井下安全語音廣播系統在礦井生產中的應用研究

王占強

摘要：井下通信屬于煤礦生產過程中非常重要的環節，同時也是應急救援工作開展的基礎。語音廣播系統在井下發生水、火、瓦斯相關災害時人工求救的重要技術，屬于提高井下工作安全性的關鍵。本文基于井下語音廣播系統模型，分析其功能，并探討其中的關鍵技術，希望可以為相關工作者提供幫助。

關鍵詞：井下通信;安全語音廣播系統;井下生產;應用效果

0.??? 引言

伴隨著國家對于煤礦生產中安全環境的重視度不斷提升，建設完善的礦井通信聯絡系統顯得非常重要。煤礦企業需要基于煤礦安全規程的相關要求，及時構建井下通信系統，并基于災變發生時及時通知人員快速撤離，并和避險人員進行溝通交流，進一步的完善通信聯絡系統，積極推廣應用井下無線通信系統與井下廣播系統。在險情發生的同時，需要及時通知井下人員進行撤離，安全預警和安全通知的語音廣播系統可以在最短時間內通知系統輻射范圍內的工作人員，在相互轉告的同時可以更快的完成人員的撤離，保障工作人員的生命安全。

1.??? 井下語音廣播通信技術

井下安全語音廣播系統主要是基于以太環網、千兆工業網絡，借助IP軟件交換技術和傳統的調度語音通信技術結合起來構建的一種全新通信系統。伴隨著近些年互聯網技術的持續性發展以及以太網傳輸速率的提升、以太網交換數據的水平不斷提高，關于以太網技術在工業控制領域方面的應用優勢顯得越發突出。當前工業以太網已經涉及到百兆與千兆兩種不同類型的工業以太網，其中百兆工業以太網的主要作用在于系統聯網與控制，而千兆工業以太網的應用領域則更加廣闊，其中也涉及到了井下安全語音廣播系統[1]。工業以太網在的組網方式主要是以樹型、星型、環型為主，因為煤礦井下生產的不同子系統分布均勻擴散在工業礦場的地面以及井下，不同系統之間的設備相對分散，如果采用星型與樹型的組網模式路由設計過于復雜，同時在維護線路以及鋪設線路方面也存在比較高的繁瑣性，此時環型網絡結構便成為了可靠度最高的一種，環型組網結構屬于首選模式。應用環型網絡結構可以快速對結構故障點進行定位判斷，可以顯著提升整個網絡的維護便捷性。在煤礦生產過程中信息溝通需要借助調度室交換機介入監控數據網絡，并實現生產信息與管理信息的融合體現，實現兩級信息的共享，整個網絡可以更好的保持高度冗余度，可以提高整個網絡的運行可靠性。基于軟交換的網絡體系結構可以劃分為媒體介入、數據傳輸、控制層與業務層，軟交換的核心在于控制，媒介介入則涉及到不同的網關，可以實現異構網絡到核心網絡之間的數據傳輸。按照軟交換的技術混合網絡可以應用開放與分層兩種不同的體系結構，促使上層業務和地層的異構網絡之間保持低關聯，更好的實現業務驅動的理念展現，并為后續的多網融合以及靈活性業務提供可靠支持。

SIP屬于井下安全語音廣播中的應用層信號控制協議，其主要是在于創建、修改以及釋放多個或單獨的會話支持，這一會話與因特網中的多媒體會議、IP電話以及多媒體分發方式基本相同，會話的參與者可以制劑額借助組播、網狀單播或者是結合的方式完成通信，通信效率與可靠度比較高。

2.??? 井下安全語音廣播系統的建設方案

2.1? 模塊建設與功能總結

在井下安全語音廣播建設期間，需要基于以太網的建設作為基礎，按照語音廣播系統的實際目標以及相關要求，提出基于IP軟交換技術支持下的井下語音廣播系統模型。按照IP軟交換技術的井下語音廣播系統的具體狀況，可以采用軟交換技術實現IP電話的系統控制，也就是采用IPPBX為主[2]。借助井下工業以太網將語音電話以IP方式進行承載，并將上行數據傳輸到井下，實現井下的語音廣播。借助軟件的編程支持可以實現對IP電話的調度支持，這一調度的功能模塊可以直接體現在IPPBX系統當中，也可以以獨立方式展現出來。

