输油气场站新型语音调度系统的研制与应用

徐 驰 张 丹 许明华

东北石油管道有限公司 辽宁 沈阳 110031

语音通信系统是管道输油气生产管理、保证业务流程可靠实现和提升管理效率的重要系统之一,而新型语音调度系统(语音调度台),是实现生产调度指挥、生产情况汇报等的有效手段,不但可以通过可触界面、快速拨号、分组管理等功能提高工作效率,可以通过通话录音、通话记录模块实现事后查询、责任追溯等功能,分清责任,保证安全生产,更重要的是还可引入当前信息系统先进技术,结合生产预案、生产技术资料、生产管理规程等信息资源,运用信息可视化技术,辅助调度指挥决策、提高管理水平,并可为智慧管网建设提供音视频通道资源及功能扩展[1-2]。近些年,随着软交换及信息技术的飞速发展,传统语音调度台(或类似旧有设备)已经不能满足现有需求,因此,根据目前管道语音通信系统、生产管理系统技术现状及未来发展,综合考虑技术先进性、造价、功能、配置灵活性等因素,以满足场站或作业区需求为主,结合CTI领域先进技术,设计了适合管道输油气生产的新型语音调度系统。

1 现状与需求分析

从技术现状看,随着通信领域技术的不断发展,传统PBX交换系统已经被软交换系统所取代[3]。

目前,各大主流通信设备供应商都推出有自己的软交换平台,市场和技术成熟。但相关产品都以大型软交换平台为主,语音调度系统仅仅是大系统中的一个子系统或模块,即使个别厂商有独立的语音调度系统,也基本上是适用于大型的综合语音调度、呼叫中心、应急指挥等平台,造价相对较高,适用场景有限,并不适合管道输油气站场、作业区等站控室、小型调度中心的业务需求。

从行业对比看,其他行业如电力行业、冶金行业等都有适应本行业的类似平台,但也都无法满足管道输油气生产的专业化、个性化需求[4-7]。

从管道系统现状看,传统电话程控交换系统已经基本升级为软交换或以软交换为核心,新建管线的语音系统更是以软交换为主,因此旧有语音调度系统已经不能适应发展变化,尤其是不能支持VoIP接口,造成个别调度电话不能录音、一个调度室需要多个调度电话或者多个语音调度台等问题,经调研分析,场站等的语音交换环境基本有以下几种情况:

1、程控交换系统已经升级改造成软交换系统,但部分旧有用户端设备仍然保留,因此VoIP、E1、模拟接口都有,调度室既有IP电话,也有模拟电话。

2、调度室仅有模拟电话接口。

3、很多新建管线全部采用软交换系统,调度室仅有VoIP接口,个别场站的调度室还有多个不同软交换平台的VoIP接口等情况。

综上分析,虽然,这些场站等的语音交换环境各有不同,但共同点是通道数量不大,语音调度台0致2个E1,8致60路FXS/FXO,8致30路VoIP的交换能力基本上就可以满足需求。

2 系统设计

2.1 设计原则 由现阶段需求分析,新型语音调度台系统应以小型化、低成本、易于部署为设计原则,语音通道类型应支持VoIP、E1、FXO/FXS等,从发展角度看,语音通信系统一直是管道输油气生产中的重要支撑系统,经多年建设和发展,语音交换系统本身成熟先进、语音通道资源丰富,在智慧管网建设中,其系统资源应该被更深入的挖掘和利用[8],因此,新型语音调度系统还应易于扩展,可自组网并易于被其他管理信息系统连接、受控,并可以其为接口,为其他MIS系统及智慧管网建设提供可扩展的音视频服务。

2.2 硬件设计 根据设计原则及行业现状分析,研究确定了两种类型相互配合的全面解决方案,一种是以计算机+语音接口卡+软件为体系结构的小型语音调度台系统。该方案以杭州三汇信息工程有限公司的产品为核心硬件,该公司产品国产化程度高、技术先进,产品定位是为面向业务的语音平台开发商提供最优的二次开发解决方案,语音接口类型丰富、易于组合,很好的满足了设计需求,是方案一的理想硬件平台。另外,方案一的同类产品还有北京五岳鑫等其他公司的相应系列产品,平台对单一厂商依赖度不高,上层供应链稳定,因此方案一具有成本低、配置灵活、适用场景多等优点,缺点是不支持视频处理能力。系统结构如图一。

