概述
1.1礦用IP網絡廣播系統概述
近幾年來，隨著網絡技術的迅速發展，工業以太網+現場總線的自動控制網絡結構正受到廣泛的應用，我公司也相繼開發出了基于100M/1000M的全礦井工業以太網系統，其他生產廠家也相繼開發出了大量支持網絡接口的礦用產品。井下工業以太網的應用日益普及。
由于煤礦井下面積比較大，區域分布比較廣；根據井下實際情況及功能要求，采用ＩＰ網絡廣播系統，將音頻信號以標準IP包形式在井下局域網上進行傳送.解決傳統廣播系統存在的長距離音頻功率傳送布線困難、損耗大、音質不佳、維護管理復雜、互動性能差等問題。另外，該系統的對講功能可以在緊急情況下，及早將危險區域的狀況向調度匯報，為及時掌握前方狀況增加了一個有效途徑。
由此可見，ＩＰ網絡廣播對講系統有著廣泛的應用前景，潛在的市場巨大。
1.目前國內煤礦井下基本上都采用傳統的模擬音頻廣播方式（定壓廣播）
其工作原理是將模擬音頻信號直接放大、通過升壓變壓器將其4-16Ω匹配阻抗變換到100V定壓方式進行傳輸，到終端后降壓轉換到4-16Ω的匹配阻抗上推動喇叭。為降低線路傳輸損耗，一般傳輸距離是幾十米到幾百米。由于技術成熟、結構簡單、性能穩定、維護安設簡單、終端便宜，適合于小范圍、對音質效果和應用可靠性要求不高的場所。
但是其缺點比較明顯，遠遠不能滿足現在高速交流的信息時代對廣播系統的要求。除了技術落后外，還存在如下缺點，因此傳統的廣播技術逐漸被淘汰：
(1) 傳輸距離短、擴展性差。由于傳統廣播技術的音頻信號為模擬信號，音源為模擬音頻，而模擬信號對傳輸距離有一定的限制，超過一定的距離后，需要增加中繼器對信號逐級放大。
(2) 抗干擾性能差、音質差。模擬音頻受電子元器件自身特性的影響（每個元器件都有熱噪聲），每處理一次都會失真一次（波形發生畸變），產生一次噪聲積累，處理的次數越多，噪聲積累越大，信噪比（S/N）越低。同時模擬音頻信號易受環境干擾，特別是電磁的干擾。途徑線路周邊的大功率電器設備都會對語音信號造成干擾，直接影響通話效果。模擬音頻信號傳輸受線間變壓器帶寬、喇叭尺寸、電纜線徑等因素影響，頻響范圍在200Hz~12KHz，失真度≤10％，無法實現立體聲傳輸。而經過幾級放大后的遠距離廣播，語音音質會明顯下降。
(3) 節目容量小，不能尋址控制。無法滿足同時廣播和分區廣播，無法實現點對點尋址廣播。例如地面人員想對某個區域或某幾個區域尋呼、講話，定壓廣播無法做到，只能所有擴音設備同時廣播，無法實現對單點或隨意分組進行廣播。
故障率高。即便某一點出現線路短路故障，將會造成整個廣播系統的癱瘓，這是傳統廣播技術的致命缺點。
2.利用以太網技術進行數字廣播方式
如目前較為流行的視頻會議、遠程教育、電話會議以及IP電話等，其采用的都是數字廣播技術。它是利用網絡技術、以網絡為傳輸平臺來實現的數字音頻傳遞，是目前乃至今后三網合一或多網合一的一個重要組成部分。可以利用已經形成的網絡作為傳輸平臺，任意擴展。因此數字廣播技術已經成為事實上的先進廣播的行業標準。
數字廣播顧名思義就是將廣播信號數字化（A/D轉換），它是按照一定算法，將模擬音頻信號經過采集、量化、編碼、壓縮后的數字音頻文件（如MP3）或存儲在存儲器上的數字音頻文件，通過網絡，按照傳輸協議以數據包的形式將音頻文件傳輸到網絡廣播接收端，然后經過網絡廣播終端進行D/A轉換后還原成音頻信號，經放大后驅動喇叭工作的。每個網絡廣播終端都是一臺具有音頻編解碼和網絡通信功能的嵌入式計算機，并且都有自己的獨立IP地址，像局域網內PC組網一樣，按照TCP/IP協議進行通信。
