语音记录仪远程监控系统的设计

唐 冰

（中国铁路南宁局集团有限公司南宁通信段，广西南宁 530000）

0 引言

铁路通信语音记录仪记录着列车调度员、车站值班员和司机之间指挥列车运行相互联系的各种信息，为行车事故和通信设备的故障分析提供依据和手段，是铁路运输生产必备的行车设备。铁路点多、线长、组网困难，部份语音记录仪仍处于单机独立工作状态，维护管理部门每隔一定时间要对行车语音记录仪设备工作状态进行远程电话查询拨测，每隔一定时间要对行车语音记录仪设备进行校时，面对大量的语音记录仪设备，工作任务繁重、效率低下，如何让它们联入网络进行远程监控与管理已经成为了亟需解决的难题。

1 设计原则

本课题研究通过网络管理方式解决行车语音记录仪的远程管理难题，根据铁路通信设备维护规则的要求和现场使用情况，着重从以下3个方面对既有设备进行设计：

（1）利用数据网络平台构建记录仪网络。通过对记录仪设备的IP资源规划和硬件配置实现记录仪远程接入到管理服务器。网管服务器接入基准时间同步系统，实现网管及各台记录仪时间自动跟踪同步。

（2）搭建记录仪网管服务器软件，架构网管服务器。通过网管系统实现远程网络查询、文件转储、播放和输出、校时等基本功能，并增加实现故障自动报警、告警信息记录、远程配置、时间同步等功能。告警功能实现长闲报警、长录报警和断线报警等3类。

（3）在记录仪设备侧增加故障监控功能模块，实现设备工作状态自检上报和网管远程配置管理。

同时在设计中兼顾系统的先进性、可行性、安全性、经济性与可扩展性。各项性能说明如下：①先进性：在系统设计方面，采用现代数据通信技术，易于升级扩展，能够在较长的时间段内满足应用需求；②可行性：系统与用户以及上级管理部门的需求和管理制度相适应；与建设规模实际情况相吻合；③安全性：具有多级安全级别控制、操作人员权限控制、数据传输安全控制，数据存储安全保障等；④经济性：在保证功能完善、先进、可靠的基础上，尽量降低建设成本；⑤可扩展性：系统采用模块式结构。如果需要接入更多处理单元，或者实现更多功能，可以方便地升级和扩展。

2 基本原理

远程监控系统基于语音记录仪的设备原理，进行设备故障监控模块的增加，搭建相应的网管服务器监控软件，设计合理参数，规划利用数据网网络资源进行互联，保证整个系统通信的畅通，实现设备状态的数据采集与监控管理。

2.1 语音记录仪

语音记录仪通过增加的故障告警模块，按照诊断程序自动对本机录音接口状态进行检测，记录检测结果；每隔一定时间将检测结果与预先设置的录音时基门限进行比较，超过门限时基时提示报警并上报网管。其大致过程如下：检测记录每一个通道录音信息，检测记录每一个通道空闲信息，获取得到原始信息时长。每间隔1 min将原始信息时长与（长录或长闲时基时长的X倍率）做比较，当发现原始信息时长大于（长录或长闲时基时长的X倍率）时，发出声音告警并在显示屏上显示告警信息，同时向网管上报告警。

2.2 网管服务器

网管服务器软件系统平时处于正常监控状态，对通道长时间录音、长时间不录音进行分析、判断和自动上报告警。每当网管系统检测到某台终端设备上报告警时，提取告警信息字段并做出判断，根据判断的结果进行比较，分析出障碍类型，然后在网管服务器上提示障碍信息，同时反馈给网管客户终端，并发出声音提示。网管服务器还可根据确认入网的终端数目，每间隔一段时间扫描各台记录仪连接状态，与终端设备进行信息交互，发现有某台终端设备断网时，提示断网障碍信息同时声音提示，实现断网告警。

