矿井融合调度通信系统的设计及应用.pdf

第 4 2卷 第 8期 2 0 1 6年 8月 工矿 自 动化 I ndu s t r y a nd M i n e Aut o ma t i o n Vo 1 ． 4 2 NO ． 8 Au g ． 2 01 6 “ ’ ’ ” ’； i 科研成果 1 ⋯． ．⋯ ． _ ．⋯ ． 文章 编号 1 6 7 1 2 5 1 X 2 0 1 6 0 8 0 0 0 1 0 5 DOI 1 0 ． 1 3 2 7 2 ／ j ． i s s n ． 1 6 7 1 2 5 1 x ． 2 0 1 6 ． 0 8 ． 0 0 1 薛晓炎 ， 霍振龙 ， 顾俊． 矿井融合调度通信系统 的设计及应用[ J ] ． 工矿 自动化 ， 2 0 1 6 ， 4 2 8 1 - 5 ． 矿井融合调度通信系统的设计及应用 薛晓炎 ， 霍振龙 ， 顾俊 1 ． 中煤科工集团常州研究院有限公司 ， 江苏 常州 2 1 3 0 1 5 ； 2 ． 天地 常州 自动化股份有限公司，江苏 常州 2 1 3 0 1 5 摘要 针 对 大 多数 煤矿 通信 系统各 自分散 、 无 法跨 越 各 系统 进行 调 度 指挥 的 问题 ， 设 计 了矿 井 融合 调 度 通信 系统， 详细介绍 了系统的组成及功能实现 。实际应用结果表 明， 该 系统能兼容现有煤矿通信 系统 ， 为跨 越各 系统之间的通信提供 高效业务平台与桥梁， 有效提 高了矿井应急调度处置能力， 进一步提升 了煤矿安全 生 产管理 水 平 。 关键 词 矿 井通 信 ；通信 联络 ；融合 调度 通信 ；移动调 度 通信 中图分类 号 T D6 5 5 文 献标 志码 A 网络 出版 时 间 2 0 1 6 0 8 0 3 0 9 5 6 网络 出版地 址 h t t p ／ ／ www． c n k i ． n e t ／ k c ms ／ d e t a i l ／ 3 2 ． 1 6 2 7 ． T P ． 2 O 1 6 0 8 0 3 ． 0 9 5 6 ． 0 0 1 ． h t ml De s i g n a nd a pp l i c a t i o n o f mi n e i n t e g r a t i o n d i s p a t c h i ng c o mmu ni c a t i o n s ys t e m XUE Xi a o y a n 一， HUO Zh e n l o n g 一， GU J u n ， 1． CCTEG Cha ng z hou Re s e a r c h I ns t i t u t e，Ch a ng z hou 21 3 01 5，Chi na； 2． Ti a n d i Ch a n g z h o u Au t o ma t i o n Co ． ，Lt d． ，Ch a n g z h o u 2 1 3 0 1 5 ，Ch i n a Ab s t r a c t I n v i e w o f p r o bl e m t ha t m o s t m i n e c omm u ni c a t i on s y s t e ms s c a t t e r e d，a nd c o u l d no t c r os s t he o t h e r s f o r s c h e d u l i n g c o mma n d ，a mi n e i n t e g r a t i o n d i s p a t c h i n g c o mmu n i c a t i o n s y s t e m wa s d e s i g n e d，a n d c o mp o s i t i o n a n d f u n c t i o n s o f t h e s y s t e m we r e i n t r o d u c e d．