基于SIP服務(wù)器的多系統(tǒng)融合煤礦通信系統(tǒng)分析

趙曉磊　藏朝偉　楊建偉　梅峰漳（.平煤股份八礦，河南　平頂山　4670；.平頂山天安煤業(yè)股份有限公司機(jī)電處，河南　平頂山　467000）

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基于SIP服務(wù)器的多系統(tǒng)融合煤礦通信系統(tǒng)分析

趙曉磊1藏朝偉2楊建偉2梅峰漳2
（1.平煤股份八礦，河南平頂山467012；2.平頂山天安煤業(yè)股份有限公司機(jī)電處，河南平頂山467000）

摘要：針對平煤股份八礦現(xiàn)有煤礦通信系統(tǒng)的不同和難以融合的問題，采用了SIP服務(wù)器融合該礦所有通信系統(tǒng)。該系統(tǒng)基于數(shù)字程控調(diào)度平臺為基礎(chǔ)，通過SIP服務(wù)平臺將現(xiàn)有調(diào)度通信系統(tǒng)、無線通信系統(tǒng)、廣播通信系統(tǒng)等系統(tǒng)進(jìn)行融合，實(shí)現(xiàn)原有通信系統(tǒng)的各功能，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了各系統(tǒng)終端的互連互通，實(shí)現(xiàn)在程控調(diào)度臺的統(tǒng)一調(diào)度指揮，為煤礦安全生產(chǎn)調(diào)度和應(yīng)急通訊提供保障。

關(guān)鍵詞：煤礦通信系統(tǒng)；多系統(tǒng)融合；SIP服務(wù)器；統(tǒng)一調(diào)度指揮

煤礦通信系統(tǒng)是煤礦六大系統(tǒng)之一，在煤炭生產(chǎn)中占有舉足輕重的地位。煤礦企業(yè)又是各大型企業(yè)中的高危型行業(yè)，煤炭的開采需要應(yīng)對地質(zhì)、地壓、地?zé)岬戎T多方面帶來的突發(fā)性災(zāi)害。為應(yīng)對各種災(zāi)害的發(fā)生，提高戰(zhàn)略應(yīng)急指揮能力，煤礦通信系統(tǒng)在煤礦安全生產(chǎn)中起到了很重要的作用。通信聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)又稱礦井通信系統(tǒng)，是煤礦安全生產(chǎn)調(diào)度、安全避險(xiǎn)和應(yīng)急救援的重要工具［1］。

隨著全國煤炭企業(yè)煤礦通信系統(tǒng)建設(shè)工作的不斷推進(jìn)，各煤礦井下通信聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)先后建設(shè)了數(shù)字程控調(diào)度系統(tǒng)、井下小靈通無線通訊系統(tǒng)、井下wifi無線通信系統(tǒng)、井下安全廣播系統(tǒng)和井下擴(kuò)播系統(tǒng)等。目前各煤礦已經(jīng)建設(shè)的這些通信聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)屬于不同的系統(tǒng)和技術(shù)，所以由于各系統(tǒng)技術(shù)不同在操作上存在弊端，各自為戰(zhàn)，不能有機(jī)結(jié)合在一起。在生產(chǎn)調(diào)度管理人員需要對煤礦通信系統(tǒng)的各子系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一使用時(shí)會發(fā)現(xiàn)，這些系統(tǒng)無法在同一時(shí)間實(shí)現(xiàn)“統(tǒng)一指揮”和有效“互通互聯(lián)”。SIP服務(wù)器在煤礦通信系統(tǒng)中的實(shí)施和應(yīng)用，將會大大改善這一現(xiàn)狀，其不僅僅是一套通信解決方案，更是一種綜合性的融合平臺，可以對接和融合各種通訊設(shè)備，幫助煤礦所有通信聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)真正全面緊密結(jié)合，實(shí)現(xiàn)在程控調(diào)度臺統(tǒng)一調(diào)度指揮，為煤礦安全生產(chǎn)做好保障［2］。

1　平煤八礦通訊系統(tǒng)現(xiàn)狀

平煤八礦已經(jīng)完成了數(shù)字程控電話、小靈通、擴(kuò)播電話、VOIP電話等系統(tǒng)的建設(shè)，系統(tǒng)現(xiàn)狀如下。

