礦用網絡廣播系統(tǒng)方案樣本

MACROBUTTONMTEditEquationSection2SEQMTEqn\r\hSEQMTSec\r1\hSEQMTChap\r1\hKXT23礦用IP網絡廣播系統(tǒng)技術方案天地（常州）自動化股份有限公司(煤炭科學研究總院常州自動化研究院)7月目錄TOC\o"1-3"\f\h\z\u1概述 21.1KXT23礦用IP網絡廣播系統(tǒng)概述 22技術優(yōu)勢及系統(tǒng)特點 52.1技術優(yōu)勢 52.2系統(tǒng)特點 53設計原則 63.1先進性、成熟性 63.2可靠性、安全性 63.3易操作性 63.4實時性 63.5完整性 63.6可查詢性 63.7互聯(lián)性和擴展性 63.8經濟性 74設計原則 75系統(tǒng)構成 75.1IP網絡廣播控制主機（音頻服務器） 85.2KXT23.1礦用本安型IP網絡廣播終端 95.3KXT23.1礦用本安型IP網絡廣播接口 95.4本安電源KDW16A 96系統(tǒng)重要功能 106.1曲目下載功能 106.2曲目編排功能 106.3自動播放功能 106.4對講功能 106.5緊急廣播功能 106.6監(jiān)聽功能 106.7錄音功能 107重要技術指標 107.1系統(tǒng)容量： 107.2最大傳播距離： 107.3系統(tǒng)參數(shù)： 108系統(tǒng)設備配備 11KXT23礦用IP網絡廣播系統(tǒng)方案概述KXT23礦用IP網絡廣播系統(tǒng)概述近幾年來，隨著網絡技術迅速發(fā)展，工業(yè)以太網+現(xiàn)場總線自動控制網絡構造正受到廣泛應用，我公司也相繼開發(fā)出了基于100M/1000M全礦井工業(yè)以太網系統(tǒng)，其她生產廠家也相繼開發(fā)出了大量支持網絡接口礦用產品。井下工業(yè)以太網應用日益普及。由于煤礦井下面積比較大，區(qū)域分布比較廣；依照井下實際狀況及功能規(guī)定，采用ＩＰ網絡廣播系統(tǒng)，將音頻信號以原則IP包形式在井下局域網上進行傳送.解決老式廣播系統(tǒng)存在長距離音頻功率傳送布線困難、損耗大、音質不佳、維護管理復雜、互動性能差等問題。此外，該系統(tǒng)對講功能可以在緊急狀況下，及早將危險區(qū)域狀況向調度報告，為及時掌握前方狀況增長了一種有效途徑。由此可見，ＩＰ網絡廣播對講系統(tǒng)有著廣泛應用前景，潛在市場巨大。⑴.當前國內煤礦井下基本上都采用老式模仿音頻廣播方式（定壓廣播）其工作原理是將模仿音頻信號直接放大、通過升壓變壓器將其4-16Ω匹配阻抗變換到100V定壓方式進行傳播，到終端后降壓轉換到4-16Ω匹配阻抗上推動喇叭。為減少線路傳播損耗，普通傳播距離是幾十米到幾百米。由于技術成熟、構造簡樸、性能穩(wěn)定、維護安設簡樸、終端便宜，適合于小范疇、對音質效果和應用可靠性規(guī)定不高場合。

但是其缺陷比較明顯，遠遠不能滿足當前高速交流信息時代對廣播系統(tǒng)規(guī)定。除了技術落后外，還存在如下缺陷，因而老式廣播技術逐漸被裁減：

○傳播距離短、擴展性差。由于老式廣播技術音頻信號為模仿信號，音源為模仿音頻，而模仿信號對傳播距離有一定限制，超過一定距離后，需要增長中繼器對信號逐級放大。

○抗干擾性能差、音質差。模仿音頻受電子元器件自身特性影響（每個元器件均有熱噪聲），每解決一次都會失真一次（波形發(fā)生畸變），產生一次噪聲積累，解決次數(shù)越多，噪聲積累越大，信噪比（S/N）越低。同步模仿音頻信號易受環(huán)境干擾，特別是電磁干擾。途徑線路周邊大功率電器設備都會對語音信號導致干擾，直接影響通話效果。模仿音頻信號傳播受線間變壓器帶寬、喇叭尺寸、電纜線徑等因素影響，頻響范疇在200Hz~12KHz，失真度≤10％，無法實現(xiàn)立體聲傳播。而通過幾級放大后遠距離廣播，語音音質會明顯下降。

○節(jié)目容量小，不能尋址控制。無法滿足同步廣播和分區(qū)廣播，無法實現(xiàn)點對點尋址廣播。例如地面人員想對某個區(qū)域或某幾種區(qū)域尋呼、發(fā)言，定壓廣播無法做到，只能所有擴音設備同步廣播，無法實現(xiàn)對單點或隨意分組進行廣播。