數字廣播采用高質量音頻壓縮格式，而且采用純數字的傳輸方式，在制作、處理、傳輸過程中不會產生噪音累積，引起信噪比下降而導致信號劣化；而且錯誤率相當低甚至是可以避免的，因此可以多次復制和傳輸，不論怎么編輯、處理都不會產生額外的噪聲：
(1) 信號無損、音質好：數字廣播從音源的制作到傳輸全部實現了數字化、網絡化，系統信噪比高，不會在處理、傳輸等環節產生噪聲，從而可以獲得比較好的音質，也可以進行立體聲傳輸。可完全利用部分礦山企業已建成的井下工業以太網進行語音信號的傳遞。只要網絡下行帶寬得到128K，就可以十分流暢的傳輸一路立體聲音頻信號。
(2) 擴充性強：系統理論較大終端無限制，遠距離傳輸沒有限制。在將來的擴容中，無需購買主機設備，只要有網絡接口，就可以安裝網絡廣播終端，更無須對線路進行改造，也不需要專門布線，不管是光纖、超五類線、數字微波還是無線網橋，只要網絡連通就可以傳輸數字音頻廣播。
(3) 可以實現智能廣播。以太網本身就是一套雙向網絡，在以太網上通過軟件可輕而易舉地實現智能廣播的定時、尋址、分組等功能。在網絡速度允許的情況下，可實現多路廣播。因為音頻文件是以數據包的方式在網絡中傳輸，所以很容易實現多路廣播，把不同的數據包發送給不同的終端就可以了。
(4) 廣播方式多種多樣：由于網絡廣播終端為網絡設備，具備靈活的IP地址設置，因此地面主機可以通過編程來控制設備的IP，以達到控制擴音喇叭廣播的效果：
定點廣播：可對任意終端進行定點廣播
獨立廣播：可獨立地對某一終端進行廣播而不干擾其它終端。
每區可獨立廣播：可同時對幾個區域進行廣播。
全體廣播：可對所有終端進行廣播
緊急廣播：拿起麥克風即可廣播。
宣傳廣播：可播放背景音樂、領導講話、語音宣傳等。
緊急呼叫：用戶可按鍵直接呼叫操作臺，進行通話對講。
錄音：系統可將調度員對終端用戶的講話形成錄音文件進行存儲，以便查詢。
而且，該系統還可以通過接口與現有的皮帶擴音系統、IP調度電話系統、WIFI無線通話系統互聯。
系統中用于機房、調度室的設備，能在下列條件下正常工作：
(1）環境溫度：-30℃～40℃；
(2）相對濕度：最大相對濕度95%（+25%）；
(3）海拔高度：不超過2000m；
除有關標準另有規定外，系統中用于煤礦井下的設備能在下列條件下正常工作：
(1）環境溫度：-10℃～40℃；
(2）平均相對濕度：不大于95%（+25℃）；
(3）有爆炸性氣體混合物，但無顯著振動和沖擊、無破壞絕緣的腐蝕性氣體。
技術優勢及系統特點
1.2技術優勢
(1)四川伍信達通信科技有限公司是專業從事工業防爆通信技術、產品的開發單位。
(2)礦用IP網絡廣播系統無論是硬件還是軟件均為我公司按照煤礦的特點自主研發，且系統主要設備均為本安設備，適合井下任何環境下使用。
1.3系統特點
(1) 功能先進
可對每個網絡終端獨立設置和控制，可單獨、分區、組合廣播，可任意組成區域廣播，播出不同的廣播內容，網絡終端設備可儲存預制廣播內容，定時自動播出，有自動分區、群發、直播、采播等功能。
(2) 音質好、響度高
音頻廣播設備具有消除自激和靜噪設計，特別適用于煤礦井下的口語廣播和背景音樂播放。數字廣播的采樣頻率為44.1KHz、16Bit的高質量音頻壓縮格式，而且采用純數字的傳輸方式，在制作、處理、傳輸過程中不會產生噪音累積，引起信噪比下降而導致信號劣化；而且錯誤率相當低甚至是可以避免的，因此可以多次復制和傳輸，不論怎么編輯、處理都不會產生額外的噪聲。終端頻響范圍為100Hz-10kHz，功放不失真輸出功率為5W，響度不低于105dB。
