早年，國(guó)家煤礦安監(jiān)局關(guān)于印發(fā)《煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)升級(jí)改造技術(shù)方案》中明確規(guī)定要實(shí)現(xiàn)井下有線和無(wú)線傳輸網(wǎng)絡(luò)的有機(jī)融合、多系統(tǒng)的融合可采用地面方式，但是鼓勵(lì)新安裝的系統(tǒng)采用井下方式融合。為響應(yīng)國(guó)家政策，廣播系統(tǒng)應(yīng)實(shí)現(xiàn)多系統(tǒng)融合接入，可與環(huán)境監(jiān)測(cè)、人員定位等系統(tǒng)融合。實(shí)現(xiàn)多系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，特殊情況發(fā)生應(yīng)急廣播，做到的事前有預(yù)警、事中有報(bào)警與事后有救援方案的廣播，及時(shí)傳達(dá)礦山應(yīng)急部署與應(yīng)對(duì)方案播報(bào)。

在礦山安全生產(chǎn)過(guò)程中，有許多行業(yè)要求，政策標(biāo)準(zhǔn)需要及時(shí)傳達(dá)給全體員工，亟需一套媒介實(shí)現(xiàn)公共信息的播報(bào)，而礦山用公共與應(yīng)急廣播系統(tǒng)按照礦山行業(yè)要求，可實(shí)現(xiàn)礦山企業(yè)在公共信息播報(bào)與應(yīng)急廣播的需求。礦井通訊與應(yīng)急廣播作為礦井通訊重要一環(huán)急需得到大力扶植發(fā)展與研究。

1 研發(fā)背景
礦井通訊與應(yīng)急廣播系統(tǒng)是除監(jiān)控系統(tǒng)、人員定位、緊急避險(xiǎn)等系統(tǒng)之外重要的六大系統(tǒng)之一，需要投入大量的科研力量進(jìn)行深入研究與集成應(yīng)用的拓展[1]。礦山用公共與應(yīng)急廣播系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)既符合國(guó)家政策的要求，也滿足行業(yè)與市場(chǎng)發(fā)展的需求，同時(shí)也拓展了研究院在礦井通訊系統(tǒng)方向的發(fā)展與延伸。

應(yīng)急廣播技術(shù)在國(guó)內(nèi)外并不屬于全新的技術(shù)，技術(shù)發(fā)展成熟，有良好的技術(shù)基礎(chǔ)與眾多的應(yīng)用案例，在礦山的應(yīng)用也很廣泛，但是在礦山實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中普遍存在系統(tǒng)不穩(wěn)定，獨(dú)立運(yùn)行與其他系統(tǒng)不能融合與交互等問(wèn)題。為順應(yīng)國(guó)家新標(biāo)準(zhǔn)的制定與執(zhí)行，按照新的要求必須發(fā)展應(yīng)急廣播與其他系統(tǒng)的融合與聯(lián)動(dòng)，工作面安裝廣播終端、實(shí)現(xiàn)調(diào)度系統(tǒng)、SIP電話等互撥互通，因此亟需礦山用公共信息與應(yīng)急廣播系統(tǒng)，與礦山用其他安全輔助系統(tǒng)融合，實(shí)現(xiàn)SIP協(xié)議設(shè)備的互聯(lián)互通，用以輔助礦山安全生產(chǎn)工作。

2 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)
礦山用公共信息與應(yīng)急廣播系統(tǒng)是一套集緊急信息的廣播、公共信息播報(bào)為一體的通信系統(tǒng)。專(zhuān)為礦山企業(yè)開(kāi)發(fā)的融合當(dāng)今前沿計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)廣播技術(shù)的新一代廣播系統(tǒng)，具有技術(shù)先進(jìn)、可靠性高、抗干擾性強(qiáng)、音質(zhì)好、擴(kuò)音范圍廣、廣播方式多種多樣等特點(diǎn)[2]。

