杜鵑，陸飛飛，劉英，朱信剛(國網(wǎng)江蘇徐州供電公司，江蘇徐州，221000)

變電站錄音設(shè)備IP化及組網(wǎng)運行的研究

杜鵑，陸飛飛，劉英，朱信剛
(國網(wǎng)江蘇徐州供電公司，江蘇徐州，221000)

錄音設(shè)備是電力調(diào)度通信系統(tǒng)的重要組成，隨著調(diào)度通信技術(shù)的IP化，要求錄音設(shè)備不僅僅能夠通過并線的方式對模擬線或數(shù)字中繼線進(jìn)行錄音，更要求錄音設(shè)備支持IP網(wǎng)絡(luò)抓包錄音方式，滿足調(diào)度通信IP化的需求。

錄音設(shè)備；錄音組網(wǎng)；IP網(wǎng)絡(luò)抓包錄音；調(diào)度通信

0 引言

目前徐州市電力調(diào)度通信主要還是依靠傳統(tǒng)電路通信，電路通信方式經(jīng)過幾十年的發(fā)展已經(jīng)十分的成熟和穩(wěn)定，電力調(diào)度通信的主要載體是調(diào)度臺，目前錄音設(shè)備主要是對調(diào)度臺進(jìn)行錄音，錄音的主要方式是數(shù)字或是模擬語音卡并線的的方式實現(xiàn)錄音。

通信IP化是業(yè)界公認(rèn)的未來通信發(fā)展方向，目前在電力經(jīng)過多年發(fā)展具備成熟應(yīng)用的是軟交換技術(shù)，軟交換也是下一代電力調(diào)度的主流解決方案，軟交換以IP分組交換為基礎(chǔ)，核心的協(xié)議以會話初始協(xié)議（Session Initiation Protocol，SIP）為主，而在通信業(yè)務(wù)上以實現(xiàn)語音、視頻和數(shù)據(jù)的多媒體通信方式為目的。因此，錄音設(shè)備的IP化，顯得尤為重要。

徐州市電力通信以電力調(diào)度通信需求為出發(fā)點，結(jié)合通信技術(shù)的IP化發(fā)展趨勢，進(jìn)行了錄音設(shè)備IP化及組網(wǎng)運行的研究，本文將從錄音設(shè)備的IP組網(wǎng)和錄音設(shè)備的IP抓包錄音兩個實際的錄音業(yè)務(wù)的需求進(jìn)行分析，來闡述IP錄音設(shè)備的應(yīng)用方式。

1 基于電路交換的傳統(tǒng)錄音設(shè)備

目前公司及所轄變電站均已經(jīng)部署調(diào)度臺或調(diào)度通信電話，并對其進(jìn)行配套錄音，錄音設(shè)備都是各自獨立運行，錄音設(shè)備的功能比較單一，而且比較孤立，與調(diào)度通信系統(tǒng)融合度很低，錄音與交換設(shè)備的信息沒有互通，資源不能共享，錄音設(shè)備運維管理很分離，效率很低，主要問題有：①數(shù)據(jù)丟失；②故障未及時發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致關(guān)鍵錄音數(shù)據(jù)丟失；③變電站調(diào)度錄音系統(tǒng)出現(xiàn)問題需等待技術(shù)人員到場處理，故障處理不及時；④各站調(diào)度電話均為獨立運行，沒有匯總統(tǒng)計數(shù)據(jù)，統(tǒng)計日常呼叫次數(shù)，值班響應(yīng)速度等；⑤各站部分行政電話有臨時作為調(diào)度應(yīng)用，但該部分電話未納入錄音數(shù)據(jù)采集管理；⑥錄音設(shè)備無法實現(xiàn)IP交換系統(tǒng)的IP錄音。

2 錄音設(shè)備的IP組網(wǎng)

利用電力IP數(shù)據(jù)網(wǎng)，將多臺錄音設(shè)備進(jìn)行IP組網(wǎng)，并通過增加組網(wǎng)管理服務(wù)器對被組網(wǎng)的錄音設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一管理、集中維護(hù)、數(shù)據(jù)備份，把原來分離的多套錄音系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)組成一個有機(jī)的整體，可以有效提高各站調(diào)度錄音數(shù)據(jù)的安全性，及時發(fā)現(xiàn)、處理調(diào)度錄音系統(tǒng)故障，保證調(diào)度錄音數(shù)據(jù)不丟失，并可以根據(jù)需求獲取有價值的統(tǒng)計匯總報表數(shù)據(jù)。