(3) 接口多樣
具有目前煤礦井下通用擴音裝置的接口。
具有電話接口，可與調度交換機或行政交換機連接。
具有多路音頻接口，可連接DVD、收音機、電視機等任何音源。
(4) 響應快速
無論終端工作在放音、廣播狀態，用戶按“講話鍵”即可與調度員通話，支持多用戶同時和調度員通話。
調度員只需一個操作即可和終端用戶通話。特別適合緊急情況下的擴音廣播。在平時該系統也是調度電話、無線通信、井下擴音電話等其他通信設備的補充，對日常生產可發揮積極作用。
(5) 使用范圍廣
井下設備為礦用本安型設備，而非隔爆兼本安型設備，可用于煤礦爆炸性氣體環境，特別是工作面、順槽等危險區域。
設計原則
礦用IP網絡廣播系統方案設計遵循以下原則：
1.4先進性、成熟性
使用先進、成熟、實用和具有良好發展前景的技術，使得整個系統既能滿足當前的需求，又能適應未來的發展。
1.5可靠性、安全性
系統在硬件選型、線路、支撐環境及結構上都選用了高質量的材料，并采用了先進的防火墻技術，以確保安裝的擴音終端、接口與布線系統，能適應煤礦井下高溫、高濕、瓦斯等嚴格的工作環境，實現了系統穩定。
1.6易操作性
以易于使用的圖形人機界面功能，為信息共享與交流、信息資源查詢與檢索等提供了有效的工具。
1.7實時性
終端和接口接收的信息和音頻服務器顯示快速反映，充分滿足實時性的需求。
1.8完整性
提供與各種外界系統通信的功能，確保信息的完整性并充分利用在整體系統的運作上。
1.9可查詢性
讓使用者能隨時查詢信息。
1.10互聯性和擴展性
充分考慮將來需求的空間，所提供的系統平臺與技術充分配合未來功能及擴充項目的需求，以避免將來重復的投資。標準化、結構化、模塊化的設計思想貫徹始終，奠定了系統開放性、可擴展性、可維護性、可靠性和經濟性的基礎。
1.11經濟性
在一定的資金資源下，盡可能有效地利用資金，以適當的投入，建立一個盡可能高水平的、完善的監測系統。所有設備的選型配置和采購訂貨，堅持性能價格比較優的原則，同時兼顧供貨商的資信度和維修服務能力。
設計標準
GB3836.1－2000爆炸性氣體環境用電氣設備第1部分：通用要求
GB3836.2－2000爆炸性氣體環境用電氣設備第2部分：隔爆型“d”
GB3836.3－2000爆炸性氣體環境用電氣設備第3部分：增安型“e”
GB3836.4－2000爆炸性氣體環境用電氣設備第4部分：本質安全型“i”GB/T9813－2000微型計算機通用規范
GB/T2887-2000電子計算機場地通用規范
AQ6201-2006《煤礦安全監控系統通用技術要求》
MT209－90煤礦通信、檢測、控制用電工電子產品通用技術要求
MT210－90煤礦通信、檢測、控制用電工電子產品基本試驗方法
MT/T286-1992煤礦通信、自動化產品型號編制方法和管理辦法
MT/T772－1998煤礦監控系統主要性能測試方法
MT/T899－1999煤礦用信息傳輸裝置通用技術條件
MT/T 1004煤礦安全生產監控系統通用技術要求
MT/T 1008-2006煤礦安全生產監控系統軟件通用技術要求
1.12IP網絡廣播控制主機（音頻服務器）
伍信達WXDIP網絡廣播控制主機(音頻服務器)礦用IP網絡廣播系統的控制中心，完成終端管理、音頻管理等管理功能，為各網絡終端、接口等提供數據交接服務，為各網絡終端提供定時播放和實時廣播控制服務。根據音頻服務器的調度，對即將傳輸到各廣播終端的音頻流數據進行非壓縮數字音頻數據處理，保證音頻服務器以CD質量的高比特率與終端進行數據同步，實時處理節目信號。