1）多種廣播方式。①全體廣播：對(duì)廣播系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)連接的所有廣播終端發(fā)布播報(bào)信息;②分區(qū)域廣播：對(duì)特定的區(qū)域內(nèi)的廣播終端發(fā)布播報(bào)信息;③定點(diǎn)廣播：對(duì)廣播系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)連接的任意一個(gè)特定廣播終端發(fā)布播報(bào)信息;④緊急廣播：使用應(yīng)急廣播話筒，進(jìn)行緊急信息的播報(bào)。

2）雙向通話功能。系統(tǒng)設(shè)計(jì)雙向通話功能，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)尋呼話筒可與井下分站進(jìn)行全雙工對(duì)講；分站與分站之間進(jìn)行全雙工對(duì)講；緊急時(shí)，分站可一鍵與網(wǎng)絡(luò)尋呼話筒進(jìn)行全雙工對(duì)講，即通過(guò)尋呼話筒等設(shè)備，或者通過(guò)礦山用公共信息與應(yīng)急廣播軟件系統(tǒng)向終端進(jìn)行通話，終端需要上上端通話時(shí)，按下通話按鈕，即可與管理中心通話。

3）音源種類(lèi)豐富。礦山用公共信息與應(yīng)急廣播系統(tǒng)支持播報(bào)的語(yǔ)音格式豐富，不受設(shè)備形式與類(lèi)型的限制。

4）自動(dòng)播放功能。礦山用公共信息與應(yīng)急廣播系統(tǒng)可通過(guò)上位機(jī)軟件個(gè)性化定制自動(dòng)播放的規(guī)則，可設(shè)置時(shí)間、播報(bào)的內(nèi)容、播報(bào)的范圍等信息。

5）廣播終端狀態(tài)監(jiān)測(cè)功能。系統(tǒng)通過(guò)上位機(jī)管理軟件自動(dòng)巡檢各廣播終端的值機(jī)狀態(tài)，是否發(fā)生故障，并及時(shí)進(jìn)行提醒。

6）系統(tǒng)可與監(jiān)控系統(tǒng)、人員定位融合，實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)預(yù)報(bào)警。礦山用公共信息與應(yīng)急廣播系統(tǒng)支持與主流監(jiān)控系統(tǒng)、人員定位等安全輔助系統(tǒng)的融合與聯(lián)動(dòng)。根據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)統(tǒng)一平臺(tái)推送的聯(lián)動(dòng)條件進(jìn)行相應(yīng)的聯(lián)動(dòng)動(dòng)作：①定位系統(tǒng)應(yīng)在收到應(yīng)急聯(lián)動(dòng)條件后，按其分站地址，對(duì)識(shí)別卡進(jìn)行廣播報(bào)警，或取消廣播報(bào)警;②廣播系統(tǒng)應(yīng)在收到應(yīng)急聯(lián)動(dòng)條件后，按其分站地址、報(bào)警地點(diǎn)，播放報(bào)警，或取消報(bào)警[3]。

7）統(tǒng)計(jì)分析功能。礦山用公共信息與應(yīng)急廣播系統(tǒng)支持設(shè)備狀態(tài)的記錄與存儲(chǔ)，并進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)與分析。具有報(bào)表等打印功能。報(bào)表包括：分站運(yùn)行故障報(bào)表、分站播放記錄報(bào)表等。

礦山用公共信息與應(yīng)急廣播系統(tǒng)井下設(shè)備供電電源工作電壓是AC127/380/660 V；系統(tǒng)中各個(gè)分站輸出的話音強(qiáng)度≥85 dB,失真度≤10%；軟件主體畫(huà)面響應(yīng)時(shí)間不大于3 s，其余畫(huà)面應(yīng)不大于5 s；系統(tǒng)最大配接容量為:礦用本安型廣播分站32臺(tái)、網(wǎng)絡(luò)尋呼話筒1臺(tái)；備用電源在電網(wǎng)停電后，備用電源應(yīng)能保證分站正常工作時(shí)間不小于2 h[4]。電源波動(dòng)適應(yīng)能力強(qiáng)，井下設(shè)備在額定電壓75%～110%范圍內(nèi)波動(dòng)。

