基于IP網絡的數字錄音聯絡通信系統的設計與應用

張志斌

目前，電務人員在鐵路沿線作業仍使用模擬對講機進行聯絡防護，存在聯絡距離有限、容易產生串擾、抗電磁干擾不強、通話不能錄音、不能遠程監聽對話等不足，無法滿足當前鐵路的安全生產需要。因此，建設一套基于IP網絡的數字錄音聯絡通信系統，以實現信號全線覆蓋、各車站通信互聯、多級調度指揮、通話錄音存儲的功能，為電務段現場作業安全和統一調度指揮提供有力保障。

1 結構設計

根據電務段的生產組織機構設計網絡結構，包括3級，分別為段指揮中心、車間中心和車站子網。段指揮中心設于段本部，車間中心設于車間本部，車站子網設于沿線各站，如圖1所示。

該系統采用有線和無線混合組網方式。

1．有線鏈路。系統整體網絡以有線鏈路為主，各車站數字基站配備基站控制器 （含有線鏈路聯網模塊），通過鐵路內部有線IP網絡與車間、段中心連接，每個基站、終端、服務器分配固定IP地址。

圖1 數字錄音聯絡通信系統網絡結構圖

2．無線鏈路。各車站數字基站具備無線自組網鏈路接口，具備無中心無線數字鏈路自組網功能，能與固定式無線自組網基站 （長大區間設置）、便攜式無線自組網基站 （短隧道區間設置）進行無線互聯。

2 系統組成

系統主要由段指揮中心終端、車間服務器、車間終端、車站數字基站、無線自組網基站、數字終端、網絡設備等組成，系統結構如圖2所示。

1．段指揮中心。負責整個網絡的調度指揮及管理，設置一套數字匯接交換機 （一級節點）、3個調度臺和2個網管終端，供總指揮中心進行遠程調度、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，每個車間設置數字匯接交換機 （二級節點）、1臺調度錄音服務器、1臺中心控制服務器，供車間的調度指揮、錄音分析、維護管理使用。

3．車站數字基站。經調查線路實際情況，車站站間距離約10km，每個車站設置1個基站可基本滿足信號覆蓋，每個站點 （有IP網絡）均放置一套單數字基站設備，所有車站基站通過IP網絡進行聯網。

一個車間內的所有基站組建成一個獨立子網，所有車間的基站聯網可組成多個子網，同一個子網內的基站可以實現同頻同播功能。

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

5．數字終端。采用高性能的專業數字對講機，具備噪音抑制、音量優化、通話錄音、防護提醒、模擬數字雙制式、內置GPS定位模塊等功能。

3 功能設計

3．1 基礎功能

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各工區，段指揮中心可以呼叫段管內各工區。

2．分區域同播：通過網管終端可設置任意區域內的同播，對基站進行分組、分群、組合、互聯互通，實現全網或區域的同頻同播。

圖2 數字錄音聯絡通信系統結構圖

3．無線自組網：各基站均配備無線鏈路收發模塊，以單頻點無線方式自動識別并握手聯網，實現同播，具備級聯能力。車站基站平時采用有線網絡與所屬交換節點聯網，當基站有線網絡中斷時，采用無線單頻數字自組網聯網，保證同頻同播正常使用。

4．制式切換：在管理終端，通過軟件配置調整即實現全網模擬同播、數字同播等工作模式的切換，無需硬件更換。

3．2 調度功能

段指揮中心、車間中心調度臺具備調度功能，主要包括發起呼叫、監聽分析、發短消息等。

1．發起呼叫：調度臺對指定的號碼發起呼叫，與數字終端或組進行通話。

2．監聽分析：某個通話正在進行時，調度臺能夠隨時加入到該通話或監聽該通話音頻。

3．發送短消息：調度臺可向網內的任意數字終端 （須有顯示屏）發送短數據消息，內容由發送者編輯，可包括英文字母、阿拉伯數字、標點符號、中文等。

3．3 網管功能

主要包括設備狀態管理、信息統計管理、軟件和配置管理、安全管理、以及操作日志管理等。

1．系統狀態管理：顯示和查看全網所有設備的拓撲及運行狀態，動態監控全網呼叫的實時情況；系統具有API接口，可通過接口對外提供對數字終端的定位、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、數字終端等參數配置管理，對系統軟件進行遠程升級維護。

3．信息統計管理：對系統類故障告警信息、所有呼叫數據等進行查詢和統計，并以不同的形式顯示統計結果。

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限。

5．操作日志管理：記錄、存儲和查詢系統內各個用戶的操作情況。

3．4 錄音功能

1．通話錄音：錄音服務器能夠將參與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出播放。

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

4 現場應用

目前，數字錄音聯絡通信系統已在廣州電務段調度指揮中心、廣深線信號車間、京廣線廣坪段信號車間部署和應用，經3個多月的使用，該系統具有以下優勢。

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

2．系統網內所有基站通過網絡互聯，可根據需要任意劃分群組，實現電務段、車間、工區的多方通話，不受距離限制，極大提高了生產指揮能力。

3．利用無線基站與車站基站自組網，能夠便捷、靈活的實現對大區間、隧道等盲區的信號覆蓋，降低了盲區信號覆蓋的建設成本。

4．段指揮中心、車間中心可以隨時監聽作業通話，及時發現和糾正問題，避免作業事故。

5．系統對所有通話進行錄音存儲，具備錄音檢索和回放功能，為作業安全分析、問題追責提供可靠的數據支持。

總之，該系統極大地提高了電務段的生產指揮、安全防護、作業分析能力，將安全生產管理提高到新的水平。

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

［2］ 辛然，謝曉明．數字對講機互聯網傳輸的中心站軟件設計［J］．現代電子技術，2010（2）：73－79．

［3］ 鄭祖輝，數字集群通信在中國的回顧、現狀和發展［J］．移動通信，2008（Z1）：15－19．