李小軍 蘇 軍 張乾明

(1.北京礦冶研究總院 北京102600;2.陜西久盛礦業(yè)投資管理有限公司陜西商洛711503)

對礦山企業(yè)來說，礦山是一個開放、復(fù)雜、變化的系統(tǒng)，各子系統(tǒng)之間相互影響和制約，信息及時交流和溝通至關(guān)重要，例如在采礦和運輸之間、運輸和提升之間等。一般來說，礦山地處偏僻之地，井下環(huán)境比較復(fù)雜、作業(yè)環(huán)境惡劣、多粉塵、潮濕等，多個子系統(tǒng)必須動作協(xié)調(diào)一致，保證礦山生產(chǎn)安全、高效運行，必須快速、準確、及時地處理和交流這些信息，信息傳輸至關(guān)重要，及時進行快速決策和優(yōu)化，指導(dǎo)礦山生產(chǎn)。目前國家安監(jiān)總局要求礦山企業(yè)建設(shè)六大系統(tǒng)，其一為通信聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)，傳統(tǒng)通信聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)建設(shè)以公共交換電話網(wǎng)為主，本研究就VoIP技術(shù)在礦山六大系統(tǒng)中的建設(shè)進行介紹。目前VoIP技術(shù)已在交通運輸行業(yè)、金融行業(yè)呼叫中心業(yè)務(wù)、煤礦、消防工作、城市消防遠程監(jiān)控系統(tǒng)和火電廠［1-5］等中進行了應(yīng)用，充分利用了專網(wǎng)寬帶，降低了成本，簡化了管理，提高了工作效率。

1 VoIP技術(shù)

傳統(tǒng)電話網(wǎng)PSTN(公共交換電話網(wǎng))以電路交換方式傳輸語音，主被叫雙方通過建立一條實時實電路連接進行通話。PSTN提供的是一個模擬的專有通道，通道之間經(jīng)由若干個電話交換機連接而成。當兩個主機或路由器設(shè)備需要通過PSTN連接時，在兩端的網(wǎng)絡(luò)接入側(cè)(即用戶回路側(cè))使用調(diào)制解調(diào)器實現(xiàn)信號的模/數(shù)、數(shù)/模轉(zhuǎn)換。PSTN是一種電路交換的方式，當一條通路自建立直至釋放時，其全部帶寬僅能被通路兩端的設(shè)備使用，即它們之間并沒有任何數(shù)據(jù)需要傳送。在這兩個局域網(wǎng)中，各有一個路由器，每個路由器均有一個串行端口與Modem相連，Modem再與PSTN相連，再實現(xiàn)這兩個局域網(wǎng)的互連。

VoIP(Voice over IP)技術(shù)以IP分組交換網(wǎng)絡(luò)為傳輸平臺，對模擬語音信號進行壓縮、打包等一系列特殊處理，使之可以采用無連接的IP分組數(shù)據(jù)包進行傳輸，即把話音或傳真轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)，然后與數(shù)據(jù)一起共享同一個IP網(wǎng)絡(luò)或Internet互聯(lián)網(wǎng)。

IP網(wǎng)絡(luò)包括Internet、IPLC(國際專線)、無線網(wǎng)絡(luò)等，采用IP協(xié)議。VoIP系統(tǒng)是把傳統(tǒng)的電話網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)組合搭配結(jié)合在一起。

Voice over IP可直譯為透過IP網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)恼Z音訊號或影像訊號，是一種可在IP網(wǎng)絡(luò)上互傳模擬音訊或視訊的技術(shù)，由一連串的轉(zhuǎn)碼、編碼、壓縮、打包等程序，將語音數(shù)據(jù)在IP網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)侥康牡?，然后再?jīng)相反的程序，還原成原來的語音訊號以供接聽者接收。

VoIP在礦山通信聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)中應(yīng)用，主要通過井下重點部位設(shè)置固定電話，例如井底車場、馬頭門、井下運輸調(diào)度室、主要機電硐室、井下變電所、井下各中段采區(qū)、主要泵房、主要通風機房、井下緊急避險設(shè)施、爆破時撤離人員集中地點、提升機房、井下爆破器材庫、裝卸礦點等，把模擬語音信號進行數(shù)字編碼，在通過井下已建通信聯(lián)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)通信，使之能和監(jiān)測監(jiān)控、人員定位系統(tǒng)在同一個網(wǎng)絡(luò)平臺中融合，實現(xiàn)其功能(如圖1)。

