中国矿业大学吴叶明永锦数字广播救灾系统new

1、永锦能源有限公司永锦能源有限公司 煤矿井下应急救援广播系统煤矿井下应急救援广播系统 技 术 要 求 永锦能源有限公司永锦能源有限公司 二一二年二月九日 永锦能源煤矿井下数字广播救灾系统 - 1 - 目目 录录 1 概述概述.3 1.1 项目提出.3 1.2 矿用 IP 网络广播系统概述.3 2 系统特点系统特点.6 2.1 技术总体要求.6 2.2 系统特点.6 3 设计原则设计原则.7 3.1 先进性、成熟性.7 3.2 可靠性、安全性.7 3.3 易操作性.7 3.4 实时性.7 3.5 完整性.8 3.6 可查询性.8 3.7 互联性和扩展性.8 3.8 经济性.8 4 设计标准设计标准

2、.8 5 系统组成系统组成.9 5.1 IP 网络广播控制主机（音频服务器）.9 5.2 .1 矿用本安型 IP 网络广播终端.10 5.3 .2 矿用本安型 IP 网络广播接口.10 5.4 本安电源 KDW16A.10 5.5 矿用本安型光网络终端.11 6 系统主要功能系统主要功能.11 6.1 曲目编辑下载功能.11 6.2 自动播放功能.11 6.3 实时播放功能.11 6.4 终端和调度讲话功能.11 永锦能源煤矿井下数字广播救灾系统 - 2 - 6.5 终端和其他终端讲话功能.11 6.6 紧急广播功能.11 6.7 监听功能.11 6.8 录音功能.12 6.9 巡检功能.12

3、 6.10 联机功能 .12 7 主要技术指标主要技术指标.12 7.1 系统容量：.12 7.2 最大传输距离：.12 7.3 系统参数：.12 8 每一个矿井井下数字广播救灾系统设备配置清单每一个矿井井下数字广播救灾系统设备配置清单.12 9 计划邀请厂家计划邀请厂家.13 10 技术会审技术会审.14 永锦能源煤矿井下数字广播救灾系统 - 3 - 永锦能源煤矿井下应急救援广播系统永锦能源煤矿井下应急救援广播系统 1 概述概述 1.1 项目提出项目提出 根据国家安全监管总局和国家煤矿安监局联合下发了关于印发煤矿井下安全避 险“六大系统”建设完善基本规范(试行) “七、通信联络系统基本要求”

4、中的第 44 条 “44.煤矿应安装有线调度电话系统。井下电话机应使用本质安全型。宜安装应急广播宜安装应急广播 系统和无线通信系统，安装的无线通信系统应与调度电话互联互通。系统和无线通信系统，安装的无线通信系统应与调度电话互联互通。 ”所以，技术信息 中心在永锦能源信息化自动化规划方案中提出了数字广播救灾系统项目建设，以解 决矿井井下一旦发生瓦斯、火灾、突水等紧急事故的时候，人员定位系统和调度电话无 法实现的“第一时间通知井下所有人员，何处发生何种类型的重大灾害事故，并根据灾 害类型和发生地点，按照正确避灾路线避险”的不足。本系统第一期项目建议在云煤一 矿、云煤二矿和富山煤业已经建成的光纤环路

5、平台上实施，以期达到最佳效果。其他矿 井包括吕沟、枣园地面井下光纤环网正在按照永煤控股的要求进行完善，待光纤环网平 台建成并完善后再进行技术要求编制并实施。 目前云煤一矿、云煤二矿、富山煤业具备光纤环网条件，本项目三个矿井同时建 设，还是先建设其中一个待积累经验后再推广到其他矿井，技术信息中心和相关部室矿 井将按照公司领导批复意见安排本项目实施步骤。 1.2 矿用矿用 IPIP 网络广播系统概述网络广播系统概述 近几年来，随着网络技术的迅速发展，工业以太网+现场总线的自动控制网络结构 正受到广泛的应用，我公司也相继开发出了基于 100M/1000M 的全矿井工业以太网系统， 其他生产厂家也相继

6、开发出了大量支持网络接口的矿用产品。井下工业以太网的应用日 永锦能源煤矿井下数字广播救灾系统 - 4 - 益普及。 由于煤矿井下面积比较大，区域分布比较广；根据井下实际情况及功能要求，采 用网络广播系统，将音频信号以标准 IP 包形式在井下局域网上进行传送. 解决传 统广播系统存在的长距离音频功率传送布线困难、损耗大、音质不佳、维护管理复杂、 互动性能差等问题。另外，该系统的对讲功能可以在紧急情况下，及早将危险区域的状 况向调度汇报，为及时掌握前方状况增加了一个有效途径。 由此可见，网络广播对讲系统有着广泛的应用前景，潜在的市场巨大。 .目前国内煤矿井下基本上都采用传统的模拟音频广播方式（定压

