井下安全语音广播系统在矿井生产中的应用研究

王占强

摘要：井下通信属于煤矿生产过程中非常重要的环节，同时也是应急救援工作开展的基础。语音广播系统在井下发生水、火、瓦斯相关灾害时人工求救的重要技术，属于提高井下工作安全性的关键。本文基于井下语音广播系统模型，分析其功能，并探讨其中的关键技术，希望可以为相关工作者提供帮助。

关键词：井下通信;安全语音广播系统;井下生产;应用效果

0.    引言

伴随着国家对于煤矿生产中安全环境的重视度不断提升，建设完善的矿井通信联络系统显得非常重要。煤矿企业需要基于煤矿安全规程的相关要求，及时构建井下通信系统，并基于灾变发生时及时通知人员快速撤离，并和避险人员进行沟通交流，进一步的完善通信联络系统，积极推广应用井下无线通信系统与井下广播系统。在险情发生的同时，需要及时通知井下人员进行撤离，安全预警和安全通知的语音广播系统可以在最短时间内通知系统辐射范围内的工作人员，在相互转告的同时可以更快的完成人员的撤离，保障工作人员的生命安全。

1.    井下语音广播通信技术

井下安全语音广播系统主要是基于以太环网、千兆工业网络，借助IP软件交换技术和传统的调度语音通信技术结合起来构建的一种全新通信系统。伴随着近些年互联网技术的持续性发展以及以太网传输速率的提升、以太网交换数据的水平不断提高，关于以太网技术在工业控制领域方面的应用优势显得越发突出。当前工业以太网已经涉及到百兆与千兆两种不同类型的工业以太网，其中百兆工业以太网的主要作用在于系统联网与控制，而千兆工业以太网的应用领域则更加广阔，其中也涉及到了井下安全语音广播系统[1]。工业以太网在的组网方式主要是以树型、星型、环型为主，因为煤矿井下生产的不同子系统分布均匀扩散在工业矿场的地面以及井下，不同系统之间的设备相对分散，如果采用星型与树型的组网模式路由设计过于复杂，同时在维护线路以及铺设线路方面也存在比较高的繁琐性，此时环型网络结构便成为了可靠度最高的一种，环型组网结构属于首选模式。应用环型网络结构可以快速对结构故障点进行定位判断，可以显著提升整个网络的维护便捷性。在煤矿生产过程中信息沟通需要借助调度室交换机介入监控数据网络，并实现生产信息与管理信息的融合体现，实现两级信息的共享，整个网络可以更好的保持高度冗余度，可以提高整个网络的运行可靠性。基于软交换的网络体系结构可以划分为媒体介入、数据传输、控制层与业务层，软交换的核心在于控制，媒介介入则涉及到不同的网关，可以实现异构网络到核心网络之间的数据传输。按照软交换的技术混合网络可以应用开放与分层两种不同的体系结构，促使上层业务和地层的异构网络之间保持低关联，更好的实现业务驱动的理念展现，并为后续的多网融合以及灵活性业务提供可靠支持。

SIP属于井下安全语音广播中的应用层信号控制协议，其主要是在于创建、修改以及释放多个或单独的会话支持，这一会话与因特网中的多媒体会议、IP电话以及多媒体分发方式基本相同，会话的参与者可以制剂额借助组播、网状单播或者是结合的方式完成通信，通信效率与可靠度比较高。

2.    井下安全语音广播系统的建设方案

2.1  模块建设与功能总结

在井下安全语音广播建设期间，需要基于以太网的建设作为基础，按照语音广播系统的实际目标以及相关要求，提出基于IP软交换技术支持下的井下语音广播系统模型。按照IP软交换技术的井下语音廣播系统的具体状况，可以采用软交换技术实现IP电话的系统控制，也就是采用IPPBX为主[2]。借助井下工业以太网将语音电话以IP方式进行承载，并将上行数据传输到井下，实现井下的语音广播。借助软件的编程支持可以实现对IP电话的调度支持，这一调度的功能模块可以直接体现在IPPBX系统当中，也可以以独立方式展现出来。

