井下安全語(yǔ)音廣播系統(tǒng)在礦井生產(chǎn)中的應(yīng)用研究

王占強(qiáng)

摘要：井下通信屬于煤礦生產(chǎn)過(guò)程中非常重要的環(huán)節(jié)，同時(shí)也是應(yīng)急救援工作開(kāi)展的基礎(chǔ)。語(yǔ)音廣播系統(tǒng)在井下發(fā)生水、火、瓦斯相關(guān)災(zāi)害時(shí)人工求救的重要技術(shù)，屬于提高井下工作安全性的關(guān)鍵。本文基于井下語(yǔ)音廣播系統(tǒng)模型，分析其功能，并探討其中的關(guān)鍵技術(shù)，希望可以為相關(guān)工作者提供幫助。

關(guān)鍵詞：井下通信;安全語(yǔ)音廣播系統(tǒng);井下生產(chǎn);應(yīng)用效果

0.??? 引言

伴隨著國(guó)家對(duì)于煤礦生產(chǎn)中安全環(huán)境的重視度不斷提升，建設(shè)完善的礦井通信聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)顯得非常重要。煤礦企業(yè)需要基于煤礦安全規(guī)程的相關(guān)要求，及時(shí)構(gòu)建井下通信系統(tǒng)，并基于災(zāi)變發(fā)生時(shí)及時(shí)通知人員快速撤離，并和避險(xiǎn)人員進(jìn)行溝通交流，進(jìn)一步的完善通信聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)，積極推廣應(yīng)用井下無(wú)線通信系統(tǒng)與井下廣播系統(tǒng)。在險(xiǎn)情發(fā)生的同時(shí)，需要及時(shí)通知井下人員進(jìn)行撤離，安全預(yù)警和安全通知的語(yǔ)音廣播系統(tǒng)可以在最短時(shí)間內(nèi)通知系統(tǒng)輻射范圍內(nèi)的工作人員，在相互轉(zhuǎn)告的同時(shí)可以更快的完成人員的撤離，保障工作人員的生命安全。

1.??? 井下語(yǔ)音廣播通信技術(shù)

井下安全語(yǔ)音廣播系統(tǒng)主要是基于以太環(huán)網(wǎng)、千兆工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，借助IP軟件交換技術(shù)和傳統(tǒng)的調(diào)度語(yǔ)音通信技術(shù)結(jié)合起來(lái)構(gòu)建的一種全新通信系統(tǒng)。伴隨著近些年互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的持續(xù)性發(fā)展以及以太網(wǎng)傳輸速率的提升、以太網(wǎng)交換數(shù)據(jù)的水平不斷提高，關(guān)于以太網(wǎng)技術(shù)在工業(yè)控制領(lǐng)域方面的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)顯得越發(fā)突出。當(dāng)前工業(yè)以太網(wǎng)已經(jīng)涉及到百兆與千兆兩種不同類型的工業(yè)以太網(wǎng)，其中百兆工業(yè)以太網(wǎng)的主要作用在于系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)與控制，而千兆工業(yè)以太網(wǎng)的應(yīng)用領(lǐng)域則更加廣闊，其中也涉及到了井下安全語(yǔ)音廣播系統(tǒng)[1]。工業(yè)以太網(wǎng)在的組網(wǎng)方式主要是以樹型、星型、環(huán)型為主，因?yàn)槊旱V井下生產(chǎn)的不同子系統(tǒng)分布均勻擴(kuò)散在工業(yè)礦場(chǎng)的地面以及井下，不同系統(tǒng)之間的設(shè)備相對(duì)分散，如果采用星型與樹型的組網(wǎng)模式路由設(shè)計(jì)過(guò)于復(fù)雜，同時(shí)在維護(hù)線路以及鋪設(shè)線路方面也存在比較高的繁瑣性，此時(shí)環(huán)型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)便成為了可靠度最高的一種，環(huán)型組網(wǎng)結(jié)構(gòu)屬于首選模式。應(yīng)用環(huán)型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可以快速對(duì)結(jié)構(gòu)故障點(diǎn)進(jìn)行定位判斷，可以顯著提升整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)便捷性。在煤礦生產(chǎn)過(guò)程中信息溝通需要借助調(diào)度室交換機(jī)介入監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，并實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)信息與管理信息的融合體現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)兩級(jí)信息的共享，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)可以更好的保持高度冗余度，可以提高整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行可靠性?；谲浗粨Q的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)可以劃分為媒體介入、數(shù)據(jù)傳輸、控制層與業(yè)務(wù)層，軟交換的核心在于控制，媒介介入則涉及到不同的網(wǎng)關(guān)，可以實(shí)現(xiàn)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)到核心網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)傳輸。按照軟交換的技術(shù)混合網(wǎng)絡(luò)可以應(yīng)用開(kāi)放與分層兩種不同的體系結(jié)構(gòu)，促使上層業(yè)務(wù)和地層的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)之間保持低關(guān)聯(lián)，更好的實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)驅(qū)動(dòng)的理念展現(xiàn)，并為后續(xù)的多網(wǎng)融合以及靈活性業(yè)務(wù)提供可靠支持。

