基于SIP服務器的多系統融合煤礦通信系統分析

趙曉磊　藏朝偉　楊建偉　梅峰漳（.平煤股份八礦，河南　平頂山　4670；.平頂山天安煤業股份有限公司機電處，河南　平頂山　467000）

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基于SIP服務器的多系統融合煤礦通信系統分析

趙曉磊1藏朝偉2楊建偉2梅峰漳2
（1.平煤股份八礦，河南平頂山467012；2.平頂山天安煤業股份有限公司機電處，河南平頂山467000）

摘要：針對平煤股份八礦現有煤礦通信系統的不同和難以融合的問題，采用了SIP服務器融合該礦所有通信系統。該系統基于數字程控調度平臺為基礎，通過SIP服務平臺將現有調度通信系統、無線通信系統、廣播通信系統等系統進行融合，實現原有通信系統的各功能，同時實現了各系統終端的互連互通，實現在程控調度臺的統一調度指揮，為煤礦安全生產調度和應急通訊提供保障。

關鍵詞：煤礦通信系統；多系統融合；SIP服務器；統一調度指揮

煤礦通信系統是煤礦六大系統之一，在煤炭生產中占有舉足輕重的地位。煤礦企業又是各大型企業中的高危型行業，煤炭的開采需要應對地質、地壓、地熱等諸多方面帶來的突發性災害。為應對各種災害的發生，提高戰略應急指揮能力，煤礦通信系統在煤礦安全生產中起到了很重要的作用。通信聯絡系統又稱礦井通信系統，是煤礦安全生產調度、安全避險和應急救援的重要工具［1］。

隨著全國煤炭企業煤礦通信系統建設工作的不斷推進，各煤礦井下通信聯絡系統先后建設了數字程控調度系統、井下小靈通無線通訊系統、井下wifi無線通信系統、井下安全廣播系統和井下擴播系統等。目前各煤礦已經建設的這些通信聯絡系統屬于不同的系統和技術，所以由于各系統技術不同在操作上存在弊端，各自為戰，不能有機結合在一起。在生產調度管理人員需要對煤礦通信系統的各子系統進行統一使用時會發現，這些系統無法在同一時間實現“統一指揮”和有效“互通互聯”。SIP服務器在煤礦通信系統中的實施和應用，將會大大改善這一現狀，其不僅僅是一套通信解決方案，更是一種綜合性的融合平臺，可以對接和融合各種通訊設備，幫助煤礦所有通信聯絡系統真正全面緊密結合，實現在程控調度臺統一調度指揮，為煤礦安全生產做好保障［2］。

1　平煤八礦通訊系統現狀

平煤八礦已經完成了數字程控電話、小靈通、擴播電話、VOIP電話等系統的建設，系統現狀如下。

①平煤八礦調度指揮中心安裝一套河南恒安720門KTJ119型礦用數字程控調度系統，并配置2臺程控調度臺，用于日常安全生產調度指揮。具有強拆、強插、緊急呼叫、群呼、組呼、多方通話、電話會議、錄音、監聽、轉接中通話以及通話中轉接等調度功能。

③井下擴播電話系統由礦大華洋建設，安裝25臺網關、24臺高級話機、26臺音箱和185臺普通話機，主分布在斜巷、皮帶沿線、大巷乘車點、井口和車場等位置。可通過擴音廣播系統集成平臺，實現了井下的擴音廣播和井上對講的功能，主要應用于皮帶自動化系統通訊［3］。另外，井下工作面安裝天津華寧擴音電話15臺，安裝山東大齊擴音電話12臺，地面煤樓安裝常州聯力擴音電話22臺，新篩分樓、主斜皮帶及己5采區皮帶安裝上海普昱擴音電話121臺。這些擴音電話主要用于生產現場局部通話聯絡，不能接入工業環網與調度指揮中心通訊。

