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煤矿智能网络广播系统设计方案书山东鑫瑞达电子信息科技有限公司2011年2月16日煤矿智能网络广播系统1系统概述随着计算机网络技术的迅速普及，信息化已经走向煤矿。绝大多煤矿不但地面计算机网络普及、软硬件设备齐全，而且很多煤矿都陆续具有了稳定可靠、覆盖矿井上下的工业以太网。随着科学技术的不断进步和信息化矿山建设步伐的不断加快，井下工业以太网将逐渐得到推广和应用，为建设煤矿井下网络音频广播系统提供了一个网络平台。当井下发生重特大突发事故时，由地面人员来迅速的通知、全程指挥、引导现场所有受危险人员安全疏散、撤离；地面调度指挥中心工作人员利用麦克风、迅速通过设在重点防护区域的大功率、受话半径大的矿用隔爆兼本安音箱，以扩音喊话的方式对现场进行疏散和疏导，指挥现场人员迅速、有序、安全撤离危险区域，最大程度减少灾害救援过程中的次生影响。同时在正常情况下，利用本系统，在井下各地播放背景音乐，新闻，宣传报道等，为井下工人提供音乐与安全知识教育，从而提高煤矿安全生产意识，丰富职工的文化生活。我公司综合考虑到煤矿对网络广播系统的实际要求和特点，从设备的先进性、可靠性、经济性考虑，根据矿区不同的区域，不同的广播功能要求，设计不同的广播实现方式，最后由广播总控制室通过TCP/IP网络平台，根据矿区各个区域，各个时段的不同广播需求，对整个矿区广播系统进行控制和广播。2技术要求2.1先进性、成熟性使用先进、成熟、实用和具有良好发展前景的技术，使得整个系统既能满足当前的要求、又能适应未来的发展。2.2可靠性、安全性系统在硬件选型、线路、支撑环境以及结构上都选用了高质量的材料，并采用了现金的防火墙技术，以确保安装的音箱以及布线系统，能适应煤矿井下高温、高湿、瓦斯等严格的工作环境，实现系统的稳定。2.3易操作性提供易于人使用的图形人机界面功能，为信息共享与交流、信息资源查询及检索等提供有效地工具。2.4实时性音箱在井下的任何信息（包括音量大小，设备状态等）都能在地面的控制电脑中快速实时反映出来，充分满足实时性的要求2.5完整性提供与各种外界系统通信的功能，能够确保信息的完整性，并充分利用在整体系统中的运作上。2.6可查询性让使用者可随时查询设备运行情况。2.7互联性和扩展性充分考虑将来需求的空间，所提供的系统平台与技术充分配合未来功能及扩充项目的要求，以避免重复投资。标准化、结构化、模块化的设计思想贯彻始终，奠定了系统开放性、可扩展性、可靠性和经济性的基础。2.8经济性充分利用井下现有的光纤或者以太环网，以适当的投入，建立一个尽可能高水平的完善的IP交换系统3设计标准此系统设备及软、硬件满足以下标准：●《煤矿设计规范》●《智能调度室装备规范》●《爆炸性环境用防爆电气设备本质安全型电路和电气设备要求》●《爆炸性环境用防爆电气设备通用要求》GB3836.1-2000●《爆炸性环境用防爆电气设备》GB3836.2-2000●《矿用一般型电气设备》GB12173一90●《煤矿通信、检测、控制用电工电子产品通用技术要求》MT209－90●《通用用电设备配电设计规范》GBSOO55一93●工业标准及国际商务建筑布线标准；●GB84《通信网技术标准汇编》[1989.10.]；●GB50252-94《工业安装工程质量检验评定统一标准》[1994.12.]；4、系统组成煤矿网络广播系统由网络音频服务器（控制电脑），隔爆兼本安型音箱、光缆等组成。网络拓扑图如下4.1音频服务器音频服务器是以太网广播的控制中心，完成终端管理，音频管理等管理功能，为各多功能网络终端，终端工作站提供数据交接服务，为各网络终端提供定时播放和实时广播控制服务。系统服务器软件是系统的核心，完成终端管理、权限管理等管理功能，为各采播工作站及领导工作站提供数据接口服务，为各矿用音箱提供定时播放和实时点播媒体服务，响应各播控键盘的播放请求。音频节目菜单经过整理编排后，可以通过网络上传至系统服务器，管理员可以通过系统管理软件登录进行修改。