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89现 代 工 程 科 技Modern Engineering Technology第 3 卷第 7 期2024 年 4 月Vol.3 No.7Apr.2024扩音对讲系统在 LNG 接收站的应用及发展综述陈晓旭，左 娇海洋石油工程股份有限公司，天津 300461摘 要：分析适用于 LNG 接收站的扩音对讲系统设计方法。从系统结构、工作原理、传输方式、功能特点等方面详细论述了无主机型扩音对讲系统、有主机型扩音对讲系统、全数字 IP 型扩音对讲系统和 5G 型扩音对讲系统这四种扩音对讲系统的功能特点和差异性。通过对四种扩音对讲系统在 LNG 接收站中应用的优缺点和发展局限性分析对比，提出了在我国现阶段 LNG 接收站中应用最为广泛的扩音对讲系统设计方案为全数字 IP 型扩音对讲系统。通过介绍扩音对讲系统的功能和全数字 IP 型扩音对讲系统在 LNG 接收站应用案例，详细介绍了数字 IP 型扩音对讲系统在 LNG 接收站中的设计方法。阐述了基于 5G 网络技术的 5G 型扩音对讲系统在 LNG 接收站应用的局限性并对其发展进行了展望。关键词：扩音对讲；广播；应急广播；无线对讲；扬声器中图分类号：TE969;TQ056;TN933.3 文献标识码：AOverview of the Development and Application of Loudspeaker Intercom Systems in LNG Receiving StationsChen Xiaoxu,Zuo JiaoOffshore Oil Engineering Co.,Ltd.,Tianjin 300461Abstract:Intended to analyze the design method of amplifying and intercom system applicable to LNG receiving stations.This paper elaborates on the functional characteristics and differences of four types of public address and intercom systems,including the system structure,working principle,transmission method,and functional characteristics,including the non-host type public address and intercom system,the host type public address and intercom system,the fully digital IP type public address and intercom system,and the 5G type public address and intercom system.By analyzing and comparing the advantages,disadvantages,and development limitations of four types of public address intercom systems applied in LNG receiving stations,it is proposed that the most widely used public address intercom system design scheme in LNG receiving stations in China at present is the fully digital IP type public address intercom system.By introducing the functions of the public address intercom system and the application