基于SIP服务器的多系统融合煤矿通信系统分析

赵晓磊　藏朝伟　杨建伟　梅峰漳（.平煤股份八矿，河南　平顶山　4670；.平顶山天安煤业股份有限公司机电处，河南　平顶山　467000）



基于SIP服务器的多系统融合煤矿通信系统分析

赵晓磊1藏朝伟2杨建伟2梅峰漳2
（1.平煤股份八矿，河南平顶山467012；2.平顶山天安煤业股份有限公司机电处，河南平顶山467000）

摘要：针对平煤股份八矿现有煤矿通信系统的不同和难以融合的问题，采用了SIP服务器融合该矿所有通信系统。该系统基于数字程控调度平台为基础，通过SIP服务平台将现有调度通信系统、无线通信系统、广播通信系统等系统进行融合，实现原有通信系统的各功能，同时实现了各系统终端的互连互通，实现在程控调度台的统一调度指挥，为煤矿安全生产调度和应急通讯提供保障。

关键词：煤矿通信系统；多系统融合；SIP服务器；统一调度指挥

煤矿通信系统是煤矿六大系统之一，在煤炭生产中占有举足轻重的地位。煤矿企业又是各大型企业中的高危型行业，煤炭的开采需要应对地质、地压、地热等诸多方面带来的突发性灾害。为应对各种灾害的发生，提高战略应急指挥能力，煤矿通信系统在煤矿安全生产中起到了很重要的作用。通信联络系统又称矿井通信系统，是煤矿安全生产调度、安全避险和应急救援的重要工具［1］。

随着全国煤炭企业煤矿通信系统建设工作的不断推进，各煤矿井下通信联络系统先后建设了数字程控调度系统、井下小灵通无线通讯系统、井下wifi无线通信系统、井下安全广播系统和井下扩播系统等。目前各煤矿已经建设的这些通信联络系统属于不同的系统和技术，所以由于各系统技术不同在操作上存在弊端，各自为战，不能有机结合在一起。在生产调度管理人员需要对煤矿通信系统的各子系统进行统一使用时会发现，这些系统无法在同一时间实现“统一指挥”和有效“互通互联”。SIP服务器在煤矿通信系统中的实施和应用，将会大大改善这一现状，其不仅仅是一套通信解决方案，更是一种综合性的融合平台，可以对接和融合各种通讯设备，帮助煤矿所有通信联络系统真正全面紧密结合，实现在程控调度台统一调度指挥，为煤矿安全生产做好保障［2］。

1　平煤八矿通讯系统现状

平煤八矿已经完成了数字程控电话、小灵通、扩播电话、VOIP电话等系统的建设，系统现状如下。

①平煤八矿调度指挥中心安装一套河南恒安720门KTJ119型矿用数字程控调度系统，并配置2台程控调度台，用于日常安全生产调度指挥。具有强拆、强插、紧急呼叫、群呼、组呼、多方通话、电话会议、录音、监听、转接中通话以及通话中转接等调度功能。

③井下扩播电话系统由矿大华洋建设，安装25台网关、24台高级话机、26台音箱和185台普通话机，主分布在斜巷、皮带沿线、大巷乘车点、井口和车场等位置。可通过扩音广播系统集成平台，实现了井下的扩音广播和井上对讲的功能，主要应用于皮带自动化系统通讯［3］。另外，井下工作面安装天津华宁扩音电话15台，安装山东大齐扩音电话12台，地面煤楼安装常州联力扩音电话22台，新筛分楼、主斜皮带及己5采区皮带安装上海普昱扩音电话121台。这些扩音电话主要用于生产现场局部通话联络，不能接入工业环网与调度指挥中心通讯。

