kxt23型矿用ip网络广播系统技术方案

1、银河煤矿矿井应急广播系统技术方案天地（常州）自动化股份有限公司中国煤炭科工集团常州自动化研究院 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark42 o Current Document 第1章概述-1 - HYPERLINK l bookmark61 o Current Document 第2章技术优势及系统特点-4 - HYPERLINK l bookmark64 o Current Document 2.1、技术优势-4- HYPERLINK l bookmark70 o Current Document 2.2、系统特点-4-2.2.1功能先进.-4 -2.2.2音

2、质好、响度高.-4 -2.2.3 接口多样-4 -2.2.4响应快速.-4 -2.2.5使用范围广.-5 - HYPERLINK l bookmark74 o Current Document 第3章设计原则-5 - HYPERLINK l bookmark77 o Current Document 3.1、先进性、成熟性-5- HYPERLINK l bookmark81 o Current Document 3.2、可靠性、安全性-5- HYPERLINK l bookmark85 o Current Document 3.3、易操作性-5- HYPERLINK l bookmark89

3、o Current Document 3.4、实时性-5- HYPERLINK l bookmark93 o Current Document 3.5、完整性-5- HYPERLINK l bookmark97 o Current Document 3.6、可查询性-5- HYPERLINK l bookmark101 o Current Document 3.7、 互联性和扩展性-6 - HYPERLINK l bookmark105 o Current Document 3.8、 经济性-6 - HYPERLINK l bookmark109 o Current Document 第4章设

4、计标准-6 - HYPERLINK l bookmark112 o Current Document 第5章系统组成-7 - HYPERLINK l bookmark115 o Current Document 5.1、 IP网络广播控制主机（音频服务器）-7 - HYPERLINK l bookmark119 o Current Document 5.2、 KXT23.1矿用本安型IP网络广播终端-7 - HYPERLINK l bookmark133 o Current Document 5.3、 KXT23.2矿用本安型IP网络广播接口- 8 - HYPERLINK l bookmark

5、140 o Current Document 5.4、 KXT22.2矿用通信信号装置分机-8 - HYPERLINK l bookmark149 o Current Document 5.5、 KXT22.3矿用通信信号装置中继器-8 - HYPERLINK l bookmark159 o Current Document 5.6、 本安兼隔爆电源KDW16A- 9 - HYPERLINK l bookmark165 o Current Document 5.7、 矿用本安型光网络终端KJJ61A- 9 - HYPERLINK l bookmark169 o Current Document

6、 第6章系统主要功能-9 - HYPERLINK l bookmark172 o Current Document 6.1、 曲目编辑下载功能-9 - HYPERLINK l bookmark176 o Current Document 6.2、 自动播放功能-9 - HYPERLINK l bookmark180 o Current Document 6.3、实时播放功能-10- HYPERLINK l bookmark184 o Current Document 6.4、终端和调度讲话功能-10- HYPERLINK l bookmark188 o Current Document 6.5

7、、终端和其他终端讲话功能-10- HYPERLINK l bookmark192 o Current Document 6.6、紧急广播功能-10- HYPERLINK l bookmark196 o Current Document 6.7、监听功能-10- HYPERLINK l bookmark200 o Current Document 6.8、录音功能-10- HYPERLINK l bookmark204 o Current Document 6.9、巡检功能（故障自动检测功能）-10- HYPERLINK l bookmark208 o Current Document 6.11

8、、在线实时放音功能-10- HYPERLINK l bookmark212 o Current Document 6.12、CAD矢量地图功能-11-6.13、联网功能-11- HYPERLINK l bookmark220 o Current Document 第7章 主要技术指标-11 -7.1、系统容量-11-7.2、最大传输距离-11-7.3、系统参数-11-第1章概述近几年来，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开发出了大量支持网络接口的矿用产品。井下

9、工业 以太网的应用日益普及。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IP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，IP网络广播对讲系统有着广泛的应用前景，潜在的市场巨大。（1）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4-16Q匹配阻抗变 换

10、到100V定压方式进行传输，到终端后降压转换到4-16Q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（

11、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

12、扩音设备同时广播，无法实现对单点或随意分组进行广播。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。（2）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

13、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，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

14、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

15、，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

16、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。 KXT23系统中用于机房、调度室的设备，能在下列条件下正常工作：环境温度：-30C40C；相对湿度：最大相对湿度95% (+25%)；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能在下列条件下正常工作：环境温度：-10C40C；平均相对湿度：不大于95% (+25C)；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。第2章技术优势及系统特点2.1、技术优势（1）天地（常州）自动化股份有限公司（中煤科工集团常州自动化研究院）是

