多網(wǎng)一體化調(diào)度在礦井中的研究與應(yīng)用

摘要：煤礦各通信聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)現(xiàn)狀復(fù)雜，從有線到無線，從模擬到數(shù)字等多種通信方式并存，并且根據(jù)不同的應(yīng)用使用了多種通信系統(tǒng)，有語音通信的電話系統(tǒng)，有廣播系統(tǒng)，也有半雙工通信的局部擴(kuò)音系統(tǒng)等。由于各系統(tǒng)建設(shè)時(shí)間不一，使用的技術(shù)方式不同，加上實(shí)際存在的種種原因，每個(gè)系統(tǒng)自成一派，成為系統(tǒng)“孤島”，各系統(tǒng)不能實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通和系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，而是各個(gè)系統(tǒng)相互獨(dú)立，作用沒有得到充分發(fā)揮，無法從企業(yè)的角度實(shí)現(xiàn)信息共享和統(tǒng)一調(diào)度指揮。

關(guān)鍵詞：井下有線無線一體化調(diào)度；分級協(xié)同調(diào)度；應(yīng)用

一、研究背景

煤礦通信聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)現(xiàn)狀復(fù)雜，從有線到無線，從模擬到數(shù)字等多種通信方式并存，并且煤礦根據(jù)不同的應(yīng)用使用了多種通信系統(tǒng)，有語音通信的電話系統(tǒng)，有廣播系統(tǒng)，也有半雙工通信的局部擴(kuò)音系統(tǒng)等。由于各系統(tǒng)建設(shè)時(shí)間不一，使用的技術(shù)方式不同，加上實(shí)際存在的種種原因，每個(gè)系統(tǒng)自成一派，成為系統(tǒng)“孤島”，各系統(tǒng)不能實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通和系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)。

研究礦用多系統(tǒng)融合技術(shù)，整合現(xiàn)有系統(tǒng)，可有效融合礦用調(diào)度通訊系統(tǒng)、無線通訊系統(tǒng)、IP廣播系統(tǒng)等，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的互聯(lián)互通和聯(lián)動(dòng)報(bào)警。項(xiàng)目完成以后，形成多系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)，可滿足此次國家安全監(jiān)控系統(tǒng)升級改造的要求，系統(tǒng)整體達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先水平。尤其是梁家煤礦目前正在創(chuàng)建國家一級安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化煤礦，系統(tǒng)改良升級之后，對于調(diào)度指揮系統(tǒng)的軟硬件建設(shè)，提升系統(tǒng)的智能化水平，滿足一級安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化煤礦創(chuàng)建要求同樣具有積極意義。

二、技術(shù)方案論證

1.實(shí)現(xiàn)有線通信系統(tǒng)、無線通信系統(tǒng)、廣播系統(tǒng)的互聯(lián)互通；語音、視頻、短信、數(shù)據(jù)一體化通信與調(diào)度；

2.提供Web Service接口實(shí)現(xiàn)與各通信系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)，接口響應(yīng)時(shí)間<1S，支持并發(fā)訪問數(shù)不小于5；

3.提供通信業(yè)務(wù)管理平臺，采用高并發(fā)數(shù)、高RPS的Spiring MVC框架使得配置快捷方便，支持多用戶同時(shí)在線；

4.系統(tǒng)用戶容量不小于5000；呼叫建立時(shí)間小于5秒，呼損小于萬分之四；

5.分級協(xié)同調(diào)度，支持3級以上；

三、方案設(shè)計(jì)

1.系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)

礦用融合調(diào)度通信系統(tǒng)平臺采用VoIP和軟交換技術(shù)設(shè)計(jì)。軟交換技術(shù)作為下一代網(wǎng)絡(luò)（NGN）關(guān)鍵技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)語音通信和多媒體數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)的融合，在運(yùn)營商電信網(wǎng)中得到廣泛部署，也因其更經(jīng)濟(jì)更方便的業(yè)務(wù)接口和用戶接入方式，在煤礦井下應(yīng)急通信中也得到越來越多的應(yīng)用。

物理層和數(shù)據(jù)鏈路層基于IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)系列的井下無線網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備，其網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層仍然基于TCP/IP協(xié)議。通過礦用無線基站在數(shù)據(jù)鏈路層和物理層將IEEE 803.11數(shù)據(jù)包和IEEE 802.3數(shù)據(jù)包互轉(zhuǎn)，礦用無線通信系統(tǒng)遵循標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議實(shí)現(xiàn)的VoIP應(yīng)用可以和礦用融合調(diào)度通信系統(tǒng)平臺在IP通信上做到無縫集成。

2.多媒體融合通信平臺系統(tǒng)設(shè)計(jì)

