語音記錄儀遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計

唐 冰

（中國鐵路南寧局集團(tuán)有限公司南寧通信段，廣西南寧 530000）

0 引言

鐵路通信語音記錄儀記錄著列車調(diào)度員、車站值班員和司機(jī)之間指揮列車運(yùn)行相互聯(lián)系的各種信息，為行車事故和通信設(shè)備的故障分析提供依據(jù)和手段，是鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)必備的行車設(shè)備。鐵路點(diǎn)多、線長、組網(wǎng)困難，部份語音記錄儀仍處于單機(jī)獨(dú)立工作狀態(tài)，維護(hù)管理部門每隔一定時間要對行車語音記錄儀設(shè)備工作狀態(tài)進(jìn)行遠(yuǎn)程電話查詢撥測，每隔一定時間要對行車語音記錄儀設(shè)備進(jìn)行校時，面對大量的語音記錄儀設(shè)備，工作任務(wù)繁重、效率低下，如何讓它們聯(lián)入網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控與管理已經(jīng)成為了亟需解決的難題。

1 設(shè)計原則

本課題研究通過網(wǎng)絡(luò)管理方式解決行車語音記錄儀的遠(yuǎn)程管理難題，根據(jù)鐵路通信設(shè)備維護(hù)規(guī)則的要求和現(xiàn)場使用情況，著重從以下3個方面對既有設(shè)備進(jìn)行設(shè)計：

（1）利用數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)平臺構(gòu)建記錄儀網(wǎng)絡(luò)。通過對記錄儀設(shè)備的IP資源規(guī)劃和硬件配置實現(xiàn)記錄儀遠(yuǎn)程接入到管理服務(wù)器。網(wǎng)管服務(wù)器接入基準(zhǔn)時間同步系統(tǒng)，實現(xiàn)網(wǎng)管及各臺記錄儀時間自動跟蹤同步。

（2）搭建記錄儀網(wǎng)管服務(wù)器軟件，架構(gòu)網(wǎng)管服務(wù)器。通過網(wǎng)管系統(tǒng)實現(xiàn)遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)查詢、文件轉(zhuǎn)儲、播放和輸出、校時等基本功能，并增加實現(xiàn)故障自動報警、告警信息記錄、遠(yuǎn)程配置、時間同步等功能。告警功能實現(xiàn)長閑報警、長錄報警和斷線報警等3類。

（3）在記錄儀設(shè)備側(cè)增加故障監(jiān)控功能模塊，實現(xiàn)設(shè)備工作狀態(tài)自檢上報和網(wǎng)管遠(yuǎn)程配置管理。

同時在設(shè)計中兼顧系統(tǒng)的先進(jìn)性、可行性、安全性、經(jīng)濟(jì)性與可擴(kuò)展性。各項性能說明如下：①先進(jìn)性：在系統(tǒng)設(shè)計方面，采用現(xiàn)代數(shù)據(jù)通信技術(shù)，易于升級擴(kuò)展，能夠在較長的時間段內(nèi)滿足應(yīng)用需求；②可行性：系統(tǒng)與用戶以及上級管理部門的需求和管理制度相適應(yīng)；與建設(shè)規(guī)模實際情況相吻合；③安全性：具有多級安全級別控制、操作人員權(quán)限控制、數(shù)據(jù)傳輸安全控制，數(shù)據(jù)存儲安全保障等；④經(jīng)濟(jì)性：在保證功能完善、先進(jìn)、可靠的基礎(chǔ)上，盡量降低建設(shè)成本；⑤可擴(kuò)展性：系統(tǒng)采用模塊式結(jié)構(gòu)。如果需要接入更多處理單元，或者實現(xiàn)更多功能，可以方便地升級和擴(kuò)展。

2 基本原理

遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)基于語音記錄儀的設(shè)備原理，進(jìn)行設(shè)備故障監(jiān)控模塊的增加，搭建相應(yīng)的網(wǎng)管服務(wù)器監(jiān)控軟件，設(shè)計合理參數(shù)，規(guī)劃利用數(shù)據(jù)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行互聯(lián)，保證整個系統(tǒng)通信的暢通，實現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控管理。