case of the fully digital IP type public address intercom system in LNG receiving stations,the design method of the digital IP type public address intercom system in LNG receiving stations is detailed.Finally,the limitations and development prospects of the application of 5G type public address intercom system based on 5G network technology in LNG receiving stations are proposed.Keywords:loudspeaker intercom;broadcasting;emergency broadcasting;wireless intercom;speaker作者简介：陈晓旭（1986），女，海洋石油工程股份有限公司仪表通信工程师，研究方向为 LNG 接收站仪表、通信设计。LNG（Liquefied Natural Gas，液化天然气）接收站通信信息化要求越来越高，语音通信也不例外。目前很多工厂语音通信主要采用电话、广播和无线对讲等形式。对于LNG接收站易燃易爆、高噪声等恶劣环境下解决高质量清晰的语音通信，单凭以上通信方式在某些场合难以达到预期效果。而在高噪声场合下，扩音对讲系统能为工作人员提供足够清晰的通话质量，同时扩音对讲系统也具有生产调度、应急通信指挥的功能，尤其在发生事故、紧急情况、设备检修时，该系统更能起到至关重要的紧急通信作用1。依据技术路线、工作原理和技术实现方式的不同，目前LNG接收站常用的扩音对讲系统有无主机型、程控有主机型、全数字IP型。随着5G技术的普及和数字化生产的需要，基于5G网络技术的5G扩音对讲系统应运而生。1 扩音对讲系统概述扩音对讲系统是在广播系统的基础上增加了对讲电话的功能，形成了可以对讲通信的广播系统，兼具了公共广播系统、应急广播系统的功能，可用于LNG接收站的公共广播、应急广播及生产指挥等。902024 年 4 月第 3 卷第 7 期现 代 工 程 科 技902 扩音对讲系统的分类及发展LNG接收站扩音对讲系统是解决高噪声环境和流动人员间通信问题的系统，基本功能是岗位间的呼叫广播和对讲通信。根据系统结构和工作原理，分为无主机扩音对讲系统、有主机扩音对讲系统、全数字IP型扩音对讲系统和5G型扩音对讲系统，其特点如表1所示。表 1 四种扩音对讲方式对比结构划分无主机有主机全数字 IP 型5G 型工作原理通道式并联挂装在主干线缆上的扩音对讲系统基于程控交换机技术的电话式扩音对讲系统基于 IP 技术、光纤通信技术的全数字扩音对讲系统基于 5G 通信技术的扩音对讲系统系统容量小型规模的系统 2 100 台话站中型规模的系统 2 200 台话站各种规模的系统各种规模的系统传输方式专用多芯线缆电话线、电源线网线、电源线、光纤电源线、5G 网络布线方式总线传输形式星型传输形式网络星型拓扑结构组网5G 组网架构功放形式采用分散功放，位于每一个话站内采用集中功放，位于主机侧；也可采用分散功放分散数字放大分散数字放大功能特点功能少，单个区域一呼全响功能多，可实现点对点通话功能全面，可靠性高、稳定性好，音质好功能全面，可靠性高、稳定性好，音质好系统优点系统简单，施工方便，成本低可靠性和稳定性较高，音质较好基于局域网传输，传输距离远，扩容方便，维护简单基于 5G 网络传输，扩容方便，维护简单，系统速度快系统缺点可靠性和稳定性较差，抗干扰性能差，音质差施工较为复杂，通信线缆布线复杂5G 基站建设前期投入大，信号的穿透率较差2.1 无主机型扩音对讲系统无主机型扩音对讲系统是采用分散式放大的内部通信系统，系统为模块化及全固态型设计，通过编程自我诊断进行配置增强。无主机型的扩音对讲系统可实现的功能较为简单，包括寻呼、紧急广播以及报警等通信功能。系统结构简单，维护较为简便2。