○故障率高。即便某一點浮現(xiàn)線路短路故障，將會導致整個廣播系統(tǒng)癱瘓，這是老式廣播技術致命缺陷。⑵.運用以太網技術進行數(shù)字廣播方式，如當前較為流行視頻會議、遠程教誨、電話會議以及IP電話等，其采用都是數(shù)字廣播技術。它是運用網絡技術、以網絡為傳播平臺來實現(xiàn)數(shù)字音頻傳遞，是當前乃至此后三網合一或多網合一一種重要構成某些。可以運用已經形成網絡作為傳播平臺，任意擴展。因而數(shù)字廣播技術已經成為事實上先進廣播行業(yè)原則。

數(shù)字廣播顧名思義就是將廣播信號數(shù)字化（A/D轉換），它是按照一定算法，將模仿音頻信號通過采集、量化、編碼、壓縮后數(shù)字音頻文獻（如MP3）或存儲在存儲器上數(shù)字音頻文獻，通過網絡，按照傳播合同以數(shù)據(jù)包形式將音頻文獻傳播到網絡廣播接受端，然后通過網絡廣播終端進行D/A轉換后還原成音頻信號，經放大后驅動喇叭工作。每個網絡廣播終端都是一臺具備音頻編解碼和網絡通信功能嵌入式計算機，并且均有自己獨立IP地址，像局域網內PC組網同樣，按照TCP/IP合同進行通信。

數(shù)字廣播采用高質量音頻壓縮格式，并且采用純數(shù)字傳播方式，在制作、解決、傳播過程中不會產生噪音累積，引起信噪比下降而導致信號劣化；并且錯誤率相稱低甚至是可以避免，因而可以多次復制和傳播，無論怎么編輯、解決都不會產生額外噪聲：

○信號無損、音質好：數(shù)字廣播從音源制作到傳播所有實現(xiàn)了數(shù)字化、網絡化，系統(tǒng)信噪比高，不會在解決、傳播等環(huán)節(jié)產生噪聲，從而可以獲得比較好音質，也可以進行立體聲傳播?？赏耆\用某些礦山公司已建成井下工業(yè)以太網進行語音信號傳遞。只要網絡下行帶寬得到128K，就可以十分流暢傳播一路立體聲音頻信號。

○擴充性強：系統(tǒng)理論最大終端無限制，遠距離傳播沒有限制。在將來擴容中，無需購買主機設備，只要有網絡接口，就可以安裝網絡廣播終端，更不必對線路進行改造，也不需要專門布線，不論是光纖、超五類線、數(shù)字微波還是無線網橋，只要網絡連通就可以傳播數(shù)字音頻廣播。

○可以實現(xiàn)智能廣播。以太網自身就是一套雙向網絡，在以太網上通過軟件可輕而易舉地實現(xiàn)智能廣播定期、尋址、分組等功能。在網絡速度容許狀況下，可實現(xiàn)多路廣播。由于音頻文獻是以數(shù)據(jù)包方式在網絡中傳播，因此很容易實現(xiàn)多路廣播，把不同數(shù)據(jù)包發(fā)送給不同終端就可以了。

