井下语音广播系统方案.docx
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井下语音广播系统方案
井下语音广播系统方案
第一章设计单位简介
XXXXXXXX位于国家高新区，注册资金人民币10000万元。
是专业从事矿山安全监测设备、矿山人员管理系统、矿用视频监控系统和矿用井下语音广播系统的研发、生产、销售及服务的高新技术企业。
公司自主研发的核心产品，经遍及省内及山西、内蒙古、新疆、云南、贵州等地区的煤炭企业，并取得了用户的信赖和好评。
技术和服务是公司发展之本，公司拥有一支实力雄厚的技术和售后服务队伍，随时响应客户的需求。
第二章矿用井下语音广播系统
一、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。
国家煤矿安全局三令五申要求把煤矿安全生产放在首位。
煤炭生产企业积极响应政府号召，选用先进生产设备确保煤矿安全。
现在的安全教育都是通过开会的方式向矿工传达，但是并不可能天天召集所有矿工开会，所以经常出现开会时说说，会后就忘记，无法督促提高矿工的安全意识。
矿里的信息交流都是通过电话或者开会的方式。
无法满足现代化矿井安全的需要。
为此建立一个数字信息化的数控广播系统势在必行。
让矿工在空余的时间可以接受安全教育、接收调度指挥命令或者通过轻松音乐缓解矿工的疲劳。
如在煤矿井下候车室可以播放安全标语、播放轻松的音乐，解决以前矿工上井前在候车室无事可干、无聊耗时间的问题。
既能宣传安全教育又能陶冶矿工情操。
出现紧急事故时，地面调度中心可以通过语音系统对井下人员进行及时调度，以保证职工的生命财产安全。
我公司根据国内煤矿工况实际，结合语音广播现状与发展方向，有机结合数字技术、单片机编解码技术、高级软件编程技术等，开发数字化IP可寻址煤矿智能广播系统，是目前国内最为领先的煤矿广播技术。
以其“优质、经济、稳定、实用”等特点，已经得到了全国众多煤矿的认可，是集公共语音、安全播报、调度指挥与安全监测为一体的新一代数字化可寻址煤矿安全语音广播系统，是煤矿安全语音广播最佳解决方案。
先进性和可扩展性：
随着现代信息技术的发展，新产品、新技术层出不穷。
因此本系统在投资费用许可的情况下应充分利用现代最新技术，以使系统在尽可能长的时间内与社会发展相适应。
但由于现代科学技术的飞速发展，故必须充分考虑今后的发展需要，设计方案必须具备前瞻性和可扩展性。
这种可扩展性不仅充分保护了甲方的投资，而且具有较高的综合性能价格比。
本设计对此均作了充分考虑，预埋了必要的管线，预留了各种接口，极便于系统的扩展和升级。
科学性和规范性：
井下安全广播系统与一般广播系统不同，是一个先进复杂的综合性系统工程，必需从系统设计开始，包括施工、安装、调试直到最后验收的全过程，都严格按照国家有关的标准和规范，做好系统的标准化设计和科学的管理工作。
最后提交正规的测试验收报告及全套施工图纸和技术资料供甲方存档。
特别是作为井下安全生产项目，必须确保整个工程经得起各方面的和较长时间的严格考验。
安全性和可靠性：
井下安全广播系统的建设，直接影响着用户的使用效果、外部形象及投资回报，因此系统设计必须安全、可靠，本方案已充分考虑采用成熟的技术和产品，在设备选型和系统的设计中尽量减少故障的发生。
并从线路敷设、设备安装、系统调试以及对甲方人员的技术培训等方面，都必满足可靠性的要求。
特别重要的一点是本方案选用的所有主要关键设备，均符合煤矿安全使用标准。
二、系统设计主要依据及要求
主要依据：
《煤矿安全规程》
《煤矿设计规范》
《智能调度室装备规范》
《煤矿通信、检测、控制用电工电子产品通用技术要求》
《爆炸性环境用防爆电气通用设备要求》