礦用融合調(diào)度通信平臺作為行業(yè)專業(yè)軟交換平臺中呼叫控制和媒體承載是相互分離的。根據(jù)對媒體的處理方式不同，平臺有信令代理、媒體代理和用戶代理3中行為方式，因?yàn)閰⑴c媒體交換工作的程度不同，上述3中模式對系統(tǒng)硬件數(shù)據(jù)處理能力的要求也不同：

1.信令代理，平臺只參與信令的交換，主被叫雙方呼叫建立后，彼此進(jìn)行語音媒體交互，RTP語音媒體流并不經(jīng)過軟交換平臺。該模式對平臺的硬件數(shù)據(jù)處理能力要求最低，交換平臺可以控制呼叫建立過程，但不能進(jìn)行監(jiān)聽、插話、錄音等基于媒體的功能。

2.媒體代理，軟交換參與信令的交換和控制，RTP語音媒體流也通過交換平臺。交換平臺可以實(shí)現(xiàn)調(diào)度業(yè)務(wù)，但不會(huì)對媒體編碼格式進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

3.用戶代理（B2BUA），在這種模式中，交換平臺分別作為UAS和UAC參與到呼叫建立和媒體交互過程。在實(shí)際主叫UA和被叫UA媒體能力集沒有交集的情況下，如果主被叫分別與交換平臺媒體能力集有交集，那么交換平臺會(huì)進(jìn)行媒體編碼格式進(jìn)行轉(zhuǎn)換，以使該種呼叫仍然可以接通。可見，該模式下，交換平臺可以盡可能將不同能力集的用戶互通起來，面對更廣泛接入系統(tǒng)和用戶提供調(diào)度通信服務(wù)。

4.綜合調(diào)度臺業(yè)務(wù)設(shè)計(jì)

綜合調(diào)度服務(wù)業(yè)務(wù)內(nèi)部設(shè)計(jì)高效數(shù)據(jù)報(bào)文綁定與分發(fā)機(jī)制，在該機(jī)制下實(shí)現(xiàn)各種應(yīng)用業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)功能模塊，抽象化相關(guān)接口，使各功能模塊耦合，使具體的功能模塊生成和處理的具體類型的數(shù)據(jù)報(bào)文，從而使調(diào)度服務(wù)業(yè)務(wù)具較好可擴(kuò)展性。業(yè)務(wù)系統(tǒng)狀態(tài)和數(shù)據(jù)信息提供同步回調(diào)和異步消息機(jī)制，使數(shù)據(jù)報(bào)文的交互達(dá)到較高的實(shí)時(shí)性與并發(fā)吞吐量。服務(wù)端也具有系統(tǒng)配置與權(quán)限管理功能，內(nèi)部部署關(guān)系性數(shù)據(jù)庫，提供JDBC數(shù)據(jù)庫訪問接口，具有配置信息、呼叫記錄、短信/數(shù)據(jù)記錄等數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)功能。

綜合調(diào)度控制臺業(yè)務(wù)軟件與綜合調(diào)度服務(wù)業(yè)務(wù)緊密交互，提供（語音、視頻、短信/數(shù)據(jù)）多媒體信息直觀呈現(xiàn)與綜合調(diào)度，依據(jù)配置的各類型終端和具有的調(diào)度業(yè)務(wù)功能，便捷的觸摸屏方式 功能按鍵、指令調(diào)度和預(yù)案發(fā)布功能界面，對于礦方已安裝的較常用非標(biāo)攝像頭（如 ?？低暤葟S家），通過廠家提供的SDK二次開發(fā)包，實(shí)現(xiàn)音頻或數(shù)據(jù)與視頻的聯(lián)動(dòng)。

四、 項(xiàng)目先進(jìn)性、技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)

項(xiàng)目研究礦用多系統(tǒng)融合技術(shù)，整合現(xiàn)有系統(tǒng)，可有效融合礦用安全監(jiān)控系統(tǒng)、人員定位系統(tǒng)、IP廣播系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的互聯(lián)互通和聯(lián)動(dòng)報(bào)警。項(xiàng)目完成以后，形成多系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，整體達(dá)到國際先進(jìn)水平。

項(xiàng)目的特色與創(chuàng)新之處有：

1.通過標(biāo)準(zhǔn)接口與定制接口，兼容礦企現(xiàn)有各通信子系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)各通信子系統(tǒng)間的全面互連互通，提高已有系統(tǒng)通信裝備綜合利用率，保護(hù)并增值礦企已有投資；兼容的最大優(yōu)勢是能夠充分利用原有的資源，預(yù)防原有資源浪費(fèi)，也能夠簡化操作人員的培訓(xùn)流程；

2.通過強(qiáng)大的多媒體調(diào)度交換通信能力，支撐井下到井下、

井下到地面以及地面到井下各個(gè)方向的無縫通信，提升礦井信息傳遞速率和溝通效率，進(jìn)一步提高礦企安全生產(chǎn)效率；

（3）通過具有權(quán)限分級的協(xié)同通信與綜合調(diào)度控制平臺，調(diào)度員在統(tǒng)一調(diào)度界面完成多媒體聯(lián)動(dòng)信息及時(shí)獲取，并以多種方式進(jìn)行協(xié)同通信與指揮，實(shí)現(xiàn)輔助科學(xué)決策并保障調(diào)度指令及時(shí)可靠傳遞到人；