系统由合并分离设备、主控话站、分控话站、报警信号发生器、程控电话转接器、语音记录仪、超容仪、电源控制器、光电转换单元、接线盒以及设置在LNG接收站装置区的防爆话站和防爆扬声器组成，系统架构如图1所示。图1 无主机扩音对讲系统架构图无主机型扩音对讲系统初装时安装工作量较小，采用总线连接方式，使用的通信电缆较少，扩容简单，因此在LNG接收站的爆炸性危险环境、高噪声、腐蚀等恶劣工作条件下被广泛应用。由于采用总线式连接方式，系统的阻抗将会随着通信终端接入的数量而发生变化，从而导致语音信号传输衰减增大、话站扩音难以做到满功率输出；系统工作的稳定性和可靠性较差，且线路检查困难，可维护性较低，同时信号是模拟信号，抗干扰能力差。2.2 有主机型扩音对讲系统有主机型扩音对讲系统采用集中式放大的内部通信系统，增加了程控交换主机。每台分机话站通过二芯电缆，采用星形连接方式接入程控调度主机2。星形连接方式的优点：话站与主机之间连接可靠，任一话站线路出现故障不会影响其他话站正常工作。与无主机型的扩音对讲系统相比较，由于增加了交换功能，因此系统功能较为强大，除了可以实现点到点对讲、寻呼广播、紧急广播以及报警等通信功能外，与其他通信系统的可整合性和兼容性更强。由于受系统技术实现方式等因素制约，工程建设阶段施工布线较为复杂，系统维护对工程技术人员的技术水平要求较高，早期应用较少。在LNG接收站需求不断增加及技术不断提升的背景下，有主机型扩音对讲系统的应用越来越广泛。系统由合并分离设备、主控话站、报警信号发生器、程控电话转接器、语音记录仪、程控调度机、超容仪、供电模块以及设置在LNG接收站各装置区的防爆话站和防爆扬声器等组成，系统架构如图2所示。有主机型扩音对讲系统中各终端话站均通过电缆点对点接入主机，终端话站与主机可靠连接，同时系统中任何终端话站出现连接故障，都不会影响其他话站正常工作，也不会影响系统正常工作；由于终端话站与主91陈晓旭，左 娇：扩音对讲系统在 LNG 接收站的应用及发展综述应用科技机之间采用星形连接，故不存在阻抗匹配问题，对话站扩音输出功率没有影响；线路故障检查方便快捷，维护简便；系统工作的可靠性高，稳定性好。但其缺点是系统初装时，安装工作量较大，通信线缆布线复杂。图2 有主机扩音对讲系统架构图2.3 全数字IP型扩音对讲系统全数字IP型扩音对讲系统本质上属于有主机型扩音对讲系统，其将音频信号以标准IP包形式在LNG接收站局域网上进行传送，能够解决传统的有主机扩音对讲系统存在的多种问题，比如损耗大、音质不佳、布线复杂等。因此它被广泛应用在各种工业企业，能够实现用户在爆炸性危险环境、高噪声、腐蚀、粉尘等恶劣工作条件下的无障碍通信需求。系统采用分散放大扩音方式，由网络交换设备、通信管理服务器、语音网关、无线对讲网关、消防报警信号发生器、光电交换单元、主控话站、分控话站、供电模块以及设置在LNG接收站各工艺装置区的防爆话站和防爆扬声器组成。系统采用网络星型拓扑结构组网，系统架构如图3所示。图3 全数字IP型扩音对讲系统架构图全数字IP型扩音对讲系统音质清晰流畅，不受外界电磁波的干扰；传输范围可覆盖LNG接收站站场全域，厂前区、码头区域等距离较远的区域，可通过光纤组网方式，构建网络系统实现扩音对讲及多方通话。该系统采用数字音频处理技术，具有回声抵消和噪声抑制功能，可实现全双工通话、多方通话和分区广播功能；系统组网灵活，可在任一位置增加话站，话站可随意移动。对于新增话站，可进行远程配置，方便快捷。为提高通话质量及可靠性，该系统设置核心交换系统，以提供足够的交换容量和交换能力，来实现全双工扩音对讲无阻塞通信；系统维护简单，所有话站的状态均可在管理服务器、主控话站上直观显示；可远程配置和维护，无须到达现场即可实现对话站的管理。全数字IP型扩音对讲系统目前在LNG接收站中的应用最为广泛。2.4 5G型扩音对讲系统随着5G技术的发展及数字化生产的需要，5G型扩音对讲系统应运而生，也逐渐成为数字化工厂建设的重要组成部分。它适用于石油化工、煤化工、天然气化工、精细化工等化工行业现场应急通话、呼叫、广播，是一套组网方便、施工简单、使用快捷、稳定可靠的网络型全数字扩音对讲系统。系统采用5G组网架构，设备布置不限距离，组网方式灵活。