矿用网络广播系统方案样本

MACROBUTTONMTEditEquationSection2SEQMTEqn\r\hSEQMTSec\r1\hSEQMTChap\r1\hKXT23矿用IP网络广播系统技术方案天地（常州）自动化股份有限公司(煤炭科学研究总院常州自动化研究院)7月目录TOC\o"1-3"\f\h\z\u1概述 21.1KXT23矿用IP网络广播系统概述 22技术优势及系统特点 52.1技术优势 52.2系统特点 53设计原则 63.1先进性、成熟性 63.2可靠性、安全性 63.3易操作性 63.4实时性 63.5完整性 63.6可查询性 63.7互联性和扩展性 63.8经济性 74设计原则 75系统构成 75.1IP网络广播控制主机（音频服务器） 85.2KXT23.1矿用本安型IP网络广播终端 95.3KXT23.1矿用本安型IP网络广播接口 95.4本安电源KDW16A 96系统重要功能 106.1曲目下载功能 106.2曲目编排功能 106.3自动播放功能 106.4对讲功能 106.5紧急广播功能 106.6监听功能 106.7录音功能 107重要技术指标 107.1系统容量： 107.2最大传播距离： 107.3系统参数： 108系统设备配备 11KXT23矿用IP网络广播系统方案概述KXT23矿用IP网络广播系统概述近几年来，随着网络技术迅速发展，工业以太网+现场总线自动控制网络构造正受到广泛应用，我公司也相继开发出了基于100M/1000M全矿井工业以太网系统，其她生产厂家也相继开发出了大量支持网络接口矿用产品。井下工业以太网应用日益普及。由于煤矿井下面积比较大，区域分布比较广；依照井下实际状况及功能规定，采用ＩＰ网络广播系统，将音频信号以原则IP包形式在井下局域网上进行传送.解决老式广播系统存在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。此外，该系统对讲功能可以在紧急状况下，及早将危险区域状况向调度报告，为及时掌握前方状况增长了一种有效途径。由此可见，ＩＰ网络广播对讲系统有着广泛应用前景，潜在市场巨大。⑴.当前国内煤矿井下基本上都采用老式模仿音频广播方式（定压广播）其工作原理是将模仿音频信号直接放大、通过升压变压器将其4-16Ω匹配阻抗变换到100V定压方式进行传播，到终端后降压转换到4-16Ω匹配阻抗上推动喇叭。为减少线路传播损耗，普通传播距离是几十米到几百米。由于技术成熟、构造简朴、性能稳定、维护安设简朴、终端便宜，适合于小范畴、对音质效果和应用可靠性规定不高场合。

但是其缺陷比较明显，远远不能满足当前高速交流信息时代对广播系统规定。除了技术落后外，还存在如下缺陷，因而老式广播技术逐渐被裁减：

○传播距离短、扩展性差。由于老式广播技术音频信号为模仿信号，音源为模仿音频，而模仿信号对传播距离有一定限制，超过一定距离后，需要增长中继器对信号逐级放大。

○抗干扰性能差、音质差。模仿音频受电子元器件自身特性影响（每个元器件均有热噪声），每解决一次都会失真一次（波形发生畸变），产生一次噪声积累，解决次数越多，噪声积累越大，信噪比（S/N）越低。同步模仿音频信号易受环境干扰，特别是电磁干扰。途径线路周边大功率电器设备都会对语音信号导致干扰，直接影响通话效果。模仿音频信号传播受线间变压器带宽、喇叭尺寸、电缆线径等因素影响，频响范畴在200Hz~12KHz，失真度≤10％，无法实现立体声传播。而通过几级放大后远距离广播，语音音质会明显下降。

○节目容量小，不能寻址控制。无法满足同步广播和分区广播，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种区域寻呼、发言，定压广播无法做到，只能所有扩音设备同步广播，无法实现对单点或随意分组进行广播。

○故障率高。即便某一点浮现线路短路故障，将会导致整个广播系统瘫痪，这是老式广播技术致命缺陷。⑵.运用以太网技术进行数字广播方式，如当前较为流行视频会议、远程教诲、电话会议以及IP电话等，其采用都是数字广播技术。它是运用网络技术、以网络为传播平台来实现数字音频传递，是当前乃至此后三网合一或多网合一一种重要构成某些。可以运用已经形成网络作为传播平台，任意扩展。因而数字广播技术已经成为事实上先进广播行业原则。

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，将模仿音频信号通过采集、量化、编码、压缩后数字音频文献（如MP3）或存储在存储器上数字音频文献，通过网络，按照传播合同以数据包形式将音频文献传播到网络广播接受端，然后通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。每个网络广播终端都是一台具备音频编解码和网络通信功能嵌入式计算机，并且均有自己独立IP地址，像局域网内PC组网同样，按照TCP/IP合同进行通信。