○廣播方式各種各樣：由于網絡廣播終端為網絡設備，具備靈活IP地址設立，因而地面主機可以通過編程來控制設備IP，以達到控制擴音喇叭廣播效果：

定點廣播：可對任意終端進行定點廣播

獨立廣播：可獨立地對某一終端進行廣播而不干擾其他終端。

每區(qū)可獨立廣播：可同步對幾種區(qū)域進行廣播。

全體廣播：可對所有終端進行廣播

緊急廣播：拿起麥克風即可廣播。

宣傳廣播：可播放背景音樂、領導發(fā)言、語音宣傳等。緊急呼喊：顧客可按鍵直接呼喊操作臺，進行通話對講。錄音：系統(tǒng)可將調度員對終端顧客發(fā)言形成錄音文獻進行存儲，以便查詢。并且，該系統(tǒng)還可以通過接口與既有皮帶擴音系統(tǒng)、IP調度電話系統(tǒng)、WIFI無線通話系統(tǒng)互聯(lián)。KXT23系統(tǒng)中用于機房、調度室設備，能在下列條件下正常工作：a）環(huán)境溫度：-30℃～4b）相對濕度：最大相對濕度95%（+25%）；c）海拔高度：不超過m；除關于原則另有規(guī)定外，系統(tǒng)中用于煤礦井下設備能在下列條件下正常工作：a）環(huán)境溫度：-10℃～b）平均相對濕度：不不不大于95%（+25℃c）有爆炸性氣體混合物，但無明顯振動和沖擊、無破壞絕緣腐蝕性氣體。技術優(yōu)勢及系統(tǒng)特點技術優(yōu)勢a)天地（常州）自動化股份有限公司（煤炭科學研究總院常州自動化研究院）是專業(yè)從事煤礦自動化和通信技術、產品開發(fā)單位，是煤炭工業(yè)煤礦安全儀器儀表裝備定點生產單位。b)KXT23系列礦用IP網絡廣播系統(tǒng)無論是硬件還是軟件均為我公司按照煤礦特點自主研發(fā)，且系統(tǒng)重要設備均為本安設備，適合井下任何環(huán)境下使用。系統(tǒng)特點功能先進可對每個網絡終端獨立設立和控制，可單獨、分區(qū)、組合廣播，可任意構成區(qū)域廣播，播出不同廣播內容，網絡終端設備可儲存預制廣播內容，定期自動播出，有自動分區(qū)、群發(fā)、直播、采播等功能。b)音質好、響度高音頻廣播設備具備消除自激和靜噪設計，特別合用于煤礦井下口語廣播和背景音樂播放。數(shù)字廣播采樣頻率為44.1KHz、16Bit高質量音頻壓縮格式，并且采用純數(shù)字傳播方式，在制作、解決、傳播過程中不會產生噪音累積，引起信噪比下降而導致信號劣化；并且錯誤率相稱低甚至是可以避免，因而可以多次復制和傳播，無論怎么編輯、解決都不會產生額外噪聲。終端頻響范疇為100Hz-10kHz，功放不失真輸出功率為5W，響度不低于105dB。c)接口多樣具備當前煤礦井下通用擴音裝置接口。具備電話接口，可與調度互換機或行政互換機連接。具備多路音頻接口，可連接DVD、收音機、電視機等任何音源。d)響應迅速無論終端工作在放音、廣播狀態(tài)，顧客按“發(fā)言鍵”即可與調度員通話，支持多顧客同步和調度員通話。調度員只需一種操作即可和終端顧客通話。特別適合緊急狀況下擴音廣播。在平時該系統(tǒng)也是調度電話、無線通信、井下擴音電話等其她通信設備補充，對尋常生產可發(fā)揮積極作用。e)使用范疇廣井下設備為礦用本安型設備，而非隔爆兼本安型設備，可用于煤礦爆炸性氣體環(huán)境，特別是工作面、順槽等危險區(qū)域。設計原則KXT23礦用IP網絡廣播系統(tǒng)方案設計遵循如下原則：先進性、成熟性使用先進、成熟、實用和具備良好發(fā)展前景技術，使得整個系統(tǒng)既能滿足當前需求，又能適應將來發(fā)展。可靠性、安全性系統(tǒng)在硬件選型、線路、支撐環(huán)境及構造上都選用了高質量材料，并采用了先進防火墻技術，以保證安裝擴音終端、接口與布線系統(tǒng)，能適應煤礦井下高溫、高濕、瓦斯等嚴格工作環(huán)境，實現(xiàn)了系統(tǒng)穩(wěn)定。易操作性以易于使用圖形人機界面功能，為信息共享與交流、信息資源查詢與檢索等提供了有效工具。實時性終端和接口接受信息和音頻服務器顯示迅速反映，充分滿足實時性需求。完整性提供與各種外界系統(tǒng)通信功能，保證信息完整性并充分運用在整體系統(tǒng)運作上?？刹樵冃宰屖褂谜吣茈S時查詢信息?；ヂ?lián)性和擴展性充分考慮將來需求空間，所提供系統(tǒng)平臺與技術充分派合將來功能及擴充項目需求，以避免將來重復投資。原則化、構造化、模塊化設計思想貫徹始終，奠定了系統(tǒng)開放性、可擴展性、可維護性、可靠性和經濟性基本。經濟性在一定資金資源下，盡量有效地運用資金，以恰當投入，建立一種盡量高水平、完善監(jiān)測系統(tǒng)。所有設備選型配備和采購訂貨，堅持性能價格比最優(yōu)原則，同步兼顧供貨商資信度和維修服務能力。