④VOIP电话。在井下各采区掘进工作面、片盘口、采煤工作面上下口安装VOIP电话9台。

以上系统中程控电话系统和小灵通系统可以互通互联，其他系统之间不能互通互联。扩音广播只能通过扩音广播系统集成平台实现井下的扩音广播和井上下对讲。井下采煤工作面、地面煤楼、新筛分楼、主斜皮带及己5采区皮带安装的扩音电话，只能用于生产现场局部通话联络，不能与调度指挥中心通讯。

图1　系统结构图

2　融合建设方案

2.1系统总体设计

系统设计本着最大化利用现有资源进行集成和整合，实现多系统的统一融合，建立八矿通信联络统一的调度管理平台。系统以数字程控为平台实现对程控电话系统、无线通信系统、扩音广播系统的调度指挥和统一指挥，实现对人员定位、安全监测和综合自动化系统的联动。

2.2系统结构

系统采用分布式结构，主要由程控调度台、程控交换机、SIP服务平台（服务器+软件）、自动应答平台、VOIP电话和扩播电话等组成，系统结构如图1所示。

2.2.1程控调度台。利用原有的程控调度台实现多系统融合的统一集成调度指挥和联动，对程控电话系统、无线通信系统、扩音广播系统实现直呼和互通互联，对人员定位系统和瓦斯监测系统通过自动应答平台实现与电话系统的联动。

假定理想状态下，溶洞范围很大，溶洞顶、底面均为水平。片石黏土组成的圆台外表面将呈斜面，因黏土在钻锤冲砸时基本成流塑状态，未发生固结，其粘聚力可不考虑，圆台外斜面斜率与片石内摩擦角相关，约为30°，可依此进行估算。圆台顶部直径跟锤击能量相关，根据过往施工经验，顶部直径约为桩孔直径的3～5倍，本工程施工最终阶段采用高锤重击，顶部直径按5倍桩孔直径考虑。由此得出片石黏土抛填量的估算半径，r为圆台顶半径，h为圆台高度。此为溶洞顶底基本水平、溶腔范围很大的情况下的估算值，其余类型溶洞的填充量计算可以参考此式。

2.2.2自动应答平台。主要包括自动应答服务器和自动应答管理软件，实现对人员定位、瓦斯监测系统的集成接入，程控调度平台通过自动应答平台实现与这两个系统的联动，同时实现与综合自动化系统联动。

3　SIP服务器

3.1SIP协议（Session Initiation Protocol）

会话初始协议，基于IP的多媒体传输协议。SIP（Ses⁃sion Initiation Protocol，会话初始协议）是由IETF（Inter⁃net Engineering Task Force，因特网工程任务组）制定的多媒体通信协议。其是一个基于文本的应用层控制协议，用于创建、修改和终止一个或多个参与者的会话。广泛应用于CS（Circuit Switched，电路交换）、NGN（Next Genera⁃tion Network，下一代网络）以及IMS（IP Multimedia Sub⁃system，IP多媒体子系统）的网络中，可以支持并应用于语音、视频、数据等多媒体业务，同时也可以应用于Presence（呈现）、Instant Message（即时消息）等特色业务。

3.2E1传输接口（E1 transmission interface）

我国采用的是欧洲30路脉码调制PCM标准，简称E1。采用同步时分复用技术将30个语音信道（64kb）和2个控制信道（16kb）复合在一条2.048Mbit/s的高速信道上。

3.3SIP服务器

平煤八矿SIP服务器采用ZDS200调度主机，功能大致分为网关、IPPBX和调度。IPPBX是系统的基础功能，可以单独提供，也可以与网关和调度功能配合使用，提供更为全面的功能集合。系统采用IP核心交换技术，支持集中式管理和分布式部署；可以帮助调度人员快速进行任务分配和调度指挥，从而提高指挥调度系统的智能化水平和及时响应率，并有E1传输接口2个。

