試析礦井融合調度通信系統的構建

梁 飛

（山西大同煤礦集團馬脊梁礦，山西大同 037027）

0 引言

煤礦調度網絡通信系統是包含人員定位、檢測監控以及語音通信等系統功能的綜合性系統，是實現對煤礦工作現場遠程監控、保證煤礦安全生產的重要基礎設施。大多數煤礦目前使用的調度網絡通信系統存在很多問題，例如系統不夠完善、結構和功能單一、調度與辦公不兼容、連通性差等問題。這些問題不僅導致調度通信系統的自動化程度低，系統功能不足，而且也對上下級調度溝通造成嚴重障礙。現在網絡通信快速發展，煤礦企業應緊隨時代步伐，加強調度通信系統的建設和完善，充分發揮其優勢作用，提高煤礦的調度能力，促進煤礦管理的信息化和現代化，推動調度指揮工作水平的提升。本文作者針對目前煤礦調度網絡通信系統的實際情況，與現代網絡通信技術的發展相結合，提出合理構建煤礦調度網絡通信系統[1]。

1 系統設計

煤礦融合調度網絡通信系統的主要組成部分包含融合通信服務器、調度服務器、語音接入服務器以及觸屏調度臺和多媒體調度移動通信終端。

融合通信服務器的主要工作方式是通過語音服務器與數字遠程調度系統和選煤廠電話擴音系統實現媒體和信令的對接及中繼；并通過IP網絡實現與WiFi無線通信系統、應急廣播系統以及礦井專用視頻監控系統進行媒體和信令的直接對接或者中繼；通過工業以太網實現與人員定位系統和集控平臺的數據互通。通過SIP中繼方式，融合通信服務器與IP多媒體子系統的移動IMS網絡實現語音通信，通過配置相應的權限，實現地面通信網絡與地下無線終端的語音通信。并且該服務器與調度配套服務器聯通，采用觸屏調度臺的方式進行多媒體信息顯示并實現系統綜合調度；同時，還能通過移動調動終端實現遠程調度和遠程通信。基于融合調度通信平臺，可以實現所有互聯系統的調度通信[2]。

2 系統功能設計

2.1 融合通信功能

通過礦井融合調度通信系統可以實現多媒體融合通信，系統包括接入終端、通信子系統、多媒體處理、協同通信以及交換控制等，可以實現視頻、語音以及其他數據類型的調度管理，圖1為多媒體系統融合通信功能邏輯圖。

SIP信令協議擴展性強、控制簡單、并支持分布式結構，可以實現互聯網和蜂窩系統的融合，被第三代合作伙伴計劃工作組（3UPP）確定為第三代移動通信系統專用的IP多媒體服務信令協議，是未來網絡的關鍵協議。國內外很多機構都在不斷進行礦井下SIP專網應用領域的研究和開發。SIP協議具有開放性以及煤礦生產專網應用的良好擴展性。基于多媒體通信技術和SIP信令協議而設計出適合礦井應用的綜合調度及融合通信系統，例如調度撥打電話時，可以在電話振鈴前顯示該電話綁定的多路視頻信號，調度指揮人員就可以及時了解作業現場的狀況。該系統可以對接目前煤礦已有的廣播系統，從而實現綜合調度廣播，可以進行單個廣播終端的語音播放和通話，還可以臨時組群，針對多個區域進行廣播或者通話。

2.2 綜合調度通信功能

綜合調度通信功能可以實現移動調度臺和多路調度臺的登錄，并可以設置優先級別和管理權限，上級調度管理可以調度下級及其所有用戶，而下級調度員無法調度上級調度員。另外，綜合調度通信系統具有日常數據交換接口并支持多種數據通信接口開發，可以實現與安全監測、人員定位系統的數據連通房，并支持數據多向傳輸功能。通過這種分級調度結果，調度效率有效提高，完全適用于當前跨部門、跨地域的現代化大規模調度指揮通信。綜合調度通信系統還可發布多種形式的應急預案調動和管理。在處理礦山突發事件及應急預案調度管理中發揮重要作用[3]。

