一种船舶内部通信系统的制作方法

1.本发明涉及数字通信和程控交换技术领域，具体涉及一种船舶内部通信系统。


背景技术：

2.随着我国舰船装备作战性能的不断提高，舰船对通信信息的要求越来越高。目前数字通信和程控交换技术在舰船通信领域得到了广泛应用，但在船舶内部通信等某些特殊环境下的应用需求并没有被广泛开拓，技术结合相对滞后。目前，船舶内部通信系统一直是采用声力电话、扬声通信及勤务电话等相对独立的设备组成的系统，信号传输为模拟信号，由于各套设备自成系统，不能形成广泛的上下级以及下级间的通信关系，通信联络非常有限，且设备种类较多，已不能满足现代船舶内部通信的需要。水下船舶在长期水下隐蔽航行中的通信以内部通信为主，内部通信系统是保障船的战斗力的重要系统，对于船舶在出航期间保障全船各部门协调动作、保证船内各个系统的正常运行、保证船的航行安全及保证船的指挥作战诸方面起着不可替代的作用。因此，设计一种既符合技术发展方向又满足现代船舶特殊需求的船舶数字式综合内部通信系统具有重要意义。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明提供了一种船舶内部通信系统，采用数字程控交换技术、环路结构、数字中继通信方式并通过满足船舶指挥电话、勤务电话及扬声广播的通信需求的方案，实现了船舶的扬声指挥功能、勤务电话功能、文艺广播功能和系统设置、测试功能。其中：扬声指挥功能包括多级指挥功能、通令指挥功能、桥楼指挥功能、时实录音功能和应急指挥功能；勤务电话功能包括自动电话功能、会议电话功能、岸线功能。
4.本发明的船舶内部通信系统，包括：若干环路站、应急环路站、若干电源、若干转接箱、转换箱、若干指挥分机、若干战位分机、若干电话机、收录机、时音记录仪、测试盒和岸线接口；
5.其中，环路站完成数字程控交换机的功能；各环路站依次连接形成封闭的环形数字通信网；
6.应急环路站完成应急指挥通信网数字程控交换机的功能；
7.所述指挥分机与环路站连接；所述指挥分机包括桥楼指挥话盒、一级指挥分机、二级指挥分机和应急指挥分机，对战位实施扬声指挥功能；其中，桥楼指挥话盒设置在桥楼，一级指挥分机和二级指挥分机设置在船长或部门长部位；桥楼指挥话盒通过转换箱完成与一级指挥分机的功能转换；桥楼指挥话盒的优先级大于一级指挥分机，一级指挥分机的优先级大于二级指挥分机；应急指挥分机用于应急指挥通信网的扬声指挥，通过转换箱完成与一级指挥分机的功能转换；
8.所述战位分机设置在船舶内各战位，直接或通过转接箱接在环路站上；重要战位的战位分机通过转接箱同时连接到应急环路站上；
9.所述电话机用于保障船内日常作战训练、行政管理和生活通信，根据船内使用部
位的分布情况，直接或通过转接箱接在环路站上；
10.收录机提供系统文艺广播功能，通过转接箱连接环路站；所述收录机由一级指挥分机控制开关广播；战位分机具有收听广播功能；
11.时音记录仪通过转接箱连接环路站，用于记录指挥或训练过程中通话双方的语音信号；所述时音记录仪由一级指挥分机进行控制；
12.测试盒与环路站连接，用于对系统进行数据查询和测试功能；
13.岸线接口通过转接箱与环路站连接，用于船舶靠岸时进行与岸线系统连接，实现船内与外线的通话功能。
14.较优的，环路站通过pcm 2m数字中继接口与相邻的环路站连接。
15.较优的，所述一级指挥分机和二级指挥分机同时具备电话机的功能。
16.较优的，还包括备用话盒，作为桥楼指挥话盒的备份。