VoIP在通信聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)中的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)可分為3個部分:媒體網(wǎng)關(guān)器(前端電話、語音網(wǎng)關(guān))、網(wǎng)關(guān)控制器、語音服務(wù)器和存貯服務(wù)器。

(1)媒體網(wǎng)關(guān)器。網(wǎng)關(guān)主要將語音訊號轉(zhuǎn)換成為IP封包，將前端客戶的電話語音信號進行采集、編碼，并通過IP網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)焦芾韱卧痛尜A單元。

(2)網(wǎng)關(guān)控制器。網(wǎng)關(guān)控制器是VoIP技術(shù)的核心，主要負責管理訊號傳輸與轉(zhuǎn)換，包括注冊管理、SIP配置、網(wǎng)絡(luò)配置、通道配置、補充業(yè)務(wù)等，包括注冊服務(wù)、代理服務(wù)和重定向管理服務(wù)。①注冊服務(wù)主要根據(jù)用戶網(wǎng)絡(luò)IP情況，對設(shè)備進行配置，對數(shù)據(jù)進行相關(guān)的處理;②代理服務(wù)主要接受前端用戶的呼叫請求消息，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)配置將請求發(fā)送給相應(yīng)的客戶或服務(wù)器，同時作出響應(yīng);③重定向管理服務(wù)主要為代理服務(wù)指出轉(zhuǎn)發(fā)消息應(yīng)送達的代理服務(wù)器地址。

圖1 通信聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)Fig.1 Communication system structure diagram

(3)服務(wù)器。語音服務(wù)器主要提供電話不通、占線或忙線時的語音響應(yīng)服務(wù);存貯服務(wù)器(Signaling Gateway)主要存貯電話語音信息和錄音，語音和錄音相應(yīng)記錄信息等歷史記錄的管理和調(diào)用，在交換過程中進行相關(guān)控制，決定通話建立與否，提供相關(guān)應(yīng)用的增值服務(wù)。

2 VoIP在礦山通信聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)中應(yīng)用和前景

2.1 項目概況

礦區(qū):金龍山礦區(qū)開拓設(shè)計采用豎井開拓方式，采礦方法以淺孔留礦法為主。

提升系統(tǒng):最低開采中段標高400 m，井深495 m(包括井底裝礦和井頸部分)。采用6號雙層罐籠配平衡錘提升，提升礦石、人員、材料和設(shè)備。在730、650 m中段有2個輔助提升斜井。

運輸系統(tǒng):正常生產(chǎn)時，4個中段同時生產(chǎn)，主要集中在 730、690、650、600 m 中段。

排水系統(tǒng):集中排水，由豎井經(jīng)730 m直接排出地表。

通風系統(tǒng):井下通風采用單翼對角抽出式的通風方式?；旌暇M風，風井出風。

目前主巷道有 730、690、650、600 m 中段，井下通信系統(tǒng)建設(shè)在主巷道，主要在豎井馬頭門、斜井車場、卷揚硐室和人員集中進出的地方設(shè)置了終端電話;在豎井馬頭門和斜井車場休息硐室設(shè)置了語音網(wǎng)關(guān)，進行數(shù)據(jù)編碼和傳輸;在地表監(jiān)控中心設(shè)了調(diào)度臺和存貯服務(wù)器，進行管理和存貯。

2.2 礦區(qū)VoIP 技術(shù)應(yīng)用

井下人員撥打電話時，人員的呼叫信號通過網(wǎng)絡(luò)直接傳輸?shù)秸Z音網(wǎng)關(guān)，通過語音網(wǎng)關(guān)進行轉(zhuǎn)換后，發(fā)送給監(jiān)控中心VoIP服務(wù)主機，服務(wù)主機根據(jù)主叫用戶的請求地址，將呼叫信號發(fā)送給被叫客戶端，同時多媒體調(diào)度臺在中心的監(jiān)控平臺上也能監(jiān)控到主叫的呼叫請求。以此相同的原理，其他用戶進行呼叫請求也是經(jīng)過同樣的過程達到呼叫目的，見圖2和圖3。