7、广播） 其工作原理是将模拟音频信号直接放大、通过升压变压器将其 4-16 匹配阻抗变换 到 100V 定压方式进行传输，到终端后降压转换到 4-16 的匹配阻抗上推动喇叭。为降 低线路传输损耗，一般传输距离是几十米到几百米。由于技术成熟、结构简单、性能稳 定、维护安设简单、终端便宜，适合于小范围、对音质效果和应用可靠性要求不高的场 所。 但是其缺点比较明显，远远不能满足现在高速交流的信息时代对广播系统的要求。 除了技术落后外，还存在如下缺点，因此传统的广播技术逐渐被淘汰： 传输距离短、扩展性差。由于传统广播技术的音频信号为模拟信号，音源为模 拟音频，而模拟信号对传输距离有一定的限制，超过一定的

8、距离后，需要增加中继器对 信号逐级放大。 抗干扰性能差、音质差。模拟音频受电子元器件自身特性的影响（每个元器件 都有热噪声） ，每处理一次都会失真一次（波形发生畸变） ，产生一次噪声积累，处理的 次数越多，噪声积累越大，信噪比（S/N）越低。同时模拟音频信号易受环境干扰，特 别是电磁的干扰。途径线路周边的大功率电器设备都会对语音信号造成干扰，直接影响 通话效果。模拟音频信号传输受线间变压器带宽、喇叭尺寸、电缆线径等因素影响，频 响范围在 200Hz12KHz，失真度10，无法实现立体声传输。而经过几级放大后的远 距离广播，语音音质会明显下降。 节目容量小，不能寻址控制。无法满足同时广播和分区广

9、播，无法实现点对点 寻址广播。例如地面人员想对某个区域或某几个区域寻呼、讲话，定压广播无法做到， 只能所有扩音设备同时广播，无法实现对单点或随意分组进行广播。 永锦能源煤矿井下数字广播救灾系统 - 5 - 故障率高。即便某一点出现线路短路故障，将会造成整个广播系统的瘫痪，这 是传统广播技术的致命缺点。 .利用以太网技术进行数字广播方式，如目前较为流行的视频会议、远程教育、 电话会议以及 IP 电话等，其采用的都是数字广播技术。它是利用网络技术、以网络为 传输平台来实现的数字音频传递，是目前乃至今后三网合一或多网合一的一个重要组成 部分。可以利用已经形成的网络作为传输平台，任意扩展。因此数字广播

10、技术已经成为 事实上的先进广播的行业标准。 数字广播顾名思义就是将广播信号数字化（A/D 转换） ，它是按照一定算法，将模 拟音频信号经过采集、量化、编码、压缩后的数字音频文件（如 MP3）或存储在存储器 上的数字音频文件，通过网络，按照传输协议以数据包的形式将音频文件传输到网络广 播接收端，然后经过网络广播终端进行 D/A 转换后还原成音频信号，经放大后驱动喇叭 工作的。每个网络广播终端都是一台具有音频编解码和网络通信功能的嵌入式计算机， 并且都有自己的独立 IP 地址，像局域网内 PC 组网一样，按照 TCP/IP 协议进行通信。 数字广播采用高质量音频压缩格式，而且采用纯数字的传输方式，

11、在制作、处理、 传输过程中不会产生噪音累积，引起信噪比下降而导致信号劣化；而且错误率相当低甚 至是可以避免的，因此可以多次复制和传输，不论怎么编辑、处理都不会产生额外的噪 声： 信号无损、音质好：数字广播从音源的制作到传输全部实现了数字化、网络化， 系统信噪比高，不会在处理、传输等环节产生噪声，从而可以获得比较好的音质，也可 以进行立体声传输。可完全利用部分矿山企业已建成的井下工业以太网进行语音信号的 传递。只要网络下行带宽得到 128K，就可以十分流畅的传输一路立体声音频信号。 扩充性强：系统理论最大终端无限制，远距离传输没有限制。在将来的扩容中， 无需购买主机设备，只要有网络接口，就可以安