目前来看，关于井下安全语音广播的系统模块主要在于三个方面：1、数据源。井下安全语音广播的数据源主要是以IP电话、其他生产调度指挥的多媒体终端以及核心广播调度台。这里所谓的数据源主要是将语音等信息数据借助数字化的压缩并打包的方式通过IP网络进行传输。对于IPPBX广播控制系统而言，其主要是通过VoIP处理器为主，通过对数据信号的编码、分组打包的处理方式，模块转换和电源控制集成电路后对信号进行模数、数模转换，同时提供系统电源的控制需求。通过MAC方式接入网关，并以井下扩播话站、井下扩播话机、井下广播音箱等设备完成语音广播，该设备在井下应用时也拥有MA认证作为基础，从而实现数据源的构建[3];2、承载传输层。主要是以井下工业以太网和不同的数据协议接口，井下工业以太网属于语音广播井下的一种应用方式，其属于井下数据IP化的一种基础前提，承载的传输层需要负责承载语音的IP包，并借助其传输到目的地网络。井下IP以太网属于整个语音广播的基础与核心，其属于广播通信系统的网络基础架构。井下语音广播系统的井下系统涉及到了井下IP和以太网设计、部署，同时还涉及到网段的划分等方面，涉及到的传输层还需要包含IP和传统电话网等不同接口;3、处理层。处理层主要涉及到了IPPBX、调度台、调度主机、媒体服务器等。处理层的主要职责在于对呼叫进行连续性的控制，并实现群体呼叫、墙插强拆、录音等调度需求的功能。IPPBX属于一种高性能服务器，其应用软件技术采用SIP等协议方式可以划分为硬件、软件模块、维护管理以及控制接口等不同层。软件模块还可以细化成为语音信号处理、IP呼叫管理与控制、IP数据的传输等。语音信号的处理过程是涉及到了语音编码、回波抵消、DTMF检测等不同环节。按照分层结构特征，网关具备相应的基础性功能，如号码查询、通信连接、信号调制、信号压缩、信号解压以及路由寻址等。借助对模型的分析可以基本明确，按照IP软交换技术作为支持，可以在井下广播通信系统的设计中展现承载传输层的井下IP以太网系统和应用处理层的IPPBX的调度指挥系统。

2.2  井下语音广播系统设计

按照IP软交换系统的支持，可以以矿井工业以太环网为基础构建井下语音广播系统的主要传输平台，借助工业以太网可以将数字语音通信信号传输到IP话机或者是矿用的IP扩播电话语音网关，此时语音网关可以借助矿用扩播电话设备将音频信号放大，同时在地面和调度通信系统、程控交换系统进行对接，应用部分电话线路资源进行组网，这一项技术也可以借助扩博电话自动摘机的功能，实现传输信息的广播以及音乐等媒体播放。

首先，在地面通信机房可以配备带有IP比较缓功能的广播主机，主机可以借助E1接口和调度通讯系统进行对接，此时可以直接挂接在以太网上，并实现井下IP电话网关的管理与通信。在地面调度室部署相应的控制台，同时分别部署在矿调度室与生产控制室，调度室与皮带系统集控室等子系统当中并赋予相应的权限等级，从而实现分区域、分等级的广播控制与相关管理工作。

3.    总结

综上所述，保障井下安全语音广播的安全稳定运行非常重要，在工作中需要结合行业特色展现专业性、全局性的服务特征，并充分遵循国家的相关硬性要求，借助通信保障工作这一高专业性技术支持，可以进一步提高关于井下安全语音广播的系统建设，并借助专业优势融入全局，发挥全局服务优势。在工作中需要高度重视井下突发事件的认知与判断，基于保障企业生产通信稳定性的基础上，做好关于井下通信工作经验的总结，进一步完善相应的通信支持方案，改进系统细节，真正做到责任到位、措施到位，强化井下通信质量水平，为煤矿生产提供支持。

参考文献：

[1]   万海川.语音智能技术在轨道交通广播系统中的应用[J].铁路通信信号工程技术，2018，11（14）：51-52.

[2]   李悦，张泽沣.AI系统在广播语音生成文本中的应用探索——以江苏广播应用实践为例[J].传媒评论，2018，14（21）：144-145.

[3]   王光辉，陈辉，李晓晖，等.无线电能传输技术在煤矿井下照明系统中的应用研究[J].机电信息，2019，584（14）：1-5.