①平煤八礦調(diào)度指揮中心安裝一套河南恒安720門KTJ119型礦用數(shù)字程控調(diào)度系統(tǒng)，并配置2臺程控調(diào)度臺，用于日常安全生產(chǎn)調(diào)度指揮。具有強(qiáng)拆、強(qiáng)插、緊急呼叫、群呼、組呼、多方通話、電話會議、錄音、監(jiān)聽、轉(zhuǎn)接中通話以及通話中轉(zhuǎn)接等調(diào)度功能。

③井下擴(kuò)播電話系統(tǒng)由礦大華洋建設(shè)，安裝25臺網(wǎng)關(guān)、24臺高級話機(jī)、26臺音箱和185臺普通話機(jī)，主分布在斜巷、皮帶沿線、大巷乘車點(diǎn)、井口和車場等位置。可通過擴(kuò)音廣播系統(tǒng)集成平臺，實(shí)現(xiàn)了井下的擴(kuò)音廣播和井上對講的功能，主要應(yīng)用于皮帶自動化系統(tǒng)通訊［3］。另外，井下工作面安裝天津華寧擴(kuò)音電話15臺，安裝山東大齊擴(kuò)音電話12臺，地面煤樓安裝常州聯(lián)力擴(kuò)音電話22臺，新篩分樓、主斜皮帶及己5采區(qū)皮帶安裝上海普昱擴(kuò)音電話121臺。這些擴(kuò)音電話主要用于生產(chǎn)現(xiàn)場局部通話聯(lián)絡(luò)，不能接入工業(yè)環(huán)網(wǎng)與調(diào)度指揮中心通訊。

④VOIP電話。在井下各采區(qū)掘進(jìn)工作面、片盤口、采煤工作面上下口安裝VOIP電話9臺。

以上系統(tǒng)中程控電話系統(tǒng)和小靈通系統(tǒng)可以互通互聯(lián)，其他系統(tǒng)之間不能互通互聯(lián)。擴(kuò)音廣播只能通過擴(kuò)音廣播系統(tǒng)集成平臺實(shí)現(xiàn)井下的擴(kuò)音廣播和井上下對講。井下采煤工作面、地面煤樓、新篩分樓、主斜皮帶及己5采區(qū)皮帶安裝的擴(kuò)音電話，只能用于生產(chǎn)現(xiàn)場局部通話聯(lián)絡(luò)，不能與調(diào)度指揮中心通訊。

圖1　系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2　融合建設(shè)方案

2.1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

系統(tǒng)設(shè)計(jì)本著最大化利用現(xiàn)有資源進(jìn)行集成和整合，實(shí)現(xiàn)多系統(tǒng)的統(tǒng)一融合，建立八礦通信聯(lián)絡(luò)統(tǒng)一的調(diào)度管理平臺。系統(tǒng)以數(shù)字程控為平臺實(shí)現(xiàn)對程控電話系統(tǒng)、無線通信系統(tǒng)、擴(kuò)音廣播系統(tǒng)的調(diào)度指揮和統(tǒng)一指揮，實(shí)現(xiàn)對人員定位、安全監(jiān)測和綜合自動化系統(tǒng)的聯(lián)動。

2.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)采用分布式結(jié)構(gòu)，主要由程控調(diào)度臺、程控交換機(jī)、SIP服務(wù)平臺（服務(wù)器+軟件）、自動應(yīng)答平臺、VOIP電話和擴(kuò)播電話等組成，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2.2.1程控調(diào)度臺。利用原有的程控調(diào)度臺實(shí)現(xiàn)多系統(tǒng)融合的統(tǒng)一集成調(diào)度指揮和聯(lián)動，對程控電話系統(tǒng)、無線通信系統(tǒng)、擴(kuò)音廣播系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)直呼和互通互聯(lián)，對人員定位系統(tǒng)和瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)通過自動應(yīng)答平臺實(shí)現(xiàn)與電話系統(tǒng)的聯(lián)動。

假定理想狀態(tài)下，溶洞范圍很大，溶洞頂、底面均為水平。片石黏土組成的圓臺外表面將呈斜面，因黏土在鉆錘沖砸時(shí)基本成流塑狀態(tài)，未發(fā)生固結(jié)，其粘聚力可不考慮，圓臺外斜面斜率與片石內(nèi)摩擦角相關(guān)，約為30°，可依此進(jìn)行估算。圓臺頂部直徑跟錘擊能量相關(guān)，根據(jù)過往施工經(jīng)驗(yàn)，頂部直徑約為樁孔直徑的3～5倍，本工程施工最終階段采用高錘重?fù)簦敳恐睆桨?倍樁孔直徑考慮。由此得出片石黏土拋填量的估算半徑，r為圓臺頂半徑，h為圓臺高度。此為溶洞頂?shù)谆舅健⑷芮环秶艽蟮那闆r下的估算值，其余類型溶洞的填充量計(jì)算可以參考此式。