Th e p r a c t i c a 1 a p p l i c a t i o n r e s u l t s s h o w t h a t t h e s y s t e m c a n b e c o mp a t i b l e wi t h e x i s t i n g c o a l mi n e c o mmu n i c a t i o n s y s t e m， p r o v i d e e f f i c i e n t b u s i n e s s p l a t f o r m a n d b r i d g e t o l e a p f r o g c o mmu n i c a t i o n a mo n g e a c h s y s t e m ， a n d e f f e c t i v e l y i mp r o v e mi n e e m e r g e nc y s c h e du l i ng d i s p o s a l a bi l i t y a nd m a n a ge m e nt l e v e l of c oa l mi ne s a f e t y pr o du c t i o n． Ke y wo r ds mi ne c o m muni c a t i on； c o m muni c a t i o n l i a i s on； i nt e gr a t i o n di s pa t c h i ng c o m mun i c a t i o n； mo bi l e di s pa t c h i ng c ommuni c a t i on 0 引 言 目前 ， 矿井有线通信 、 无线通信 、 应急广播、 人员 定位、 工业视频等系统 的实施有效提高了井下作业 人员的安全系数与工作效率[ 1 ] ， 但这些系统各 自分 散 ， 煤矿仍然缺乏 能够整合矿井 有线通信 、 无线通 信 、 广播等系统 ， 业务上能够涵盖数据 、 语音 、 视频的 高效一体化调度通信指挥系统 ， 限制了矿井各 系统 的无缝沟通与多媒体信息传递 ， 无法满足相关管理 人员在井上及井下快速获取所需综合通信信息来辅 助科学决策的需求 ， 无法通过 同一调度指挥界面将 形成 的调 度决 策 指令 迅速 传 递 到任 何 地点 或 任 何人 引。 针对 上述 问题 ， 从井 下通 信装 备实 际情 况 出发 ， 笔者设计 了矿井融合调度通信系统 ， 该系统在兼容 煤矿现有通信系统 的前提下 ， 为跨越各系统之 间的 收稿 日期 2 0 1 6 0 5 1 9 ； 修回 日期 2 0 1 6 0 7 0 6 ； 责任编辑 张强 。 基金项 目 天地科技股份有限公司技 术创新基金项 目 KJ 一 2 0 1 5 一 C Z GF - 0 2 。 作者简介 薛晓炎 1 9 8 2 一 ， 男 ， 江苏常州人 ， 工 程师 ， 硕 士， 现 主要从事矿用通信产 品的研发与推广工作 ， E ma i l t d k j x x y 2 1 5 1 2 6 ． c o rn。 2 0 1 6年第 8期 薛晓炎等 矿井融合调度通信 系统的设计及应用 3 G 图 2 系统 多媒体 融合通信功能设计逻辑 不 同 区域 广播 不 同语音 。 2 ． 2综合调 度 通信 功能 综合调度通信功能支持多路综合调度台和移动 调度 台登 录 ， 并设 计权 限 管理 和优 先级 管理 ， 实现 上 级调 度 员能对 下 级调 度员 及下 级所 有用 户 进行所 有 调度 操作 ， 而下 级 的调 度 员 不 能 对 上级 调度 员 进 行 调度操作。同时综合调度通信业务具有常用数据交 互接口及便捷 的数据通信接 口二次开发功能 ， 可与 矿用 人 员定 位 、 安全 监 测 等 系 统 进 行数 据交 互 和联 动 ， 实现交互数据实时多向传输 。这样 的分级调度 系统结构提高了调度 的效率 ， 满足新形势下跨地域 、 跨部门的大规模现代指挥调度的通信需求 。综合调 度通信业务平台也具备多种媒体、 多种方式应 急预 案 的 管理 与调 度发 布 功 能 ， 能 够 适 应 不 同 矿 山及 不 同突 发事件 下 的不 同应 急预 案管 理 与调度 流程 _ 5 ] 。 2 ． 3移 动调度 通 信功 能 在井下或地面基站无线信号覆盖 的任何区域 ， 利用移动调度通信终端接入融合调度通信系统 ， 可 实现移动语音调度通信、 视频监控、 人员位置查询 、 岗位管理等功能设计 。移动调度通信终端上安装有 移动调度通信客户端 AP P ， 可通过融合通信服务器 对井下 电话 、 广播终端等语音设备进行双工语音通 信 ， 同时融 合 视频 业 务、 数 据通 信 和智 能联 动 于 一 体 ， 使煤矿管理人员在调度室 以外 的井下或地面 也可实时了解矿井生产、 安全等情况 ， 及时发现和消 除生产过程中的各类安全隐患 。 