圖2 VoIP技術(shù)運用Fig.2 Application of the VoIP technology

圖3 語音調(diào)度主機設(shè)置Fig.3 Setting of voice scheduling host

金龍山礦區(qū)井下通信聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)建設(shè)中采用了VoIP技術(shù)，實現(xiàn)了以下的功能:①井下重點部位與監(jiān)控調(diào)度中心通信無阻塞，滿足雙向通信要求;②監(jiān)控調(diào)度中心對井下通話實現(xiàn)了組呼、全呼、選呼、強拆、強插、緊呼和監(jiān)聽;③監(jiān)控調(diào)度中心可進行緊急呼叫;④監(jiān)控調(diào)度中心能夠監(jiān)控終端設(shè)備發(fā)起通信的位置;⑤主機實現(xiàn)了通信信息存貯、查詢;⑥調(diào)度中心可以進行通話錄音查詢。

2.3 VoIP技術(shù)在通信聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)應(yīng)用優(yōu)勢和前景

VoIP技術(shù)在井下通信聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)應(yīng)用結(jié)合了井下安全避險人員定位系統(tǒng)和監(jiān)控監(jiān)控系統(tǒng)系統(tǒng)，使之VoIP技術(shù)本身的優(yōu)勢能在井下安全避險六大系統(tǒng)工程中有更好的發(fā)揮。①利用了井下建設(shè)的千兆光纖網(wǎng)絡(luò)，彌補了傳統(tǒng)電話在通信聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)應(yīng)用中的不足。②VoIP技術(shù)與傳統(tǒng)電話相比，實現(xiàn)了一些新的功能:呼叫轉(zhuǎn)接、強插、強拆等。③實現(xiàn)了井下六大系統(tǒng)建設(shè)三網(wǎng)合一，發(fā)揮了光纖通信的優(yōu)勢。④基于現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)資源和通信設(shè)備，降低了建設(shè)成本，便于管理和維護，提高了辦公效率。⑤具有很好的擴展性，可根據(jù)礦山需求擴容，需增加擴容模塊即可。⑥使礦山自己擁有了一個獨立的語音網(wǎng)絡(luò)，不受傳統(tǒng)運營商的牽制，可根據(jù)自己的需求靈活調(diào)整。⑦對號碼對應(yīng)的話機位置沒有限制，移機非常方便，選定位置后只要簡單配置就可使用。⑧VoIP技術(shù)彌補了傳統(tǒng)語音通信系統(tǒng)中的不足，利用了現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)資源，提供IP備份路由，提高了井下通信的可靠性和覆蓋面。

VoIP技術(shù)雖有很多的優(yōu)勢［6］，但安全問題不能忽視，因為VoIP是在互聯(lián)網(wǎng)公共的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下實現(xiàn)了通信業(yè)務(wù)，會受到一些攻擊，破壞網(wǎng)絡(luò)的安全措施和防護墻，例如黑客、惡意代碼攻擊等。發(fā)展前景是好的，主要表現(xiàn)在:①固定向移動發(fā)展:可以和井下人員定位系統(tǒng)結(jié)合，實現(xiàn)有線和無線融合;②可定向可視發(fā)展:利用3G和4G網(wǎng)絡(luò)，可視信息包括視頻流媒體、語音等，給人們更多信息交流;③信息化VoIP的發(fā)展:利用數(shù)字礦山建設(shè)，實現(xiàn)信息共享。

3 結(jié)論

近年來，隨著礦山企業(yè)對安全生產(chǎn)的重視，IP網(wǎng)絡(luò)迅速發(fā)展，對降低通信成本的要求越來越高，VoIP技術(shù)在礦山通信系統(tǒng)建設(shè)中得到了快速發(fā)展。本研究介紹了VoIP技術(shù)，以某礦山井下通信聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)建設(shè)為例介紹了VoIP技術(shù)的運用，VoIP技術(shù)通信聯(lián)絡(luò)結(jié)構(gòu)緊湊，表現(xiàn)在能提供豐富的接口，可以通過WEB方式方便管理，解決了傳統(tǒng)電話中通信等服務(wù)的需求。VoIP可進一步發(fā)展綜合多媒體網(wǎng)絡(luò)，在融合視頻通話等方面是將來發(fā)展的趨勢。

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