④VOIP電話。在井下各采區掘進工作面、片盤口、采煤工作面上下口安裝VOIP電話9臺。

以上系統中程控電話系統和小靈通系統可以互通互聯，其他系統之間不能互通互聯。擴音廣播只能通過擴音廣播系統集成平臺實現井下的擴音廣播和井上下對講。井下采煤工作面、地面煤樓、新篩分樓、主斜皮帶及己5采區皮帶安裝的擴音電話，只能用于生產現場局部通話聯絡，不能與調度指揮中心通訊。

圖1　系統結構圖

2　融合建設方案

2.1系統總體設計

系統設計本著最大化利用現有資源進行集成和整合，實現多系統的統一融合，建立八礦通信聯絡統一的調度管理平臺。系統以數字程控為平臺實現對程控電話系統、無線通信系統、擴音廣播系統的調度指揮和統一指揮，實現對人員定位、安全監測和綜合自動化系統的聯動。

2.2系統結構

系統采用分布式結構，主要由程控調度臺、程控交換機、SIP服務平臺（服務器+軟件）、自動應答平臺、VOIP電話和擴播電話等組成，系統結構如圖1所示。

2.2.1程控調度臺。利用原有的程控調度臺實現多系統融合的統一集成調度指揮和聯動，對程控電話系統、無線通信系統、擴音廣播系統實現直呼和互通互聯，對人員定位系統和瓦斯監測系統通過自動應答平臺實現與電話系統的聯動。

假定理想狀態下，溶洞范圍很大，溶洞頂、底面均為水平。片石黏土組成的圓臺外表面將呈斜面，因黏土在鉆錘沖砸時基本成流塑狀態，未發生固結，其粘聚力可不考慮，圓臺外斜面斜率與片石內摩擦角相關，約為30°，可依此進行估算。圓臺頂部直徑跟錘擊能量相關，根據過往施工經驗，頂部直徑約為樁孔直徑的3～5倍，本工程施工最終階段采用高錘重擊，頂部直徑按5倍樁孔直徑考慮。由此得出片石黏土拋填量的估算半徑，r為圓臺頂半徑，h為圓臺高度。此為溶洞頂底基本水平、溶腔范圍很大的情況下的估算值，其余類型溶洞的填充量計算可以參考此式。

2.2.2自動應答平臺。主要包括自動應答服務器和自動應答管理軟件，實現對人員定位、瓦斯監測系統的集成接入，程控調度平臺通過自動應答平臺實現與這兩個系統的聯動，同時實現與綜合自動化系統聯動。

3　SIP服務器

3.1SIP協議（Session Initiation Protocol）

會話初始協議，基于IP的多媒體傳輸協議。SIP（Ses?sion Initiation Protocol，會話初始協議）是由IETF（Inter?net Engineering Task Force，因特網工程任務組）制定的多媒體通信協議。其是一個基于文本的應用層控制協議，用于創建、修改和終止一個或多個參與者的會話。廣泛應用于CS（Circuit Switched，電路交換）、NGN（Next Genera?tion Network，下一代網絡）以及IMS（IP Multimedia Sub?system，IP多媒體子系統）的網絡中，可以支持并應用于語音、視頻、數據等多媒體業務，同時也可以應用于Presence（呈現）、Instant Message（即時消息）等特色業務。

3.2E1傳輸接口（E1 transmission interface）

我國采用的是歐洲30路脈碼調制PCM標準，簡稱E1。采用同步時分復用技術將30個語音信道（64kb）和2個控制信道（16kb）復合在一條2.048Mbit/s的高速信道上。

3.3SIP服務器

平煤八礦SIP服務器采用ZDS200調度主機，功能大致分為網關、IPPBX和調度。IPPBX是系統的基礎功能，可以單獨提供，也可以與網關和調度功能配合使用，提供更為全面的功能集合。系統采用IP核心交換技術，支持集中式管理和分布式部署；可以幫助調度人員快速進行任務分配和調度指揮，從而提高指揮調度系統的智能化水平和及時響應率，并有E1傳輸接口2個。

