資源描述：
《煤礦井下語(yǔ)音應(yīng)急廣播系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。
1、煤礦井下語(yǔ)音應(yīng)急廣播系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn) 摘要：根據(jù)煤礦救災(zāi)應(yīng)急的實(shí)際需要，提出了一種新型井下語(yǔ)音應(yīng)急廣播系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，詳細(xì)介紹該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理、結(jié)構(gòu)、主要功能和軟硬件設(shè)計(jì)，重點(diǎn)闡述了系統(tǒng)發(fā)送端與接收端兩個(gè)子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)。運(yùn)行結(jié)果表明，該系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠，音頻播放流暢，能夠滿足礦井現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際需要。關(guān)鍵詞：煤礦；礦井安全；數(shù)字廣播系統(tǒng)；網(wǎng)絡(luò)廣播；工業(yè)以太網(wǎng)中圖分類號(hào)：TP311文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-3044（2014）04-0850-03隨著能源需求的不斷增大，國(guó)家增加了煤炭的開采量；與此同時(shí)，煤礦事故突發(fā)概率也隨之增加。
2、煤礦井下多發(fā)水、火、瓦斯、沖擊地壓等突發(fā)事故，危害性大，易造成人員傷害和財(cái)產(chǎn)損失。其中，7一些煤礦的井下通信設(shè)備的不完善是影響事故營(yíng)救的主要因素。通常，當(dāng)井下發(fā)生重大事故時(shí)，需要相關(guān)人員進(jìn)行緊急撤離，顯然這時(shí)候需要在第一時(shí)間通報(bào)到井下全部人員；而現(xiàn)有的調(diào)度電話往往很難做到這一點(diǎn)，因而會(huì)造成部分需要撤離人員收不到應(yīng)急通知，延誤救災(zāi)脫險(xiǎn)的時(shí)機(jī)，或是因?yàn)榈貌坏秸_的撤離、避險(xiǎn)的指揮引導(dǎo)而發(fā)生意外。為確保礦井突發(fā)災(zāi)害情況下，井下人員在第一時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)撤離，從而最大限度降低人員和財(cái)稅損失，研發(fā)一套適用于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，實(shí)用、便捷的煤礦井下語(yǔ)音應(yīng)急廣
3、播系統(tǒng)成為了十分緊迫的任務(wù)。在本系統(tǒng)中，通過廣播發(fā)送端和接受端，利用井下工業(yè)以太網(wǎng)作為傳播介質(zhì)，實(shí)現(xiàn)了井下語(yǔ)音廣播終端實(shí)現(xiàn)了雙工音頻服務(wù)；系統(tǒng)以標(biāo)準(zhǔn)IP包的形式傳送音頻數(shù)據(jù)，可以較好地利用以太網(wǎng)解決語(yǔ)音信號(hào)遠(yuǎn)距離傳輸難題，并在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了廣播和雙向通話功能。1系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理與目標(biāo)由于煤礦井下環(huán)境潮濕，噪音較大；同時(shí)，區(qū)域分布廣，環(huán)境安全要求特殊，傳統(tǒng)的廣播技術(shù)難以滿足礦井要求。因此，煤礦井下語(yǔ)音應(yīng)急擴(kuò)播系統(tǒng)基于數(shù)字IP網(wǎng)絡(luò)廣播系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理進(jìn)行構(gòu)建與設(shè)計(jì)[1-2]。數(shù)字IP網(wǎng)絡(luò)廣播系統(tǒng)，是基于TCP/IP協(xié)議的公共廣播系統(tǒng)，采用IP局
