 技術(shù)應(yīng)用

井下人員撥打電話時(shí)，人員的呼叫信號(hào)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)直接傳輸?shù)秸Z(yǔ)音網(wǎng)關(guān)，通過(guò)語(yǔ)音網(wǎng)關(guān)進(jìn)行轉(zhuǎn)換后，發(fā)送給監(jiān)控中心VoIP服務(wù)主機(jī)，服務(wù)主機(jī)根據(jù)主叫用戶的請(qǐng)求地址，將呼叫信號(hào)發(fā)送給被叫客戶端，同時(shí)多媒體調(diào)度臺(tái)在中心的監(jiān)控平臺(tái)上也能監(jiān)控到主叫的呼叫請(qǐng)求。以此相同的原理，其他用戶進(jìn)行呼叫請(qǐng)求也是經(jīng)過(guò)同樣的過(guò)程達(dá)到呼叫目的，見(jiàn)圖2和圖3。

圖2 VoIP技術(shù)運(yùn)用Fig.2 Application of the VoIP technology

圖3 語(yǔ)音調(diào)度主機(jī)設(shè)置Fig.3 Setting of voice scheduling host

金龍山礦區(qū)井下通信聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)建設(shè)中采用了VoIP技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了以下的功能:①井下重點(diǎn)部位與監(jiān)控調(diào)度中心通信無(wú)阻塞，滿足雙向通信要求;②監(jiān)控調(diào)度中心對(duì)井下通話實(shí)現(xiàn)了組呼、全呼、選呼、強(qiáng)拆、強(qiáng)插、緊呼和監(jiān)聽(tīng);③監(jiān)控調(diào)度中心可進(jìn)行緊急呼叫;④監(jiān)控調(diào)度中心能夠監(jiān)控終端設(shè)備發(fā)起通信的位置;⑤主機(jī)實(shí)現(xiàn)了通信信息存貯、查詢;⑥調(diào)度中心可以進(jìn)行通話錄音查詢。

2.3 VoIP技術(shù)在通信聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)和前景

VoIP技術(shù)在井下通信聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)應(yīng)用結(jié)合了井下安全避險(xiǎn)人員定位系統(tǒng)和監(jiān)控監(jiān)控系統(tǒng)系統(tǒng)，使之VoIP技術(shù)本身的優(yōu)勢(shì)能在井下安全避險(xiǎn)六大系統(tǒng)工程中有更好的發(fā)揮。①利用了井下建設(shè)的千兆光纖網(wǎng)絡(luò)，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)電話在通信聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)應(yīng)用中的不足。②VoIP技術(shù)與傳統(tǒng)電話相比，實(shí)現(xiàn)了一些新的功能:呼叫轉(zhuǎn)接、強(qiáng)插、強(qiáng)拆等。③實(shí)現(xiàn)了井下六大系統(tǒng)建設(shè)三網(wǎng)合一，發(fā)揮了光纖通信的優(yōu)勢(shì)。④基于現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)資源和通信設(shè)備，降低了建設(shè)成本，便于管理和維護(hù)，提高了辦公效率。⑤具有很好的擴(kuò)展性，可根據(jù)礦山需求擴(kuò)容，需增加擴(kuò)容模塊即可。⑥使礦山自己擁有了一個(gè)獨(dú)立的語(yǔ)音網(wǎng)絡(luò)，不受傳統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商的牽制，可根據(jù)自己的需求靈活調(diào)整。⑦對(duì)號(hào)碼對(duì)應(yīng)的話機(jī)位置沒(méi)有限制，移機(jī)非常方便，選定位置后只要簡(jiǎn)單配置就可使用。⑧VoIP技術(shù)彌補(bǔ)了傳統(tǒng)語(yǔ)音通信系統(tǒng)中的不足，利用了現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)資源，提供IP備份路由，提高了井下通信的可靠性和覆蓋面。

VoIP技術(shù)雖有很多的優(yōu)勢(shì)［6］，但安全問(wèn)題不能忽視，因?yàn)閂oIP是在互聯(lián)網(wǎng)公共的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下實(shí)現(xiàn)了通信業(yè)務(wù)，會(huì)受到一些攻擊，破壞網(wǎng)絡(luò)的安全措施和防護(hù)墻，例如黑客、惡意代碼攻擊等。發(fā)展前景是好的，主要表現(xiàn)在:①固定向移動(dòng)發(fā)展:可以和井下人員定位系統(tǒng)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)有線和無(wú)線融合;②可定向可視發(fā)展:利用3G和4G網(wǎng)絡(luò)，可視信息包括視頻流媒體、語(yǔ)音等，給人們更多信息交流;③信息化VoIP的發(fā)展:利用數(shù)字礦山建設(shè)，實(shí)現(xiàn)信息共享。

3 結(jié)論

近年來(lái)，隨著礦山企業(yè)對(duì)安全生產(chǎn)的重視，IP網(wǎng)絡(luò)迅速發(fā)展，對(duì)降低通信成本的要求越來(lái)越高，VoIP技術(shù)在礦山通信系統(tǒng)建設(shè)中得到了快速發(fā)展。本研究介紹了VoIP技術(shù)，以某礦山井下通信聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)建設(shè)為例介紹了VoIP技術(shù)的運(yùn)用，VoIP技術(shù)通信聯(lián)絡(luò)結(jié)構(gòu)緊湊，表現(xiàn)在能提供豐富的接口，可以通過(guò)WEB方式方便管理，解決了傳統(tǒng)電話中通信等服務(wù)的需求。VoIP可進(jìn)一步發(fā)展綜合多媒體網(wǎng)絡(luò)，在融合視頻通話等方面是將來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)。

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