【摘要】針對推進我國三網合一以及完善煤礦通信系統(tǒng)的趨勢，分析了現代煤礦調度通信系統(tǒng)的業(yè)務需求，提出了一種基于下一代網絡技術的礦用綜合業(yè)務調度通信系統(tǒng)，并構建了一個有效的系統(tǒng)模型。基于TDM和IP的多網融合調度平臺，采用功能模塊化的開發(fā)模式，設計并實現了行政電話、調度電話和IP語音接入等語音功能模塊，為煤礦井上井下調度通信提供了一種可行方案。

【關鍵詞】NGN；三網合一；語音調度；IP接入

0.引言

隨著下一代NGN網絡技術不斷普及和完善，當前傳統(tǒng)的通信設備終將被淘汰。目前國際國內通信界已經停止了傳統(tǒng)電路交換設備新技術的研發(fā)。BT（英國電信）從2008年始不再更新電路交換設備。2010年元月21日國務院《關于印發(fā)國務院關于印發(fā)推進三網融合總體方案的通知》（國發(fā)[2010]5號文），我國已經從國家層面，以光纖傳輸的以太網為基礎，強力推動三網合一（電信網[電話]，廣播電視網[視頻]和互聯(lián)網[數據]）業(yè)務[1-2]。

2010年國家安全監(jiān)管總局國家煤礦安監(jiān)局發(fā)布關于建設完善煤礦井下安全避險“六大系統(tǒng)”安監(jiān)總煤裝的文件，按照《煤礦安全規(guī)程》在災變期能夠及時通知人員和實現與避險人員通話的要求，建設完善礦井通信聯(lián)絡系統(tǒng)。礦用調度通信系統(tǒng)是煤礦指揮生產不可缺少的重要現代化管理工具，調度指揮水平直接關系到整個企業(yè)的生產效率和經濟效益。隨著時代的進步，科學技術的發(fā)展，調度通信系統(tǒng)已經逐步從簡單的語音系統(tǒng)發(fā)展成為復雜的能夠傳輸語音、圖像和數據等各種信息的綜合業(yè)務數字通信網絡[3-5]。為了能及時、靈活、準確地調度指揮生產，適應將來發(fā)展的需要，根據現實情況及將來發(fā)展的要求，本文研究并設計了基于NGN的礦用綜合業(yè)務調度通信系統(tǒng)。

1.現代煤礦調度通信系統(tǒng)的需求分析

新的大中型煤炭企業(yè)，需要生產調度通訊系統(tǒng)具備更加靈活的組網功能及直通調度功能，提高管理效率。在礦難發(fā)生的第一時間保證通話不受外界破壞力影響，才能取得最大力度的救援支持。根據創(chuàng)建煤礦三網合一、完善煤礦六大系統(tǒng)的目標，總結出礦用綜合業(yè)務調度通信系統(tǒng)的業(yè)務需求[6-7]，描述如下：

（1）調度與應急指揮系統(tǒng)和監(jiān)控監(jiān)測系統(tǒng)高效聯(lián)動的需求

先進的多媒體調度與應急指揮系統(tǒng)應該能夠與“數字化礦井”的其他監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)實現高效聯(lián)動，提高處理突發(fā)事件的效率和一體化科學管理的效率。這些系統(tǒng)主要是指煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)、數字工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)與其他監(jiān)控監(jiān)測系統(tǒng)，通過NGN網調度平臺可與整個系統(tǒng)有效融合，實現應急聯(lián)動功能。

（2）集生產通信調度與緊急救援于一體的需求

目前，大部分煤礦已經建設了瓦斯監(jiān)控、通風檢測、人員定位、視頻監(jiān)控、移動指揮等系統(tǒng)，實現了煤礦安全生產的基本應用。但由于各系統(tǒng)之間彼此獨立，不能綜合應用各種信息、進行統(tǒng)一的應急指揮調度。因此，一個高效的煤礦安全生產應急指揮調度系統(tǒng)應該能夠將已建的各種系統(tǒng)進行完好的融合，提高有效信息的利用率。井下應急系統(tǒng)能有效、及時地指揮組織救援工作，提高救援效率，充當媒體安全生產的“生命線”作用。事故發(fā)生后，時間就是生命，救護人員早一分鐘趕到現場，遇險者就多一分生存的希望。

（3）客戶多樣化的需求

信號傳輸和帶寬都是嚴重的限制。在當前網絡現代化的驅動，礦用綜合業(yè)務調度通信系統(tǒng)開創(chuàng)性的植入各種多媒體模塊，在新的電話服務中，全彩色、全動感的帶有白板能力的電視會議，傳真，視頻、數據報表、傳真、短信、電子郵件、語音信箱等現代化的多媒體業(yè)務。所有這些新性能帶來的，給煤礦通信帶來巨大的好處，可以用一種以前從來沒有經歷過的方式來方便地交換信息。