4、域網(wǎng)或Internet廣域網(wǎng)作為數(shù)據(jù)傳輸平臺(tái)。該系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：網(wǎng)絡(luò)好，可實(shí)現(xiàn)Internet傳輸；音質(zhì)好，系統(tǒng)支持音頻碼率8Kbps-320Kbps自適應(yīng)，支持全部MP3格式文件的播放；穩(wěn)定性好，系統(tǒng)支持TCP、IP、UDP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，支持組播接收音頻數(shù)據(jù)。7在數(shù)字IP網(wǎng)絡(luò)廣播系統(tǒng)中，是將經(jīng)數(shù)字化的音頻信號(hào)，在數(shù)字狀態(tài)下進(jìn)行壓縮、編碼、打包等處理。在本系統(tǒng)中，將模擬音頻信號(hào)經(jīng)過采集、量化、編碼、壓縮后形成的MP3格式的數(shù)字音頻文件，以數(shù)據(jù)包形式按照自定義的MP3_Phone傳輸協(xié)議將音頻文件通過工業(yè)以太網(wǎng)傳送到井下語(yǔ)音廣播終端，然后
5、在廣播終端進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換成還原成音頻信號(hào)，經(jīng)放大后驅(qū)動(dòng)喇叭工作。本系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)目標(biāo)為：1）分區(qū)廣播：可以同時(shí)對(duì)單點(diǎn)、多點(diǎn)或全部區(qū)域進(jìn)行廣播。2）全體廣播：可以對(duì)所有終端進(jìn)行廣播。3）定時(shí)廣播：可以按作息時(shí)間定制廣播節(jié)目，定時(shí)播放。4）應(yīng)急廣播：拿起麥克風(fēng)即可廣播。5）宣傳廣播：可以播放背景音樂、領(lǐng)導(dǎo)講話、語(yǔ)音宣傳等。2系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案本系統(tǒng)基于TCP/IP、UDP協(xié)議，通過礦井的工業(yè)以太網(wǎng)在井上和井下之間傳遞數(shù)字音頻數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)字網(wǎng)絡(luò)廣播功能。系統(tǒng)主要由IP網(wǎng)絡(luò)廣播控制工控機(jī)、井下廣播終端、井下廣播音箱、光纜、電纜等組成。煤礦井下語(yǔ)音應(yīng)
6、急廣播系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。同時(shí)，系統(tǒng)嚴(yán)格按照國(guó)家煤礦安全標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行的安全技術(shù)設(shè)計(jì)，完全符合井下使用的設(shè)備防爆本安安全要求。該系統(tǒng)采用C/S結(jié)構(gòu)，煤礦井下語(yǔ)音應(yīng)急廣播系統(tǒng)的主要組成部分如下：71）IP網(wǎng)絡(luò)廣播控制工控機(jī)，是本系統(tǒng)的核心，包含工控主機(jī)、基于ARM架構(gòu)的語(yǔ)音采集終端、廣播話筒、警告接口等。在工控機(jī)上上，安裝自主開發(fā)的服務(wù)器軟件，可以對(duì)各個(gè)廣播終端實(shí)現(xiàn)應(yīng)急廣播、實(shí)時(shí)廣播、宣傳廣播、定時(shí)廣播、分區(qū)廣播、雙向?qū)χv等功能實(shí)施管理與控制。通過語(yǔ)音采集終端對(duì)音頻數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，對(duì)將傳輸?shù)骄赂鲝V播終端的音頻流數(shù)據(jù)，按照自定義的MP3_
7、Phone傳輸協(xié)議進(jìn)行數(shù)字音頻數(shù)據(jù)的打包處理。2）井下廣播終端，主要包括礦用本安型廣播通信主機(jī)和礦用本安型廣播分站兩部分，此兩部分設(shè)備同樣基于ARM架構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。礦用本安型廣播通信主機(jī)可安裝至井下工作面、大巷、迎頭等高危地區(qū)，對(duì)廣播控制工控機(jī)發(fā)送來的音頻信號(hào)進(jìn)行解析處理、解碼并播放，并可對(duì)井下的異常情況進(jìn)行報(bào)警，還可通過廣播終端實(shí)現(xiàn)雙向?qū)χv功能，將該區(qū)域異常情況向控制室實(shí)現(xiàn)即時(shí)匯報(bào)。礦用本安型廣播分站可安裝至井下工作面、大巷等高危區(qū)域沿線，對(duì)廣播通信主機(jī)解析處理后的音頻信號(hào)進(jìn)行廣播，還可通過廣播分站進(jìn)行緊急呼叫，可實(shí)現(xiàn)和控制室的雙向?qū)?/p>
8、講功能，將該區(qū)域情況即時(shí)匯報(bào)。3關(guān)鍵技術(shù)及實(shí)現(xiàn)7煤礦井下語(yǔ)音應(yīng)急廣播系統(tǒng)由3個(gè)子系統(tǒng)所組成，分別是廣播發(fā)送端子系統(tǒng)、以太網(wǎng)傳輸子系統(tǒng)和廣播接收端子系統(tǒng)[3]。其中，以太網(wǎng)傳輸子系統(tǒng)主要是指支持TCP/IP、UDP協(xié)議的礦
