VoIP技術在礦山通信聯絡系統中的應用

李小軍 蘇 軍 張乾明

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

對礦山企業來說，礦山是一個開放、復雜、變化的系統，各子系統之間相互影響和制約，信息及時交流和溝通至關重要，例如在采礦和運輸之間、運輸和提升之間等。一般來說，礦山地處偏僻之地，井下環境比較復雜、作業環境惡劣、多粉塵、潮濕等，多個子系統必須動作協調一致，保證礦山生產安全、高效運行，必須快速、準確、及時地處理和交流這些信息，信息傳輸至關重要，及時進行快速決策和優化，指導礦山生產。目前國家安監總局要求礦山企業建設六大系統，其一為通信聯絡系統，傳統通信聯絡系統建設以公共交換電話網為主，本研究就VoIP技術在礦山六大系統中的建設進行介紹。目前VoIP技術已在交通運輸行業、金融行業呼叫中心業務、煤礦、消防工作、城市消防遠程監控系統和火電廠［1-5］等中進行了應用，充分利用了專網寬帶，降低了成本，簡化了管理，提高了工作效率。

1 VoIP技術

傳統電話網PSTN(公共交換電話網)以電路交換方式傳輸語音，主被叫雙方通過建立一條實時實電路連接進行通話。PSTN提供的是一個模擬的專有通道，通道之間經由若干個電話交換機連接而成。當兩個主機或路由器設備需要通過PSTN連接時，在兩端的網絡接入側(即用戶回路側)使用調制解調器實現信號的模/數、數/模轉換。PSTN是一種電路交換的方式，當一條通路自建立直至釋放時，其全部帶寬僅能被通路兩端的設備使用，即它們之間并沒有任何數據需要傳送。在這兩個局域網中，各有一個路由器，每個路由器均有一個串行端口與Modem相連，Modem再與PSTN相連，再實現這兩個局域網的互連。

VoIP(Voice over IP)技術以IP分組交換網絡為傳輸平臺，對模擬語音信號進行壓縮、打包等一系列特殊處理，使之可以采用無連接的IP分組數據包進行傳輸，即把話音或傳真轉換成數據，然后與數據一起共享同一個IP網絡或Internet互聯網。

IP網絡包括Internet、IPLC(國際專線)、無線網絡等，采用IP協議。VoIP系統是把傳統的電話網與互聯網組合搭配結合在一起。

Voice over IP可直譯為透過IP網絡傳輸的語音訊號或影像訊號，是一種可在IP網絡上互傳模擬音訊或視訊的技術，由一連串的轉碼、編碼、壓縮、打包等程序，將語音數據在IP網絡上傳輸到目的地，然后再經相反的程序，還原成原來的語音訊號以供接聽者接收。

VoIP在礦山通信聯絡系統中應用，主要通過井下重點部位設置固定電話，例如井底車場、馬頭門、井下運輸調度室、主要機電硐室、井下變電所、井下各中段采區、主要泵房、主要通風機房、井下緊急避險設施、爆破時撤離人員集中地點、提升機房、井下爆破器材庫、裝卸礦點等，把模擬語音信號進行數字編碼，在通過井下已建通信聯絡網絡通信，使之能和監測監控、人員定位系統在同一個網絡平臺中融合，實現其功能(如圖1)。

VoIP在通信聯絡系統中的組網結構可分為3個部分:媒體網關器(前端電話、語音網關)、網關控制器、語音服務器和存貯服務器。

(1)媒體網關器。網關主要將語音訊號轉換成為IP封包，將前端客戶的電話語音信號進行采集、編碼，并通過IP網絡傳輸到管理單元和存貯單元。

(2)網關控制器。網關控制器是VoIP技術的核心，主要負責管理訊號傳輸與轉換，包括注冊管理、SIP配置、網絡配置、通道配置、補充業務等，包括注冊服務、代理服務和重定向管理服務。①注冊服務主要根據用戶網絡IP情況，對設備進行配置，對數據進行相關的處理;②代理服務主要接受前端用戶的呼叫請求消息，根據網絡配置將請求發送給相應的客戶或服務器，同時作出響應;③重定向管理服務主要為代理服務指出轉發消息應送達的代理服務器地址。

圖1 通信聯絡系統結構Fig.1 Communication system structure diagram

(3)服務器。語音服務器主要提供電話不通、占線或忙線時的語音響應服務;存貯服務器(Signaling Gateway)主要存貯電話語音信息和錄音，語音和錄音相應記錄信息等歷史記錄的管理和調用，在交換過程中進行相關控制，決定通話建立與否，提供相關應用的增值服務。

2 VoIP在礦山通信聯絡系統中應用和前景

2.1 項目概況

礦區:金龍山礦區開拓設計采用豎井開拓方式，采礦方法以淺孔留礦法為主。

提升系統:最低開采中段標高400 m，井深495 m(包括井底裝礦和井頸部分)。采用6號雙層罐籠配平衡錘提升，提升礦石、人員、材料和設備。在730、650 m中段有2個輔助提升斜井。