3.通過便攜式移動(dòng)多媒體終端，支持到帶班領(lǐng)導(dǎo)或管理人員在井下或地面異地遠(yuǎn)程集中查看井下人員定位、安全監(jiān)控系統(tǒng)信息，不管地面還是在井下都做到耳聰目明、掌握全局，促進(jìn)礦企安全生產(chǎn)管理手段與方式進(jìn)一步現(xiàn)代化。過往，從地面由于緊急狀況到聯(lián)系井下人員十分麻煩，通訊不夠通暢，甚至貽誤良好時(shí)機(jī)，給企業(yè)的安全生產(chǎn)經(jīng)營帶來不必要的梗阻。多媒體終端的使用，具備“招之則來、呼之則到”的特點(diǎn)。

五、 對社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和科技進(jìn)步的意義、推廣應(yīng)用前景

項(xiàng)目開發(fā)實(shí)施的融合通信與綜合調(diào)度指揮平臺，集通信子系統(tǒng)和終端接入、交換控制、媒體處理、協(xié)同通信、調(diào)度管理功能為一體，通信業(yè)務(wù)涵蓋語音、視頻和數(shù)據(jù)等多媒體業(yè)務(wù)類型。系統(tǒng)與礦井有線程控電話交換機(jī)、地面行政電話交換機(jī)、地面電話、地面手機(jī)通過PSTN域接入網(wǎng)關(guān)進(jìn)行信令和媒體對接和中繼，與礦井廣播通信、礦井無線通信、礦井工業(yè)視頻系統(tǒng)等系統(tǒng)直接通過IP網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信令和媒體對接和中繼，與礦用人員定位等系統(tǒng)通過IP網(wǎng)絡(luò)在系統(tǒng)和業(yè)務(wù)層面進(jìn)行數(shù)據(jù)聯(lián)動(dòng)。綜合通信服務(wù)器實(shí)現(xiàn)與各通信子系統(tǒng)間的互連互通，支持通過觸摸屏綜合調(diào)度臺進(jìn)行信息呈現(xiàn)和綜合調(diào)度。

項(xiàng)目通過對關(guān)鍵性技術(shù)難題突破，實(shí)現(xiàn)集各礦用通信子系統(tǒng)和終端接入、交換控制、媒體處理、協(xié)同通信、調(diào)度管理功能為一體，需要支持包括語音、視頻和數(shù)據(jù)等多媒體業(yè)務(wù)類型，針對煤礦專網(wǎng)，研發(fā)礦井融合通信與綜合調(diào)度指揮平臺，為跨躍各子系統(tǒng)間的通信提供高效業(yè)務(wù)平臺與橋梁，面向礦井管理人員、作業(yè)人員以及災(zāi)害救援人員，提供更便捷的環(huán)境數(shù)據(jù)、語音以及視頻等多媒體通信業(yè)務(wù)與信息聯(lián)絡(luò)手段，也為各級集控中心提供更高效的多系統(tǒng)協(xié)同通信與綜合調(diào)度指揮業(yè)務(wù)，有效提升礦企信息通信與應(yīng)急處理手段與能力。通過對先進(jìn)適用技術(shù)的示范推廣，帶動(dòng)新一輪煤炭企業(yè)集團(tuán)信息化的革新。

項(xiàng)目完成以后，不僅可以提高煤礦企業(yè)現(xiàn)有系統(tǒng)的信息利用率，提升煤礦在應(yīng)急調(diào)度指揮、避險(xiǎn)逃生與救援等方面的決策水平，而且滿足此次國家安全監(jiān)控系統(tǒng)升級改造的技術(shù)要求，對煤礦企業(yè)發(fā)展產(chǎn)生積極作用，具有巨大的社會(huì)效益。梁家煤礦使用多網(wǎng)一體化調(diào)度系統(tǒng)之后，操作更加便捷，功能更加完畢，管理與日實(shí)效，對于發(fā)揮調(diào)度指揮中心的綜合協(xié)調(diào)作用具有高效率、高效益、高性能的特點(diǎn)，在整體功能上向“機(jī)械化、自動(dòng)化、信息化、智能化”建設(shè)邁進(jìn)了堅(jiān)實(shí)的一步。

作者簡介：

張俊強(qiáng)（1960.10），男，山東沂水人，本科，研究方向：煤礦安全，龍口礦業(yè)集團(tuán)有限公司梁家煤礦安監(jiān)處長、安全總監(jiān)，畢業(yè)于山東科技大學(xué)采礦工程專業(yè)，工程師，注冊安全工程師。