KXT23IP網(wǎng)絡廣播系統(tǒng)在煤礦的應用

周詩建

煤礦井下巷道較長，傳統(tǒng)的調度通信系統(tǒng)無法滿足現(xiàn)代化礦井的通信需求。該文介紹了礦用IP網(wǎng)絡廣播系統(tǒng)的結構組成、特點及功能。現(xiàn)場應用表明，該礦用KXT23IP網(wǎng)絡廣播系統(tǒng)較好地實現(xiàn)了在緊急情況下的緊急廣播及日常語音播放、對講等功能。

煤礦井下巷道較長，傳統(tǒng)的調度通信系統(tǒng)無法滿足現(xiàn)代化礦井的通信需求。特別是在井下突發(fā)事件時，依靠現(xiàn)有的井下調度通信系統(tǒng)和無線通信系統(tǒng)下達通知速度較慢。近幾年來，隨著網(wǎng)絡技術的迅速發(fā)展，工業(yè)以太網(wǎng)+現(xiàn)場總線的自動控制網(wǎng)絡結構正受到廣泛的應用，煤礦井下工業(yè)以太網(wǎng)的應用也日益普及。由于煤礦井下面積比較大，區(qū)域分布比較廣；根據(jù)井下實際情況及功能要求，采用IP網(wǎng)絡廣播系統(tǒng)，將音頻信號以標準IP包形式在井下局域網(wǎng)上進行傳送，解決傳統(tǒng)廣播系統(tǒng)存在的長距離音頻功率傳送布線困難、損耗大、音質不佳、維護管理復雜、互動性能差等問題。另外，該系統(tǒng)的對講功能可以在緊急情況下，及早將危險區(qū)域的狀況向調度匯報，是及時掌握前方狀況的一個有效途徑。

二、礦用IP網(wǎng)絡廣播系統(tǒng)的概念及優(yōu)點

2.1 礦用IP網(wǎng)絡廣播系統(tǒng)的概念

數(shù)字廣播顧名思義就是將廣播信號數(shù)字化（A/D轉換），它是按照一定算法，將模擬音頻信號經(jīng)過采集、量化、編碼、壓縮后的數(shù)字音頻文件（如MP3）或存儲在存儲器上的數(shù)字音頻文件，通過網(wǎng)絡，按照傳輸協(xié)議以數(shù)據(jù)包的形式將音頻文件傳輸?shù)骄W(wǎng)絡廣播接收端，然后經(jīng)過網(wǎng)絡廣播終端進行D/A轉換后還原成音頻信號，經(jīng)放大后驅動喇叭工作的。每個網(wǎng)絡廣播終端都是一臺具有音頻編解碼和網(wǎng)絡通信功能的嵌入式計算機，并且都有自己的獨立IP地址，像局域網(wǎng)內PC組網(wǎng)一樣，按照TCP/IP協(xié)議進行通信。

2.2 礦用IP網(wǎng)絡廣播系統(tǒng)的優(yōu)點

信號無損、音質好。數(shù)字廣播從音源的制作到傳輸全部實現(xiàn)了數(shù)字化、網(wǎng)絡化，系統(tǒng)信噪比高，不會在處理、傳輸?shù)拳h(huán)節(jié)產(chǎn)生噪聲，從而可以獲得比較好的音質，也可以進行立體聲傳輸。可完全利用部分礦山企業(yè)已建成的井下工業(yè)以太網(wǎng)進行語音信號的傳遞。只要網(wǎng)絡下行帶寬得到128K，就可以十分流暢的傳輸一路立體聲音頻信號。

擴充性強：系統(tǒng)理論最大終端無限制，遠距離傳輸沒有限制。在將來的擴容中，無需購買主機設備，只要有網(wǎng)絡接口，就可以安裝網(wǎng)絡廣播終端，更無須對線路進行改造，也不需要專門布線，不管是光纖、超五類線、數(shù)字微波還是無線網(wǎng)橋，只要網(wǎng)絡連通就可以傳輸數(shù)字音頻廣播。

可以實現(xiàn)智能廣播：以太網(wǎng)本身就是一套雙向網(wǎng)絡，在以太網(wǎng)上通過軟件可輕而易舉地實現(xiàn)智能廣播的定時、尋址、分組等功能。在網(wǎng)絡速度允許的情況下，可實現(xiàn)多路廣播。因為音頻文件是以數(shù)據(jù)包的方式在網(wǎng)絡中傳輸，所以很容易實現(xiàn)多路廣播，把不同的數(shù)據(jù)包發(fā)送給不同的終端就可以了。

廣播方式多種多樣：由于網(wǎng)絡廣播終端為網(wǎng)絡設備，具備靈活的IP地址設置，因此地面主機可以通過編程來控制設備的IP，以達到控制擴音喇叭廣播的效果：