4.2智能网络广播软件4.2.1采播工作站及软件局域网内的任何一台电脑都可作为采播工作站，作为音源工作站，完成网络电台转播,音频实时采播等主要功能。采播工作站可以将RealPlayer、MediaPlayer等软件接收的网上电台节目，转换成广播系统的数据格式，对数字网络音频终端设备实时播放，使每一个语音终端都可以收听到网上的节目。采播工作站可以将传统的音频节目，如磁带、录像带、CD等，通过采集压缩，转换成数字节目存储到系统服务器中，保护资源方便重复利用。采播工作站可以直接将录音卡座、CD机、MP3播放器、广播接收机、话筒等模拟音频信号，实时采集压缩后直播到各数字网络音频终端设备。4.2.2、领导工作站及软件局域网内的任何一台电脑都可作为领导工作站，完成领导在网上对矿区直播的功能。各级领导可以在办公室的电脑或者出差携带的笔记本上直接对全区讲话，也可单独对部分区域讲话，只需在网上选择和屏蔽播放区域即可，操作简便，无需广播中心人工干预。广播用麦克风放置在调度指挥中心，地面人员可随时拿起麦克风对井下进行喊话广播。正常情况下，可在网络机房内通过音频服务器和网络广播软件，向进行现场播放背景音乐或新闻、宣传报道等。紧急情况下使用麦克风时，将自动中断背景音乐的播放而播放语音喊话广播。4.3隔爆兼本安型音箱矿用隔爆兼本安型音箱，完成网络音频流的同步接收及音频解压后进行语音信号放大。基于高性能嵌入式计算机软件的矿用隔爆兼本安型音箱，能够处理高速网络信号，采用硬件音频解码，具有自动纠错功能，高保真音效平衡，保证解码后还原的音频信号具有CD质量，与电脑输出的数码音乐具有完全相同的效果。工作人员可以在以太网上直接讲话，可以单独对部分区域讲话，直接在网上选择或屏蔽播放区域操作简便，无需人工干预。音箱都自身配接有蓄电池供电，不需要额外的井下UPS设备，即为矿放节约了投入成本，又为日后的使用和维护减少了工作量。5系统主要功能广播方式多种多样：由于网络广播终端为网络设备，具备灵活的Ip地址设置，因此地面主机可以通过编程来控制设备的ip，以达到控制音箱的效果。5.1定点广播可以独立对某一终端进行广播而不干扰其他终端5.2分区广播每区域可独立广播：可以同时对几个区域进行广播5.3全体广播和紧急广播可以对所有终端进行全体广播。拿起麦克风就可以直接对全体进行紧急广播。5.4信号无损、音质好数字广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。可以完全利用部分矿山企业已建成的井下工业以太网进行语音信号的传输。5.5实现真正的多音源智能广播可以实现智能广播：以太网本身就是一套双向网络，在以太网上通过软件可以轻松实现智能广播的定时，寻址，分组等功能。在网络速度允许的情况下，可以实现多路广播。因为音频文件是以数据包的方式在网络中传输，所以很容易实现多路广播，把不同的数据包发送到不同的终端。通过控制软件的设定，可实现同一时间对不同的区域播放不同的内容。5.6领导网上讲话（直播）系统支持各级领导网上讲话，领导无需到专门的广播中心，只需要通过办公电脑，便可使用麦克风进行远程寻呼、开会等。5.7语音实时采播（直播）系统能够将来自其他音源的节目实时采集压缩存储到服务器，并同时转播到指定的接收区域，其中采播源可以是其他商用或自用电台、录音机、卡座、CD播放器、MP3播放器、麦克风等；系统还支持多音源播出，操作人员可以根据需要编排多个广播，如：上下班音乐铃、背景音乐等，系统同时播出不同音源的数量不受限制。5.8远程控制监控功能（故障自检功能）使用控制软件通过网络可以对单个音箱或同时对多个音箱进行音量调节，控制软件具有监听功能，可以随时随地通过网络监听某终端设备的播放内容；同时通过控制软件可以对一个或多个终端设备进行IP寻址、大大减少了维护人员的工作量。5.9权限设置系统可设置各种不同的管理权限，如设立超级管理员、主管领导、查询管理员、控制管理员等，不同权限的管理员可以进行不同的授权操作；另外，也可以对终端设立权限，未经授权的操作无效。