2.3 时间同步系统

时间同步对于语音记录仪是一项重要的参数，记录仪终端在独立的运行环境下，时间势必会逐渐的产生偏差，与北京时间不吻合，会产生超过规定30 s的现象，在实际中也发现存在这样的问题。将网管服务器与基准时间同步系统互联，获取精准的授时，网管服务器作为基准时间同步系统的客户端，而基准时间同步系统作为服务器，通过NTP协议进行时间的同步，得到高精度的时间校正；语音记录仪网管服务器得到高精度的时间校正后，需要将时间授予其管理的语音记录仪，为了实现授时，此时在语音记录仪服务器上安装记录仪终端授时软件，每日自动为各台记录仪授时，最终实现各台语音记录仪与基准时间同步。

2.4 网络承载系统

网络承载系统承载着语音记录仪与网管服务器之间的数据通信，信息的发送与接受都需要良好的通信网络保证。语音记录仪分布的范围较广，与网管服务器之间的距离较远，适宜利用路由器组建起来的IP广域网络进行通信，同时利用SDH（Synchronous Digital Hierarchy，同步数字体系）传输系统搭配使用。语音记录仪的接入点规划在接入层的路由器，采用私有的网络地址规划IP，分配给每台记录仪终端，对于没有路由器的地点，采用SDH传输系统将记录仪延伸至接入层的路由器。网管服务器同时也在中心机房接入IP网络，建立起C/S网络管理结构。

3 系统架构

语音记录仪远程状态监控系统的总体框架如图1所示。采用C/S网络架构，主要包括网络承载系统（TCP/IP）、时间同步、网管服务器、监控终端、语音记录仪。其中时间同步服务为网管服务器授时，实现服务器与基准时间同步；监控终端是网管人员操作维护界面，网管服务器是整个系统的核心，组织、协调各系统单元的运行，各部分均接入IP承载网络实现通信。

整个系统的核心，服务器软件是关键，服务器软件主要由网络管理软件、客户端软件、时间同步软件3部份架构。网络管理软件负责监控各台终端设备，管理各个客户的权限分配，具备故障自动报警功能，包括对长闲长录告警、断网告警，同时可以对记录仪终端进行网络IP设置，进行长录、长闲时基和倍率设置。客户端软件具有远程查询、数据备份、手动转储、时钟校正、监听、远程配置、重启等功能。时间同步软件具有为各台终端设备自动授时功能，每天按指定的时间给记录仪自动授时。这3个组成软件共同架构了整个远程监控管理的核心部分。

图1 远程状态监控系统的总体框架

4 告警应用设计示例

长录告警设计：记录仪终端长录时基设置为120 min，通道P1长录倍率设置为1倍，当记录仪检测到P1通道连续录音时间大于120 min时，在本机提示“P1通道长录”告警信息并上报网管，网管检测到这台记录仪上报信息进行告警库查询，得出对应的告警提示，将在网管服务器显示并发出声音告警提示。

长闲告警设计：记录仪终端长闲时基设置为480 min，通道P1长闲倍率设置为1倍，当记录仪检测到P1通道连续大于480 min不录音时，在本机提示“P1通道长闲”告警并上报网管，网管检测到这台记录仪上报信息进行告警库查询，得出对应的告警提示，将在网管服务器显示并发出声音告警提示。

断网告警设计：各台终端设备入网时在监控主机录入各台记录仪IP地址、站名等信息，监控主机根据确认入网的终端数目每间隔一段时间扫描各台记录仪连接状态，与终端设备进行信息交互，发现有某台终端设备断网时提示断网障碍信息同时声音提示，实现断网告警。

5 结束语

语音记录仪远程监控系统，用于取代传统的人工校时、电话拨测巡检方式，实现记录仪设备的远程网络化管理，系统具备完善的管理功能，实现远程状态监测、长闲长录断线故障自动报警、数据转储、数据配置管理等功能。通过网络管理系统友好的展示各台记录仪工作状态、端口、录音等信息情况。实现网管及各记录仪时间同步，实现录音音频格式转换成通用标准WAVE格式，便于监听、播放。系统采用轮巡的方式对各个站点进行分析，通过监听报警信息和巡视录音文件生成Excel报表，形成闭环管理。