矿用应急广播通信系统- SIP防爆本安型矿山/煤矿/矿井下/隧道/机长/交通

矿用广播通信系统是井上与井下进行实时信息播报和应急通讯交流的基础设施，矿山“六大系统”之通讯联络系统的重要组成部分，在矿井推行广播系统已经是事在必行，通过建立矿用广播通信系统，可以将广播通信延伸至综采、掘进、运输等各工作点，达到了一种保障矿井、煤矿、隧道交通在发生突发灾害情况下，撤人指令、逃生路线指令即时下达的作用。

矿用广播通信系统播音功率大并且是实时播音，所以语言信息的传达迅速，可在***时间内完成各类调度、生产、安全指令的下达，井下特殊情况的上传，专用网络不会存在通讯网络拥塞瘫痪现象，成为矿井的重要通讯保障，大大提升矿井的抗灾防灾能力，达到国内领先至国际先进水平。

矿用广播通信系统可以建立在高速矿井的工业以太环网系统中，由于井下终端可以通过多种方式传输，可减少大量的通讯电缆和维护费用投入，节省大量资金投入。网络扩播电话和音箱传输距离可达几十公里，传输容量大，扩展方便，可随时根据需要在网络上增加接入电话数量，通话抗干扰性强，保真度高，性能远远优于目前的矿井调度电话系统，可完全替代调度电话通讯，极大增强矿井抗灾应变能力。本安防爆型系统通讯方式灵活，可以单独独立与专用光纤的通信系统，系统采用高速单模光纤通信，传输距离可以达到几十公里，通话抗干扰性强，通话质量好。

扩播电话支持公共电话系统，可以接入井下原有的程控电话系统中，节省了矿井原有的投资，可以呼叫任意电话号码以达到与任意一部电话的通信目的。

矿用广播通信系统是一套基于TCP/IP网络的纯数字化扩播系统。网络扩播系统在物理结构上与标准IP网络完全融合，不仅真正实现基于TCP/IP网络的数字化音频的扩播、直播、点播，并借助TCP/IP网络的优势，突破了传统模拟扩播系统的内容局限、空间局限和功能局限等。网络扩播系统不仅能够完全取代传统的模拟扩播系统功能，更有传统模拟扩播所没有的自主交互式功能，为扩播的应用提供了更广阔的空间。

在传播内容方面，模拟扩播系统只能使用和传送由卡座、CD机、麦克风等设备输出的模拟信号，对于大量的以数字格式存储于网络服务器和各种载体上的音频资源无法直接应用。网络扩播系统支持各种模拟音源的数字化转换，同时作为数字化的扩播系统，直接应用MP3等数字格式的音频资源。当今社会正是以数字化的方向快速发展，越来越多的媒体资源以数字格式存在，随着TCP/IP网络的普及，数字化网络扩播系统是必然的发展方向。

在应用空间方面，模拟扩播系统从节目源到发声单元，都需要专用的音频线路连接，受功率和线路的限制，传送距离、发声单元数量都受到很大局限，扩展性不强。SIP网络扩播系统融合于TCP/IP网络，直接利用现有TCP/IP网络，无需另行布线，嵌入式的寻址终端设置独立IP地址，可跨网关连接，使发声单元的使用空间随着TCP/IP网络的延伸而无限延伸。

在系统功能方面，模拟扩播系统的运行平台是一套硬件设备，决定了系统的应用功能和管理功能都是固化的、有限的，诸如点播、任意点对点、任意/无限分区、多任务预设等功能，模拟扩播系统是无法实现的。网络扩播系统的运行平台是系统软件，通过控制网络上的音频流信号，轻松实现任意路径、同一时间多任务的传送，因此应用功能和管理功能是开放的、灵活的，随时按需要进行设置，真正满足实际应用，并能不断扩展。

矿用广播通信系统是一种及时有效的传输平台，既能让矿工在空余时间接受安全教育、接收调度指挥命令，也能通过轻松音乐缓解矿工的疲劳，如在煤矿井下候车室可以播放安全标语、新闻和轻松的音乐，丰富矿工业余文化生活。***主要是在矿井安全出现紧急情况时，可以在调度指挥中心，通过扩播系统向井下***危险的地点下达安全指令，紧急避险，从而有效、快速的指导人员安全撤离。