運輸系統:正常生產時，4個中段同時生產，主要集中在 730、690、650、600 m 中段。

排水系統:集中排水，由豎井經730 m直接排出地表。

通風系統:井下通風采用單翼對角抽出式的通風方式。混合井進風，風井出風。

目前主巷道有 730、690、650、600 m 中段，井下通信系統建設在主巷道，主要在豎井馬頭門、斜井車場、卷揚硐室和人員集中進出的地方設置了終端電話;在豎井馬頭門和斜井車場休息硐室設置了語音網關，進行數據編碼和傳輸;在地表監控中心設了調度臺和存貯服務器，進行管理和存貯。

2.2 礦區VoIP 技術應用

井下人員撥打電話時，人員的呼叫信號通過網絡直接傳輸到語音網關，通過語音網關進行轉換后，發送給監控中心VoIP服務主機，服務主機根據主叫用戶的請求地址，將呼叫信號發送給被叫客戶端，同時多媒體調度臺在中心的監控平臺上也能監控到主叫的呼叫請求。以此相同的原理，其他用戶進行呼叫請求也是經過同樣的過程達到呼叫目的，見圖2和圖3。

圖2 VoIP技術運用Fig.2 Application of the VoIP technology

圖3 語音調度主機設置Fig.3 Setting of voice scheduling host

金龍山礦區井下通信聯絡系統建設中采用了VoIP技術，實現了以下的功能:①井下重點部位與監控調度中心通信無阻塞，滿足雙向通信要求;②監控調度中心對井下通話實現了組呼、全呼、選呼、強拆、強插、緊呼和監聽;③監控調度中心可進行緊急呼叫;④監控調度中心能夠監控終端設備發起通信的位置;⑤主機實現了通信信息存貯、查詢;⑥調度中心可以進行通話錄音查詢。

2.3 VoIP技術在通信聯絡系統應用優勢和前景

VoIP技術在井下通信聯絡系統應用結合了井下安全避險人員定位系統和監控監控系統系統，使之VoIP技術本身的優勢能在井下安全避險六大系統工程中有更好的發揮。①利用了井下建設的千兆光纖網絡，彌補了傳統電話在通信聯絡系統應用中的不足。②VoIP技術與傳統電話相比，實現了一些新的功能:呼叫轉接、強插、強拆等。③實現了井下六大系統建設三網合一，發揮了光纖通信的優勢。④基于現有的網絡資源和通信設備，降低了建設成本，便于管理和維護，提高了辦公效率。⑤具有很好的擴展性，可根據礦山需求擴容，需增加擴容模塊即可。⑥使礦山自己擁有了一個獨立的語音網絡，不受傳統運營商的牽制，可根據自己的需求靈活調整。⑦對號碼對應的話機位置沒有限制，移機非常方便，選定位置后只要簡單配置就可使用。⑧VoIP技術彌補了傳統語音通信系統中的不足，利用了現有網絡資源，提供IP備份路由，提高了井下通信的可靠性和覆蓋面。

VoIP技術雖有很多的優勢［6］，但安全問題不能忽視，因為VoIP是在互聯網公共的網絡環境下實現了通信業務，會受到一些攻擊，破壞網絡的安全措施和防護墻，例如黑客、惡意代碼攻擊等。發展前景是好的，主要表現在:①固定向移動發展:可以和井下人員定位系統結合，實現有線和無線融合;②可定向可視發展:利用3G和4G網絡，可視信息包括視頻流媒體、語音等，給人們更多信息交流;③信息化VoIP的發展:利用數字礦山建設，實現信息共享。

3 結論

近年來，隨著礦山企業對安全生產的重視，IP網絡迅速發展，對降低通信成本的要求越來越高，VoIP技術在礦山通信系統建設中得到了快速發展。本研究介紹了VoIP技術，以某礦山井下通信聯絡系統建設為例介紹了VoIP技術的運用，VoIP技術通信聯絡結構緊湊，表現在能提供豐富的接口，可以通過WEB方式方便管理，解決了傳統電話中通信等服務的需求。VoIP可進一步發展綜合多媒體網絡，在融合視頻通話等方面是將來發展的趨勢。

［1］ 劉文林.VoIP技術在金融行業呼叫中心業務中的實現［J］.科技信息，2009(1):510-524.Liu Wenlin.Implementation of VoIP technology calling center business in the financial industry［J］.Science and Technology Information，2009(1):510-524.

［2］ 吳曉峰.VoIP技術在交通運輸行業信息專網上的應用［J］.智能交通，2011(20):92-94.Wu Xiaofeng.The application of the VoIP technology in transportation industry information technology professional［J］.Intelligent Transport，2011(20):92-94.

［3］ 張子榮.VoIP在大同煤礦集團公司專網的發展前景［J］.同煤科技，2007(1):11-13.Zhang Zirong.Future prospect of VoIP in special network of Datong Coal Mines Group Co.［J］.Science and Technology of Datong Coal Mining，2007(1):11-13.

［4］ 顧 卿，蘆永春，張艷軍，等.VoIP技術在城市消防遠程監控系統中的應用［J］.智能建筑，2009(12):39-41.Gu Qing，Lu Yongchun，Zhang Yanjun，et al.Application of VoIP technology in urban remote fire alarm monitoring system［J］.Intelligent Building，2009(12):39-41.

［5］ 劉志飛，雷徐冰.基于軟交換的VoIP系統在火電廠中的應用［J］.電力系統通信，2009(9):42-45.Liu Zhifei，Lei Xubing.Applications of softswitch-based VoIP system in thermal power plant［J］.Telecommunications for Electric Power System，2009(9):42-45.

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