輸油氣場站新型語音調度系統的研制與應用

徐 馳 張 丹 許明華

東北石油管道有限公司 遼寧 沈陽 110031

語音通信系統是管道輸油氣生產管理、保證業務流程可靠實現和提升管理效率的重要系統之一,而新型語音調度系統(語音調度臺),是實現生產調度指揮、生產情況匯報等的有效手段,不但可以通過可觸界面、快速撥號、分組管理等功能提高工作效率,可以通過通話錄音、通話記錄模塊實現事后查詢、責任追溯等功能,分清責任,保證安全生產,更重要的是還可引入當前信息系統先進技術,結合生產預案、生產技術資料、生產管理規程等信息資源,運用信息可視化技術,輔助調度指揮決策、提高管理水平,并可為智慧管網建設提供音視頻通道資源及功能擴展[1-2]。近些年,隨著軟交換及信息技術的飛速發展,傳統語音調度臺(或類似舊有設備)已經不能滿足現有需求,因此,根據目前管道語音通信系統、生產管理系統技術現狀及未來發展,綜合考慮技術先進性、造價、功能、配置靈活性等因素,以滿足場站或作業區需求為主,結合CTI領域先進技術,設計了適合管道輸油氣生產的新型語音調度系統。

1 現狀與需求分析

從技術現狀看,隨著通信領域技術的不斷發展,傳統PBX交換系統已經被軟交換系統所取代[3]。

目前,各大主流通信設備供應商都推出有自己的軟交換平臺,市場和技術成熟。但相關產品都以大型軟交換平臺為主,語音調度系統僅僅是大系統中的一個子系統或模塊,即使個別廠商有獨立的語音調度系統,也基本上是適用于大型的綜合語音調度、呼叫中心、應急指揮等平臺,造價相對較高,適用場景有限,并不適合管道輸油氣站場、作業區等站控室、小型調度中心的業務需求。

從行業對比看,其他行業如電力行業、冶金行業等都有適應本行業的類似平臺,但也都無法滿足管道輸油氣生產的專業化、個性化需求[4-7]。

從管道系統現狀看,傳統電話程控交換系統已經基本升級為軟交換或以軟交換為核心,新建管線的語音系統更是以軟交換為主,因此舊有語音調度系統已經不能適應發展變化,尤其是不能支持VoIP接口,造成個別調度電話不能錄音、一個調度室需要多個調度電話或者多個語音調度臺等問題,經調研分析,場站等的語音交換環境基本有以下幾種情況:

1、程控交換系統已經升級改造成軟交換系統,但部分舊有用戶端設備仍然保留,因此VoIP、E1、模擬接口都有,調度室既有IP電話,也有模擬電話。

2、調度室僅有模擬電話接口。

3、很多新建管線全部采用軟交換系統,調度室僅有VoIP接口,個別場站的調度室還有多個不同軟交換平臺的VoIP接口等情況。

綜上分析,雖然,這些場站等的語音交換環境各有不同,但共同點是通道數量不大,語音調度臺0致2個E1,8致60路FXS/FXO,8致30路VoIP的交換能力基本上就可以滿足需求。

2 系統設計

2.1 設計原則 由現階段需求分析,新型語音調度臺系統應以小型化、低成本、易于部署為設計原則,語音通道類型應支持VoIP、E1、FXO/FXS等,從發展角度看,語音通信系統一直是管道輸油氣生產中的重要支撐系統,經多年建設和發展,語音交換系統本身成熟先進、語音通道資源豐富,在智慧管網建設中,其系統資源應該被更深入的挖掘和利用[8],因此,新型語音調度系統還應易于擴展,可自組網并易于被其他管理信息系統連接、受控,并可以其為接口,為其他MIS系統及智慧管網建設提供可擴展的音視頻服務。

2.2 硬件設計 根據設計原則及行業現狀分析,研究確定了兩種類型相互配合的全面解決方案,一種是以計算機+語音接口卡+軟件為體系結構的小型語音調度臺系統。該方案以杭州三匯信息工程有限公司的產品為核心硬件,該公司產品國產化程度高、技術先進,產品定位是為面向業務的語音平臺開發商提供最優的二次開發解決方案,語音接口類型豐富、易于組合,很好的滿足了設計需求,是方案一的理想硬件平臺。另外,方案一的同類產品還有北京五岳鑫等其他公司的相應系列產品,平臺對單一廠商依賴度不高,上層供應鏈穩定,因此方案一具有成本低、配置靈活、適用場景多等優點,缺點是不支持視頻處理能力。系統結構如圖一。