SIP屬于井下安全語(yǔ)音廣播中的應(yīng)用層信號(hào)控制協(xié)議，其主要是在于創(chuàng)建、修改以及釋放多個(gè)或單獨(dú)的會(huì)話支持，這一會(huì)話與因特網(wǎng)中的多媒體會(huì)議、IP電話以及多媒體分發(fā)方式基本相同，會(huì)話的參與者可以制劑額借助組播、網(wǎng)狀單播或者是結(jié)合的方式完成通信，通信效率與可靠度比較高。

2.??? 井下安全語(yǔ)音廣播系統(tǒng)的建設(shè)方案

2.1? 模塊建設(shè)與功能總結(jié)

在井下安全語(yǔ)音廣播建設(shè)期間，需要基于以太網(wǎng)的建設(shè)作為基礎(chǔ)，按照語(yǔ)音廣播系統(tǒng)的實(shí)際目標(biāo)以及相關(guān)要求，提出基于IP軟交換技術(shù)支持下的井下語(yǔ)音廣播系統(tǒng)模型。按照IP軟交換技術(shù)的井下語(yǔ)音廣播系統(tǒng)的具體狀況，可以采用軟交換技術(shù)實(shí)現(xiàn)IP電話的系統(tǒng)控制，也就是采用IPPBX為主[2]。借助井下工業(yè)以太網(wǎng)將語(yǔ)音電話以IP方式進(jìn)行承載，并將上行數(shù)據(jù)傳輸?shù)骄?，?shí)現(xiàn)井下的語(yǔ)音廣播。借助軟件的編程支持可以實(shí)現(xiàn)對(duì)IP電話的調(diào)度支持，這一調(diào)度的功能模塊可以直接體現(xiàn)在IPPBX系統(tǒng)當(dāng)中，也可以以獨(dú)立方式展現(xiàn)出來(lái)。

目前來(lái)看，關(guān)于井下安全語(yǔ)音廣播的系統(tǒng)模塊主要在于三個(gè)方面：1、數(shù)據(jù)源。井下安全語(yǔ)音廣播的數(shù)據(jù)源主要是以IP電話、其他生產(chǎn)調(diào)度指揮的多媒體終端以及核心廣播調(diào)度臺(tái)。這里所謂的數(shù)據(jù)源主要是將語(yǔ)音等信息數(shù)據(jù)借助數(shù)字化的壓縮并打包的方式通過(guò)IP網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸。對(duì)于IPPBX廣播控制系統(tǒng)而言，其主要是通過(guò)VoIP處理器為主，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)信號(hào)的編碼、分組打包的處理方式，模塊轉(zhuǎn)換和電源控制集成電路后對(duì)信號(hào)進(jìn)行模數(shù)、數(shù)模轉(zhuǎn)換，同時(shí)提供系統(tǒng)電源的控制需求。通過(guò)MAC方式接入網(wǎng)關(guān)，并以井下擴(kuò)播話站、井下擴(kuò)播話機(jī)、井下廣播音箱等設(shè)備完成語(yǔ)音廣播，該設(shè)備在井下應(yīng)用時(shí)也擁有MA認(rèn)證作為基礎(chǔ)，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)源的構(gòu)建[3];2、承載傳輸層。主要是以井下工業(yè)以太網(wǎng)和不同的數(shù)據(jù)協(xié)議接口，井下工業(yè)以太網(wǎng)屬于語(yǔ)音廣播井下的一種應(yīng)用方式，其屬于井下數(shù)據(jù)IP化的一種基礎(chǔ)前提，承載的傳輸層需要負(fù)責(zé)承載語(yǔ)音的IP包，并借助其傳輸?shù)侥康牡鼐W(wǎng)絡(luò)。井下IP以太網(wǎng)屬于整個(gè)語(yǔ)音廣播的基礎(chǔ)與核心，其屬于廣播通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu)。井下語(yǔ)音廣播系統(tǒng)的井下系統(tǒng)涉及到了井下IP和以太網(wǎng)設(shè)計(jì)、部署，同時(shí)還涉及到網(wǎng)段的劃分等方面，涉及到的傳輸層還需要包含IP和傳統(tǒng)電話網(wǎng)等不同接口;3、處理層。處理層主要涉及到了IPPBX、調(diào)度臺(tái)、調(diào)度主機(jī)、媒體服務(wù)器等。處理層的主要職責(zé)在于對(duì)呼叫進(jìn)行連續(xù)性的控制，并實(shí)現(xiàn)群體呼叫、墻插強(qiáng)拆、錄音等調(diào)度需求的功能。IPPBX屬于一種高性能服務(wù)器，其應(yīng)用軟件技術(shù)采用SIP等協(xié)議方式可以劃分為硬件、軟件模塊、維護(hù)管理以及控制接口等不同層。軟件模塊還可以細(xì)化成為語(yǔ)音信號(hào)處理、IP呼叫管理與控制、IP數(shù)據(jù)的傳輸?shù)取ＵZ(yǔ)音信號(hào)的處理過(guò)程是涉及到了語(yǔ)音編碼、回波抵消、DTMF檢測(cè)等不同環(huán)節(jié)。按照分層結(jié)構(gòu)特征，網(wǎng)關(guān)具備相應(yīng)的基礎(chǔ)性功能，如號(hào)碼查詢、通信連接、信號(hào)調(diào)制、信號(hào)壓縮、信號(hào)解壓以及路由尋址等。借助對(duì)模型的分析可以基本明確，按照IP軟交換技術(shù)作為支持，可以在井下廣播通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中展現(xiàn)承載傳輸層的井下IP以太網(wǎng)系統(tǒng)和應(yīng)用處理層的IPPBX的調(diào)度指揮系統(tǒng)。