工業環網內井下廣播、擴播系統網關和VOIP電話語音網關進行IPPBX設置，通過在SIP服務器中注冊并分配4位電話號碼，實現環網內通訊系統互通互聯。

在上述基礎上，SIP服務器通過E1傳輸接口與程控電話交換機、小靈通對接，實現程控電話、小靈通、擴音廣播電話、VOIP電話之間的互聯互通和統一指揮。

4　系統實現功能

4.1調度臺集中調度指揮

可通過數字程控調度平臺實現對程控電話、小靈通、擴播電話、VOIP電話的統一調度指揮，在調度操作臺添加小靈通、擴音電話、VOIP電話、緊急呼叫菜單。可通過觸摸屏按鈕或者撥打電話實現對以上各個通信聯絡系統的直接呼叫。

4.2緊急呼叫

在緊急情況下，可通過數字程控調度平臺【緊急呼叫】界面實現對某一區域的所有通話設備的區域呼叫或者一鍵呼叫功能。

4.3互聯互通

可實現程控電話、小靈通、擴播電話、VOIP電話的互聯互通，程控電話與小靈通、VOIP電話可實現互相呼叫，程控電話與擴音電話可實現單向撥打、雙向通話。通過任意一部程控電話實現對某條擴播電話線路的廣播呼叫，通話建立后可實現雙向通話。

4.4安全監測聯動報警

當某一地點出現瓦斯超限報警時，能自動通知調度員報警信息，調度員可自動或者人工通過該區域廣播系統擴音廣播報警信息，通知人員撤離。

4.5人員定位系統聯動

從上向下調度員可通過程控調度臺的人員緊急呼叫或者一鍵呼按鈕，實現對井下人員定位卡的呼叫，人員定位卡接收到呼叫時報警燈閃爍，提醒井下人員發生緊急情況，需馬上撤離；從下向上井下人員可通過人員定位卡的呼叫按鈕向上呼叫時，自動應答平臺可通過程控電話向調度員進行通知報警，調度員可根據情況通過相應區域的擴播系統進行通知救援或者緊急廣播。

5　結語

通過以程控調度臺為基礎對平煤八礦多種系統的統一融合建設，形成了煤礦獨有特色的通信聯絡系統。系統是以程控調度臺和sip服務器為核心，實現對八礦通信聯絡系統（程控電話、小靈通、擴音廣播）、安全監測系統和人員定位系統集成的建設，實現了各系統之間沒有相互聯絡和互動，實現了在程控調度臺對所有通訊系統的統一調度指揮和應急通訊，方便了調度員的操做，為八礦的安全生產提供了保障，也為其他單位建設融合通訊系統提供了寶貴經驗。

參考文獻：

［1］楊曉輝，楊斌，宋永寶.下一代網絡技術在煤礦通信系統中的應用［J］.工礦自動化，2015（3）：105-107.

［2］顧俊，羅克，徐茜亮，蔣華.基于SIP的礦用應急通信業務系統設計［J］.工礦自動化，2013（7）：8-11.

［3］伍曉圓.SIP協議在下一代網絡中的應用研究與設計［D］.成都：成都理工大學，2008.

中圖分類號：TN919.8

文獻標識碼：A

文章編號：1003-5168（2016）01-0028-03

收稿日期：2015-12-25

作者簡介：趙曉磊（1983-），男，助理工程師，研究方向：煤礦機電技術及煤礦綜合自動化信息化。

Analysis of Coal Mine Communication System Based on SIP Server

Zhao xiaolei1Zang Chaowei2Yang Jianwei2Mei Fengzhang2
（1.No.8 Coal Mine,Pingdingshan Tian′an Coal Industry Co.Ltd.，Pingdingshan Henan 467012；2.Pingdingshan Tianan Coal Mining Electromechanical Limited by Share Ltd.，Pingdingshan Henan 467000）

Abstract:Aiming at the problem that the existing coal mine communication system is different and difficult to fuse, the SIP server is used to fuse all the communication systems of the mine.The system based on the digital program control platform,through the SIP service platform to integrate the existing scheduling communication system,wireless communication system,broadcast communication system and other systems,to achieve the functions of the original communication system,and realize the interconnection and interoperability of the system terminal.

Keywords:coal mine communication system；multi system integration；SIP server；unified dispatch command