目前來看，關于井下安全語音廣播的系統模塊主要在于三個方面：1、數據源。井下安全語音廣播的數據源主要是以IP電話、其他生產調度指揮的多媒體終端以及核心廣播調度臺。這里所謂的數據源主要是將語音等信息數據借助數字化的壓縮并打包的方式通過IP網絡進行傳輸。對于IPPBX廣播控制系統而言，其主要是通過VoIP處理器為主，通過對數據信號的編碼、分組打包的處理方式，模塊轉換和電源控制集成電路后對信號進行模數、數模轉換，同時提供系統電源的控制需求。通過MAC方式接入網關，并以井下擴播話站、井下擴播話機、井下廣播音箱等設備完成語音廣播，該設備在井下應用時也擁有MA認證作為基礎，從而實現數據源的構建[3];2、承載傳輸層。主要是以井下工業以太網和不同的數據協議接口，井下工業以太網屬于語音廣播井下的一種應用方式，其屬于井下數據IP化的一種基礎前提，承載的傳輸層需要負責承載語音的IP包，并借助其傳輸到目的地網絡。井下IP以太網屬于整個語音廣播的基礎與核心，其屬于廣播通信系統的網絡基礎架構。井下語音廣播系統的井下系統涉及到了井下IP和以太網設計、部署，同時還涉及到網段的劃分等方面，涉及到的傳輸層還需要包含IP和傳統電話網等不同接口;3、處理層。處理層主要涉及到了IPPBX、調度臺、調度主機、媒體服務器等。處理層的主要職責在于對呼叫進行連續性的控制，并實現群體呼叫、墻插強拆、錄音等調度需求的功能。IPPBX屬于一種高性能服務器，其應用軟件技術采用SIP等協議方式可以劃分為硬件、軟件模塊、維護管理以及控制接口等不同層。軟件模塊還可以細化成為語音信號處理、IP呼叫管理與控制、IP數據的傳輸等。語音信號的處理過程是涉及到了語音編碼、回波抵消、DTMF檢測等不同環節。按照分層結構特征，網關具備相應的基礎性功能，如號碼查詢、通信連接、信號調制、信號壓縮、信號解壓以及路由尋址等。借助對模型的分析可以基本明確，按照IP軟交換技術作為支持，可以在井下廣播通信系統的設計中展現承載傳輸層的井下IP以太網系統和應用處理層的IPPBX的調度指揮系統。

2.2? 井下語音廣播系統設計

按照IP軟交換系統的支持，可以以礦井工業以太環網為基礎構建井下語音廣播系統的主要傳輸平臺，借助工業以太網可以將數字語音通信信號傳輸到IP話機或者是礦用的IP擴播電話語音網關，此時語音網關可以借助礦用擴播電話設備將音頻信號放大，同時在地面和調度通信系統、程控交換系統進行對接，應用部分電話線路資源進行組網，這一項技術也可以借助擴博電話自動摘機的功能，實現傳輸信息的廣播以及音樂等媒體播放。

首先，在地面通信機房可以配備帶有IP比較緩功能的廣播主機，主機可以借助E1接口和調度通訊系統進行對接，此時可以直接掛接在以太網上，并實現井下IP電話網關的管理與通信。在地面調度室部署相應的控制臺，同時分別部署在礦調度室與生產控制室，調度室與皮帶系統集控室等子系統當中并賦予相應的權限等級，從而實現分區域、分等級的廣播控制與相關管理工作。

3.??? 總結

綜上所述，保障井下安全語音廣播的安全穩定運行非常重要，在工作中需要結合行業特色展現專業性、全局性的服務特征，并充分遵循國家的相關硬性要求，借助通信保障工作這一高專業性技術支持，可以進一步提高關于井下安全語音廣播的系統建設，并借助專業優勢融入全局，發揮全局服務優勢。在工作中需要高度重視井下突發事件的認知與判斷，基于保障企業生產通信穩定性的基礎上，做好關于井下通信工作經驗的總結，進一步完善相應的通信支持方案，改進系統細節，真正做到責任到位、措施到位，強化井下通信質量水平，為煤礦生產提供支持。

參考文獻：

[1]?? 萬海川.語音智能技術在軌道交通廣播系統中的應用[J].鐵路通信信號工程技術，2018，11（14）：51-52.

[2]?? 李悅，張澤灃.AI系統在廣播語音生成文本中的應用探索——以江蘇廣播應用實踐為例[J].傳媒評論，2018，14（21）：144-145.

[3]?? 王光輝，陳輝，李曉暉，等.無線電能傳輸技術在煤礦井下照明系統中的應用研究[J].機電信息，2019，584（14）：1-5.