2.1 語音記錄儀

語音記錄儀通過增加的故障告警模塊，按照診斷程序自動對本機(jī)錄音接口狀態(tài)進(jìn)行檢測，記錄檢測結(jié)果；每隔一定時間將檢測結(jié)果與預(yù)先設(shè)置的錄音時基門限進(jìn)行比較，超過門限時基時提示報警并上報網(wǎng)管。其大致過程如下：檢測記錄每一個通道錄音信息，檢測記錄每一個通道空閑信息，獲取得到原始信息時長。每間隔1 min將原始信息時長與（長錄或長閑時基時長的X倍率）做比較，當(dāng)發(fā)現(xiàn)原始信息時長大于（長錄或長閑時基時長的X倍率）時，發(fā)出聲音告警并在顯示屏上顯示告警信息，同時向網(wǎng)管上報告警。

2.2 網(wǎng)管服務(wù)器

網(wǎng)管服務(wù)器軟件系統(tǒng)平時處于正常監(jiān)控狀態(tài)，對通道長時間錄音、長時間不錄音進(jìn)行分析、判斷和自動上報告警。每當(dāng)網(wǎng)管系統(tǒng)檢測到某臺終端設(shè)備上報告警時，提取告警信息字段并做出判斷，根據(jù)判斷的結(jié)果進(jìn)行比較，分析出障礙類型，然后在網(wǎng)管服務(wù)器上提示障礙信息，同時反饋給網(wǎng)管客戶終端，并發(fā)出聲音提示。網(wǎng)管服務(wù)器還可根據(jù)確認(rèn)入網(wǎng)的終端數(shù)目，每間隔一段時間掃描各臺記錄儀連接狀態(tài)，與終端設(shè)備進(jìn)行信息交互，發(fā)現(xiàn)有某臺終端設(shè)備斷網(wǎng)時，提示斷網(wǎng)障礙信息同時聲音提示，實現(xiàn)斷網(wǎng)告警。

2.3 時間同步系統(tǒng)

時間同步對于語音記錄儀是一項重要的參數(shù)，記錄儀終端在獨(dú)立的運(yùn)行環(huán)境下，時間勢必會逐漸的產(chǎn)生偏差，與北京時間不吻合，會產(chǎn)生超過規(guī)定30 s的現(xiàn)象，在實際中也發(fā)現(xiàn)存在這樣的問題。將網(wǎng)管服務(wù)器與基準(zhǔn)時間同步系統(tǒng)互聯(lián)，獲取精準(zhǔn)的授時，網(wǎng)管服務(wù)器作為基準(zhǔn)時間同步系統(tǒng)的客戶端，而基準(zhǔn)時間同步系統(tǒng)作為服務(wù)器，通過NTP協(xié)議進(jìn)行時間的同步，得到高精度的時間校正；語音記錄儀網(wǎng)管服務(wù)器得到高精度的時間校正后，需要將時間授予其管理的語音記錄儀，為了實現(xiàn)授時，此時在語音記錄儀服務(wù)器上安裝記錄儀終端授時軟件，每日自動為各臺記錄儀授時，最終實現(xiàn)各臺語音記錄儀與基準(zhǔn)時間同步。

2.4 網(wǎng)絡(luò)承載系統(tǒng)

網(wǎng)絡(luò)承載系統(tǒng)承載著語音記錄儀與網(wǎng)管服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)通信，信息的發(fā)送與接受都需要良好的通信網(wǎng)絡(luò)保證。語音記錄儀分布的范圍較廣，與網(wǎng)管服務(wù)器之間的距離較遠(yuǎn)，適宜利用路由器組建起來的IP廣域網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信，同時利用SDH（Synchronous Digital Hierarchy，同步數(shù)字體系）傳輸系統(tǒng)搭配使用。語音記錄儀的接入點(diǎn)規(guī)劃在接入層的路由器，采用私有的網(wǎng)絡(luò)地址規(guī)劃IP，分配給每臺記錄儀終端，對于沒有路由器的地點(diǎn)，采用SDH傳輸系統(tǒng)將記錄儀延伸至接入層的路由器。網(wǎng)管服務(wù)器同時也在中心機(jī)房接入IP網(wǎng)絡(luò)，建立起C/S網(wǎng)絡(luò)管理結(jié)構(gòu)。

3 系統(tǒng)架構(gòu)