17.较优的，所述战位分机的指挥形式为半双工扬声指挥。
18.较优的，还包括闪光分铃器，所述闪光分铃器与电话机串接，用于在电话振铃时进行闪光提示。
19.较优的，所述指挥分机通过rs422串口与相环路站进行信令传输。
20.较优的，指挥分机同时接收多个战位分机的呼叫时，与各战位分机进行半双工通话。
21.有益效果：
22.本发明提供的船舶内部通信系统在一套设备上成功地实现了船舶指挥电话、勤务电话、扬声广播及录音等功能的综合；实现了船内指挥通信设备传输内核数字化；解决了原有的船舶内部通信系统在通信指挥时只能提供一条指挥话路的瓶颈。系统设计上采用了指挥通信的应急指挥通信网与正常指挥通信网相结合的方式，保证了船舶内部指挥通信的可靠性与顽存性。首次提出的船内指挥通信设备内核数字化、战位终端模拟化的技术体制具有最好的效费比，适应了海军通信装备的需求状况，具有低成本、批量生产的优势。系统具有配置灵活、可扩展能力强、可靠性高和适用于舰船的严酷恶劣工作环境的优点。
附图说明
23.图1为本发明船舶内部通信系统的结构示意图。
24.其中，1-环路站、2-应急环路站、3-电源、4-转接箱、5-转换箱、6-一级指挥分机、7-二级指挥分机、8-应急指挥分机、9-战位分机、10-电话机、11-闪光分铃器、12-桥楼指挥话盒、13-备用话盒、14-收录机、15-时音记录仪、16-测试盒、17-岸线接口。
具体实施方式
25.下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
26.本发明提供了一种船舶内部通信系统，如图1所示，包括：若干环路站1、应急环路站2、若干电源3、若干转接箱4、转换箱5、一级指挥分机6、若干二级指挥分机7、应急指挥分机8、若干战位分机9、若干电话机10、若干闪光分铃器11、桥楼指挥话盒12、备用话盒13、收录机14、时音记录仪15、测试盒16和岸线接口17。
27.系统由二部以上环路站1通过同轴电缆环形连接构成的环形数字通信网，各用户
终端以星形方式接在相应的环路站1上，完成船舶扬声指挥功能、勤务电话功能、文艺广播功能和系统设置、测试功能。其中系统的扬声指挥功能包括多级指挥功能、通令指挥功能、桥楼指挥功能、时实录音功能和应急指挥功能；系统的勤务电话功能包括自动电话功能、会议电话功能、岸线功能。
28.环路站1完成数字程控交换机的功能，作为系统的核心部分，用于系统内各分机之间的信息交换和环路站1之间的信号传递。每个环路站1配有两路pcm数字中继接口，分别与两个方向的环路站1进行信息传递，环路站1之间以pcm2m数字中继的方式接口，构成一个封闭的环形通信网络。每个环路站1的基本容量可达64门，具有指挥分机接口、用户接口、测试接口和电源输入接口。每个环路站1包括硬件和软件两部分。硬件部分由话路和控制系统组成，话路系统包括用户模块、指挥模块、岸线模块及数字中继接口，控制系统由用户主控单元、中继主控单元、通信主控单元组成，分别处理用户、中继及通信口的数据，各主控单元之间的通信采用单片机位总线方式。软件部分由用户软件、2m软件和通信软件组成，用户软件负责对用户线的监视扫描、接收拨号信号、控制驱动、呼叫处理以及对用户状态进行管理，同时负责位总线与中继主控单元和通信主控单元进行数据交换；2m软件负责环路站1之间的话音、信令传输和处理，监护pcm 2m口的正常运行，动态选择局向，自动打开或关闭中继电路，实现系统的会议功能；通信软件负责环路站与指挥分机间信令传输，并与测试盒16配合，完成对指挥分机级别、战位归属、通令组以及环路站测试等的测试、查询功能。系统中每个环路站1接口连接的用户终端、指挥分机不同，软件则不同。