《爆炸性环境用防爆电气设备本质安全型电路和电气设备》
系统设计要求：
智能广播系统与一般音响系统不同，是一个先进的矿用系统工程，必需从系统设计开始，包括施工、安装、调试直到最后验收的全过程，都严格按照国家有关的标准和规范，做好系统的标准化设计和科学的管理工作。
最后提交正规的测试验收报告及全套施工图纸和技术资料供甲方存档。
必须确保整个工程经得起各方面的和较长时间的严格考验。
现代信息技术的发展，新产品、新技术层出不穷。
因此本系统在投资费用许可的情况下应充分利用语音体系最新技术，以使系统在尽可能长的时间内与社会发展相适应。
但由于现代科学技术的飞速发展，故必须充分考虑今后的发展需要，设计方案必须具备前瞻性和可扩展性。
这种可扩展性不仅充分保护了甲方的投资，而且具有较高的综合性能价格比。
本设计对此均作了充分考虑，预留了各种接口，极便于系统的扩展和升级。
煤矿智能广播系统的建设，直接影响着用户的使用效果、外部形象及投资回报，因此系统设计必须安全、可靠，本方案已充分考虑采用成熟的技术和产品，在设备选型和系统的设计中尽量减少故障的发生。
并从线路敷设、设备安装、系统调试以及对甲方人员的技术培训等方面，都必须满足可靠性的要求。
特别重要的一点是本方案选用的所有关键设备，均取得国家主管部门的强制认证，并承诺在工程设备的提供、技术支援及售后服务等方面给予全力支持。
三、系统结构组成
系统采用全新理念搭建，将信号通过IP寻址方式送到终端矿用本安型音箱。
系统主要设备包括信号源部分、系统管理软件及管理用上位机、信号传输部分、网络解码器、功放、音柱、交换机、矿用本安型音箱、隔爆兼本安型电源等。
系统结构图
信号源包括各种类型的输入音源。
用于播放DVD、VCD、CD、MP3光盘节目，同时，可以借助主控计算机及智能广播管理软件，播放各种存贮与电脑银盘的语音文件，为井下输送“新闻联播”等重要节目内容。
管理用上位机也叫主控计算机，安装系统管理软件，既作为一路单独的音源输入，同时是整系统的管理中心。
通过管理软件，可以了解智能控制主机的当前工作状态，比如音源音量、输出输入的对应关系等；还可以对智能控制主机进行参数设定及控制，例如音源音量调节、输出输入控制、设备分区、单个矿用音箱的开停、报警信号的处理等。
信号传输采用工业以太网+光缆共缆传输方式传输音频载波信号及IP寻址编码控制信号，现在煤矿大部分都有井筒光缆，可以利用已有的光缆、网络传输广播信号，尽量利用现有的资源，避免资源浪费及重复投资。
矿用本安型音箱之间可以采用工业以太网互联，也可以采用光缆及电缆的复合传输通道，具体可以根据现场使用条F件确定。
矿用隔爆兼本安型音箱是具体的语音设备，可以安装在井下大巷、工作面、井底侯车室等场所，平常情况下可以实时广播背景音乐、新闻、通知，在危险的时候可以语音通知人员撤离；广播音箱也可以与调度室直接对讲，辅助调度指挥人员了解现场情况，最大程度减少灾害影响和灾害救援过程中的次生影响，从而有效的指导人员的安全撤离。
结合控制主机信号采集模块，还可发出报警声音。
连接方式，如果现场已有光纤环网平台，系统将直接接入环网。
如果现场没有环网，则需要组建环网。
光纤环网冗余结构通过建立一个环状的光纤以太网结构来实现网络冗余，减少网络单点故障，增强整个通信网络在突发情况下的生存能力。
光环以太网结构如下图：
如图所示：
一个连接上级交换机，一个用于连接下级交换机，构成一个完整的光纤环路。
网络中某一段工作中的光纤线路被破坏或相应的网络设备发生故障时，整个网络会自愈，并在20ms内恢复正常的通讯。
由于工业环境（如煤矿等行业）的特殊性，普通交换机在抗干扰性能、电磁兼容性、可靠性、可用性、MTBF等方面不能完全适应工业环境的要求，且不能形成高速冗余环的连接方式，使用寿命也会大大降低。