2.2.2自動應(yīng)答平臺。主要包括自動應(yīng)答服務(wù)器和自動應(yīng)答管理軟件，實(shí)現(xiàn)對人員定位、瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)的集成接入，程控調(diào)度平臺通過自動應(yīng)答平臺實(shí)現(xiàn)與這兩個(gè)系統(tǒng)的聯(lián)動，同時(shí)實(shí)現(xiàn)與綜合自動化系統(tǒng)聯(lián)動。

3　SIP服務(wù)器

3.1SIP協(xié)議（Session Initiation Protocol）

會話初始協(xié)議，基于IP的多媒體傳輸協(xié)議。SIP（Ses?sion Initiation Protocol，會話初始協(xié)議）是由IETF（Inter?net Engineering Task Force，因特網(wǎng)工程任務(wù)組）制定的多媒體通信協(xié)議。其是一個(gè)基于文本的應(yīng)用層控制協(xié)議，用于創(chuàng)建、修改和終止一個(gè)或多個(gè)參與者的會話。廣泛應(yīng)用于CS（Circuit Switched，電路交換）、NGN（Next Genera?tion Network，下一代網(wǎng)絡(luò)）以及IMS（IP Multimedia Sub?system，IP多媒體子系統(tǒng)）的網(wǎng)絡(luò)中，可以支持并應(yīng)用于語音、視頻、數(shù)據(jù)等多媒體業(yè)務(wù)，同時(shí)也可以應(yīng)用于Presence（呈現(xiàn)）、Instant Message（即時(shí)消息）等特色業(yè)務(wù)。

3.2E1傳輸接口（E1 transmission interface）

我國采用的是歐洲30路脈碼調(diào)制PCM標(biāo)準(zhǔn)，簡稱E1。采用同步時(shí)分復(fù)用技術(shù)將30個(gè)語音信道（64kb）和2個(gè)控制信道（16kb）復(fù)合在一條2.048Mbit/s的高速信道上。

3.3SIP服務(wù)器

平煤八礦SIP服務(wù)器采用ZDS200調(diào)度主機(jī)，功能大致分為網(wǎng)關(guān)、IPPBX和調(diào)度。IPPBX是系統(tǒng)的基礎(chǔ)功能，可以單獨(dú)提供，也可以與網(wǎng)關(guān)和調(diào)度功能配合使用，提供更為全面的功能集合。系統(tǒng)采用IP核心交換技術(shù)，支持集中式管理和分布式部署；可以幫助調(diào)度人員快速進(jìn)行任務(wù)分配和調(diào)度指揮，從而提高指揮調(diào)度系統(tǒng)的智能化水平和及時(shí)響應(yīng)率，并有E1傳輸接口2個(gè)。

工業(yè)環(huán)網(wǎng)內(nèi)井下廣播、擴(kuò)播系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)和VOIP電話語音網(wǎng)關(guān)進(jìn)行IPPBX設(shè)置，通過在SIP服務(wù)器中注冊并分配4位電話號碼，實(shí)現(xiàn)環(huán)網(wǎng)內(nèi)通訊系統(tǒng)互通互聯(lián)。

在上述基礎(chǔ)上，SIP服務(wù)器通過E1傳輸接口與程控電話交換機(jī)、小靈通對接，實(shí)現(xiàn)程控電話、小靈通、擴(kuò)音廣播電話、VOIP電話之間的互聯(lián)互通和統(tǒng)一指揮。

4　系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)功能

4.1調(diào)度臺集中調(diào)度指揮

可通過數(shù)字程控調(diào)度平臺實(shí)現(xiàn)對程控電話、小靈通、擴(kuò)播電話、VOIP電話的統(tǒng)一調(diào)度指揮，在調(diào)度操作臺添加小靈通、擴(kuò)音電話、VOIP電話、緊急呼叫菜單。可通過觸摸屏按鈕或者撥打電話實(shí)現(xiàn)對以上各個(gè)通信聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)的直接呼叫。

4.2緊急呼叫

在緊急情況下，可通過數(shù)字程控調(diào)度平臺【緊急呼叫】界面實(shí)現(xiàn)對某一區(qū)域的所有通話設(shè)備的區(qū)域呼叫或者一鍵呼叫功能。