2.礦用綜合業(yè)務調度通信系統(tǒng)分析

礦用綜合業(yè)務調度通信系統(tǒng)是以煤礦“數字化礦井”整體建設構架為指導原則，完整意義上的實現煤礦安全生產的井上井下集有線通訊于一體，日常生產指揮調度和應急救援通訊于一體，用戶信息狀態(tài)顯示和位置信息顯示于一體，語音和視頻信息為一體，礦井綜合自動化測控系統(tǒng)和智能通訊系統(tǒng)聯(lián)動報警于一體的綜合解決方案。

該系統(tǒng)綜合了通訊領域的各種TDM、VoIP的先進技術，不但可以充分利用現有的煤礦內部或電信已建TDM網絡搭建指揮調度系統(tǒng)和行政辦公系統(tǒng)，而且可以依托煤礦已有的Intranet或Internet網絡，為煤礦構筑多業(yè)務一體化的通訊平臺[8]。礦用綜合業(yè)務調度通信系統(tǒng)既滿足當前各行業(yè)調度運行的需要，又充分兼顧了今后技術發(fā)展和調度通信信息綜合化的要求，可以有效節(jié)省煤礦的IT管理費用、提升煤礦形象、提高煤礦員工的工作效率。

礦用綜合業(yè)務調度通信系統(tǒng)支持完善的基本業(yè)務，并提供豐富的補充業(yè)務，可以最大程度的滿足煤礦用戶多樣的業(yè)務需求，量身定制更多更靈活的增值業(yè)務應用。

3.礦用綜合業(yè)務調度通信系統(tǒng)的模型構建與實現

礦用綜合業(yè)務調度通信系統(tǒng)是一個全新的、基于TDM和IP的多網融合調度平臺，包括行政電話、調度電話、IP語音接入幾個子系統(tǒng)。另外，系統(tǒng)需實現電話錄音、電話會議等功能。系統(tǒng)內所有的有線用戶均可以同一進行編號，便于生產調度和指揮。礦用綜合業(yè)務調度通信系統(tǒng)典型組網圖如圖1所示。

3.1 行政電話系統(tǒng)模塊

由運營商或者上級行政總機提供一條2M數字中繼作為礦內和外界進行呼入、呼出通話的通信線路，信令方式可以采用中國一號、或者中國七號信令作為呼叫控制信令。該2M數字中繼可接入到礦用綜合業(yè)務調度通信系統(tǒng)中，這樣和外線的呼入、呼出電話通過該2M數字中繼實現語音暢通。

呼叫方式為：礦方可以采用短號直呼方式、礦方與外界之間可以采用長號直呼方式，即直撥各自對方被叫的直線電話即可，這樣既保證了直線電話的快捷、便利的特點，又不影響對各礦內線電話的工作聯(lián)絡。

3.2 調度電話系統(tǒng)模塊

礦用綜合業(yè)務調度通信系統(tǒng)的調度電話系統(tǒng)模塊使用成熟高性能的CPU和DSP器件，并使用嵌入式實時操作系統(tǒng)和高效的算法，具有優(yōu)異的性能。同時該模塊提供了最全面的接口、協(xié)議和業(yè)務的支持，具有最優(yōu)異的組網能力和兼容性，并配套有全面的運營平臺，適合于各種規(guī)模的網絡建設。

調度電話系統(tǒng)模塊采用模塊化插板式設計，支持多種接口板卡，可以根據需求靈活的提供不同的功能，并可根據容量平滑擴容。系統(tǒng)可提供本地模擬用戶接入、本地模擬中繼接入、189智能調度臺接入、多媒體調度終端接入，也可以通過局域網或廣域網連接IP終端設備，或通過數字中繼接口連接企業(yè)和電信的PBX設備。特別的，可以通過PRA窄帶接口連接PHS基站下帶PHS移動終端。

在網絡側，調度電話系統(tǒng)模塊內置了接入網關和中繼網關的功能，并外置了網守設備。對于煤礦的異地分之機構，該系統(tǒng)可以分別布放在各地區(qū)（還可用于組建內部網絡）完成分支機構的互連，在小的臨時辦事處可以直接使用具有FXO接口的IAD布放辦公電話，各地統(tǒng)一撥號方案，方便煤礦應用并節(jié)省了長途話費的開支。

3.3 IP語音接入系統(tǒng)模塊

IP語音接入系統(tǒng)模塊的語音網關是基于全新硬件平臺和軟件平臺的高性能、高密度和強功能的VoIP網關系統(tǒng)，主要是定位于煤礦行業(yè)的VoIP組網方案應用，提供一種能夠滿足IP語音、模擬用戶接入、調度井下用戶等綜合語音業(yè)務的應用，來滿足煤礦多用戶接入的需要。礦用語音網關可基于工業(yè)以太網等網絡傳輸平臺傳輸IP語音包和SIP控制信令，系統(tǒng)具有組網靈活，擴容方便等優(yōu)點，可和任何型號的調度交換機進行連接[9]。