圖1 錄音IP組網(wǎng)示意圖

2.1 錄音數(shù)據(jù)上傳

錄音數(shù)據(jù)上傳包含錄音的語音數(shù)據(jù)信息和錄音時間、號碼等記錄數(shù)據(jù)信息的上傳。錄音設(shè)備上通常會存放我們所需要的通道、主、被叫號碼、名稱、開始時間、結(jié)束時間、音頻文件等錄音信息。我們需要找到對應(yīng)的數(shù)據(jù)表，并確定一個每條錄音數(shù)據(jù)唯一的標(biāo)識，我們定義為錄音數(shù)據(jù)的SN(序列)。就可以將錄音數(shù)據(jù)不重復(fù)，無錯漏地上傳到集中管控服務(wù)器上，并能實現(xiàn)后述的錄音比對和反向恢復(fù)功能。

中心站服務(wù)器管控平臺對下屬變電站的錄音進(jìn)行定期檢索，發(fā)出數(shù)據(jù)上傳請求，該請求會攜帶最后一條上傳數(shù)據(jù)的錄音記錄數(shù)據(jù)的唯一標(biāo)識SN。我們要根據(jù)不同品牌的錄音設(shè)備的實際數(shù)據(jù)，確定錄音記錄數(shù)據(jù)的唯一序列號SN。如果錄音設(shè)備沒有相應(yīng)的字段，我們可以在集中管控插件軟件中通過錄音起止時間，主備叫號碼，錄音時長等條件智能地判斷，生成臨時的輔助SN，實現(xiàn)錄音上傳功能。

收到數(shù)據(jù)上傳請求后，根據(jù)SN從錄音設(shè)備數(shù)據(jù)中查找下一條錄音數(shù)據(jù)。如果找到，將該記錄的記錄信息和音頻文件數(shù)據(jù)上傳到集中管控服務(wù)器，為了分散任務(wù)，避免一次做大量的工作，可設(shè)定每次上傳的記錄數(shù)量。如果是首次部署，會自動選在深夜等空閑時間加大每次上傳的數(shù)量和增加輪巡的頻率。

中心站服務(wù)器管控平臺收到話單和錄音數(shù)據(jù)后用MD5校驗和校驗數(shù)據(jù)的完整性，如果校驗成功，將話單寫入數(shù)據(jù)庫，同時將最后一條上傳數(shù)據(jù)的SN置為該條記錄的SN,如果失敗則將數(shù)據(jù)丟棄，下一次請求會重傳該錄音數(shù)據(jù)。

中心站服務(wù)器管控平臺上記錄著所管屬的錄音設(shè)備的參數(shù)信息，可設(shè)定某些設(shè)備是主備備份的設(shè)備，互為備份的設(shè)備用同一個標(biāo)識捆綁在一起。當(dāng)錄音數(shù)據(jù)上傳時，需要判斷與其備份的錄音設(shè)備的對應(yīng)數(shù)據(jù)是否存在，也作好相應(yīng)的標(biāo)識，方便自動篩選過濾和數(shù)據(jù)比對，反向覆蓋。如果上傳的過程中發(fā)現(xiàn)音頻文件丟失，服務(wù)器上做相應(yīng)的標(biāo)記，如果備用錄音設(shè)備上有對應(yīng)的錄音音頻文件，可在后面的反向覆蓋功能中將該音頻文件下載到錄音設(shè)備中去。文件上傳是針對每個地方的主備錄音系統(tǒng)的，所以上傳以后，會根據(jù)錄音時間，時長，通道號，主備叫號碼等信息智能比較，篩選出重復(fù)的數(shù)據(jù)。

2.2 實時監(jiān)控

中心站服務(wù)器管控平臺對下面的錄音設(shè)備進(jìn)行實時監(jiān)控，通過圖形化界面使用不同顏色區(qū)分不同等級的告警，并需提供聲光電、短信、郵件、電話等故障通知接口。監(jiān)控的內(nèi)容包括但不限于：

①網(wǎng)絡(luò)連接失?。壕W(wǎng)絡(luò)連接失敗包擴(kuò)硬件連接中斷，軟件心跳失敗，均可檢測。

②長時間未錄音：可設(shè)定長時間無錄音的時間判斷門限，默認(rèn)為24小時。如果有主備錄音設(shè)備，一方有新的錄音產(chǎn)生，另一方無新錄音產(chǎn)生，超過10分鐘，即產(chǎn)生告警。

③磁盤空間信息: 根據(jù)集中管控插件實時采集的磁盤空間信息，磁盤剩余空間低設(shè)定告警的門限值即產(chǎn)生告警。

2.3 文件查詢

用戶可以采用客戶端或WEB的方式訪問到集中管控服務(wù)器，根據(jù)不同的條件查詢錄音及回放錄音。查詢條件包括主叫、被叫、開始時間、結(jié)束時間、通道號、名稱、通話時長等自由組合，同時支持模糊查找。

2.4 用戶管理

系統(tǒng)會保留一個超級管理員，該管理員擁有所有的權(quán)限，用戶用該管理員登錄創(chuàng)建其他用戶，用戶在創(chuàng)建時會賦予不同的權(quán)限，包括管理、刪除，同時可以設(shè)置只對對指定的通道或號碼進(jìn)行操作。用戶登陸時需通過基于RSA密鑰對的數(shù)字簽名認(rèn)證。