4.3互聯(lián)互通

可實(shí)現(xiàn)程控電話、小靈通、擴(kuò)播電話、VOIP電話的互聯(lián)互通，程控電話與小靈通、VOIP電話可實(shí)現(xiàn)互相呼叫，程控電話與擴(kuò)音電話可實(shí)現(xiàn)單向撥打、雙向通話。通過任意一部程控電話實(shí)現(xiàn)對某條擴(kuò)播電話線路的廣播呼叫，通話建立后可實(shí)現(xiàn)雙向通話。

4.4安全監(jiān)測聯(lián)動報(bào)警

當(dāng)某一地點(diǎn)出現(xiàn)瓦斯超限報(bào)警時(shí)，能自動通知調(diào)度員報(bào)警信息，調(diào)度員可自動或者人工通過該區(qū)域廣播系統(tǒng)擴(kuò)音廣播報(bào)警信息，通知人員撤離。

4.5人員定位系統(tǒng)聯(lián)動

從上向下調(diào)度員可通過程控調(diào)度臺的人員緊急呼叫或者一鍵呼按鈕，實(shí)現(xiàn)對井下人員定位卡的呼叫，人員定位卡接收到呼叫時(shí)報(bào)警燈閃爍，提醒井下人員發(fā)生緊急情況，需馬上撤離；從下向上井下人員可通過人員定位卡的呼叫按鈕向上呼叫時(shí)，自動應(yīng)答平臺可通過程控電話向調(diào)度員進(jìn)行通知報(bào)警，調(diào)度員可根據(jù)情況通過相應(yīng)區(qū)域的擴(kuò)播系統(tǒng)進(jìn)行通知救援或者緊急廣播。

5　結(jié)語

通過以程控調(diào)度臺為基礎(chǔ)對平煤八礦多種系統(tǒng)的統(tǒng)一融合建設(shè)，形成了煤礦獨(dú)有特色的通信聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)。系統(tǒng)是以程控調(diào)度臺和sip服務(wù)器為核心，實(shí)現(xiàn)對八礦通信聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)（程控電話、小靈通、擴(kuò)音廣播）、安全監(jiān)測系統(tǒng)和人員定位系統(tǒng)集成的建設(shè)，實(shí)現(xiàn)了各系統(tǒng)之間沒有相互聯(lián)絡(luò)和互動，實(shí)現(xiàn)了在程控調(diào)度臺對所有通訊系統(tǒng)的統(tǒng)一調(diào)度指揮和應(yīng)急通訊，方便了調(diào)度員的操做，為八礦的安全生產(chǎn)提供了保障，也為其他單位建設(shè)融合通訊系統(tǒng)提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)：

［1］楊曉輝，楊斌，宋永寶.下一代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在煤礦通信系統(tǒng)中的應(yīng)用［J］.工礦自動化，2015（3）：105-107.

［2］顧俊，羅克，徐茜亮，蔣華.基于SIP的礦用應(yīng)急通信業(yè)務(wù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J］.工礦自動化，2013（7）：8-11.

［3］伍曉圓.SIP協(xié)議在下一代網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用研究與設(shè)計(jì)［D］.成都：成都理工大學(xué)，2008.

中圖分類號：TN919.8

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1003-5168（2016）01-0028-03

收稿日期：2015-12-25

作者簡介：趙曉磊（1983-），男，助理工程師，研究方向：煤礦機(jī)電技術(shù)及煤礦綜合自動化信息化。

Analysis of Coal Mine Communication System Based on SIP Server

Zhao xiaolei1Zang Chaowei2Yang Jianwei2Mei Fengzhang2
（1.No.8 Coal Mine,Pingdingshan Tian′an Coal Industry Co.Ltd.，Pingdingshan Henan 467012；2.Pingdingshan Tianan Coal Mining Electromechanical Limited by Share Ltd.，Pingdingshan Henan 467000）

Abstract:Aiming at the problem that the existing coal mine communication system is different and difficult to fuse, the SIP server is used to fuse all the communication systems of the mine.The system based on the digital program control platform,through the SIP service platform to integrate the existing scheduling communication system,wireless communication system,broadcast communication system and other systems,to achieve the functions of the original communication system,and realize the interconnection and interoperability of the system terminal.

Keywords:coal mine communication system；multi system integration；SIP server；unified dispatch command