因而必须采用工业级的以太网交换机。
所有的交换机通过其自身的光纤接口进行环形互连，最终使得地面、井下形成一个环形冗余网络。
由于采用了基于以太网TCP/IP的工业以太网技术，因此所有的各类服务器、工作站，PLC等计算机设备均可直接连接入综合自动化控制网。
在中央监控室的各个服务器、工作站等设备可直接通过快速以太网卡直接与中央监控室的核心交换机上的快速以太网端口（RJ-45）相连，提供10/100M的端口速率。
同理，通过广播管理软件可以实现局域通话功能，可以代替目前的模拟局域通信系统或扩音电话。
系统功能特点
矿用智能广播系统是专为煤矿开发的融合当今前沿计算机技术、通讯技术、网络广播技术的新一代广播系统，具有技术先进、可靠性高、抗干扰性强、音质好、扩音范围广、广播方式多种多样等特点。
多种广播方式
1）全体广播：
可对所有终端同时进行全矿广播。
2）分区域广播：
可对单个或几个区域分别进行广播（如办公区、井下候车室、食堂），做到单独控制，如单独对办公区播放通知。
3）定点广播：
管理中心可对各区域任意主音箱进行IP寻址，实现点对点广播。
4）紧急广播：
拿起麦克风即可广播。
双向对讲功能
井下广播音箱与井上管理中心（调度室）之间可以进行双向对讲。
1）主音箱具有网络麦克风模块，通过广播管理软件将其IP地址与管理中心服务器IP地址绑定，在音箱上面有一个按讲按键和一个内置的麦克风，当需要与管理中心通话时，只需按一下按键，此时音箱停止广播，进入讲话状态，此时的讲话（喊话）就会实时传送到管理中心，管理中心调度人员也可通过管理软件实时对在线的主音箱进行对讲。
2）同时井下任何两台音箱，通过本安音箱自带的数字键盘进行拨号，可以进行点对点的双向对讲。
3）音箱具备液晶显示功能，能实时显示音箱工作状态、拨号状态。
后备电源功能
本质安全型音箱需要隔爆兼本安电源供电，电源在外部供电断电后，启用内部备用电池，能使广播系统能继续工作2小时。
隔爆兼本安音箱，内置后备电池，外部电源断电后，能保持继续工作2小时。
自动播放功能
通过广播管理软件可按设置的节目表对单个、多个分区或全区域内的音箱进行自动播放。
煤矿可将安全教育、标语、轻松音乐等常用曲目，存储在硬盘上，实现全自动非线性播出。
无需人工干预，即可自动播放，实现了真正无人值守。
可按照周期制作不同的播放方案，实现按时循环播放。
GIS矢量图功能
系统软件具有GIS电子地图功能，能在GIS地图中对音箱进行布置，并显示每台音箱的实际安装位置，以及实时显示工作状态。
录音功能
可对通过麦克风发布的广播进行自动录音、存储，系统可根据系统日志中记录的时间和呼叫地点对录音文件进行查询。
远程监听功能
井下出现一些突发状况时，对于人员无法到达的音箱安装区域，通过控制软件远程打开音箱内置麦克，监听周围生命迹象，辅助救援。
任意音量调节功能
能远程、本地两种方式任意调节每个井下音箱的音量。
音箱在线巡检功能
系统通过主控机对井下各广播音箱进行在线巡检和测试，按照音箱地址显示工作状态，识别故障。
其他功能
★音源种类丰富：
音源种类丰富，可以是麦克风、话筒、DVD/VCD等传统音响设备，也可以是电脑、MP3等现代数字设备；当使用电脑进行播放时，可以播放电脑支持的全部数字语音文件。
★组网灵活
支持线缆单独组网，光缆+线缆混合组网，工业以太网+线缆组网。
广播具备地址编码，整个广播网络内音箱可以任意增减而不影响整个网络。
★远程控制功能：
可以通过计算机进行单台音箱的开停控制，界面友好，操作方便，真正实现了可寻址到点控制。
★高品质的语音：
专业的语音芯片设计，独特的机械、工艺设计，做到声音洪亮，不失真。
★良好的开放性与可扩展性：