IP網絡廣播控制主機(音頻服務器)實現功能：
(1) 全數字化的公共廣播主控機，基于TCP/IP協議的網絡上運行；
(2) 多路模擬音頻信號輸入、輸出及TCP/IP網絡數字信號輸出，兼容任意傳統模擬廣播設備轉換；
(3) 近乎優秀的CD音頻效果；
(4) 終端、接口及傳統的廣播設備相結合所組成網絡廣播系統，可實現網絡化背景音樂播放、定時、分區、尋呼、對講（包括點對點或點對多，可訂做成多方通話）等強大功能；
(5) 完善的實時監聽功能，可監聽終端的現場環境；
(6)系統可將調度員對終端用戶的講話形成錄音文件進行存儲，以便查詢。
1.13防爆喇叭
1．防爆標志：ExdⅡBT6 Gb，ExdⅡCT6 Gb
2．額定功率：5VA、10VA、15VA、25VA、35VA、60VA
3．頻率響應：250～7000Hz
4．音壓輸出：105～106dB（額定功率/1M）
5．阻抗：8Ω，16Ω(定阻輸出)
6．音頻輸入電壓：100～120V（定壓輸出。如為其它值可定制）
7．防護等級：IP54（特殊要求可達到IP65）
鋁合金壓鑄外殼，機械強度高，抗沖擊力強
外殼表面高溫靜電噴塑，抗靜電能力好，顏色醒目
，定時播放廣播
，擴音對講，監聽
1.14IP網絡話筒
(1）桌面話筒式設計，精致美觀，工藝考究，現代感十足；
(2）1.8英寸LCD液晶顯示屏，人性化人機操作界面；
(3）自帶數字鍵、功能鍵、可對任意終端或分區廣播，操作簡單快捷：
(4）自帶區域指示燈。
(5）有以太網口的地方即可接入，支持自動獲取IP地址，優質的跨網段能力；
(6）支持一路本地線路輸入；一路音頻輔助輸出，外擴功率放大器；
(7）支持協議TCP/IP，UDP，IGMP（組播）
(8）音頻格式MP3/MP2
(9）采樣率8K～44KHz
(10）音頻模式16位立體聲CD音質
(11）工作溫度-20℃～+60℃
◆高亮LCD屏(分辨率128*64),人機操作使用鍵盤，人性化人機操作界面，通過液晶顯示屏進行顯示操作；
◆可對各點、各區域及所有區域進行廣播；
◆能與各終端、IP尋呼話筒實現全雙工雙向對講功能，輸入ＩＰ終端機號即可實現全雙工雙向對講；
◆自帶27個按鍵（含數字鍵、功能鍵、菜單鍵、快捷鍵等），可通過按鍵實現對各終端、各分區、全區進行廣播和操作，操作簡單快捷；
1.15IP廣播服務器
(1）工業級機箱，良好的內部散熱設計，
(2）配置12寸高清觸摸顯示屏，
(3）高效低耗的Intel i3 CPU處理器（I5/I7可選）
(4）192G大容量固態硬盤，
(5）4G內存，超薄DVD光驅，
(6）暗藏式物理鍵盤、觸摸板，使操作更加方便直觀：
(7）6個USB接口（前面板帶2個USB接口，后面板帶4個USB接口），
(8）2個9針串口，1個VGA接口可外接顯示設備，
(9）一路話筒輸入，一路線路輸入，一路線路輸出。
(10）鋁合金拉絲前面板，高檔上檔次。可上標準機柜。
◆系統可擴展至16臺電腦控制功放聯機工作，預定設置控制輸出可達96個分區;
◆系統可控制16臺CD/MP3播放器的定時開關，節目播放;
◆系統可控制16臺數字調諧器的定時開關;
軟件主要功能：