由于煤礦的三網合一要求，在井下IP接入網關出現網絡或設備故障時，（下轉封三）（上接第173頁）自動切換至傳統(tǒng)的PSTN線路，并且號碼要保持一致，不影響功能使用。本礦用綜合業(yè)務調度通信系統(tǒng)具有網絡側和電路側倒換裝置的功能，當日常使用的網絡側電話由于網絡端的原因（如：網絡丟包率過高、網絡斷線、網關失電等）出現故障時，系統(tǒng)會自動切換至電路側進行工作。但是，當前正在通話的該通電話會發(fā)生中斷。也就是說，通話過程中，如果網關出現故障，能自動切換至電路側的逃生功能，但該次通話是會中斷的，必須重新?lián)芴?。IP語音接入系統(tǒng)模塊組網示意圖如圖2所示。

另外，該IP語音接入模塊還可用于井上某礦的各礦井間隔距離較遠、但又具備光纖網絡的狀況。由于不方便鋪設電纜，采用基于光纖以太網平臺，通過架設若干臺IP語音接入模塊的方式，實現對遠端用戶線的語音接入，是對該礦在這種客觀狀況下實現話音通信的較為理想的方式。

3.4 錄音系統(tǒng)模塊

在鋼鐵、電力、煤炭調度，公安監(jiān)聽，防汛報警，金融行業(yè)等較特殊的領域，對語音工作的發(fā)生過程都需要有準確可靠的記錄，特別是關鍵崗位、關鍵時間的實時語音通信都要求必須進行錄音操作。隨著社會技術的進步，這些領域自身對可靠的語音處理效果的追求，使得對老式錄音設備的社會適應性出了有力的挑戰(zhàn)。

本礦用綜合業(yè)務調度通信系統(tǒng)的錄音系統(tǒng)以高穩(wěn)定性語音處理芯片為硬件平臺，采用DSP及計算機網絡處理技術，單機可監(jiān)控多路電話并行工作，自動化程度高，信息存儲量大，效率高，節(jié)約成本，并且錄音信息可轉貯在以太網絡的任意存儲介質中。

3.5 會議系統(tǒng)模塊

煤礦領導下達行政命令、指揮生產調度、搶險救災等都離不開會議系統(tǒng)裝置，近年來隨著我國國力的大大增強以及現代信息處理技術的飛速發(fā)展，各企事業(yè)單位等對辦公現代化的要求也越來越高，會議系統(tǒng)的配置越來越專業(yè)，功能也越來越強大。

本礦用綜合業(yè)務調度通信系統(tǒng)的會議系統(tǒng)模塊內置于調度主機系統(tǒng)中，可通過話機或調度臺進行會場的預設，或者召開臨時會場。在會議召開前或進行中，可以隨時把需要加入會場的內、外線用戶或中繼拉進當前會場，同時可以對會場中成員進行動態(tài)的主講、聽眾身份的切換。采用集成在調度主機內部的會議系統(tǒng)，穩(wěn)定可靠，不受外界環(huán)境的影響，尤其不受基于IP網絡會議系統(tǒng)的網絡環(huán)境的影響，完全可以保障系統(tǒng)的正常運行。圖3為礦用綜合業(yè)務調度通信系統(tǒng)的圖形用戶界面。

4.礦用綜合業(yè)務調度通信系統(tǒng)的功能優(yōu)勢

4.1 分布式部署，實現應急聯(lián)動

（NGN）環(huán)網多媒體調度與應急指揮系統(tǒng)采用的是分布式架構，分布在不同區(qū)域和省市的相關人員，都可通過網絡和（NGN）環(huán)網調度臺軟件進行調度管理、通話、調度管理。

4.2 強大的指揮調度功能

支持點對點、點對多點、越級指揮、多調度臺分組協(xié)同指揮、插入、廣播、會議等指揮調度模式，專用錄音錄像服務器，以及一鍵直通、強插、強拆及調看調聽等調度業(yè)務功能，方便不同指揮調度關系的上傳下達。

4.3 IP接入

IP接入語音網關局端設備是若干臺設備在語音接入設備的匯聚，實現礦井所有語音的交換和匯總，并完成和調度總機的互連互通。結合煤礦通信系統(tǒng)對語音調度的需求，IP接入技術有如下功能優(yōu)勢：

