VoIP技术在矿山通信联络系统中的应用

李小军 苏 军 张乾明

(1.北京矿冶研究总院 北京102600;2.陕西久盛矿业投资管理有限公司陕西商洛711503)

对矿山企业来说，矿山是一个开放、复杂、变化的系统，各子系统之间相互影响和制约，信息及时交流和沟通至关重要，例如在采矿和运输之间、运输和提升之间等。一般来说，矿山地处偏僻之地，井下环境比较复杂、作业环境恶劣、多粉尘、潮湿等，多个子系统必须动作协调一致，保证矿山生产安全、高效运行，必须快速、准确、及时地处理和交流这些信息，信息传输至关重要，及时进行快速决策和优化，指导矿山生产。目前国家安监总局要求矿山企业建设六大系统，其一为通信联络系统，传统通信联络系统建设以公共交换电话网为主，本研究就VoIP技术在矿山六大系统中的建设进行介绍。目前VoIP技术已在交通运输行业、金融行业呼叫中心业务、煤矿、消防工作、城市消防远程监控系统和火电厂［1-5］等中进行了应用，充分利用了专网宽带，降低了成本，简化了管理，提高了工作效率。

1 VoIP技术

传统电话网PSTN(公共交换电话网)以电路交换方式传输语音，主被叫双方通过建立一条实时实电路连接进行通话。PSTN提供的是一个模拟的专有通道，通道之间经由若干个电话交换机连接而成。当两个主机或路由器设备需要通过PSTN连接时，在两端的网络接入侧(即用户回路侧)使用调制解调器实现信号的模/数、数/模转换。PSTN是一种电路交换的方式，当一条通路自建立直至释放时，其全部带宽仅能被通路两端的设备使用，即它们之间并没有任何数据需要传送。在这两个局域网中，各有一个路由器，每个路由器均有一个串行端口与Modem相连，Modem再与PSTN相连，再实现这两个局域网的互连。

VoIP(Voice over IP)技术以IP分组交换网络为传输平台，对模拟语音信号进行压缩、打包等一系列特殊处理，使之可以采用无连接的IP分组数据包进行传输，即把话音或传真转换成数据，然后与数据一起共享同一个IP网络或Internet互联网。

IP网络包括Internet、IPLC(国际专线)、无线网络等，采用IP协议。VoIP系统是把传统的电话网与互联网组合搭配结合在一起。

Voice over IP可直译为透过IP网络传输的语音讯号或影像讯号，是一种可在IP网络上互传模拟音讯或视讯的技术，由一连串的转码、编码、压缩、打包等程序，将语音数据在IP网络上传输到目的地，然后再经相反的程序，还原成原来的语音讯号以供接听者接收。

VoIP在矿山通信联络系统中应用，主要通过井下重点部位设置固定电话，例如井底车场、马头门、井下运输调度室、主要机电硐室、井下变电所、井下各中段采区、主要泵房、主要通风机房、井下紧急避险设施、爆破时撤离人员集中地点、提升机房、井下爆破器材库、装卸矿点等，把模拟语音信号进行数字编码，在通过井下已建通信联络网络通信，使之能和监测监控、人员定位系统在同一个网络平台中融合，实现其功能(如图1)。

VoIP在通信联络系统中的组网结构可分为3个部分:媒体网关器(前端电话、语音网关)、网关控制器、语音服务器和存贮服务器。

(1)媒体网关器。网关主要将语音讯号转换成为IP封包，将前端客户的电话语音信号进行采集、编码，并通过IP网络传输到管理单元和存贮单元。

(2)网关控制器。网关控制器是VoIP技术的核心，主要负责管理讯号传输与转换，包括注册管理、SIP配置、网络配置、通道配置、补充业务等，包括注册服务、代理服务和重定向管理服务。①注册服务主要根据用户网络IP情况，对设备进行配置，对数据进行相关的处理;②代理服务主要接受前端用户的呼叫请求消息，根据网络配置将请求发送给相应的客户或服务器，同时作出响应;③重定向管理服务主要为代理服务指出转发消息应送达的代理服务器地址。

图1 通信联络系统结构Fig.1 Communication system structure diagram

(3)服务器。语音服务器主要提供电话不通、占线或忙线时的语音响应服务;存贮服务器(Signaling Gateway)主要存贮电话语音信息和录音，语音和录音相应记录信息等历史记录的管理和调用，在交换过程中进行相关控制，决定通话建立与否，提供相关应用的增值服务。

2 VoIP在矿山通信联络系统中应用和前景

2.1 项目概况

矿区:金龙山矿区开拓设计采用竖井开拓方式，采矿方法以浅孔留矿法为主。

提升系统:最低开采中段标高400 m，井深495 m(包括井底装矿和井颈部分)。采用6号双层罐笼配平衡锤提升，提升矿石、人员、材料和设备。在730、650 m中段有2个辅助提升斜井。

运输系统:正常生产时，4个中段同时生产，主要集中在 730、690、650、600 m 中段。

排水系统:集中排水，由竖井经730 m直接排出地表。

通风系统:井下通风采用单翼对角抽出式的通风方式。混合井进风，风井出风。

目前主巷道有 730、690、650、600 m 中段，井下通信系统建设在主巷道，主要在竖井马头门、斜井车场、卷扬硐室和人员集中进出的地方设置了终端电话;在竖井马头门和斜井车场休息硐室设置了语音网关，进行数据编码和传输;在地表监控中心设了调度台和存贮服务器，进行管理和存贮。