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矿用广播通信系统结构

矿用广播通信系统主要由矿用广播通信系统调度主机、广播系统服务器、矿用广播系统软件、矿用环网交换机和UPS；矿井下配置矿用本安型扩音电话、矿用本安型音箱、隔爆兼本安型直流稳压电源组成。 

***层：系统中心站，主要由矿用广播主机、广播系统服务器和UPS组成，其中扩播主机起到编辑系统节目的作用，广播系统服务器负责建立网络中所有的电话通话。

第二层：网络传输层，本系统可以采用工业以太环网、电缆和光纤方式进行组网。此次方案设计中，采用光纤作为网络传输层。

第三层：井下扩播设备主要由矿用本安型扩音电话和矿用隔爆兼本安型音箱组成。矿用本安型扩音电话和矿用本安型音箱都具备3个以太网光接口和2个以太网电口，组网可任意进行延伸。其中有一个以太网电口用于向下级联接。

矿用广播通信系统采用数字播出、网络传输、设定区域扩播、双向对讲方式，由数字节目源或模拟节目源输出单路或多路音频信号，直接送给扩播控制计算机，由专门的控制平台软件控制声音文件，通过井下环网把声音文件传送到终端矿用本安型数字音箱，同时控制信号由主控计算机通过网络与井下的音箱进行通信，来操作打开声音或关闭声音或者可以控制井下音箱进行音量的调节。

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矿用应急广播特点

 调度中心设备主要有系统中心站软件，广播系统主机与环网交换机相连，具备丰富的扩展功能。

 该系统的数据主传输介质为光纤，以保证信号不受干扰，信号不失真；支路传输介质采用光纤，***上满足现场安装需求。

 井下主要由扩播电话和扩播音箱组成，每个扩播电话具备3个光口，井下扩播电话和扩播音箱可通过光纤任意串接，组网方便适应煤矿井下复杂的环境。

 系统***多可以支持65535台设备、255个分组，即分配给系统255个地址，但是这255个分组不是一定要从交换机引出，也可以从其他扩播电话的分支口引出。

 系统支持标准SIP协议，扩播电话终端都可接入矿井的调度通讯系统，当有电话呼入而在3S没有人接听时，扩播话机将自动接听电话，扩播电话还可以通过拨号按钮把预先写入的电话号码通过扩播话机播出，起到双向通讯的功能。

 系统支持视频信号采集功能，在语音通话同时可看见现场高清视频；支持视频信号抓拍、联动；视频数据和录像保存；

 系统提供融合通讯接口，可与监控系统、人员定位系统等其他系统联动控制；

 功能先进，可对每个网络终端独立设置和控制，可单独、分区、组合广播，也可任意组成区域广播，播出不同的广播内容，网络终端设备可储存预制广播内容，可定时自动播出，有自动分区、群发、直播、采播、点播等功能；

 扩展性好，可随时在网络中心增加音频广播设备，不受线路和带宽限制；

 广播音源输入丰富，可由中心站、麦克风等设备直接输入；也可采用现成的高音质MP3等音频文件（支持其他音频文件转MP3文件）；

 音频广播设备具有消除自激和静噪设计，特别适用于煤矿井下的广播和背景音乐播放；

 扩播电话集广播、电话、IP网关于一身，自带喇叭，无需外接音箱就可达到广播功能。可直接接入环网，无需外配IP/语音网关即可串接音箱；

 抗干扰能力强，传输容量大，信号衰减的失真小，音质好，音域宽；

 组网方式灵活，即可以从任何一个具有分支口的扩播电话扩展分支；

 系统为全双工通话，而不是只单单实现扩播功能。同时可纳入调度交换机统一调度；

 系统传输方便，支持光纤、工业环网多种组网方式；

 可接入各种1000M/100M/10M工业以太网，兼容性强，可远程升级系统软件；

 采用光纤传输，传输距离长达几十公里，抗干扰性强，传输容量大，也可充分利用企业网络平台，不需要铺设信号传输线，节省了传输线缆和维护费用。信号无损，音质好，数字扩播从音源的制作到传输全部实现了数字化，网络化，系统信噪比高。不会在处理、传输等环节产生噪声，从而可以获得比较好的音质，也可以进行立体声传递。

 井下设备为本安型或矿用隔爆兼本安型设备，可用于煤矿爆炸性气体环境。

 系统具有紧急广播功能，广播室只需打开紧急发送，可强行切掉所有广播而转入紧急播放内容，讲话完毕后自动恢复原有状态，用于紧急通知、灾情通报等，紧急播放内容也可连续重复播放。