（1）通信傳輸網絡工業(yè)以太網出現網絡故障后，通訊系統(tǒng)可從IP網絡自動轉為PSTN網，待網絡故障處理后，可以轉回到IP網絡。

（2）井下網關送電的初始化時間內，可在1分鐘之內不出現“通訊盲區(qū)”，此時，通信網絡應為PSTN網絡，當網關正常后，自動轉為以太網。

（3）多部電話同時呼叫調度總臺，調度總臺能根據優(yōu)先級自主選擇接聽用戶，并能保留多方通話，用戶與調度臺之間通話私密，互不干擾。

（4）利用本安網關通訊的電話機，撥號或者通話允許有2秒的延遲現象。

4.4 組網優(yōu)勢

基于（NGN）環(huán)網的多媒體調度與應急指揮系統(tǒng)與傳統(tǒng)數調系統(tǒng)的組網相比具有如下優(yōu)點：三網合一、無距離限制、方便擴容；操作簡單、支持二次開發(fā)、雙機熱備。

對比之下，PSTN調度系統(tǒng)具有布線維護復雜、傳輸距離短、組網困難；操作繁瑣、無法雙機熱備、無法快速聯(lián)動等弱點。

4.5 功能強大的應急系統(tǒng)功能

（1）PTT一鍵式對講：支持PTT對講功能，操作人員只需要按下終端PTT鍵即可快速發(fā)起組呼，及時傳遞必要信息；

（2）救生引導：在出現突發(fā)事件時，可直接播放應急預案中設置好的預案語音文件，實現突發(fā)事件的快速引導，且可與現行報警系統(tǒng)對接，實現報警聯(lián)動廣播功能；

（3）應急預案：調度系統(tǒng)可以和應急預案系統(tǒng)進行對接，當緊急情況發(fā)生時，系統(tǒng)可以自動按照預案設置進行應急調度操作，無需人工干預，極大提高應急響應速度；

（4）通話錄音：實時錄音系統(tǒng)，記錄整個應急作業(yè)過程中的任務下達、信息收集，以及處理過程中的一言一行，既是寶貴的經驗資料又為日后的排查提供證據；

（5）雙機熱備：調度終端可實現在注冊到中心（NGN）環(huán)網調度機的同時也注冊到提供設備的服務器、調度機或者（NGN）環(huán)網-PBX，在最大程度上保證井上和井下的通信暢通；

（6）緊急呼叫：系統(tǒng)具備預占優(yōu)先呼叫能力，在緊急情況發(fā)生時，能拆除其他不重要呼叫資源來保障緊急呼叫的線路，最大程度保障應急通訊暢通；

（7）視頻調度功能：通過可視化終端，調度員可以監(jiān)控現場圖像。視頻監(jiān)控終端還可以和語音設備進行聯(lián)動，可進行同步的語音視頻通話。

4.6 完善的維護管理功能

（1）礦用綜合業(yè)務調度通信系統(tǒng)后臺管理示意圖如圖4所示，采用中文窗口設計，實時狀態(tài)顯示，使得維護操作及管理人員可以及時了解系統(tǒng)狀態(tài)，直觀簡明地完成所有系統(tǒng)維護管理操作；

（2）完善的監(jiān)控、監(jiān)測系統(tǒng)，可憑最直觀的圖像隨時給予維護人員最實時的設備狀況；

（3）完成本地數據的設置、上傳、下載、備份；

（4）基于WEB的近端/遠程集中網管、數據設置、傳輸；

（5）基于WEB的近端/遠程集中網管、狀態(tài)監(jiān)控、故障定位。

圖4 礦用綜合業(yè)務調度通信系統(tǒng)后臺管理示意圖

5.結語

三網合一融入煤礦通信系統(tǒng)是現代煤礦的發(fā)展趨勢。本文提出了基于NGN的礦用綜合業(yè)務調度通信系統(tǒng)，根據現代煤礦調度通信系統(tǒng)的需求分析，構建了一個功能完善的系統(tǒng)模型。該系統(tǒng)的行政電話、調度電話和IP語音接入等功能模塊具有良好的功能優(yōu)勢，能夠滿足現代煤礦安全生產中的調度通信業(yè)務需要，為煤礦井上井下調度通信提供了一種可行方案。

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基金項目：國家自然科學基金資助項目（項目編號：50904070，51274202）；中國博士后基金資助項目（項目編號：20100471412）；中央高校基本科研業(yè)務費專項基金資助項目（項目編號：2010QNA48）；江蘇省青藍工程；國家大學生創(chuàng)新性實驗計劃資助項目（項目編號：121029031）；國家高技術研究發(fā)展計劃（863計劃）資助項目 （項目編號：2012AA062103）。

作者簡介：張鵬（1982—），男，江蘇常州人，學士，中國礦業(yè)大學信息與電氣工程學院研究生在讀，工程師，中煤科工集團常州研究院有限公司檢測中心監(jiān)控所副所長，從事監(jiān)控產品檢測檢驗工作，發(fā)表論文多篇。