定點廣播可對任意終端進行定點廣播，獨立廣播可獨立地對某一終端）進行廣播而不干擾其它終端。

三、KXT23礦用IP網(wǎng)絡廣播系統(tǒng)介紹

系統(tǒng)組成。KXT23礦用IP網(wǎng)絡廣播系統(tǒng)由網(wǎng)絡廣播控制主機（音頻服務器）、KXT23.1礦用IP網(wǎng)絡廣播終端、KXT23.2礦用IP網(wǎng)絡廣播接口、KXT22.2礦用通信信號裝置主機、電源、電纜、光纜等組成。系統(tǒng)主傳輸通道采用光纜傳輸。

KXT23礦用IP網(wǎng)絡廣播系統(tǒng)控制主機（音頻服務器）。礦用IP網(wǎng)絡廣播系統(tǒng)控制主機（音頻服務器）是KXT23應急救援廣播系統(tǒng)的控制中心，完成終端及接口管理、音頻管理等管理功能，為各網(wǎng)絡終端、接口提供數(shù)據(jù)交接服務，為各網(wǎng)絡終端、接口提供定時播放和實時廣播控制服務。根據(jù)音頻服務器的調度，對即將傳輸?shù)礁鲝V播終端的音頻流數(shù)據(jù)進行非壓縮數(shù)字音頻數(shù)據(jù)處理，保證音頻服務器以CD質量的高比特率與終端進行數(shù)據(jù)同步，實時處理節(jié)目信號。

KXT23.1礦用本安型IP網(wǎng)絡廣播終端。防爆型式：礦用本質安全型，標記為“ExibI”。主要技術指標：額定工作電壓為直流18V（由KDW16A-18供電）；工作電流為不大于800mA；響度≥95dB/m（A計權）（1kHz）；失真度≤10%（1kHz）。

KXT23.2礦用本安型IP網(wǎng)絡廣播接口。防爆型式：礦用本質安全型，標記為“ExibI”。主要技術指標：額定工作電壓為直流18V（由KDW16A-18供電）；工作電流不大于500mA；接口：三個以太網(wǎng)接口、兩個光纖接口；一個與KXT22.1、KXT22.2連接的4芯電纜接口；主要功能：可與目前煤礦井下通用擴音裝置聯(lián)機通話。

KXT22系列礦用通信信號裝置。KXT22礦用通信信號裝置適用于有煤塵、瓦斯爆炸危險的煤礦井下，也適用于選煤廠、冶金、化工、建材、交通、電力、糧食等類似行業(yè)，具備語音廣播報警、擴音對講功能及連接調度交換機、皮帶控制系統(tǒng)等多種接口功能。

裝置容量：主機：1臺；分機：10臺；本安電源：1臺；主機接口數(shù)量：電話接口：1個；RS485接口：1個；開關量接口：4個；音頻輸入接口：1個；主機到分機最大距離：1km（每100m設1個分機）；擴音（報警）響度：≥95dB（A計權）；主機與分機均為礦用本質安全型，防護等級為IP54；裝置之間可以通過中繼連接擴展使用。

四、KXT23礦用IP網(wǎng)絡廣播主要功能

傳輸方式。系統(tǒng)可以單獨組網(wǎng)，也可以通過工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)傳輸。此次藻渡礦采用光纜單獨組網(wǎng)傳輸語音數(shù)據(jù)。

曲目編輯下載功能。能在音頻服務器上對單個或全部終端進行播放曲目（包括音樂、溫馨祝福、上下班鈴聲等）、播放時間、播放順序、播放音量等的編輯下載。

自動播放功能。系統(tǒng)可按照音頻服務器預先設置在終端中的播放列表，自動播放或停止播放存儲在終端存儲卡上的曲目等。

實時播放功能。系統(tǒng)可通過網(wǎng)絡將需要立即播放的音頻文件下載到終端播放。

對講功能。用戶可在終端任何狀態(tài)按下其面板上的“講話”鍵，和調度員對講，多個用戶可同時和調度員對講。用戶還可通過終端上的“選擇”鍵，選擇和其他終端用戶講話或全體擴音。

緊急廣播功能。調度員可在任何狀態(tài)下對單個、分區(qū)、全體用戶緊急廣播。無論終端處于背景音樂播放、和其他終端講話、收聽其他終端講話等狀態(tài)，都能聽到調度講話，充分體現(xiàn)調度優(yōu)先。

監(jiān)聽功能、錄音功能和巡檢功能。調度員可監(jiān)聽終端周圍的聲音。系統(tǒng)可將調度員對終端用戶的講話形成錄音文件，以便查詢。系統(tǒng)定時向終端發(fā)送命令，一方面為終端對時，另一方面能及時了解終端的通信狀態(tài)等。一旦光纜中斷或終端故障，系統(tǒng)能立即顯示。

目前，KXT23IP網(wǎng)絡廣播系統(tǒng)已在永川區(qū)各個煤礦投入使用。現(xiàn)場應用表明，該系統(tǒng)硬件設備穩(wěn)定可靠，軟件使用簡單易操作，可以滿足煤礦井下生產(chǎn)通信、對講、實時播放、緊急通知下發(fā)等各個功能的需求。

（作者單位：重慶工程職業(yè)技術學院）