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矿用应急广播功能

紧急广播

紧急情况下，调度人员可以启动紧急广播，在井下各广播站点全线播放紧急报警声和告警语音，为井下工作人员提供必要的声讯信息；同时调度人员的指挥命令也可通过麦克风进行全线广播。

广播系统可与安全监控、人员定位、视频监控等煤矿安全生产监控系统进行联动功能，通过中心站接收安全生产监控系统发来的报警信号，将录制好的音频信号强插至所选区域进行广播，在***时间对报警区域人员进行广播。

应急预案救援

当系统监测到安全监控系统告警，井下出现重大安全事故时，可以根据事先设定程序，调动相关应急预案，指挥现场人员撤离；也可以人工调用应急预案语音，播放给指定区域；还可以通过麦克风，直接指挥有关人员撤离。

定时广播

系统支持定时广播，通过中心站可实现手动、自动定时播放。可对播放内容、播出时间、播放区域等可任意编程控制，计算机可根据节目单自动定时播放，实现无人值守，播放前系统自动打开相应区域各点调频音箱的电源，播放完成后延时自动关闭。用户还可以在定时播放过程中即时修改播放节目单，修改后立刻生效；按照周期制作不同的播放方案，实现按时循环播放。

音乐播放，可将背景音乐、宣传语音、上下班铃声等内容按不同的区域进行定时播放；

宣传语音广播，可将广播室播音员的语音在井下各广播站点全线或分区广播。

自动播放功能

管理用上位机同时兼做数字节目源，通过系统上位机管理软件可实现手动、自动定时播放。煤矿可将安全教育、安全规章等常用语音文件，存储在硬盘上，实现全自动非线性播出。无需人工干预，实现了真正无人值守。按照周期制作不同的播放方案，实现按时循环播放。

分区广播

广播系统支持多个分区功能，可能根据井下的布置实现多个区域的独立控制和任意组合；广播可以对井口、大巷、回采工作面、机电硐室、掘进工作面等场所进行不同时间播放不同节目，可以让任意一个场所播放，任意一个场所不播放；

任意广播

井上调度室可通过调度室内的扩播中心站和话筒与井下任意扩播区域进行一对一的广播，及时传递调度信息。

与安全监控、综合自动化系统有机融合

共享安全监控、综合自动化系统有关数据，当出现瓦斯超限、风机不能正常工作等情况时，系统自动在特定区域发出安全告警，指挥相关人员采取必要的措施。

系统工作状态检测功能

系统工作状态检测功能可以测试扩播电话运行状态及工作状态，为维护人员提供准确的故障信息，使系统维护和检修快捷、便利。

数字录音

日常生产过程中，通过本系统作为生产调度系统的辅助工具，及时指导，指挥生产工作，提高工作效率。针对调度工作的特殊需要，音源播放计算机具有数字录音功能，能自动记录调度人员由麦克风发出的指挥命令。可以对广播通话内容进行录音、存储。

远程控制功能

中心站对单台音箱进行开停控制，实现可寻址到点控制。

断电延时功能

音箱均配备蓄电池，在断电情况下，整个广播系统能同时不间断的广播2~4小时（需保证中间传输层环网交换机具备后备电源2~4小时）。

扩音机抗噪音功能

采用专用的通讯集成电路、高可靠的功率放大电路、先进的抗噪电路设计。所有核心器件均采用大规模的专用通信集成芯片和美国***半导体公司提供的标准通讯套。在噪音110DB下，通话清晰度≥90%。

终端广播

本系统与程控电话、无线通讯通过相应接口进行无缝融合，从而在任何一个终端都可以根据设置及权限进行广播。

支持SIP通讯(程控)调度功能

系统和设备均支持标准SIP通讯协议；数字广播对讲终端自带电话按钮，系统融合了程控电话，数字扩播对讲终端可替代程控电话功能。

皮带巷的广播系统进行级联

KT585矿用广播通讯系统采用数字信号，可扩展接口。通过数模转换信号，可将皮带巷、候车等模拟广播接入系统中。

自动进行广播告警

系统中心站与安全监控系统中心站通过软件接口进行级联，当监控系统有预警、报警时，根据系统设置可自动进行广播告警。

避灾路线指引的功能

KT585矿用广播通讯系统使用***安全规程允许的标准传输协议，可接入综合自动化平台，与人员定位、瓦斯监控等系统形成逻辑。当矿井发生灾害时，系统自动切换紧急避灾线路指引功能。