2.2 矿区VoIP 技术应用

井下人员拨打电话时，人员的呼叫信号通过网络直接传输到语音网关，通过语音网关进行转换后，发送给监控中心VoIP服务主机，服务主机根据主叫用户的请求地址，将呼叫信号发送给被叫客户端，同时多媒体调度台在中心的监控平台上也能监控到主叫的呼叫请求。以此相同的原理，其他用户进行呼叫请求也是经过同样的过程达到呼叫目的，见图2和图3。

图2 VoIP技术运用Fig.2 Application of the VoIP technology

图3 语音调度主机设置Fig.3 Setting of voice scheduling host

金龙山矿区井下通信联络系统建设中采用了VoIP技术，实现了以下的功能:①井下重点部位与监控调度中心通信无阻塞，满足双向通信要求;②监控调度中心对井下通话实现了组呼、全呼、选呼、强拆、强插、紧呼和监听;③监控调度中心可进行紧急呼叫;④监控调度中心能够监控终端设备发起通信的位置;⑤主机实现了通信信息存贮、查询;⑥调度中心可以进行通话录音查询。

2.3 VoIP技术在通信联络系统应用优势和前景

VoIP技术在井下通信联络系统应用结合了井下安全避险人员定位系统和监控监控系统系统，使之VoIP技术本身的优势能在井下安全避险六大系统工程中有更好的发挥。①利用了井下建设的千兆光纤网络，弥补了传统电话在通信联络系统应用中的不足。②VoIP技术与传统电话相比，实现了一些新的功能:呼叫转接、强插、强拆等。③实现了井下六大系统建设三网合一，发挥了光纤通信的优势。④基于现有的网络资源和通信设备，降低了建设成本，便于管理和维护，提高了办公效率。⑤具有很好的扩展性，可根据矿山需求扩容，需增加扩容模块即可。⑥使矿山自己拥有了一个独立的语音网络，不受传统运营商的牵制，可根据自己的需求灵活调整。⑦对号码对应的话机位置没有限制，移机非常方便，选定位置后只要简单配置就可使用。⑧VoIP技术弥补了传统语音通信系统中的不足，利用了现有网络资源，提供IP备份路由，提高了井下通信的可靠性和覆盖面。

VoIP技术虽有很多的优势［6］，但安全问题不能忽视，因为VoIP是在互联网公共的网络环境下实现了通信业务，会受到一些攻击，破坏网络的安全措施和防护墙，例如黑客、恶意代码攻击等。发展前景是好的，主要表现在:①固定向移动发展:可以和井下人员定位系统结合，实现有线和无线融合;②可定向可视发展:利用3G和4G网络，可视信息包括视频流媒体、语音等，给人们更多信息交流;③信息化VoIP的发展:利用数字矿山建设，实现信息共享。

3 结论

近年来，随着矿山企业对安全生产的重视，IP网络迅速发展，对降低通信成本的要求越来越高，VoIP技术在矿山通信系统建设中得到了快速发展。本研究介绍了VoIP技术，以某矿山井下通信联络系统建设为例介绍了VoIP技术的运用，VoIP技术通信联络结构紧凑，表现在能提供丰富的接口，可以通过WEB方式方便管理，解决了传统电话中通信等服务的需求。VoIP可进一步发展综合多媒体网络，在融合视频通话等方面是将来发展的趋势。

［1］ 刘文林.VoIP技术在金融行业呼叫中心业务中的实现［J］.科技信息，2009(1):510-524.Liu Wenlin.Implementation of VoIP technology calling center business in the financial industry［J］.Science and Technology Information，2009(1):510-524.

［2］ 吴晓峰.VoIP技术在交通运输行业信息专网上的应用［J］.智能交通，2011(20):92-94.Wu Xiaofeng.The application of the VoIP technology in transportation industry information technology professional［J］.Intelligent Transport，2011(20):92-94.

［3］ 张子荣.VoIP在大同煤矿集团公司专网的发展前景［J］.同煤科技，2007(1):11-13.Zhang Zirong.Future prospect of VoIP in special network of Datong Coal Mines Group Co.［J］.Science and Technology of Datong Coal Mining，2007(1):11-13.

［4］ 顾 卿，芦永春，张艳军，等.VoIP技术在城市消防远程监控系统中的应用［J］.智能建筑，2009(12):39-41.Gu Qing，Lu Yongchun，Zhang Yanjun，et al.Application of VoIP technology in urban remote fire alarm monitoring system［J］.Intelligent Building，2009(12):39-41.

［5］ 刘志飞，雷徐冰.基于软交换的VoIP系统在火电厂中的应用［J］.电力系统通信，2009(9):42-45.Liu Zhifei，Lei Xubing.Applications of softswitch-based VoIP system in thermal power plant［J］.Telecommunications for Electric Power System，2009(9):42-45.

［6］ 胡 萍，黄永峰.VoIP的创新应用及其发展趋势［J］.科学管理研究，2009(5):117-120.Hu Ping，Huang Yongfeng.Trend of development for innovation application of VOIP technology［J］.Scientific Management Research，2009(5):117-120.