17、专 业从事煤矿自动化和通信技术、产品的开发单位，是煤炭工业煤矿安全仪器仪表装 备的定点生产单位。（2）KXT23系列矿用IP网络广播系统无论是硬件还是软件均为我公司按照煤矿的 特点自主研发，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2.2.1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 域广播，播出不同的广播内容，网络终端设备可储存预制广播内容，定时自动播出。2.2.2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

18、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。2.2.3接口多样具有目前煤矿井下通用扩音装置的接口。具有音频接口，可连接DVD、收音机、电视机等音源。2.2.4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。2.2.5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

19、爆炸性气体 环境，特别是工作面、顺槽等危险区域。第3章设计原则KXT23型矿用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，使得整个系统既能满足当 前的需求，又能适应未来的发展。3.2、可靠性、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 提供了有效的工具。3.4、实时性终端和接口接收的信息和音频服务

20、器显示快速反映，充分满足实时性的需求。3.5、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分利用在整体系统的 运作上。3.6、可查询性让使用者能随时查询信息。3.7、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

21、务能力。第4章设计标准GB3836.1-2000爆炸性气体环境用电气设备第1部分:通用要求GB3836.2-2000爆炸性气体环境用电气设备第2部分:隔爆型“d”GB3836.3-2000爆炸性气体环境用电气设备第3部分:增安型“e”GB3836.4-2000爆炸性气体环境用电气设备 第4部分：本质安全型“i”GB/T9813-2000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MT209-90煤矿通信、检测、控制用电工电子产品通用技术要求MT210-90煤矿通信、检测、控制用电工电子产品基本试验方法MT/T286-199

22、2煤矿通信、自动化产品型号编制方法和管理办法MT/T772-1998煤矿监控系统主要性能测试方法MT/T899 -1999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第5章系统组成KXT23型矿用IP网络广播系统由网络广播控制主机（音频服务器）、KXT23.1 型矿用IP网络广播终端、电源和光缆等组成。5.1、IP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KXT23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，

23、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；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、KXT23.1矿用本安型IP网络广播终端防爆型式：矿用本质安全型，标记

24、为“ExibI”。主要技术指标：（1）额定工作电压：直流18V （由KDW16A-18供电）;（2）工作电流：不大于800mA；（3）响度N100dB （A 计权）（1kHz）；（4）失真度10% （1kHz）；（5）接口：三个以太网电口、两个以太网光口。主要功能：（1）定时播放广播；（2）扩音对讲；（3）监听。5.3、KXT23.2矿用本安型IP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：（1）额定工作电压：直流18V （由KDW16A-18供电）；（2）工作电流：不大于500mA； （3）接口：三个以太网电口、两个以太网光口；一个与KXT22.1、KXT22

25、.2连接的4芯电缆接口。 主要功能：可与KXT22.1、KXT22.2扩音装置联机通话。5.4、KXT22.2矿用通信信号装置分机防爆型式：矿用本质安全型，标记为“ExibI”。主要技术指标：（1）额定工作电压：直流18V （由KDW16A-18供电）;（2）工作电流：不大于800mA；（3）电池组:Ni-Cr7.2V/700mAh（内串限流电阻）。 主要功能：KXT22.2矿用通信信号装置分机接入扩音系统能实现分机之间呼叫、打点 及对讲通信、并通过KXT22.3矿用本安型通信信号装置中继器实现系统扩音 对讲通信。5.5、KXT22.3矿用通信信号装置中继器防爆型式：矿用本质安全型，标记为“E

26、xibI”。主要技术指标：（1）额定工作电压：直流18V （由KDW16A-18供电）;（2）工作电流：不大于800mA；（3）电池组:Ni-Cr7.2V/700mAh（内串限流电阻）。主要功能：KXT22.3矿用本安型通信信号装置中继器接入扩音系统能实现KXT22.2矿用通 信信号装置分机与分机之间呼叫、打点及对讲 通信、并通过KXT23.2矿用本安型 IP网络广播接口实现与IP网络广播终端扩音对讲通信。5.6、本安兼隔爆电源KDW16A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作2小时以上。技术参数：输入：AC127V、220V、380V 或 660V；输出：DC18V + 8%；备用电源功能。（1）转换时间：0S；（2）电池容量：12V 4.0Ah，2节。5.7、矿用本安型光网络终端KJJ61A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。第6章系统主要功能6.1、曲目编辑下载功能能在音频服务器上对单个或全部KXT23.1广播终端进行播放曲目（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、自动播放功能系统可按照音频服务器预先设置在KXT23.1广播终端