图一 语音调度台系统结构图(方案一)

第二种是以VoIP为核心,以TCP/IP为组网方式的综合音视频调度平台解决方案。该方案以杭州叙简科技股份有限公司的产品为核心硬件,该公司产品主要提供中大型应急指挥系统解决方案,音视频接口全面,以VoIP为核心,提供PC端及移动端二次开发接口,因此,经二次开发与优化,可构建最佳音视频综合调度平台,更可为输油气生产管理中的故障处理、应急指挥、视频监控、办公管理等提供音视频服务接口。另外,方案二的同类产品有华为、中兴及国外厂家等多家供应商,品牌依赖度低、上层供应链稳定。系统结构如图二。

图二 音视频综合调度平台系统结构图(方案二)

两种平台经自组网及混合组网,可构成接口全面、技术先进的音视频综合调度资源网,实现资源统一调度,可使资源利用率大幅提升,并可通过TCP/IP、HTTP协议与其他系统对接,扩展其他系统的音视频处理功能,使音视频通道资源及交换与调度功能得到更有效的扩展和利用。

2.3 软件设计 为提高系统适应性,实现对通道数量、通道类型的可配置,以及系统易于扩展等要求,软件结构采用SaaS理念设计,以SOA架构为主要模型,采用功能分层的模块化设计。

由于SOA是一种粗粒度、松耦合的服务架构[9-10],研究表明,其规则对本系统而言并非完全适用,以及随着云计算等新技术的发展,微服务等其他架构的出现,架构理念也在不断发展更新,因此,应以吸取先进架构优点为出发点,更重要的是还应结合语音调度系统及管道行业的自身业务特点深度分析及抽象,构建出恰当、先进、可持续的软件架构[11]。软件系统结构如图三。

图三 软件系统结构图

设备层:由计算机、服务器、厂家专用硬件设备组成。

基础层:由硬件设备供应商提供的专用软件开发工具包、专用服务程序组层。

功能层和业务层为本系统设计层,为同时提供粗粒度及细粒度服务,功能层和业务层又细分为模块层和细分层,其中:

功能层:是对供应商软件开发接口的再封装,目的是降低系统对供应商软件接口的依赖度,以及结合业务需求,更合理的规划功能模块。

业务层:通过调用功能层服务,实现语音调度、音视频调度、预案管理、值班管理、故障维修管理、应急指挥管理等功能,其中故障管理服务及应急指挥管理服务等功能主要以提供相关业务中的音视频服务功能,其他等业务数据、流程管理等功能由扩展模块实现。

模块层与细分层的划分是为满足粗粒度与细粒度需求,模块层按功能性质分类,可简化用户配置及操作复杂度,提供简单、快捷、功能全面的预制服务,如语音调度服务,经简单配置即可实现语音调度台。细分层主要任务是为其他MIS等系统提供资源服务扩展,以及细粒度的个性化需求,其功能实现需由用户对细分层功能进行复杂配置或二次开发。

3 结束语

目前,按方案一制作的新型语音调度台产品,已经在沈阳调度中心、辽宁、黑龙江、内蒙古等地的管道输油气场站、调度中心等得到很好的应用,经3年多的推广应用,系统稳定可靠,根据部分单位的个性化需求,增加了预案管理、值班管理等模块,由于系统结构合理、扩展性强等优势得到了体现。

当然,推广应用中,也存在一些问题,主要有:

1、总体上,推广使用数量不多,还没有形成自组网,没有进行组网运行测试,资源深度利用还有待实现。

2、由于管道系统旧有MIS等信息系统复杂多样,开发使用阶段不同,结构各异,给系统融合造成了很多困难[12],这也是下一步我们的功能扩展研究方向。