早年，國家煤礦安監(jiān)局關(guān)于印發(fā)《煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)升級改造技術(shù)方案》中明確規(guī)定要實現(xiàn)井下有線和無線傳輸網(wǎng)絡(luò)的有機融合、多系統(tǒng)的融合可采用地面方式，但是鼓勵新安裝的系統(tǒng)采用井下方式融合。為響應(yīng)國家政策，廣播系統(tǒng)應(yīng)實現(xiàn)多系統(tǒng)融合接入，可與環(huán)境監(jiān)測、人員定位等系統(tǒng)融合。實現(xiàn)多系統(tǒng)聯(lián)動，特殊情況發(fā)生應(yīng)急廣播，做到的事前有預(yù)警、事中有報警與事后有救援方案的廣播，及時傳達礦山應(yīng)急部署與應(yīng)對方案播報。

在礦山安全生產(chǎn)過程中，有許多行業(yè)要求，政策標準需要及時傳達給全體員工，亟需一套媒介實現(xiàn)公共信息的播報，而礦山用公共與應(yīng)急廣播系統(tǒng)按照礦山行業(yè)要求，可實現(xiàn)礦山企業(yè)在公共信息播報與應(yīng)急廣播的需求。礦井通訊與應(yīng)急廣播作為礦井通訊重要一環(huán)急需得到大力扶植發(fā)展與研究。

1 研發(fā)背景
礦井通訊與應(yīng)急廣播系統(tǒng)是除監(jiān)控系統(tǒng)、人員定位、緊急避險等系統(tǒng)之外重要的六大系統(tǒng)之一，需要投入大量的科研力量進行深入研究與集成應(yīng)用的拓展[1]。礦山用公共與應(yīng)急廣播系統(tǒng)的開發(fā)既符合國家政策的要求，也滿足行業(yè)與市場發(fā)展的需求，同時也拓展了研究院在礦井通訊系統(tǒng)方向的發(fā)展與延伸。

應(yīng)急廣播技術(shù)在國內(nèi)外并不屬于全新的技術(shù)，技術(shù)發(fā)展成熟，有良好的技術(shù)基礎(chǔ)與眾多的應(yīng)用案例，在礦山的應(yīng)用也很廣泛，但是在礦山實際應(yīng)用過程中普遍存在系統(tǒng)不穩(wěn)定，獨立運行與其他系統(tǒng)不能融合與交互等問題。為順應(yīng)國家新標準的制定與執(zhí)行，按照新的要求必須發(fā)展應(yīng)急廣播與其他系統(tǒng)的融合與聯(lián)動，工作面安裝廣播終端、實現(xiàn)調(diào)度系統(tǒng)、SIP電話等互撥互通，因此亟需礦山用公共信息與應(yīng)急廣播系統(tǒng)，與礦山用其他安全輔助系統(tǒng)融合，實現(xiàn)SIP協(xié)議設(shè)備的互聯(lián)互通，用以輔助礦山安全生產(chǎn)工作。

2 系統(tǒng)功能設(shè)計
礦山用公共信息與應(yīng)急廣播系統(tǒng)是一套集緊急信息的廣播、公共信息播報為一體的通信系統(tǒng)。專為礦山企業(yè)開發(fā)的融合當今前沿計算機技術(shù)、通訊技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)廣播技術(shù)的新一代廣播系統(tǒng)，具有技術(shù)先進、可靠性高、抗干擾性強、音質(zhì)好、擴音范圍廣、廣播方式多種多樣等特點[2]。

1）多種廣播方式。①全體廣播：對廣播系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)連接的所有廣播終端發(fā)布播報信息;②分區(qū)域廣播：對特定的區(qū)域內(nèi)的廣播終端發(fā)布播報信息;③定點廣播：對廣播系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)連接的任意一個特定廣播終端發(fā)布播報信息;④緊急廣播：使用應(yīng)急廣播話筒，進行緊急信息的播報。

2）雙向通話功能。系統(tǒng)設(shè)計雙向通話功能，通過網(wǎng)絡(luò)尋呼話筒可與井下分站進行全雙工對講；分站與分站之間進行全雙工對講；緊急時，分站可一鍵與網(wǎng)絡(luò)尋呼話筒進行全雙工對講，即通過尋呼話筒等設(shè)備，或者通過礦山用公共信息與應(yīng)急廣播軟件系統(tǒng)向終端進行通話，終端需要上上端通話時，按下通話按鈕，即可與管理中心通話。

3）音源種類豐富。礦山用公共信息與應(yīng)急廣播系統(tǒng)支持播報的語音格式豐富，不受設(shè)備形式與類型的限制。

4）自動播放功能。礦山用公共信息與應(yīng)急廣播系統(tǒng)可通過上位機軟件個性化定制自動播放的規(guī)則，可設(shè)置時間、播報的內(nèi)容、播報的范圍等信息。