视频通话功能

KT585矿用广播通讯系统可支持视频采集功能，可选择带摄像头的广播终端设备，在通话时可以观看现场高清视频，支持视频抓拍，视频录像等功能。

监控系统等融合通讯联动功能

KT585矿用广播通讯系统提供标准融合通讯协议，可与安全监控系统、人员定位等系统融合通讯联动控制，瓦斯报警信息可广播语音播报，人员信息可广播通知。

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扩播主机

工控机即工业控制计算机，英文简称IPC，全称Industrial Personal Computer。工控机通俗的说就是专门为工业现场而设计的计算机。工控机作为系统中心站的监控主机，是整个系统的管理中心，负责对整个系统设备及各类检测数据的分析处理、分站实时数据通讯、统计存储、屏幕显示、查询打印、画面编辑、网络通讯等任务。

产品特点

工控机是按3万小时无故障连续运行设计，可保障系统长时间的工作。

IPC的技术特点：

符合“EIA”标准的全钢化工业机箱，增强了抗电磁干扰能力。

总线结构和模块化设计技术，CPU及各功能模块皆使用插板式结构，并带有压杆软锁定，提高了抗冲击、抗振动能力。

机箱内装有双风扇，正压对流排风，并装有滤尘网用以防尘。

配有高度可靠的工业电源，并有过压、过流保护。

电源及键盘均带有电子锁开关，可防止非法开、关和非法键盘输入。

具有自诊断功能，设有“看门狗”定时器，在因故障死机时，无需人的干预而自动复位。

开放性好，兼容性好，吸收了PC机的全部功能，可直接运行PC机的各种应用软件。

可配置实时操作系统，便于多任务的调度和运行。

可采用无源母板（底板），方便系统升级。

IPC的主要结构：

全钢机箱

IPC的全钢机箱是按标准设计的，抗冲击、抗振动、抗电磁干扰，内部可安装同PC-bus兼容的无源底板。

无源底板

无源底板的插槽由ISA和PCI总线的多个插槽组成，ISA或PCI插槽的数量和位置根据需要有一定选择，该板为四层结构，中间两层分别为地层和电源层，这种结构方式可以减弱板上逻辑信号的相互干扰和降低电源阻抗。底板可插接各种板卡，包括CPU卡、显示卡、控制卡、I/O卡等。

工业电源

AT开关电源，平均无故障运行时间达到250,000小时。

其他配件

IPC的其他配件基本上都与PC机兼容，主要有CPU、内存、显卡、硬盘、软驱、键盘、鼠标、光驱、显示器等。

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扩播电话为矿用本安型设备，可以实现矿井地下全双工语音通信，电话的中央处理器选用32位ARM+DSP双处理器，实现了系统的低功耗与高速处理，电话网口与光口模块负责系统的所有通信工作，它实现了所有信号的上下传输，电话通过自带的麦克风可以把本地的语音信号通过PCM编码处理后将数字语音信号传至中心站，或者将中心站传送来的数字语音信号进行PCM音频解码之后送到本地功放输出。可以通过标准SIP协议接入调度通讯系统，实现了井下与外部的电话通信。（每台扩播话机需要KDW660/18Bd电源箱供电）