工业环网内井下广播、扩播系统网关和VOIP电话语音网关进行IPPBX设置，通过在SIP服务器中注册并分配4位电话号码，实现环网内通讯系统互通互联。

在上述基础上，SIP服务器通过E1传输接口与程控电话交换机、小灵通对接，实现程控电话、小灵通、扩音广播电话、VOIP电话之间的互联互通和统一指挥。

4　系统实现功能

4.1调度台集中调度指挥

可通过数字程控调度平台实现对程控电话、小灵通、扩播电话、VOIP电话的统一调度指挥，在调度操作台添加小灵通、扩音电话、VOIP电话、紧急呼叫菜单。可通过触摸屏按钮或者拨打电话实现对以上各个通信联络系统的直接呼叫。

4.2紧急呼叫

在紧急情况下，可通过数字程控调度平台【紧急呼叫】界面实现对某一区域的所有通话设备的区域呼叫或者一键呼叫功能。

4.3互联互通

可实现程控电话、小灵通、扩播电话、VOIP电话的互联互通，程控电话与小灵通、VOIP电话可实现互相呼叫，程控电话与扩音电话可实现单向拨打、双向通话。通过任意一部程控电话实现对某条扩播电话线路的广播呼叫，通话建立后可实现双向通话。

4.4安全监测联动报警

当某一地点出现瓦斯超限报警时，能自动通知调度员报警信息，调度员可自动或者人工通过该区域广播系统扩音广播报警信息，通知人员撤离。

4.5人员定位系统联动

从上向下调度员可通过程控调度台的人员紧急呼叫或者一键呼按钮，实现对井下人员定位卡的呼叫，人员定位卡接收到呼叫时报警灯闪烁，提醒井下人员发生紧急情况，需马上撤离；从下向上井下人员可通过人员定位卡的呼叫按钮向上呼叫时，自动应答平台可通过程控电话向调度员进行通知报警，调度员可根据情况通过相应区域的扩播系统进行通知救援或者紧急广播。

5　结语

通过以程控调度台为基础对平煤八矿多种系统的统一融合建设，形成了煤矿独有特色的通信联络系统。系统是以程控调度台和sip服务器为核心，实现对八矿通信联络系统（程控电话、小灵通、扩音广播）、安全监测系统和人员定位系统集成的建设，实现了各系统之间没有相互联络和互动，实现了在程控调度台对所有通讯系统的统一调度指挥和应急通讯，方便了调度员的操做，为八矿的安全生产提供了保障，也为其他单位建设融合通讯系统提供了宝贵经验。

参考文献：

［1］杨晓辉，杨斌，宋永宝.下一代网络技术在煤矿通信系统中的应用［J］.工矿自动化，2015（3）：105-107.

［2］顾俊，罗克，徐茜亮，蒋华.基于SIP的矿用应急通信业务系统设计［J］.工矿自动化，2013（7）：8-11.

［3］伍晓圆.SIP协议在下一代网络中的应用研究与设计［D］.成都：成都理工大学，2008.

中图分类号：TN919.8

文献标识码：A

文章编号：1003-5168（2016）01-0028-03

收稿日期：2015-12-25

作者简介：赵晓磊（1983-），男，助理工程师，研究方向：煤矿机电技术及煤矿综合自动化信息化。

Analysis of Coal Mine Communication System Based on SIP Server

Zhao xiaolei1Zang Chaowei2Yang Jianwei2Mei Fengzhang2
（1.No.8 Coal Mine,Pingdingshan Tian′an Coal Industry Co.Ltd.，Pingdingshan Henan 467012；2.Pingdingshan Tianan Coal Mining Electromechanical Limited by Share Ltd.，Pingdingshan Henan 467000）

Abstract:Aiming at the problem that the existing coal mine communication system is different and difficult to fuse, the SIP server is used to fuse all the communication systems of the mine.The system based on the digital program control platform,through the SIP service platform to integrate the existing scheduling communication system,wireless communication system,broadcast communication system and other systems,to achieve the functions of the original communication system,and realize the interconnection and interoperability of the system terminal.

Keywords:coal mine communication system；multi system integration；SIP server；unified dispatch command