設計原則GB3836.1－爆炸性氣體環(huán)境用電氣設備第1某些：通用規(guī)定GB3836.2－爆炸性氣體環(huán)境用電氣設備第2某些：隔爆型“d”GB3836.3－爆炸性氣體環(huán)境用電氣設備第3某些：增安型“e”GB3836.4－爆炸性氣體環(huán)境用電氣設備第4某些：本質安全型“i”GB/T9813－微型計算機通用規(guī)范GB/T2887-電子計算機場地通用規(guī)范AQ6201-《煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)通用技術規(guī)定》MT209－90煤礦通信、檢測、控制用電工電子產品通用技術規(guī)定MT210－90煤礦通信、檢測、控制用電工電子產品基本實驗辦法MT/T286-1992煤礦通信、自動化產品型號編制辦法和管理辦法MT/T772－1998煤礦監(jiān)控系統(tǒng)重要性能測試辦法MT/T899－1999煤礦用信息傳播裝置通用技術條件MT/T1004煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)通用技術規(guī)定MT/T1008-煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)軟件通用技術規(guī)定系統(tǒng)構成KXT23礦用IP網絡廣播系統(tǒng)由網絡廣播控制主機（音頻服務器）、KXT23.1礦用IP網絡廣播終端、KXT23.2礦用IP網絡廣播接口、KXT22.1礦用通信和信號裝置主機、KXT22.2礦用通信和信號裝置分機及電源、電纜、光纜等構成。系統(tǒng)主傳播通道采用光纜傳播。如圖：IP網絡廣播控制主機（音頻服務器）IP網絡廣播控制主機(音頻服務器)是KXT23礦用IP網絡廣播系統(tǒng)控制中心，完畢終端管理、音頻管理等管理功能，為各網絡終端、接口等提供數(shù)據(jù)交接服務，為各網絡終端提供定期播放和實時廣播控制服務。依照音頻服務器調度，對即將傳播到各廣播終端音頻流數(shù)據(jù)進行非壓縮數(shù)字音頻數(shù)據(jù)解決，保證音頻服務器以CD質量高比特率與終端進行數(shù)據(jù)同步，實時解決節(jié)目信號。IP網絡廣播控制主機(音頻服務器)實現(xiàn)功能：全數(shù)字化公共廣播主控機，基于TCP/IP合同網絡上運營；多路模仿音頻信號輸入、輸出及TCP/IP網絡數(shù)字信號輸出，兼容任意老式模仿廣播設備轉換；近乎完美CD音頻效果；終端、接口及老式廣播設備相結合所構成網絡廣播系統(tǒng)，可實現(xiàn)網絡化背景音樂播放、定期、分區(qū)、尋呼、對講（涉及點對點或點對多，可訂做成多方通話）等強大功能；完善實時監(jiān)聽功能，可監(jiān)聽終端現(xiàn)場環(huán)境；系統(tǒng)可將調度員對終端顧客發(fā)言形成錄音文獻進行存儲，以便查詢。KXT23.1礦用本安型IP網絡廣播終端防爆型式：礦用本質安全型，標記為“ExibI”。重要技術指標：額定工作電壓：直流18V(由KDW16A工作電流：不不不大于800mA響度≥105dB/m(A計權)(1kHz)；失真度≤10％(1kHz)；接口：三個以太網接口、兩個光纖接口；重要功能：定期播放廣播擴音對講監(jiān)聽KXT23.1礦用本安型IP網絡廣播接口防爆型式：礦用本質安全型，標記為“ExibI”。重要技術指標：額定工作電壓：直流18V(由KDW16A工作電流：不不不大于500mA接口：三個以太網接口、兩個光纖接口；一種與KXT22.1、KXT22.2連接4芯電纜接口；重要功能：可與當前煤礦井下通用擴音裝置聯(lián)機通話。本安電源KDW16A為井下終端和接口供電，其后備電池可保證在交流電停電狀況下，數(shù)據(jù)監(jiān)測站可持續(xù)工作2小時以上。技術參數(shù)：輸入：AC127V、220V、380V或660V。輸出：DC18V±8%。備用電源功能： eq\o\ac(○,1)轉換時間：0S eq\o\ac(○,2)電池容量：12V4.0Ah，2節(jié)系統(tǒng)重要功能曲目下載功能能在音頻服務器上對單個或所有終端進行播放曲目（涉及音樂、溫馨祝愿、上下班鈴聲等）下載。曲目編排功能系統(tǒng)可依照顧客規(guī)定對終端TF卡中預存曲目按任意時間段任意編排播放順序，形成播放列表，下載到終端。自動播放功能系統(tǒng)可按照音頻服務器預先設立在終端或接口中播放列表，自動播放或停止播放存儲在終端中TF卡上曲目等。也可手動播放。對講功能顧客可在終端任何狀態(tài)按下終端上“發(fā)言”鍵，和調度員、某個顧客或所有顧客擴音（通過“選取鍵”選?。?。各種顧客可同步和調度員對講。緊急廣播功能調度員可在任何狀態(tài)下和單個、分區(qū)、全體顧客緊急廣播。監(jiān)聽功能調度員可監(jiān)聽終端周邊聲音。錄音功能系統(tǒng)可將調度員對終端顧客發(fā)言形成錄音文獻，以便查詢。重要技術指標系統(tǒng)容量：系統(tǒng)中終端和接口總數(shù)量只要帶寬容許無限制。最大傳播距離：光纖傳播距離：傳播距離≥20km網線傳播距離：100m。接口4芯電纜傳播