环境条件

电话应在下列条件下能正常工作：

 温度：0℃～40℃；

 湿度: ≤95%；

 大气压力：80 kPa～106kPa；

 无显著振动和冲击的场合；

 有甲烷、煤尘爆炸性混合物，但无破坏绝缘的腐蚀性气体的场合。

 电话能承受***恶劣的贮运条件：

 温度：-40℃～+60℃；

 湿度: ≤95%；

 振动：50 m/ s2；

 冲击：500 m/ s2。

主要技术指标

电气性能

 额定工作电压：18VDC

 工作电流：≤980mA

光信号接口

 接口数量：3个；

 传输方式：全双工，波长为1310nm的单模光纤；

 传输速率：100/Mbps；

 光发射功率：-10dBm～-5dBm；

 光接收灵敏度：≤-20dBm；

 ***传输距离：20km

以太网电信号接口

 接口数量：2个；

 传输方式：全双工TCP/IP传输协议；

 传输速率：10/100/Mbps自适应；

 信号工作电压峰峰值：1V～5V； 

 ***传输距离：100m(采用5类UPT,100m）。

话音

 话音声强≥85dB（ab线输入信号电平600mV，1000Hz）

 话音失真度≤10%

 话音开启电压：≤420mV

 打点频率：1000Hz±50Hz

 打点响度≥95dB

 频率响应优于±6dB（350～3000Hz）

 ab线输出信号电平≥800mV

 话筒输入电平≤30mV

 ab线输出信号失真度≤3%

 闭锁电流：1.9mA±0.2mA

 通话方式：双工扩音通话

设备功能

1、设备具有2个以太网接口，通过以太网口接受或发送数字语音信号，实现全双工通话功能，并把数字语音信号通过模拟电缆输出。（环网组网时）。可选择带摄像头功能，支持语音视频通讯。

2、设备具有***多3个全双工光接口，通过光口接受或发送数字语音信号，实现语音传输功能，并把数字语音信号通过扬声器输出。

3、系统具有上呼功能，可以指定地址号为0的扩播电话为主机，然后任何挂在总线上面的从机都可以通过上呼按钮呼叫主机，主机也可以通过中心站呼叫任何一台从机或者通过自己的呼叫按钮呼叫全部从机。

4、系统具有电话自动接听与呼叫功能该设备可以接入矿井原有的程控电话系统，即可以当作矿井中某一台电话的从机使用，当外部有电话呼叫输入而电话主机没有人接听时，设备可以自动接听电话，设备还具有电话呼出功能，电话号码可以用遥控板预设，然后一键呼出

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该设备为矿用隔爆兼本安型，该音箱的中央处理器选用选用32位ARM+DSP双处理器，实现了系统的低功耗与高速处理，光口通信模块负责系统的通信工作，它实现了语音信号的上下传输，将中心站传送来的语音数字语音信号进行PCM音频解码之后送到本地功放输出，该音箱还可以通过模拟电缆传输模拟语音信号。

工作环境：

 温度：0℃～40℃；

 湿度: ≤95%；

 大气压力：80 kPa～106 kPa；

 无显著振动和冲击的场合；

 有甲烷、煤尘爆炸性混合物，但无破坏绝缘的腐蚀性气体的场合。

音箱能承受***恶劣的贮运条件：

 温度：-40℃～+60℃；

 湿度: ≤95%；

 振动：20 m/ s2；

 冲击：300 m/ s2。

供电电源

 输入电压：AC 128V，380V，660V（变压器抽头方式）,波动范围：标称值的75％～110％

 谐波：不大于5％；

 频率：50Hz，允许偏差±5％；

 功率：≤50W。

主要技术指标

光信号接口

 接口数量：3个；

 传输方式：全双工，波长为1310nm的单模光纤；

 传输速率： 100/Mbps；

 光发射功率：-10dBm～-5dBm；

 光接收灵敏度：≤-20dBm；

 ***传输距离：20km

以太网电信号接口

 接口数量：2个；

 传输方式：全双工TCP/IP传输协议；

 传输速率：10/100/Mbps自适应；

 信号工作电压峰峰值：1V～5V； 

 ***传输距离：100m(采用5类UPT,100m）。

话音

 话音声强≥85dB（ab线输入信号电平600mV，1000Hz）

 话音失真度≤3%

 话音开启电压：≤420mV

 频率响应优于±6dB

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矿用隔爆兼本安型直流稳压电源是为煤矿井下本质安全型产品提供本质安全电源的稳压电源。为扩播电话提供本安电源。 

功能特点

 具有2路本质安全电源输出，可给扩播电话供电。

 电源箱自带磷酸铁锂电池12V/4.5Ah，可在停电状态下为设备提供2~4h备用电源。

 具有数码管显示设备状态。

适用条件

 温度: 0℃ ～40℃

 相对湿度: ＜98% (25℃)

 大气压力: 85 kPa～11 kPa

 机械环境: 无显著振动和冲击的场合

 该电源适用于煤矿井下有瓦斯和煤尘爆炸的危险环境中

主要技术指标

 供电电源电压：127/220/380/660V.AC；

 功率：≤50W；

 备用电源：

a) 转换时间：<1s； 

b) 工作时间： ≥2h；

 本安电源输出：