12、装网络广播终端，更无须对线路进行改 造，也不需要专门布线，不管是光纤、超五类线、数字微波还是无线网桥，只要网络连 通就可以传输数字音频广播。 可以实现智能广播。以太网本身就是一套双向网络，在以太网上通过软件可轻 而易举地实现智能广播的定时、寻址、分组等功能。在网络速度允许的情况下，可实现 永锦能源煤矿井下数字广播救灾系统 - 6 - 多路广播。因为音频文件是以数据包的方式在网络中传输，所以很容易实现多路广播， 把不同的数据包发送给不同的终端就可以了。 广播方式多种多样：由于网络广播终端为网络设备，具备灵活的 IP 地址设置， 因此地面主机可以通过编程来控制设备的 IP，以达到控制扩音喇叭广播的

13、效果： 定点广播：可对任意终端进行定点广播 独立广播：可独立地对某一终端进行广播而不干扰其它终端； 每区可独立广播：可同时对几个区域进行广播； 全体广播：可对所有终端进行广播； 紧急广播：拿起麦克风即可广播； 宣传广播：可播放背景音乐、领导讲话、语音宣传等； 紧急呼叫：用户可按键直接呼叫操作台，进行通话对讲。 录音：系统可将调度员对终端用户的讲话形成录音文件进行存储，以便查询。 系统中用于机房、调度室的设备，能在下列条件下正常工作： a）环境温度：-3040； b）相对湿度：最大相对湿度 95%（+25%） ； c）海拔高度：不超过 2000m； 除有关标准另有规定外，系统中用于煤矿井下的设备

14、能在下列条件下正常工作： a）环境温度：-1040； b）平均相对湿度：不大于 95%（+25） ； c）有爆炸性气体混合物，但无显著振动和冲击、无破坏绝缘的腐蚀性气体。 2 系统特点系统特点 2.1 技术总体要求技术总体要求 a)、投标厂家必须是专业从事煤矿自动化和通信技术、产品的开发单位。 b)、 矿用 IP 网络广播系统无论是硬件还是软件技术要先进可靠，且系统主要设备 均为本安设备，适合井下任何环境下使用。 2.2 系统特点系统特点 a)a) 功能先进功能先进 可对每个网络终端独立设置和控制，可单独、分区、组合广播，可任意组成区域广 永锦能源煤矿井下数字广播救灾系统 - 7 - 播，播出

15、不同的广播内容，网络终端设备可储存预制广播内容，定时自动播出。 b)b) 音质好、响度高音质好、响度高 音频广播设备具有消除自激和静噪设计，特别适用于煤矿井下的口语广播和背景音 乐播放。数字广播的采样频率为44.1KHz、16Bit 的高质量音频压缩格式，而且采用纯 数字的传输方式，在制作、处理、传输过程中不会产生噪音累积，终端频响范围为 100Hz-10kHz，功放不失真输出功率为5W，响度不低于100dB。 c)c) 接口多样接口多样 具有目前煤矿井下通用扩音装置的接口。 具有电话接口，可与调度交换机或行政交换机连接。 （该功能需另配电话语音卡） 具有多路音频接口，可连接DVD、收音机、电

16、视机等音源。 d)d)响应快速响应快速 在终端任何工作状态下（放音、广播、待机） ，用户按“调度键”即可与调度员通 话，支持多用户同时和调度员通话。 用户通过“选择”操作即可和其他终端用户通话。在平时该系统也是调度电话、 无线通信、井下扩音电话等其他通信设备的补充，对日常生产可发挥积极作用。 e)e)使用范围广使用范围广 井下设备为矿用本安型设备，而非隔爆兼本安型设备，可用于煤矿爆炸性气体环境， 特别是工作面、顺槽等危险区域。 3 设计原则设计原则 矿用 IP 网络广播系统方案设计遵循以下原则： 3.1 先进性、成熟性先进性、成熟性 使用先进、成熟、实用和具有良好发展前景的技术，使得整个系统既

17、能满足当前的 需求，又能适应未来的发展。 3.2 可靠性可靠性、安全性、安全性 系统在硬件选型、线路、支撑环境及结构上都选用了高质量的材料，并采用了先进 的防火墙技术，以确保安装的扩音终端、接口与布线系统，能适应煤矿井下高温、高湿、 瓦斯等严格的工作环境，实现了系统稳定。 3.3 易操作性易操作性 以易于使用的图形人机界面功能，为信息共享与交流、信息资源查询与检索等提供 永锦能源煤矿井下数字广播救灾系统 - 8 - 了有效的工具。 3.4 实时性实时性 终端和接口接收的信息和音频服务器显示快速反映，充分满足实时性的需求。 3.5 完整性完整性 提供与各种外界系统通信的功能，确保信息的完整性并充