3 系统 软件设 计 与实现 融合调度通信系统软件可实现对各种类型调度 终端 ， 如有 线 电话 、 I P电话 、 矿 用 手 机 、 公 网手 机 、 公 网固话、 可视 电话 、 I P智能终端等进行通信与统一 调度 。呼叫控制和媒体承载逻辑上相互分离。 对 于每一 个通 话 方 主 叫或 被 叫 ， 系 统都 会 生 成一个语音会话对象与之对应。传人各应用模块的 主要数据结构就是该语音会话对象 ， 它封装了会话 数据和信令／ 媒体处理函数 ， 采用面向对象的设计思 想 ， 为各应用模 块屏蔽 了底层处理的复杂性 。呼叫 状态控制层是介于底层协议栈和上层应用模块之间 的核心控制层 ， 它为每个语 音会话对象启动或结束 一 个独立的处理任务 ， 该处理任务 以一个状态机的 形式运行 ， 系统通过该状态机来 实现并约束一个合 法 的语 音 呼叫或 语音 应用 流程 。 4 工矿 自动化 2 0 1 6年 第 4 2卷 系统软件采用 c ／ c 语 言编码实现 ， 系统开 发和部署采用 L i n u x环境。系统软件采用静态内核 与动态模块的架构模式 。系统 内核功能包括 ① 线 程和内存池管理 。② 呼叫状态控制。③ 抽象各种 接口， 包括信令、 语音编解码、 号码路 由、 定时器 、 呼 叫应用、 短信应用、 AP I函数、 文件 系统及这些接 口 的通用调用 函数。④ 模块 和接 口的动态管理 。各 具体功能模块都能实现动态加载与卸载机制 ， 加载 函数将本模块实现 的功能注册到 内核 的相应接 口 上 ， 卸载 函数按 顺序 完 成 各 功 能模 块 卸 载 与 资 源 释 放。融合调度通信系统软件设计如图 3所示 。 系 统 模 块 管 理 单路 话处理任务 - 一 单路会话处理任务 【 ．． ． ．． ．． ． ．． ． ．． ． ．． ． ． ．． ． ．． ． ．． ． ．． ． 一 系统内核 A P 1 函数接 口 口 媒体编解码接口 号码路由接口 定时接 口 短信接 口 信令接 口 口 u p d a t e i n f o p r a c k p u b l i s h r e f e r c a n o e l f 0 r k a c k l S I P协议驱动 状态处理 输入输出处理L一 I 初始化 执行 I 挂机 赢 雨 重置 l 出呼叫 --j L- - -- - -一 l 写帧 ___L _ _ - _ _ - ． ． _ _ _ _ 一 关 闭通道 发送 d t mf I 接收消息 ．j ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． 一 改变状态 事件回调 S I P协议栈 图 3 融合调度通信系统软件设计 系统软件采用背靠背用户代理 B 2 B UA 模式 会议录音， 最大支持 2 5 6路会议资源 。通过调度台 进行设计 ， 系统软交换平 台分别作为 UAS 用户代 触摸选择电话会议参 与人员 内外线号码均可 ， 点 理服务器 和 UAC 用户帐户控制 参与到呼叫建立 击“ 开始会议” 按钮 即可快速召开 电话会议 ， 当会议 和媒体交互过程， 可以将不同能力集 的用户互通起 成员相对固定时， 可 预设会议并 采用一键 电话会议 来 。系统软件设计 了异步消息 的注册、 发布和接收 功能 。 响应机制 ， 同时在实时性要求高的部分设计了同步 回调 ， 有效组织各个功能模块 成为一个 统一整体 。 调度通信业务可以作为融合通信平台应用服务来提 供 ， 由多个任务及任务 间的配合来完成多媒体通信 及一体化调度功能， 实现功能包括用户状态实时监 控 、 点击呼叫、 呼叫转接 、 呼叫排队、 呼叫代答 、 监听、 录音 、 强插、 强拆 、 强 挂、 多方会 议、 组呼、群 呼、 点 名、 轮询、 夜服等。会议管理支持 即时会议 、 预研式 会议 ， 可对与会者执行隔离 、 踢出、 禁言等操作 ， 支持 4 系统应 用 目前 ， 国阳新 能股份 有 限公 司一矿 以下 简 称 国 阳一 矿 已建设 的井 下通 信 联 络 系 统包 括 数 字 程 控 调 度系统 容 量 为 1 1 2 0门 、 选 煤 厂 扩 音 电话 系统 容量为 1 2 8门 、 矿用应急广播系统 广播 终端为 1 1 0个 、 Wi F i 无线通信系统 手机 终端为 3 0 0部 、 矿用工业视频监控系统 各类摄像 头为 3 1 2个 、 井 下人员定位系统等 。除了 Wi F i 无线通信系统与数 ～ 釜