数字广播采用高质量音频压缩格式，并且采用纯数字传播方式，在制作、解决、传播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；并且错误率相称低甚至是可以避免，因而可以多次复制和传播，无论怎么编辑、解决都不会产生额外噪声：

○信号无损、音质好：数字广播从音源制作到传播所有实现了数字化、网络化，系统信噪比高，不会在解决、传播等环节产生噪声，从而可以获得比较好音质，也可以进行立体声传播。可完全运用某些矿山公司已建成井下工业以太网进行语音信号传递。只要网络下行带宽得到128K，就可以十分流畅传播一路立体声音频信号。

○扩充性强：系统理论最大终端无限制，远距离传播没有限制。在将来扩容中，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，更不必对线路进行改造，也不需要专门布线，不论是光纤、超五类线、数字微波还是无线网桥，只要网络连通就可以传播数字音频广播。

○可以实现智能广播。以太网自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定期、寻址、分组等功能。在网络速度容许状况下，可实现多路广播。由于音频文献是以数据包方式在网络中传播，因此很容易实现多路广播，把不同数据包发送给不同终端就可以了。

○广播方式各种各样：由于网络广播终端为网络设备，具备灵活IP地址设立，因而地面主机可以通过编程来控制设备IP，以达到控制扩音喇叭广播效果：

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他终端。

每区可独立广播：可同步对几种区域进行广播。

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、领导发言、语音宣传等。紧急呼喊：顾客可按键直接呼喊操作台，进行通话对讲。录音：系统可将调度员对终端顾客发言形成录音文献进行存储，以便查询。并且，该系统还可以通过接口与既有皮带扩音系统、IP调度电话系统、WIFI无线通话系统互联。KXT23系统中用于机房、调度室设备，能在下列条件下正常工作：a）环境温度：-30℃～4b）相对湿度：最大相对湿度95%（+25%）；c）海拔高度：不超过m；除关于原则另有规定外，系统中用于煤矿井下设备能在下列条件下正常工作：a）环境温度：-10℃～b）平均相对湿度：不不不大于95%（+25℃c）有爆炸性气体混合物，但无明显振动和冲击、无破坏绝缘腐蚀性气体。技术优势及系统特点技术优势a)天地（常州）自动化股份有限公司（煤炭科学研究总院常州自动化研究院）是专业从事煤矿自动化和通信技术、产品开发单位，是煤炭工业煤矿安全仪器仪表装备定点生产单位。b)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特点自主研发，且系统重要设备均为本安设备，适合井下任何环境下使用。系统特点功能先进可对每个网络终端独立设立和控制，可单独、分区、组合广播，可任意构成区域广播，播出不同广播内容，网络终端设备可储存预制广播内容，定期自动播出，有自动分区、群发、直播、采播等功能。b)音质好、响度高音频广播设备具备消除自激和静噪设计，特别合用于煤矿井下口语广播和背景音乐播放。数字广播采样频率为44.1KHz、16Bit高质量音频压缩格式，并且采用纯数字传播方式，在制作、解决、传播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；并且错误率相称低甚至是可以避免，因而可以多次复制和传播，无论怎么编辑、解决都不会产生额外噪声。终端频响范畴为100Hz-10kHz，功放不失真输出功率为5W，响度不低于105dB。c)接口多样具备当前煤矿井下通用扩音装置接口。具备电话接口，可与调度互换机或行政互换机连接。具备多路音频接口，可连接DVD、收音机、电视机等任何音源。d)响应迅速无论终端工作在放音、广播状态，顾客按“发言键”即可与调度员通话，支持多顾客同步和调度员通话。调度员只需一种操作即可和终端顾客通话。特别适合紧急状况下扩音广播。在平时该系统也是调度电话、无线通信、井下扩音电话等其她通信设备补充，对寻常生产可发挥积极作用。e)使用范畴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。设计原则KXT23矿用IP网络广播系统方案设计遵循如下原则：先进性、成熟性使用先进、成熟、实用和具备良好发展前景技术，使得整个系统既能满足当前需求，又能适应将来发展。可靠性、安全性系统在硬件选型、线路、支撑环境及构造上都选用了高质量材料，并采用了先进防火墙技术，以保证安装扩音终端、接口与布线系统，能适应煤矿井下高温、高湿、瓦斯等严格工作环境，实现了系统稳定。易操作性以易于使用图形人机界面功能，为信息共享与交流、信息资源查询与检索等提供了有效工具。实时性终端和接口接受信息和音频服务器显示迅速反映，充分满足实时性需求。