系统具有良好的开放性和可扩展性，可组成线状、树装网络，并可增设信号出口，根据具体的需求任意添加音箱。
广播音箱具备地址编码，组网灵活，整个广播网络内音箱可以任意增减而不影响整个网络广播效果。
★较高的稳定性与可靠性
音箱在没有信号的情况下自动处于关闭状态，待有启动信号或接收到开机指令后音箱自动启动，无需人员的控制。
单只音箱的故障不影响系统工作。
四、系统关键设备
广播语音交换机
主要用途
用于煤矿、非煤矿山专业解码器，适用于矿山井上广播系统使用。
通过播放主机，将音频信号通过网线传输到该设备，该设备将音频信号通过线缆传输到各音箱。
使用条件
海拔高度不超过2000m；
环境温度0℃～40℃；
相对湿度＜95%（+25℃）；
大气压力80kPa～106kPa；
清洁、无强磁场干扰，无腐蚀性气体和无爆炸性气体的地面安全场所。
供电电源
供电电压：
交流电压220V±10%频率50±2Hz谐波≤10%
供电电流：
交流电流≤200mA
传输介质
网络解码器通过网线与播放主机或网络交换机连接，与音箱或功放通过线缆传输。
电源波动适应能力
供电电压允许电网波动范围：
-10%～+10%。
KXY127矿用音箱
主要用途：
KXY127矿用隔爆兼本安型音箱（用于煤矿、非煤矿山专业音箱，适用于矿山井下人行道、停车场、休息室等场所。
通过交换机，通过光缆将音频信号传输到该设备，并将音频线号通过线缆传输到副音箱，为井下工作人员提供音乐和安全知识教育，从而提高了煤矿安全生产意识，丰富煤矿职工的文本化生活。
主音箱具有与井上调度及井下音箱通信功能。
该产品采用进口大功率立体声高保真音频功放芯片设计，具有音质优美动听、使用寿命长、安全可靠等优点，是矿山井下进行普及安全教育，丰富职工文化生活的理想产品。
型号组成及其代表意义
KXY127
└—————额定电压
└————————音箱
└——————————矿用通信设备
防爆型式
本产品为矿用隔爆兼本安型，标志为Exd[ib]I。
外形尺寸及重量
外形尺寸：
315×305×330mm
重量：
18kg
产品使用条件
1）环境温度-5℃～+40℃；
2）平均相对湿度：
不大于95%（+25℃）；
3）大气压力：
80kPa～106kPa；
4）无剧烈震动和冲击的场所；
5）无强电磁场的环境；
6）周围介质无腐蚀性气体；
7）有溅水和淋水的场所；
8）有瓦斯和煤尘爆炸危险的煤矿井下。
五、功能介绍
网络音频广播系统针对煤矿的应用，提供了基于煤矿环境的播音和管理应用界面，实现丰富的煤矿应用功能，例如：
针对语音的点播功能（AOD）、网上电台实时转播、多路实时采播、领导讲话、自动音乐打铃等。
对比传统的模拟广播系统，网络音频广播系统丰富了广播应用内涵。
个性化定时播放
网络音频广播系统的每个网络语音终端因具有独立的IP地址，每个终端可以单独接收服务器的个性化定时播放节目。
可以将需要使用的音乐文件预先存储在服务器硬盘上进行定时播放；可以通过办公电脑或笔记本连接数字网络音频终端设备直接进行扩音，也可以直接通过终端的点播键盘进行点播。
网络广播
将外接音频（卡座、CD、收音机、话筒等）信号接入采播工作站实时压缩成高音质数据流，通过网络发送广播数据，传送到安装在不同区域的数字网络音频终端设备进行播放。
音频点播
网络音频广播系统具有实时点播功能：
点播键盘提供了个性化的中文液晶显示操作界面，帮助用户进行灵活的控制操作，实现互动，操作简单方便。
领导网上讲话（直播）
系统支持各级领导网上讲话，领导无需到专门的广播中心，只需要通过办公电脑，便可使用麦克风对全部或对权限范围内任何一个区域进行远程寻呼、开会、讲话等。
语音实时采播（直播）
