煤矿井下数字语音通信解决方案
读：本文针对煤矿井下安全，提供了一种数字语音通信解决方案。
中国作为产煤大国，煤矿安全一直都是重中之重。如何保证井下和井上之间
可靠的实时语音通信，越来越受到关注和重视。目前煤矿通信系统主要分为两种
一种是调度电话，包括有线和无线电话；另一种是井下局部扩音电话系统。对于
数字通信方式，目前许多公司仍采用模拟信号来实现煤矿语音系统，与数字语
音通信系统相比，其存在不稳定、不灵活等缺点，而现阶段模拟通信系统已逐渐
被代替。目前，现场总线已发展成为集计算机网络、现场控制、生产管理等内容为
一体的现场总线控制系统。由于现场总线分布在自动化应用的各个角落，给设计
者和使用者提供了方便，但这些应用均被限制于数据传输。本设计基于
CAN 总
线构建井下对讲系统，与其他通信方式相比，其具有较好的实时性、可靠性和灵
活性。
1 系统总体设计
系统结构框图如图
1 所示，一语音节点经过麦克风采集声音信号，以 8 kHz
采样进行
A/D 量化成 16 位数据，然后经语音压缩芯片进行数据压缩，并传输给
CAN 收发器传输至井下语音 CAN 总线上。其他语音
节点通过
CAN 收发器接收井下语音 CAN 总线上的压缩数据，经语音解码芯片
进行解码后通过
D/A 转换，再由扩音器播出。
1.1 硬件设计
本系统应用于井下皮带保护系统，具有采集井下皮带工作状态信息和控制
井下皮带运作，同时还具有语音通信系统。处理器作为系统核心，需对语音信息
皮带工作信息及其通信协议进行处理、整合、储存、调度，因此处理器的选择是关
键。系统采用
ST 公司的互联性系列控制器 STM32F107 作为模块处理器，此芯片
具有较强的工业性能，系统时钟最高可达
72 MHz,标准外设有 10 个定时器、两
个
12 位 1-Msample/s AD、两个 12 位 D/A、两个 I2C 接口、5 个 USART 接口和 3 个
SPI 端口以及高质量数字音频接口 IIS.另外 STM32F107 拥有全速 USB（OTG）
接口，两路
CAN2.0B 接口，以及以太网 10/100 MAC 模块，以此满足皮带保护
系统。系统使用其中一路用来实现语音通信；另一路用来实现现场管理及现场控
制。处理器部分电路如图
2 所示。主控芯片除了必须的复位、
等电路外，