基于IP網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字錄音聯(lián)絡(luò)通信系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用

張志斌

目前，電務(wù)人員在鐵路沿線作業(yè)仍使用模擬對講機進行聯(lián)絡(luò)防護，存在聯(lián)絡(luò)距離有限、容易產(chǎn)生串?dāng)_、抗電磁干擾不強、通話不能錄音、不能遠程監(jiān)聽對話等不足，無法滿足當(dāng)前鐵路的安全生產(chǎn)需要。因此，建設(shè)一套基于IP網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字錄音聯(lián)絡(luò)通信系統(tǒng)，以實現(xiàn)信號全線覆蓋、各車站通信互聯(lián)、多級調(diào)度指揮、通話錄音存儲的功能，為電務(wù)段現(xiàn)場作業(yè)安全和統(tǒng)一調(diào)度指揮提供有力保障。

1 結(jié)構(gòu)設(shè)計

根據(jù)電務(wù)段的生產(chǎn)組織機構(gòu)設(shè)計網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，包括3級，分別為段指揮中心、車間中心和車站子網(wǎng)。段指揮中心設(shè)于段本部，車間中心設(shè)于車間本部，車站子網(wǎng)設(shè)于沿線各站，如圖1所示。

該系統(tǒng)采用有線和無線混合組網(wǎng)方式。

1．有線鏈路。系統(tǒng)整體網(wǎng)絡(luò)以有線鏈路為主，各車站數(shù)字基站配備基站控制器 （含有線鏈路聯(lián)網(wǎng)模塊），通過鐵路內(nèi)部有線IP網(wǎng)絡(luò)與車間、段中心連接，每個基站、終端、服務(wù)器分配固定IP地址。

圖1 數(shù)字錄音聯(lián)絡(luò)通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

2．無線鏈路。各車站數(shù)字基站具備無線自組網(wǎng)鏈路接口，具備無中心無線數(shù)字鏈路自組網(wǎng)功能，能與固定式無線自組網(wǎng)基站 （長大區(qū)間設(shè)置）、便攜式無線自組網(wǎng)基站 （短隧道區(qū)間設(shè)置）進行無線互聯(lián)。

2 系統(tǒng)組成

系統(tǒng)主要由段指揮中心終端、車間服務(wù)器、車間終端、車站數(shù)字基站、無線自組網(wǎng)基站、數(shù)字終端、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等組成，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

1．段指揮中心。負責(zé)整個網(wǎng)絡(luò)的調(diào)度指揮及管理，設(shè)置一套數(shù)字匯接交換機 （一級節(jié)點）、3個調(diào)度臺和2個網(wǎng)管終端，供總指揮中心進行遠程調(diào)度、錄音分析及遠程管理。

2．車間中心。為一個能夠獨立工作的模塊，每個車間設(shè)置數(shù)字匯接交換機 （二級節(jié)點）、1臺調(diào)度錄音服務(wù)器、1臺中心控制服務(wù)器，供車間的調(diào)度指揮、錄音分析、維護管理使用。

3．車站數(shù)字基站。經(jīng)調(diào)查線路實際情況，車站站間距離約10km，每個車站設(shè)置1個基站可基本滿足信號覆蓋，每個站點 （有IP網(wǎng)絡(luò)）均放置一套單數(shù)字基站設(shè)備，所有車站基站通過IP網(wǎng)絡(luò)進行聯(lián)網(wǎng)。

一個車間內(nèi)的所有基站組建成一個獨立子網(wǎng)，所有車間的基站聯(lián)網(wǎng)可組成多個子網(wǎng)，同一個子網(wǎng)內(nèi)的基站可以實現(xiàn)同頻同播功能。

4．盲區(qū)信號覆蓋設(shè)備，分為3類：①長大區(qū)間盲區(qū)，對不具備有線鏈路條件的地點，采用固定式無線自組網(wǎng)基站實現(xiàn)信號覆蓋，該基站與相鄰的車站基站通過無線連接組網(wǎng)，并通過有線基站的群組劃分來實現(xiàn)固定式自組網(wǎng)基站的群組劃分；②短隧道通信盲區(qū)，采用便攜式無線自組網(wǎng)基站，與車站基站通過無線連接組網(wǎng)，多個無線自組網(wǎng)便攜式基站可組建片區(qū)無線自組網(wǎng)與車站基站連通；③普通區(qū)間盲區(qū)，采用車載式無線鏈路機實現(xiàn)信號覆蓋，使數(shù)字終端能可靠的與車站通信。

5．?dāng)?shù)字終端。采用高性能的專業(yè)數(shù)字對講機，具備噪音抑制、音量優(yōu)化、通話錄音、防護提醒、模擬數(shù)字雙制式、內(nèi)置GPS定位模塊等功能。

3 功能設(shè)計

3．1 基礎(chǔ)功能

1．呼叫功能：包括個呼、組呼、全呼、緊急呼叫4種呼叫方式。其中，車間可以呼叫車間管內(nèi)各工區(qū)，段指揮中心可以呼叫段管內(nèi)各工區(qū)。

2．分區(qū)域同播：通過網(wǎng)管終端可設(shè)置任意區(qū)域內(nèi)的同播，對基站進行分組、分群、組合、互聯(lián)互通，實現(xiàn)全網(wǎng)或區(qū)域的同頻同播。