18、分利用在整体系统的运作 上。 3.6 可查询性可查询性 让使用者能随时查询信息。 3.7 互联性和扩展性互联性和扩展性 充分考虑将来需求的空间，所提供的系统平台与技术充分配合未来功能及扩充项目 的需求，以避免将来重复的投资。标准化、结构化、模块化的设计思想贯彻始终，奠定 了系统开放性、可扩展性、可维护性、可靠性和经济性的基础。 3.8 经济性经济性 在一定的资金资源下，尽可能有效地利用资金，以适当的投入，建立一个尽可能高 水平的、完善的监测系统。所有设备的选型配置和采购订货，坚持性能价格比最优的原 则，同时兼顾供货商的资信度和维修服务能力。 4 设计标准设计标准 GB3836.12000 爆炸

19、性气体环境用电气设备 第 1 部分：通用要求 GB3836.22000 爆炸性气体环境用电气设备 第 2 部分：隔爆型“d” GB3836.32000 爆炸性气体环境用电气设备 第 3 部分：增安型“e” GB3836.42000 爆炸性气体环境用电气设备 第 4 部分：本质安全型“i” GB/T98132000 微型计算机通用规范 GB/T2887-2000 电子计算机场地通用规范 AQ6201-2006 煤矿安全监控系统通用技术要求 MT20990 煤矿通信、检测、控制用电工电子产品通用技术要求 MT21090 煤矿通信、检测、控制用电工电子产品基本试验方法 MT/T286-1992 煤矿

20、通信、自动化产品型号编制方法和管理办法 MT/T7721998 煤矿监控系统主要性能测试方法 永锦能源煤矿井下数字广播救灾系统 - 9 - MT/T8991999 煤矿用信息传输装置通用技术条件 MT/T 1004 煤矿安全生产监控系统通用技术要求 MT/T 1008-2006 煤矿安全生产监控系统软件通用技术要求 5 系统组成系统组成 矿用 IP 网络广播系统由网络广播控制主机（音频服务器） 、矿用 IP 网络广播终端、 矿用 IP 网络广播接口、矿用通信信号装置主机、矿用通信信号装置分机及电源、电缆、 光缆等组成。 系统主传输通道采用以太网和光缆传输。如图： 5.1 IPIP 网络广播控制

21、主机（音频服务器）网络广播控制主机（音频服务器） IP网络广播控制主机(音频服务器)是矿用IP网络广播系统的控制中心，完成终端管 理、音频管理等管理功能，为各网络终端、接口等提供数据交接服务，为各网络终端提 供定时播放和实时广播控制服务。根据音频服务器的调度，对即将传输到各广播终端的 音频流数据进行非压缩数字音频数据处理，保证音频服务器以CD 质量的高比特率与终 端进行数据同步，实时处理节目信号。 IP 网络广播控制主机(音频服务器)实现功能： 全数字化的公共广播主控机，基于 TCP/IP 协议的网络上运行； 永锦能源煤矿井下数字广播救灾系统 - 10 - 多路模拟音频信号输入、输出及 TCP

22、/IP 网络数字信号输出，兼容任意传统 模拟广播设备转换； 近乎完美的 CD 音频效果； 终端、接口组成网络广播系统，终端可实现网络化背景音乐定时播放、分区 广播、对讲等功能； 完善的实时监听功能，可监听终端的现场环境； 系统可将调度员对终端用户的讲话形成录音文件进行存储，以便查询。 5.2 .1.1 矿用本安型矿用本安型 IPIP 网络广播终端网络广播终端 防爆型式：矿用本质安全型，标记为“ExibI” 。 主要技术指标： 额定工作电压：直流 18V (由 KDW16A-18 供电) 工作电流：不大于 800mA 响度100dB (A 计权) (1kHz)； 失真度10(1kHz)； 接口：

23、三个以太网电口、两个以太网光口； 主要功能： 定时播放广播 扩音对讲 监听 5.3 .2.2 矿用本安型矿用本安型 IPIP 网络广播接口网络广播接口 防爆型式：矿用本质安全型，标记为“ExibI” 。 主要技术指标： 额定工作电压：直流 18V (由 KDW16A-18 供电) 工作电流：不大于 500mA 接口：三个以太网电口、两个以太网光口； 一个与、连接的 4 芯电缆接口； 主要功能：可与、扩音装置联机通话。 5.4 本安电源本安电源 KDW16AKDW16A 永锦能源煤矿井下数字广播救灾系统 - 11 - 为井下终端和接口供电，其后备电池可保证在交流电停电 情况下，数据监测站可连续工