2.2? 井下語(yǔ)音廣播系統(tǒng)設(shè)計(jì)

按照IP軟交換系統(tǒng)的支持，可以以礦井工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)為基礎(chǔ)構(gòu)建井下語(yǔ)音廣播系統(tǒng)的主要傳輸平臺(tái)，借助工業(yè)以太網(wǎng)可以將數(shù)字語(yǔ)音通信信號(hào)傳輸?shù)絀P話機(jī)或者是礦用的IP擴(kuò)播電話語(yǔ)音網(wǎng)關(guān)，此時(shí)語(yǔ)音網(wǎng)關(guān)可以借助礦用擴(kuò)播電話設(shè)備將音頻信號(hào)放大，同時(shí)在地面和調(diào)度通信系統(tǒng)、程控交換系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)接，應(yīng)用部分電話線路資源進(jìn)行組網(wǎng)，這一項(xiàng)技術(shù)也可以借助擴(kuò)博電話自動(dòng)摘機(jī)的功能，實(shí)現(xiàn)傳輸信息的廣播以及音樂(lè)等媒體播放。

首先，在地面通信機(jī)房可以配備帶有IP比較緩功能的廣播主機(jī)，主機(jī)可以借助E1接口和調(diào)度通訊系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)接，此時(shí)可以直接掛接在以太網(wǎng)上，并實(shí)現(xiàn)井下IP電話網(wǎng)關(guān)的管理與通信。在地面調(diào)度室部署相應(yīng)的控制臺(tái)，同時(shí)分別部署在礦調(diào)度室與生產(chǎn)控制室，調(diào)度室與皮帶系統(tǒng)集控室等子系統(tǒng)當(dāng)中并賦予相應(yīng)的權(quán)限等級(jí)，從而實(shí)現(xiàn)分區(qū)域、分等級(jí)的廣播控制與相關(guān)管理工作。

3.??? 總結(jié)

綜上所述，保障井下安全語(yǔ)音廣播的安全穩(wěn)定運(yùn)行非常重要，在工作中需要結(jié)合行業(yè)特色展現(xiàn)專業(yè)性、全局性的服務(wù)特征，并充分遵循國(guó)家的相關(guān)硬性要求，借助通信保障工作這一高專業(yè)性技術(shù)支持，可以進(jìn)一步提高關(guān)于井下安全語(yǔ)音廣播的系統(tǒng)建設(shè)，并借助專業(yè)優(yōu)勢(shì)融入全局，發(fā)揮全局服務(wù)優(yōu)勢(shì)。在工作中需要高度重視井下突發(fā)事件的認(rèn)知與判斷，基于保障企業(yè)生產(chǎn)通信穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上，做好關(guān)于井下通信工作經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，進(jìn)一步完善相應(yīng)的通信支持方案，改進(jìn)系統(tǒng)細(xì)節(jié)，真正做到責(zé)任到位、措施到位，強(qiáng)化井下通信質(zhì)量水平，為煤礦生產(chǎn)提供支持。

參考文獻(xiàn)：

[1]?? 萬(wàn)海川.語(yǔ)音智能技術(shù)在軌道交通廣播系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].鐵路通信信號(hào)工程技術(shù)，2018，11（14）：51-52.

[2]?? 李悅，張澤灃.AI系統(tǒng)在廣播語(yǔ)音生成文本中的應(yīng)用探索——以江蘇廣播應(yīng)用實(shí)踐為例[J].傳媒評(píng)論，2018，14（21）：144-145.

[3]?? 王光輝，陳輝，李曉暉，等.無(wú)線電能傳輸技術(shù)在煤礦井下照明系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[J].機(jī)電信息，2019，584（14）：1-5.