WXD-RJV1.0服務器控制軟件是數字IP網絡廣播系統的核心，負責音頻流點播服務、計劃任務處理、終端管理和權限管理等功能。管理節目庫資源，為所有數字網絡節能型解碼終端提供定時播放和實時點播服務，響應各播控器的播放請求。為工作站提供數據接口服務，完成音頻實時采播、節目資源制作功能。通過調音臺，接入卡座、DVD、收音機、MP3播放器、話筒等模擬音頻信號，實時采集壓縮后直播到各數字網絡節能型解碼終端。還可以將軟件接收的網上電臺節目，對數字網絡節能型解碼終端實時播放，使每一個終端都可以收聽到網上純正的語言電臺節目；
1.16IP網絡功放2500W
(1）1路網絡輸入，2路話筒輸入，2路AUX輸入；
(2）采用高速工業級雙核(ARM+DSP)芯片，啟動時間≤1秒；
(3）嵌入式系統程序固化，不會受到病毒感染；
(4）當功放空閑時，自動進入節能省電模式，待機功耗僅為6w；
(5）額定功率：2500W；
(6）100V、70V定壓輸出或4-16歐定阻輸出；
(7）采用先進高效功率放大電路；
(8）各輸入通道獨立音量控制；高、低音調控制；
(9）輸出短路、過流、過載保護告警；
(10）1路音頻線路輸出，可外接大功率功放；
(11）標準RJ45網絡接口，有以太網口的地方即可接入，支持跨網段和跨路由。
1.17前級放大器
(1）10路輸入（5路話筒、3路線路，2路緊急輸入）
(2）每路可獨立音量控制，緊急輸入默設為最高音量.
(3）高音和低音總控制調節
(4）信號LED電平指示
(5）電源:AC 220-240V/50-60Hz
(6）功耗:20W
(7）機器尺寸:482*375*88mm
(8）凈重:5.8Kg
◆各通道獨立音量控制，高低音統一調節
◆輸入輸出通道分三級優先控制
◆具有話筒自動默音及緊急強插切換功能
系統主要功能
1.18曲目下載功能
能在音頻服務器上對單個或全部終端進行播放曲目（包括音樂、溫馨祝福、上下班鈴聲等）的下載。
1.19曲目編排功能
系統可根據用戶要求對終端TF卡中預存的曲目按任意時間段任意編排播放順序，形成播放列表，下載到終端。
1.20自動播放功能
系統可按照音頻服務器預先設置在終端或接口中的播放列表，自動播放或停止播放存儲在終端中TF卡上的曲目等。也可手動播放。
1.21對講功能
用戶可在終端任何狀態按下終端上的“講話”鍵，和調度員、某個用戶或全部用戶擴音（通過“選擇鍵”選擇）。多個用戶可同時和調度員對講。
1.22緊急廣播功能
調度員可在任何狀態下和單個、分區、全體用戶緊急廣播。
1.23監聽功能
調度員可監聽終端周圍的聲音。
1.24錄音功能
系統可將調度員對終端用戶的講話形成錄音文件，以便查詢。
主要技術指標
1.25系統容量：
系統中終端和接口總數量只要帶寬允許無限制。
1.26最大傳輸距離：
光纖傳輸距離：傳輸距離≥20km
網線傳輸距離：100m。
接口4芯電纜傳輸距離：2km（共3臺KXT22.1，電纜直徑不小于1mm2）
1.27系統參數：
(a) 以太網光傳輸：協議：TCP/IP，速率：10/100M；
(b）系統誤碼率：≤10-6
(c）響度≥105dB/m(A計權)(1kHz)。
系統設備配置
根據煤礦的具體情況及要求，可在絞車巷，皮帶巷，變電所，采煤隊和掘進頭等
配置清單：
|
序號
|
設備名稱
|
數量
|
單位
|
備注
|
|
1
|
IP廣播服務器
|
1
|
臺
|
|
|
2
|
軟件
|
1
|
套
|
|
|
3
|
IP網絡話筒
|
1
|
個
|
|
|
4
|
四川伍信達IP網絡廣播系統軟件V1.0
|
1
|
套
|
|
|
5
|
防爆喇叭
|
28
|
支
|
功率30W
|
|
6
|
前級放大器
|
1
|
臺
|
|