圖2 數(shù)字錄音聯(lián)絡(luò)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

3．無線自組網(wǎng)：各基站均配備無線鏈路收發(fā)模塊，以單頻點無線方式自動識別并握手聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)同播，具備級聯(lián)能力。車站基站平時采用有線網(wǎng)絡(luò)與所屬交換節(jié)點聯(lián)網(wǎng)，當(dāng)基站有線網(wǎng)絡(luò)中斷時，采用無線單頻數(shù)字自組網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)，保證同頻同播正常使用。

4．制式切換：在管理終端，通過軟件配置調(diào)整即實現(xiàn)全網(wǎng)模擬同播、數(shù)字同播等工作模式的切換，無需硬件更換。

3．2 調(diào)度功能

段指揮中心、車間中心調(diào)度臺具備調(diào)度功能，主要包括發(fā)起呼叫、監(jiān)聽分析、發(fā)短消息等。

1．發(fā)起呼叫：調(diào)度臺對指定的號碼發(fā)起呼叫，與數(shù)字終端或組進行通話。

2．監(jiān)聽分析：某個通話正在進行時，調(diào)度臺能夠隨時加入到該通話或監(jiān)聽該通話音頻。

3．發(fā)送短消息：調(diào)度臺可向網(wǎng)內(nèi)的任意數(shù)字終端 （須有顯示屏）發(fā)送短數(shù)據(jù)消息，內(nèi)容由發(fā)送者編輯，可包括英文字母、阿拉伯?dāng)?shù)字、標點符號、中文等。

3．3 網(wǎng)管功能

主要包括設(shè)備狀態(tài)管理、信息統(tǒng)計管理、軟件和配置管理、安全管理、以及操作日志管理等。

1．系統(tǒng)狀態(tài)管理：顯示和查看全網(wǎng)所有設(shè)備的拓撲及運行狀態(tài)，動態(tài)監(jiān)控全網(wǎng)呼叫的實時情況；系統(tǒng)具有API接口，可通過接口對外提供對數(shù)字終端的定位、軌跡查詢功能。

2．軟件和配置管理：對信道機頻率、亞音、功率、電源、數(shù)字終端等參數(shù)配置管理，對系統(tǒng)軟件進行遠程升級維護。

3．信息統(tǒng)計管理：對系統(tǒng)類故障告警信息、所有呼叫數(shù)據(jù)等進行查詢和統(tǒng)計，并以不同的形式顯示統(tǒng)計結(jié)果。

4．安全管理：對用戶進行管理，并對不同級別的用戶分配不同的權(quán)限。

5．操作日志管理：記錄、存儲和查詢系統(tǒng)內(nèi)各個用戶的操作情況。

3．4 錄音功能

1．通話錄音：錄音服務(wù)器能夠?qū)⑴c通話的音頻錄制下來并存儲到硬盤上，存儲的錄音能隨時調(diào)出播放。

2．錄音回放：可根據(jù)通話雙方的信息或一些其他參數(shù)，包括主叫號碼、被叫號碼、通話時長等，查詢調(diào)出該通話記錄，播放該通話音頻。

4 現(xiàn)場應(yīng)用

目前，數(shù)字錄音聯(lián)絡(luò)通信系統(tǒng)已在廣州電務(wù)段調(diào)度指揮中心、廣深線信號車間、京廣線廣坪段信號車間部署和應(yīng)用，經(jīng)3個多月的使用，該系統(tǒng)具有以下優(yōu)勢。

1．采用數(shù)字通信有效地解決了頻率資源緊張，避免相鄰工區(qū)、其他部門電臺串頻干擾等問題。

2．系統(tǒng)網(wǎng)內(nèi)所有基站通過網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，可根據(jù)需要任意劃分群組，實現(xiàn)電務(wù)段、車間、工區(qū)的多方通話，不受距離限制，極大提高了生產(chǎn)指揮能力。

3．利用無線基站與車站基站自組網(wǎng)，能夠便捷、靈活的實現(xiàn)對大區(qū)間、隧道等盲區(qū)的信號覆蓋，降低了盲區(qū)信號覆蓋的建設(shè)成本。

4．段指揮中心、車間中心可以隨時監(jiān)聽作業(yè)通話，及時發(fā)現(xiàn)和糾正問題，避免作業(yè)事故。

5．系統(tǒng)對所有通話進行錄音存儲，具備錄音檢索和回放功能，為作業(yè)安全分析、問題追責(zé)提供可靠的數(shù)據(jù)支持。

總之，該系統(tǒng)極大地提高了電務(wù)段的生產(chǎn)指揮、安全防護、作業(yè)分析能力，將安全生產(chǎn)管理提高到新的水平。

［1］ 聞映紅，張金寶．?dāng)?shù)字與模擬對講系統(tǒng)的對比分析［J］．鐵道通信信號，2012，48（2）：67－70．

［2］ 辛然，謝曉明．?dāng)?shù)字對講機互聯(lián)網(wǎng)傳輸?shù)闹行恼拒浖O(shè)計［J］．現(xiàn)代電子技術(shù)，2010（2）：73－79．

［3］ 鄭祖輝，數(shù)字集群通信在中國的回顧、現(xiàn)狀和發(fā)展［J］．移動通信，2008（Z1）：15－19．