主控系统采用计算机控制，可视化操作界面，控制界面直观，操作简便，通过中心控制室的操作平台对教室端音箱进行授权管理。终端广播箱只有在计算机授权后才能进行操作，如频道选择、音量改变等。5.10点与点，多点对讲功能井下音箱可互相之间对讲通话，也可对调度室之间互相对讲通话。6.与同类产品相比特点●产品比较表：不同系统比较项目Ip网络技术扩音电话系统传统音频系统采用技术本系统网络音频广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广播、直播、点播，并借助TCP/IP网络的优势，突破了传统模拟广播系统的内容局限、空间局限和功能局限等。采用程控交换机作为整个系统的数据处理单元，但是整个系统作为临时性通话设备的设计初衷来开发，不适合长时间用来作为广播系统运行，否则势必会增加使用的维护量并造成整体系统的不稳定。采用传统的音频矩阵作为整个系统广播信号的的控制单元，只是将音频信号做了一个简单的A/D转换并使用光缆传输到井下，并在井下将数字信号二次转换为模拟信号再通过电缆在井下进行远距离传输。音效本系统是将广播信号数字化（A/D转换），它将模拟音频信号经过采集、量化、编码、压缩后的数字音频文件或者存储在存储器上的数字音频文件，通过网络。按照传输协议以数据包的形式将音频文件传输到网络广播终端。数字广播的采样频率为44.1Khz。16bit的高质量音频压缩格式，而且采用纯数字的传输方式，在制作、处理、传输过程中不会产生噪音积累,引起信噪比下降而导致信号劣化。模拟音频受电子元器件自身特性的影响，每处理一次都会失真一次，产生一次噪声积累，处理的次数越多，噪声积累越大，性噪比越低。同时模拟音频信号易受环境干扰，特别是电磁的干扰。途径线路周边的大功率电器设备都会对语音信号造成干扰，直接影响音质效果。模拟音频受电子元器件自身特性的影响，每处理一次都会失真一次，产生一次噪声积累，处理的次数越多，噪声积累越大，性噪比越低。同时模拟音频信号易受环境干扰，特别是电磁的干扰。途径线路周边的大功率电器设备都会对语音信号造成干扰，直接影响音质效果。传输介质主音箱既可以通过网线就进接入矿方现有的井下交换机，也可以通过光缆来实现自组网功能（即多个主音箱可以使用2芯的光缆串接，节约成本，降低维护量），副音箱与主音箱的连接方式更加便捷，既可以独立敷设线缆也可以利用矿放现有富裕的通讯电缆（如：0.8的电话线或各种通讯电缆等）利用先用的程控交换网络线路，同时也会占用现有网络资源。主音箱通过数模转换设备使用光缆连接，副音箱与主音箱采用4平方的信号线缆传输距离主音箱之间传输距离超过20公里，主音箱到副音两个节点之间不超过2公里。主音箱之间传输距离超过20箱的传输距离最大超过2公里。公里，主音箱到副音箱的传输距离最大超过2公里。连接数量主音箱最多可连接20个副音箱，主音箱的连接数量无上限取决于程控交换机的负载量，并会占用程控交换机的号码资源主音箱的数量取决于音频矩阵的负载量，单个主音箱能负载副音箱的数量不会超过10个供电方式采用127V供电即可远程供电也可以就进去点节点方式灵活多变，无论主辅音箱都配接电池在真正意义上实现断电待机2小时，无论前后端设备是否工作正常。无需供电，但是断电后也无法延时由于副音箱不配备电池所以主音箱必须依靠井下防爆ups来实现延时，同时增加了设备数量和投资以及日后使用的维护量。7主要技术指标7.1系统容量系统中音箱总数量只要带宽允许，无限制7.2最大传输距离光纤传输距离：20KM网线传输距离：100M7.3音箱供电电压【防爆型式】矿用隔爆兼本质安全型，其防爆标志Exd[ib]I【工作电压】AC127V（75％～110％）【工作电流】0.3A(127V)【备用电池供电】备用电池放电时间：2h；备用电池转换时间：≤0.5s；备用电池工作时间：≥2h；7.4音箱声音强度声强：100db（A计权），有效范围不小于100