2.5 統(tǒng)計報表

系統(tǒng)可根據(jù)數(shù)據(jù)對遠(yuǎn)端錄音系統(tǒng)的錄音情況進(jìn)行統(tǒng)計，通過圖形化的方式進(jìn)行體現(xiàn)，并形成相關(guān)報表。

3 錄音設(shè)備的IP網(wǎng)絡(luò)抓包錄音

3.1 系統(tǒng)原理

在分組網(wǎng)絡(luò)中對IP 電話進(jìn)行錄音，首先需要抓到所有通話相關(guān)的分組數(shù)據(jù)包，包括信令數(shù)據(jù)包和語音數(shù)據(jù)包。在局域網(wǎng)中捕獲數(shù)據(jù)包主要有兩種方式：利用以太網(wǎng)的廣播特性或者利用交換機(jī)的端口鏡像功能。本系統(tǒng)暫時只考慮后者，交換機(jī)通過鏡像給端口將所有經(jīng)過該交換機(jī)的數(shù)據(jù)都發(fā)送到錄音服務(wù)器的網(wǎng)卡上，這樣錄音服務(wù)器就可以通過WinPcap抓取到所有的信令和媒體數(shù)據(jù)。然而一般情況下網(wǎng)卡是工作在非混雜模式，這時網(wǎng)卡只接收寫有自己MAC 地址的數(shù)據(jù)幀。所以還需要設(shè)置網(wǎng)卡的工作模式為混雜模式（WinPcap 中有相應(yīng)的接口函數(shù)）。

完成數(shù)據(jù)包捕獲之后便要進(jìn)行數(shù)據(jù)包的處理。前面已經(jīng)提到，捕獲到的數(shù)據(jù)包包括信令和語音及視頻。IP 電話的信令協(xié)議主要有H.323 和SIP。SIP 協(xié)議具有簡單、獨立、擴(kuò)展性好等諸多好的特性，因此越來越多的IP 電話采用SIP 協(xié)議，本系統(tǒng)便是針對的SIP 信令。通過對SIP 消息進(jìn)行解析，從而監(jiān)聽到整個呼叫過程，包括呼叫建立、通話、呼叫結(jié)束等，并結(jié)合從SIP 消息中解析出的SDP 消息得到語言通信的相關(guān)信息，從而控制對語音數(shù)據(jù)包的捕獲，并最終將捕獲到的語音和視頻數(shù)據(jù)包形成聲音文件和視頻文件，實現(xiàn)錄音錄像功能。

3.2 系統(tǒng)軟件實現(xiàn)

系統(tǒng)軟件實現(xiàn)大致由三個模塊組成：網(wǎng)卡抓包模塊、sip信令處理模塊和語音包處理模塊。軟件設(shè)計采用了多線程技術(shù)，使得各模塊并行工作。

3.3 SIP會話建立及釋放

Sip呼叫建立只要解析出具有相同call_id的invite、200ok、ack消息，便可以判斷出一次通話建立了，這時就要啟動一語音處理線程，開始進(jìn)行錄音。

同樣只要解析出具有相同call_id 的bye、200ok 消息便可以判斷出這次通話結(jié)束了，這時就要退出相應(yīng)的語音處理線程。

4 結(jié)論

目前錄音設(shè)備的IP化業(yè)務(wù)應(yīng)用在徐州市已經(jīng)逐步開展，經(jīng)過實際的驗證能夠符合徐州市電力調(diào)度通信的實際需求，通過調(diào)度業(yè)務(wù)應(yīng)用的推廣，能夠讓電力調(diào)度業(yè)務(wù)更加高質(zhì)和高效，能夠大幅提高電力調(diào)度處置的效率和準(zhǔn)確率，對于徐州市電力調(diào)度通信未來發(fā)展具有指導(dǎo)意義，也為徐州市的電力運行提供更加可靠的業(yè)務(wù)和技術(shù)保障。

[1] 王騰翔.實時動態(tài)監(jiān)測技術(shù)在電力系統(tǒng)控制中的應(yīng)用[J].電氣技術(shù),2011(6):29-30.

[2] 張化代,曹新智,王敏.雙模錄音系統(tǒng)在電力調(diào)度交換網(wǎng)中的應(yīng)用[J].電力信息與通信技術(shù),2015,13(10):83-86.

On the IP tendency and network operation of substation audio recording device

Du Juan,Lu Feifei,Liu Ying,Zhu Xingang
(State Grid XuZhou Power Supply Company, Xuzhou Jiangsu,221000)

As an important part of power dispatching communication system, in accordance with IP tendency of dispatching communication technology, the audio recording devices’ fulfillment is not only recording the artificial line and digital trunk line with doubling line pattern, but also adapting to support IP network capture recording mode, and meet the demand of IP communication scheduling.

audio recording device; recording networking; IP network capture recording; dispatching communication