2.3 移動調度通信功能

無論是井下還是地面，只要無線信號可以覆蓋的區域，都可以將移動調度終端與融合調度通信系統連接，進而實現視頻監控、移動語音調度、人員定位以及崗位管理能調動功能。移動調度通信終端有專用的調度應用軟件，在融合通信服務器支持下，可以實現井下廣播、通話，并且通過語音設備實現雙向通話功能，同時，該終端還具備了數據通信、視頻和智能聯動的功能，這樣，及時煤礦管理者離開調度室，也可以隨時查看礦井生產作業現場的安全狀況，及時發現安全隱患并采取積極的應對措施[4]。

圖1 系統多媒體融合通信功能設計邏輯

3 系統軟件設計與實現

融合調度通信系統可以對接多種調度終端設備，如IP電話、有線電話、公網手機、固話、視頻電話、礦用手機以及智能終端設備等。并通過媒體承載設備與呼叫控制的邏輯分離，實現多種形式的通信和調度。

對于所有的主叫或者被叫通話方，系統都會生成一個對應的會話對象，并對會話信令（媒體處理函數）以及會話數據進行封裝，基于面向對象的設計理念，使應用模塊的底層處理將顯得更為簡單。在底層協議層和上層應用模塊層之間，處于核心控制地位的是呼叫狀態控制層，他將每次語音會話作為一個獨立任務進行啟動或者結束處理，表現為一個狀態機的形態，通過這個狀態機，系統可以實現每個合法語音應用或者呼叫的流程，并對其進行約束[5]。

系統的應用程序是基于C/C++語言來完成編程的，開發及部署環境為Linux。系統架構模式為靜態內核與動態模塊相結合的方式。系統內核主要功能有：①呼叫狀態控制。②內存池與線程管理。③各種抽象接口，有API函數、信令以及文件系統等接口的調用函數。接口和模塊動態管理方面，所有的功能模塊都具有動態加載與卸載機制，模塊功能通過加載函數在相應的內核接口進行注冊，而模塊功能的卸載及資源釋放是通過卸載函數按照一定順序來實現[6]。

4 合理的調度網絡通信技術優點

一套合理、完善的調動網絡通信系統不僅要能滿足礦井調度工作的基本需要，而且還要在現代通信技術的不斷發展下提高各項功能，不僅要滿足煤礦安全生產調度的需要，而且還要實現上下級調度的合理銜接，同時還要滿足調度與行政辦公的融合。該煤礦調動網絡通信系統主要表現為以下特點：

（1）通訊主要載體是光纖，通過光纖多路復用光端設備實現整個系統中的影像和通信數據的統一，可以有效提高調度網絡通信系統的完善程度；而且通過無線通訊技術，可以使得井下布線以及后期維護成本大幅度降低。

（2）通過構建調度網絡信息交流平臺以及與行政管理的并網辦公，可以對調度通信網絡通信系統的功能進行擴充，將調度控制與行政辦公有機結合在一起，可以有效促進現代化礦井辦公的效力，提高礦井的信息化水平[7]。

（3）基于目前某些礦井數據庫異構存在的信息溝通困難以及數據誤差等問題，應當采用統一的編程語言編寫程序，對不同的數據庫進行統一管理，對后期數據擴充非常有利，而且可以在此基礎上搭建調度網絡通信系統中網絡信息交流平臺。

（4）本文作者所研究的調度網絡通信系統是在目前煤礦安全生產需要的基礎上結合現代通訊技術而構建，具有智能化、信息化以及人性化的特征，而且系統穩定可靠、維護簡單，適用于現代化煤礦生產[8]。

5 結語

目前煤礦調度網絡通信系統存在功能結構單一、系統簡單、上下級連通不順暢以及與行政辦公分離等問題。針對這些問題結合無線通信技術和綜合網絡通信功能以及軟件開發等構建現代化的調度網絡通信系統。這種新的系統具有人性化、智能化和信息化的特征，而且系統可靠性強，維護簡單；可以有效促進煤礦現代化辦公水平的提高以及提高煤礦生產的信息化水平。