对于新增话站，可进行远程配置，方便快捷，大大提高设备调试和维护效率。可实现对网络设备的远程调试，统一配置管理，监控数据流量，监测设备运行状态等。系统由网络交换设备、IP管理服务器、防火墙、路由器、5G基站（补盲）、多媒体话站、桌面式话站、供电模块以及设置在LNG接收站各工艺装置区的防爆话站和防爆扬声器组成。系统架构如图4所示。图4 5G型扩音对讲系统架构图5G型扩音对讲系统组网灵活，与全数字IP型扩音922024 年 4 月第 3 卷第 7 期现 代 工 程 科 技92对讲系统类似。5G型扩音对讲系统速度快，可接入终端更多。但受5G技术的影响，其覆盖距离短；穿透力不足，信号遇到障碍物时容易被隔断；为了增加发射功率，5G的功耗也特别大；5G基站建设前期投入大，信号的穿透率较差，需要建设更多的基站来保证信号的传输质量，在LNG接收站的爆炸危险环境中建设基站需要采用防爆型设备，目前防爆型5G基站设备还未实现产品市场化，因此无法在LNG接收站的爆炸危险性环境中广泛应用。3 扩音对讲系统的功能扩音对讲系统作为有线通信系统在噪声环境和露天环境的延伸，在LNG接收站中，主要用于生产装置区、公用和辅助生产区的生产指挥广播与通信；在发生火灾和安全事故时，扩音对讲系统作为应急广播用于事故预警、疏散和救援过程中的指挥。因此，LNG接收站扩音对讲系统应具备以下功能。3.1 点呼、组呼、群呼、全呼扩音对讲系统应具备组呼、全呼和通话功能。有主机型扩音对讲系统还应具备单点呼叫功能，即在系统内任意一台话站上均可以实现点对点呼叫、分组呼叫、群组（多组）呼叫、全厂呼叫3。3.2 全厂广播、分区广播、分组广播扩音对讲系统内的所有话站应根据LNG接收站生产调度需求进行分组、分区设置，正常情况下，根据生产调度需求进行全厂广播、分区广播、分组广播，有主机型扩音对讲系统还具备点对点广播功能；火灾发生时，切入全厂应急广播状态，应急广播功能是扩音对讲系统的最高应用级别。3.3 系统录音功能通过系统录音服务器，实现对系统内所有通话进行自动录音，录音时间不少于5000h。录音的目的是便于在出现意外情况时进行事后倒查和分析。可对录音文件进行检索、播放、回放、下载等操作。3.4 对分机监控功能有主机型扩音对讲系统可对所有分机状态进行监控，显示所有分机的工作状态。通过状态监视功能，能够及时发现系统故障，尽快确定故障点，提高故障处理效率，提高系统的运行可靠性和故障判断效率。3.5 与火灾自动报警系统联动功能扩音对讲系统可通过消防报警信号发生器可以实现和消防自动报警系统的手动/自动联动广播。当某区域的消防自动报警系统发生报警时，按照设定的联动预案对指定的区域进行应急广播，有效地进行人员疏散4。3.6 与调度电话系统互联互通扩音对讲系统可通过语音网关或E1数字网关，实现与调度电话、无线对讲系统互联互通。可通过E1数字网关，实现与综合管控平台、融合调度平台的对接5。4 结语由于LNG接收站的扩音对讲系统始终处于易燃易爆、噪声大的环境当中，受到LNG接收站工厂条件和环境的局限，各种类型的扩音对应系统都有其各自的优缺点。随着数字通信技术的成熟和普及，无主机型、程控有主机型的扩音对讲系统已经逐步淘汰，全数字IP型扩音对讲系统成为市场的主流产品。随着国家5G技术的推广及双碳双控目标的要求，5G型扩音对讲系统成为市场上先进技术的代表产品。随着5G技术的发展，相信未来能有更多防爆5G产品面市，5G型扩音对讲系统也能攻克其技术局限性，在LNG接收站工程安全生产管理中得到更广泛的应用，发挥更大的价值与作用。参考文献1 刘莹.工业扩音对讲系统在石油化工及煤化工领域的应用浅析J.科技创业家,2012(17):81-82.2 刘永花.试析扩音对讲系统在石油化工厂的运用J.通讯世界,2015(8):3-4.3 宁金铱,苗长云,郭翠娟.具有拨号功能的无主机扩音对讲电话通信系统的研制J.天津工业大学学报,2003(1):51-53.4 王德兵.浅谈扩音对讲系统在石油化工工厂安全生产管理中的作用J.中国新通信,2015,17(3):120-121.5 武志刚,苗长云,李杰.基于程控交换网络的扩音对讲系统的研制J.工矿自动化,2006(3):61-64.