語音記錄儀遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)的總體框架如圖1所示。采用C/S網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，主要包括網(wǎng)絡(luò)承載系統(tǒng)（TCP/IP）、時間同步、網(wǎng)管服務(wù)器、監(jiān)控終端、語音記錄儀。其中時間同步服務(wù)為網(wǎng)管服務(wù)器授時，實現(xiàn)服務(wù)器與基準(zhǔn)時間同步；監(jiān)控終端是網(wǎng)管人員操作維護(hù)界面，網(wǎng)管服務(wù)器是整個系統(tǒng)的核心，組織、協(xié)調(diào)各系統(tǒng)單元的運(yùn)行，各部分均接入IP承載網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)通信。

整個系統(tǒng)的核心，服務(wù)器軟件是關(guān)鍵，服務(wù)器軟件主要由網(wǎng)絡(luò)管理軟件、客戶端軟件、時間同步軟件3部份架構(gòu)。網(wǎng)絡(luò)管理軟件負(fù)責(zé)監(jiān)控各臺終端設(shè)備，管理各個客戶的權(quán)限分配，具備故障自動報警功能，包括對長閑長錄告警、斷網(wǎng)告警，同時可以對記錄儀終端進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)IP設(shè)置，進(jìn)行長錄、長閑時基和倍率設(shè)置。客戶端軟件具有遠(yuǎn)程查詢、數(shù)據(jù)備份、手動轉(zhuǎn)儲、時鐘校正、監(jiān)聽、遠(yuǎn)程配置、重啟等功能。時間同步軟件具有為各臺終端設(shè)備自動授時功能，每天按指定的時間給記錄儀自動授時。這3個組成軟件共同架構(gòu)了整個遠(yuǎn)程監(jiān)控管理的核心部分。

圖1 遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)的總體框架

4 告警應(yīng)用設(shè)計示例

長錄告警設(shè)計：記錄儀終端長錄時基設(shè)置為120 min，通道P1長錄倍率設(shè)置為1倍，當(dāng)記錄儀檢測到P1通道連續(xù)錄音時間大于120 min時，在本機(jī)提示“P1通道長錄”告警信息并上報網(wǎng)管，網(wǎng)管檢測到這臺記錄儀上報信息進(jìn)行告警庫查詢，得出對應(yīng)的告警提示，將在網(wǎng)管服務(wù)器顯示并發(fā)出聲音告警提示。

長閑告警設(shè)計：記錄儀終端長閑時基設(shè)置為480 min，通道P1長閑倍率設(shè)置為1倍，當(dāng)記錄儀檢測到P1通道連續(xù)大于480 min不錄音時，在本機(jī)提示“P1通道長閑”告警并上報網(wǎng)管，網(wǎng)管檢測到這臺記錄儀上報信息進(jìn)行告警庫查詢，得出對應(yīng)的告警提示，將在網(wǎng)管服務(wù)器顯示并發(fā)出聲音告警提示。

斷網(wǎng)告警設(shè)計：各臺終端設(shè)備入網(wǎng)時在監(jiān)控主機(jī)錄入各臺記錄儀IP地址、站名等信息，監(jiān)控主機(jī)根據(jù)確認(rèn)入網(wǎng)的終端數(shù)目每間隔一段時間掃描各臺記錄儀連接狀態(tài)，與終端設(shè)備進(jìn)行信息交互，發(fā)現(xiàn)有某臺終端設(shè)備斷網(wǎng)時提示斷網(wǎng)障礙信息同時聲音提示，實現(xiàn)斷網(wǎng)告警。

5 結(jié)束語

語音記錄儀遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，用于取代傳統(tǒng)的人工校時、電話撥測巡檢方式，實現(xiàn)記錄儀設(shè)備的遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)化管理，系統(tǒng)具備完善的管理功能，實現(xiàn)遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)測、長閑長錄斷線故障自動報警、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲、數(shù)據(jù)配置管理等功能。通過網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)友好的展示各臺記錄儀工作狀態(tài)、端口、錄音等信息情況。實現(xiàn)網(wǎng)管及各記錄儀時間同步，實現(xiàn)錄音音頻格式轉(zhuǎn)換成通用標(biāo)準(zhǔn)WAVE格式，便于監(jiān)聽、播放。系統(tǒng)采用輪巡的方式對各個站點(diǎn)進(jìn)行分析，通過監(jiān)聽報警信息和巡視錄音文件生成Excel報表，形成閉環(huán)管理。