完整性提供与各种外界系统通信功能，保证信息完整性并充分运用在整体系统运作上。可查询性让使用者能随时查询信息。互联性和扩展性充分考虑将来需求空间，所提供系统平台与技术充分派合将来功能及扩充项目需求，以避免将来重复投资。原则化、构造化、模块化设计思想贯彻始终，奠定了系统开放性、可扩展性、可维护性、可靠性和经济性基本。经济性在一定资金资源下，尽量有效地运用资金，以恰当投入，建立一种尽量高水平、完善监测系统。所有设备选型配备和采购订货，坚持性能价格比最优原则，同步兼顾供货商资信度和维修服务能力。设计原则GB3836.1－爆炸性气体环境用电气设备第1某些：通用规定GB3836.2－爆炸性气体环境用电气设备第2某些：隔爆型“d”GB3836.3－爆炸性气体环境用电气设备第3某些：增安型“e”GB3836.4－爆炸性气体环境用电气设备第4某些：本质安全型“i”GB/T9813－微型计算机通用规范GB/T2887-电子计算机场地通用规范AQ6201-《煤矿安全监控系统通用技术规定》MT209－90煤矿通信、检测、控制用电工电子产品通用技术规定MT210－90煤矿通信、检测、控制用电工电子产品基本实验办法MT/T286-1992煤矿通信、自动化产品型号编制办法和管理办法MT/T772－1998煤矿监控系统重要性能测试办法MT/T899－1999煤矿用信息传播装置通用技术条件MT/T1004煤矿安全生产监控系统通用技术规定MT/T1008-煤矿安全生产监控系统软件通用技术规定系统构成KXT23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矿用IP网络广播终端、KXT23.2矿用IP网络广播接口、KXT22.1矿用通信和信号装置主机、KXT22.2矿用通信和信号装置分机及电源、电缆、光缆等构成。系统主传播通道采用光缆传播。如图：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网络广播系统控制中心，完毕终端管理、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期播放和实时广播控制服务。依照音频服务器调度，对即将传播到各广播终端音频流数据进行非压缩数字音频数据解决，保证音频服务器以CD质量高比特率与终端进行数据同步，实时解决节目信号。IP网络广播控制主机(音频服务器)实现功能：全数字化公共广播主控机，基于TCP/IP合同网络上运营；多路模仿音频信号输入、输出及TCP/IP网络数字信号输出，兼容任意老式模仿广播设备转换；近乎完美CD音频效果；终端、接口及老式广播设备相结合所构成网络广播系统，可实现网络化背景音乐播放、定期、分区、寻呼、对讲（涉及点对点或点对多，可订做成多方通话）等强大功能；完善实时监听功能，可监听终端现场环境；系统可将调度员对终端顾客发言形成录音文献进行存储，以便查询。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，标记为“ExibI”。重要技术指标：额定工作电压：直流18V(由KDW16A工作电流：不不不大于800mA响度≥105dB/m(A计权)(1kHz)；失真度≤10％(1kHz)；接口：三个以太网接口、两个光纤接口；重要功能：定期播放广播扩音对讲监听KXT23.1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”。重要技术指标：额定工作电压：直流18V(由KDW16A工作电流：不不不大于500mA接口：三个以太网接口、两个光纤接口；一种与KXT22.1、KXT22.2连接4芯电缆接口；重要功能：可与当前煤矿井下通用扩音装置联机通话。本安电源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状况下，数据监测站可持续工作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： eq\o\ac(○,1)转换时间：0S eq\o\ac(○,2)电池容量：12V4.0Ah，2节系统重要功能曲目下载功能能在音频服务器上对单个或所有终端进行播放曲目（涉及音乐、温馨祝愿、上下班铃声等）下载。曲目编排功能系统可依照顾客规定对终端TF卡中预存曲目按任意时间段任意编排播放顺序，形成播放列表，下载到终端。自动播放功能系统可按照音频服务器预先设立在终端或接口中播放列表，自动播放或停止播放存储在终端中TF卡上曲目等。也可手动播放。对讲功能顾客可在终端任何状态按下终端上“发言”键，和调度员、某个顾客或所有顾客扩音（通过“选取键”选取）。各种顾客可同步和调度员对讲。紧急广播功能调度员可在任何状态下和单个、分区、全体顾客紧急广播。监听功能调度员可监听终端周边声音。录音功能系统可将调度员对终端顾客发言形成录音文献，以便查询。重要技术指标系统容量：系统中终端和接口总数量只要带宽容许无限制。最大传播距离：光纤传播距离：传播距离≥20km网线传播距离：100m。接口4芯电缆传播