29.应急环路站2是系统的一个备用数字程控交换机，完成应急指挥通信网数字程控交换机的功能，用于应急指挥通信网内各分机之间的信息交换。应急环路站2的原理与环路站1基本相同，区别主要是：应急环路站2硬件不需要岸线模块及数字中继接口和中继主控，软件不需要2m软件。
30.电源3为环路站1和应急环路站2及站内其他分机提供直流电源。输入电压为交流220v、50hz。为了提高效率和可靠性，采用开关电源模块，并由两组电源并联供电，当一组电源发生故障时，另一组仍能为设备提供电源。
31.桥楼指挥话盒12、备用话盒13、一级指挥分机6、二级指挥分机7和应急指挥分机8是系统的扬声指挥终端。其中：桥楼耐水压指挥话盒12用于船长在桥楼实施指挥；一级指挥分机6可设置在船长或部门长部位用于船长或部门长实施指挥，二级指挥分机7设置在部门长部位用于部门长实施指挥；一级指挥分机6优先于二级指挥分机7使用，船长通过一级指挥分机6进行指挥，当船长需要在桥楼实施指挥时，通过转换箱5完成一级指挥分机6与桥楼指挥话盒12的功能转换，桥楼指挥话盒12具有最高优先级。一级指挥分机6和二级指挥分机7也同时具备电话机的功能。应急指挥分机8用于应急指挥通信网的扬声指挥，也通过转换箱5完成与一级指挥分机6的功能转换。备用话盒13作为桥楼指挥话盒12的备份。指挥分机(含一级指挥分机6、二级指挥分机7、应急指挥分机8)是系统的指挥终端，指挥分机可根据需要设计成不同容量，并可将电话功能包含进去。指挥分机硬件主要由主控单元、接口单元、话筒和扬声器等组成。主控单元含单片机、键盘显示电路及rs422串口电路，单片机定时扫描键盘输入及串口，进行数据分析，并启动相应程序，进行即时处理。指挥分机软件的作用是在指挥分机开机加电时建立各种数据和表格，供单片机查询与调用，键盘显示电路负责键盘扫描及键入数据存储、显示数据存储、显示驱动等功能，rs422串口负责指挥分机与
环路站间的信令传输。话筒输入信号通过接口单元的放大，经输出变量器后通过电缆送到环路站的话音输入口。
32.转接箱4用于环路站1与分布在船舶内各处的用户终端的灵活转接。
33.战位分机9是供战位使用的扬声指挥通信终端，根据船舶内战位的分布情况，直接或通过转接箱4接在相应的环路站1上，重要战位的战位分机9通过转接箱同时连接到应急环路站2上。战位分机9的指挥形式为半双工扬声指挥。通过操作呼叫键，可呼叫到它所归属的指挥分机。战位分机9由铃流检测电路、放大电路、控制电路、扬声器、外接话筒、呼叫键及音量控制组成。铃流检测电路接收环路站1的呼叫信号，启动控制信号。放大电路将话筒信号放大送入用户线，将来自用户线的话音信号加以放大后送入扬声器。
34.电话机10用于保障船内日常作战训练、行政管理和生活通信，根据船内使用部位的分布情况，直接或通过转接箱4接在相应的环路站1上，分布在高噪声等环境差的部位的电话机10，可串接闪光分铃器11。闪光分铃器11用于在电话振铃时进行闪光提示。
35.收录机14提供系统文艺广播功能。收录机14占用一个环路站1中的一个端口，由一级指挥分机6控制开关广播，战位分机9可收听广播。
36.时音记录仪15用于记录指挥或训练过程中，通话双方的语音信号。系统是否进入录音状态，由一级指挥分机6进行控制。