24、作 2 小时以上。 技术参数： 输入：AC127V、220V、380V 或 660V。 输出：DC18V8%。 备用电源功能： 转换时间：0S 1 电池容量：12V 4.0Ah，2 节 2 5.5 矿用本安型光网络终端矿用本安型光网络终端 实现以太网电口、光口之间的交换。 技术参数： 电源输入：DC18V。 两路以太网电口、四路光口。 6 系统主要功能系统主要功能 6.1 曲目编辑下载功能曲目编辑下载功能 能在音频服务器上对单个或全部终端进行播放曲目（包括音乐、温馨祝福、上下班 铃声等） 、播放时间、播放顺序、播放音量等的编辑下载。 6.2 自动播放功能自动播放功能 系统可按照音频服务器预先设

25、置在终端中的播放列表，自动播放或停止播放存储在 终端存储卡上的曲目等。 6.3 实时播放功能实时播放功能 系统可通过网络将需要立即播放的音频文件下载到终端播放。 6.4 终端和调度讲话功能终端和调度讲话功能 用户可在终端任何状态按下 “调度”键，和调度员对讲。 6.5 终端和其他终端讲话功能终端和其他终端讲话功能 用户可通过终端上的“选择”键，选择和其他终端用户讲话或全体扩音。 6.6 紧急广播功能紧急广播功能 调度员可在任何状态下对单个、分区、全体用户紧急广播。充分体现调度优先。 永锦能源煤矿井下数字广播救灾系统 - 12 - 6.7 监听功能监听功能 调度员可监听终端周围的声音。 6.8

26、录音功能录音功能 系统可将调度员对终端用户的讲话形成录音文件，以便查询。 6.9 巡检功能巡检功能 系统定时向终端和接口发送命令，一方面为终端和接口对时，另一方面能及时了解 终端或接口的通信状态等。一旦光缆中断或终端故障，系统能立即显示。 6.10 联机功能联机功能 由于工作面等地方环境状态比较恶劣，不利于光缆延伸，可在系统中配备接口，通 过四芯电缆和 KXT22 通信信号装置主机或分机连接（通常 1MM2通信电缆可在 2 公里内 带 3 个 KXT22 通信信号装置主、分机，或在 1 公里内带 10 个 KXT22 通信信号装置主、 分机） ，达到扩音对讲的目的。 7 主要技术指标主要技术指

27、标 7.1 系统容量：系统容量： 系统中终端和接口总数量只要带宽允许无限制。 7.2 最大传输距离：最大传输距离： 光纤传输距离：20km 网线传输距离：100m。 接口4芯电缆传输距离：2km（共3台，电缆直径不小于1mm2） 7.3 系统参数：系统参数： a) 以太网光传输：协议：TCP/IP，速率：10/100M； b） 系统误码率：10-6 c） 响度100dB/m(A计权) (1kHz)。 8 每一个矿井井下数字广播救灾系统设备配置清单每一个矿井井下数字广播救灾系统设备配置清单 序号设备名称型号和规格单位数量生产厂家备注 一IP 广播部分 1 监控主机 Core 2 Duo2.5GH

28、z/320GB/2GB/DVD- ROM/19液晶 台 1 研华工控 另加一块 声卡 2 矿用 IP 网络广播系 统软件 V1.0 TD-IPGB- 套 1 永锦能源煤矿井下数字广播救灾系统 - 13 - 3 操作系统软件Win XP 专业版套 1 微软 4 不间断电源（UPS） 2KVA/2H 套 1 5 矿用本安型光网络终 端 台 8 6 矿用 IP 网络广播终 端 台 36 9 本安电源台 36 10 2 芯光缆 MGTSV-I-2km3 国产 11 5 芯信号电缆 MHYV1*5*7/0.37km20 国产 12 电源电缆 MVV 4*1.5km15 国产 13 矿用网线 MHYV 4

29、*2*1/0.97Km15 国产 14 本安接线盒 KLH11-410-TX 个 100 15 漫步者音箱 R1000TC 套 1 国产 16 多媒体话筒个 1 国产 17 工具及附件 8 口交换机、万用表、19 件 套、公牛插座等 套 1 国产 二环网部分 1 地面环网交换机台 1 2 矿用环网交换机台 3 4 光缆分线盒 FJGH-6 个 50 5 网络诊断及组态配置 软件 套 1 6 配件光纤跳线、网线、水晶头等套 1 国产 7 工程费 注：注： 1、通过招标选择价格优、质量好的厂家为永锦公司合作厂家。 2、 投标投标厂家必须到矿井现场进行实际勘测，对照技术要求进行设备报价，软硬件设备不得遗 漏，各投标厂家所报价格必须确保整套数字广播救灾系统完全建成并正常投入使用，具体按照技术 协议执行。 3、按照