3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)構(gòu)成
礦山用公共信息與應(yīng)急廣播系統(tǒng)采用全新理念搭建，將信號(hào)通過(guò)IP尋址方式送到礦用本安型廣播分站，分站把音頻信號(hào)傳送到終端礦用隔爆兼本安型音箱[5]。主要設(shè)備包括信號(hào)源部分、系統(tǒng)管理軟件及管理用上位機(jī)、信號(hào)傳輸部分、礦用本安型廣播分站、礦用隔爆兼本安型音箱等[6]。最簡(jiǎn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成圖如圖1。

4 主要關(guān)鍵技術(shù)
1）SIP 協(xié)議使用。SIP(Session Initiation Protocol）是1個(gè)應(yīng)用層的信令控制協(xié)議。用于創(chuàng)建、修改和釋放1個(gè)或多個(gè)參與者的會(huì)話。這些會(huì)話可以是Internet多媒體會(huì)議、IP電話或多媒體分發(fā)。會(huì)話的參與者可通過(guò)組播（multicast）、網(wǎng)狀單播（unicast）或兩者的混合體進(jìn)行通信[7-8]。礦山用公共信息與應(yīng)急廣播系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)與支持SIP協(xié)議設(shè)備的互聯(lián)互通，必須支持SIP協(xié)議。充分理解SIP協(xié)議工作原理與流程，充分利用SIP的便利實(shí)現(xiàn)與其他設(shè)備的融合。

2）軟硬件通訊協(xié)議探討與制定。礦山用公共信息與應(yīng)急廣播系統(tǒng)主要包括硬件和軟件開(kāi)發(fā)2個(gè)部分，要充分考慮各種情況，盡可能的制定一套完善的軟硬件之間的通訊協(xié)議。既要滿足目前的功能設(shè)計(jì)的需要，又要盡可能的考慮到技術(shù)發(fā)展與橫向設(shè)備融合的需要，探討制定一套通訊協(xié)議。

3)ARM開(kāi)發(fā)技術(shù)。根據(jù)IEEE（國(guó)際電機(jī)工程師協(xié)會(huì)）的定義，嵌入式系統(tǒng)（ARM）是“控制、監(jiān)視或者輔助裝置、機(jī)器和設(shè)備運(yùn)行的裝置”（原文為devices used to control,monitor,or assist the operation of equipment,machinery or plants） [9]。 這主要是從應(yīng)用上加以定義的，從中可以看出嵌入式系統(tǒng)是軟件和硬件的綜合體，還可以涵蓋機(jī)械等附屬裝置。嵌入式系統(tǒng)的核心是嵌入式微處理器[10]。ARM處理器的3大特點(diǎn)是：耗電少功能強(qiáng)、16位/32位雙指令集和眾多合作伙伴[11]。

礦山用公共信息與應(yīng)急廣播系統(tǒng)的硬件設(shè)備基于ARM進(jìn)行開(kāi)發(fā)，需要充分理解嵌入式開(kāi)發(fā)原理與實(shí)現(xiàn)方法，這是礦山用公共信息與應(yīng)急廣播系統(tǒng)的研發(fā)成功與否的關(guān)鍵。

5 結(jié)語(yǔ)
礦山用公共信息與應(yīng)急廣播系統(tǒng)經(jīng)過(guò)了研發(fā)和工業(yè)測(cè)試階段，目前已在眾多的礦山企業(yè)安裝運(yùn)行，運(yùn)行狀況良好，系統(tǒng)功能完善，并以其友好的界面，使用方便等特點(diǎn)被廣大礦上企業(yè)用戶所接受，發(fā)揮了為礦山安全生產(chǎn)提供安全保障的作用，并與其他安全生產(chǎn)輔助系統(tǒng)無(wú)縫融合，為國(guó)家礦山行業(yè)的安全與發(fā)展保駕護(hù)航。


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