5）廣播終端狀態(tài)監(jiān)測功能。系統(tǒng)通過上位機管理軟件自動巡檢各廣播終端的值機狀態(tài)，是否發(fā)生故障，并及時進行提醒。

6）系統(tǒng)可與監(jiān)控系統(tǒng)、人員定位融合，實現(xiàn)聯(lián)動預(yù)報警。礦山用公共信息與應(yīng)急廣播系統(tǒng)支持與主流監(jiān)控系統(tǒng)、人員定位等安全輔助系統(tǒng)的融合與聯(lián)動。根據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)統(tǒng)一平臺推送的聯(lián)動條件進行相應(yīng)的聯(lián)動動作：①定位系統(tǒng)應(yīng)在收到應(yīng)急聯(lián)動條件后，按其分站地址，對識別卡進行廣播報警，或取消廣播報警;②廣播系統(tǒng)應(yīng)在收到應(yīng)急聯(lián)動條件后，按其分站地址、報警地點，播放報警，或取消報警[3]。

7）統(tǒng)計分析功能。礦山用公共信息與應(yīng)急廣播系統(tǒng)支持設(shè)備狀態(tài)的記錄與存儲，并進行歷史數(shù)據(jù)的統(tǒng)計與分析。具有報表等打印功能。報表包括：分站運行故障報表、分站播放記錄報表等。

礦山用公共信息與應(yīng)急廣播系統(tǒng)井下設(shè)備供電電源工作電壓是AC127/380/660 V；系統(tǒng)中各個分站輸出的話音強度≥85 dB,失真度≤10%；軟件主體畫面響應(yīng)時間不大于3 s，其余畫面應(yīng)不大于5 s；系統(tǒng)最大配接容量為:礦用本安型廣播分站32臺、網(wǎng)絡(luò)尋呼話筒1臺；備用電源在電網(wǎng)停電后，備用電源應(yīng)能保證分站正常工作時間不小于2 h[4]。電源波動適應(yīng)能力強，井下設(shè)備在額定電壓75%～110%范圍內(nèi)波動。

3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)構(gòu)成
礦山用公共信息與應(yīng)急廣播系統(tǒng)采用全新理念搭建，將信號通過IP尋址方式送到礦用本安型廣播分站，分站把音頻信號傳送到終端礦用隔爆兼本安型音箱[5]。主要設(shè)備包括信號源部分、系統(tǒng)管理軟件及管理用上位機、信號傳輸部分、礦用本安型廣播分站、礦用隔爆兼本安型音箱等[6]。最簡系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成圖如圖1。

4 主要關(guān)鍵技術(shù)
1）SIP 協(xié)議使用。SIP(Session Initiation Protocol）是1個應(yīng)用層的信令控制協(xié)議。用于創(chuàng)建、修改和釋放1個或多個參與者的會話。這些會話可以是Internet多媒體會議、IP電話或多媒體分發(fā)。會話的參與者可通過組播（multicast）、網(wǎng)狀單播（unicast）或兩者的混合體進行通信[7-8]。礦山用公共信息與應(yīng)急廣播系統(tǒng)要實現(xiàn)與支持SIP協(xié)議設(shè)備的互聯(lián)互通，必須支持SIP協(xié)議。充分理解SIP協(xié)議工作原理與流程，充分利用SIP的便利實現(xiàn)與其他設(shè)備的融合。

2）軟硬件通訊協(xié)議探討與制定。礦山用公共信息與應(yīng)急廣播系統(tǒng)主要包括硬件和軟件開發(fā)2個部分，要充分考慮各種情況，盡可能的制定一套完善的軟硬件之間的通訊協(xié)議。既要滿足目前的功能設(shè)計的需要，又要盡可能的考慮到技術(shù)發(fā)展與橫向設(shè)備融合的需要，探討制定一套通訊協(xié)議。

3)ARM開發(fā)技術(shù)。根據(jù)IEEE（國際電機工程師協(xié)會）的定義，嵌入式系統(tǒng)（ARM）是“控制、監(jiān)視或者輔助裝置、機器和設(shè)備運行的裝置”（原文為devices used to control,monitor,or assist the operation of equipment,machinery or plants） [9]。 這主要是從應(yīng)用上加以定義的，從中可以看出嵌入式系統(tǒng)是軟件和硬件的綜合體，還可以涵蓋機械等附屬裝置。嵌入式系統(tǒng)的核心是嵌入式微處理器[10]。ARM處理器的3大特點是：耗電少功能強、16位/32位雙指令集和眾多合作伙伴[11]。

礦山用公共信息與應(yīng)急廣播系統(tǒng)的硬件設(shè)備基于ARM進行開發(fā)，需要充分理解嵌入式開發(fā)原理與實現(xiàn)方法，這是礦山用公共信息與應(yīng)急廣播系統(tǒng)的研發(fā)成功與否的關(guān)鍵。

5 結(jié)語
礦山用公共信息與應(yīng)急廣播系統(tǒng)經(jīng)過了研發(fā)和工業(yè)測試階段，目前已在眾多的礦山企業(yè)安裝運行，運行狀況良好，系統(tǒng)功能完善，并以其友好的界面，使用方便等特點被廣大礦上企業(yè)用戶所接受，發(fā)揮了為礦山安全生產(chǎn)提供安全保障的作用，并與其他安全生產(chǎn)輔助系統(tǒng)無縫融合，為國家礦山行業(yè)的安全與發(fā)展保駕護航。


參考文獻：
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