系统能够将来自其他音源的节目实时采集压缩存储到服务器，并同时转播到指定的接收区域，其中采播源可以是其他商用或自用电台、录音机、卡座、CD播放器、MP3播放器、麦克风等；系统还支持多音源播出，操作人员可以根据需要编排多个广播，如：
起床铃、上下班音乐铃等，系统同时播出不同音源的数量不受限制，允许每个终端随意点播。
背景音乐
数字网络音频终端设备采用硬件音频解码，具有自动纠错功能，高保真音效平衡，保证解码后还原的音频信号具有CD音质，与电脑输出的数码音乐具有完全相同的效果。
通过系统软件设置，可以实现无人值守、设定多个时间播放多首不同曲目的背景音乐。
如：
可通过系统设置实现不同时间播放不同的上下班音乐打铃。
本地音频扩音
数字网络音频终端设备提供音频输入功能。
有话筒输入，线路输入接口。
在网络中断或者没有广播信号的时候，可以在数字网络音频终端设备上输入本地信号或话筒，经过扩音播出。
远程控制监控功能
使用控制软件通过网络可以对单个终端设备或同时对多个终端设备进行音量调节，控制软件具有监听功能，可以随时随地通过网络监听某终端设备的播放内容；同时通过控制软件可以对一个或多个终端设备进行IP寻址、远程设置电源开/关管理的操作，大大减少了维护人员的工作量。
批量处理控制
通过控制软件可以同时对一个或多个终端进行控制，避免了对同一操作的重复，大大节省了劳动工作量。
定时广播管理
根据广播内容的需要，本系统可实现按小时、星期、年月日编程播放以及按终端、节目、时间的排序建立一个或者多个定时广播任务，系统将自动执行所有指定的任务，无需人工操作，真正实现无人值守。
如：
通过管理中心软件、领导工作站软件和分工作站软件三者其一就可以自动/手动设置煤矿全天不同的定时背景音乐播放任务，任务便会在设置的时间自动执行，而且任务之间互不干扰。
权限设置
系统可设置各种不同的管理权限，如设立超级管理员、主管领导、查询管理员、控制管理员等，不同权限的管理员可以进行不同的授权操作；另外，也可以对终端设立权限，XX的操作无效。
主控系统采用计算机控制，可视化操作界面，控制界面直观，操作简便，通过中心控制室的操作平台对终端音箱进行授权管理。
终端广播箱只有在计算机授权后才能进行操作，如频道选择、音量改变等。
任意分区自动直播/广播
通过控制软件的设定，对任意一个终端或多个终端进行自由的区域划分和任意组合，同时各区域可以实现自动播放不同的内容，互不干扰。
如：
不同区域播放不同的节目。
特定区域单独直播/广播
通过控制软件的设定，对某个特定区域进行个性化广播，如开饭时在餐厅播放一些流行的音乐，使员工放松心情。
选择区域进行临时直播/广播
系统可根据需要选择区域进行临时性广播，如领导对某一个车间讲话、播放紧急通知等。
同一时间不同区域不同内容的直播/广播
通过控制软件的设定，可实现同一时间对不同的区域播放不同的内容。
可和电话调度系统联网功能
可以实现和电话调度系统联网，实现井下和井上通话功能，井下任何一部电话，可以直接拨号到任何一个主音箱或全部的主音箱，实现紧急情况调度。
音箱具有对讲功能（对讲形式：
双工）
主音箱具有对讲功能，每台主音箱可连接一台对讲麦克，通过对讲麦克拨号可对井上调度室或井下任一主音箱进行讲话。
扩展紧急报警功能（双向）
当有重大事故或紧急事情时，可实现紧急报警功能，可实现井上井下双向紧急报警，当按下紧急报警后，井上和井下音箱发出警示报警声音，提示井下工作人员紧急撤退或请求井上调度人员救助。
录音功能
系统可以对领导讲话、语音实时采播进行自动录音功能，必要时进行回放。
音箱特点
KXY127隔爆兼本安型音箱在没有音频信号时，音箱不带电，当有音频信号时，电源会自动接通，当音频信号取消后15秒，音箱自动断电，这样可避免井下产生噪声，并可延长音箱使用寿命。
升级会员 