圖一 語音調度臺系統結構圖(方案一)

第二種是以VoIP為核心,以TCP/IP為組網方式的綜合音視頻調度平臺解決方案。該方案以杭州敘簡科技股份有限公司的產品為核心硬件,該公司產品主要提供中大型應急指揮系統解決方案,音視頻接口全面,以VoIP為核心,提供PC端及移動端二次開發接口,因此,經二次開發與優化,可構建最佳音視頻綜合調度平臺,更可為輸油氣生產管理中的故障處理、應急指揮、視頻監控、辦公管理等提供音視頻服務接口。另外,方案二的同類產品有華為、中興及國外廠家等多家供應商,品牌依賴度低、上層供應鏈穩定。系統結構如圖二。

圖二 音視頻綜合調度平臺系統結構圖(方案二)

兩種平臺經自組網及混合組網,可構成接口全面、技術先進的音視頻綜合調度資源網,實現資源統一調度,可使資源利用率大幅提升,并可通過TCP/IP、HTTP協議與其他系統對接,擴展其他系統的音視頻處理功能,使音視頻通道資源及交換與調度功能得到更有效的擴展和利用。

2.3 軟件設計 為提高系統適應性,實現對通道數量、通道類型的可配置,以及系統易于擴展等要求,軟件結構采用SaaS理念設計,以SOA架構為主要模型,采用功能分層的模塊化設計。

由于SOA是一種粗粒度、松耦合的服務架構[9-10],研究表明,其規則對本系統而言并非完全適用,以及隨著云計算等新技術的發展,微服務等其他架構的出現,架構理念也在不斷發展更新,因此,應以吸取先進架構優點為出發點,更重要的是還應結合語音調度系統及管道行業的自身業務特點深度分析及抽象,構建出恰當、先進、可持續的軟件架構[11]。軟件系統結構如圖三。

圖三 軟件系統結構圖

設備層:由計算機、服務器、廠家專用硬件設備組成。

基礎層:由硬件設備供應商提供的專用軟件開發工具包、專用服務程序組層。

功能層和業務層為本系統設計層,為同時提供粗粒度及細粒度服務,功能層和業務層又細分為模塊層和細分層,其中:

功能層:是對供應商軟件開發接口的再封裝,目的是降低系統對供應商軟件接口的依賴度,以及結合業務需求,更合理的規劃功能模塊。

業務層:通過調用功能層服務,實現語音調度、音視頻調度、預案管理、值班管理、故障維修管理、應急指揮管理等功能,其中故障管理服務及應急指揮管理服務等功能主要以提供相關業務中的音視頻服務功能,其他等業務數據、流程管理等功能由擴展模塊實現。

模塊層與細分層的劃分是為滿足粗粒度與細粒度需求,模塊層按功能性質分類,可簡化用戶配置及操作復雜度,提供簡單、快捷、功能全面的預制服務,如語音調度服務,經簡單配置即可實現語音調度臺。細分層主要任務是為其他MIS等系統提供資源服務擴展,以及細粒度的個性化需求,其功能實現需由用戶對細分層功能進行復雜配置或二次開發。

3 結束語

目前,按方案一制作的新型語音調度臺產品,已經在沈陽調度中心、遼寧、黑龍江、內蒙古等地的管道輸油氣場站、調度中心等得到很好的應用,經3年多的推廣應用,系統穩定可靠,根據部分單位的個性化需求,增加了預案管理、值班管理等模塊,由于系統結構合理、擴展性強等優勢得到了體現。

當然,推廣應用中,也存在一些問題,主要有:

1、總體上,推廣使用數量不多,還沒有形成自組網,沒有進行組網運行測試,資源深度利用還有待實現。

2、由于管道系統舊有MIS等信息系統復雜多樣,開發使用階段不同,結構各異,給系統融合造成了很多困難[12],這也是下一步我們的功能擴展研究方向。