37.桥楼指挥话盒12和备用话盒13经转换箱5与指挥分机进行转换供指挥员在桥楼指挥时使用，优先于指挥分机。
38.测试盒16用于对系统进行数据查询和测试功能。通过测试盒输入相应的指令，经rs232串口送入环路站1的通信主控单元，完成对指挥分机级别、战位归属、通令组等的设置、测试、查询功能。
39.岸线接口17用于船舶靠岸时进行与岸线系统连接，实现船内与外线的通话功能。
40.下面结合图1对系统各功能的实现作进一步的说明。
41.系统的多级指挥功能主要体现在指挥优先、指挥分机呼叫战位分机、战位分机呼叫指挥分机、指挥分机呼叫电话机及电话机呼叫指挥分机等方面。指挥优先级是通过编程设置，一级指挥分机6优先级高于二级指挥分机7，一级指挥分机6越级指挥二级指挥分机7属下的战位分机9时，二级指挥分机7不能进行指挥，桥楼指挥话盒12的优先级高于所有的指挥分机，操作桥楼指挥话盒12的按讲键实施桥楼指挥时，其它的指挥分机只能监听，无法进行指挥，备用话盒13是桥楼指挥话盒12的备用设备，电话通信时指挥分机优先电话机10，即当任意两部话机处于勤务通话状态时，指挥分机能即时插入。当指挥分机呼叫某一战位分机9时，首先在指挥分机面板操作需呼叫的战位键，指挥分机内的单片机识别到该键信号输入后，启动相应程序，通过rs422串口与相连接的环路站1进行信令传输，环路站1进行程控交换接通，被呼叫战位分机9的铃流检测电路接收环路站1的呼叫信号，控制该战位分机9上的指示灯亮，则表示话路接通，指挥员可对该战位进行指挥。战位分机9呼叫指挥分机时，操作战位分机9上的呼叫键，环路站1检测到该呼叫信号，进行程控交换接通对应的指挥分机，该指挥分机相应的战位指示灯闪亮，同时产生呼叫音，话路接通，可进行半双工通话。指挥分机可同时接收多个战位分机的呼叫，并与其进行半双工通话，每部战位分机9与唯一对应的部门指挥分机有呼叫关系(指下对上)。指挥分机呼叫电话机10时，在指挥分机上键入需电话机10的号码，经环路站1进行程控交换接通，相应电话机振铃，环路站1给指挥分机送
回铃音，电话机摘机即可通话。通话过程中，指挥分机不能进行其他的指挥操作，有战位呼叫指挥分机时，指挥分机上有提示音和呼叫指示，操作指挥分机上的拆线键或电话机挂机，即可拆线。电话机呼叫指挥分机时，在电话机上键入指挥分机的电话号码，相应的指挥分机若空闲，应答键指示灯亮，电话机听回铃音，按指挥分机上的应答键，即可进行全双工通话。
42.系统的通令指挥功能需事先通过编程设置好战位通令组，通令组中的战位可通过测试盒16设置(预编程通令)，也可在指挥分机上临时设置(可编程通令)。进行通令指挥时，在指挥分机上操作通令键，进入通令指挥状态，在指挥分机上可对通令组中所有战位进行指挥，操作战位上的讲话键即可回话，但战位相互间不能听到。一级指挥分机6通令时立即接通通令组中所有战位(包括二级指挥分机7)，而不管战位是否处于通话状态，二级指挥分机7通令时不能中断正与一级指挥分机6通话的战位。
43.系统的桥楼指挥功能用于指挥员在桥楼时对船内战位实施指挥，接通转换箱5电源开关，并按一下转换箱5的转换键，系统就处于桥楼指挥状态，此时，指挥员可用桥楼指挥话盒12或备用话盒13通过指挥分机(一级指挥分机6或应急指挥分机8)对战位进行指挥。
44.进行实时录音功能时，需在指挥分机与战位分机9或电话机10构成通路后，操作指挥分机上的录音键，控制接通时音记录仪15，开始对话音进行录音，再操作一下录音键，则关闭时音记录仪15，停止录音。
45.系统的应急指挥功能是指通过应急环路网实施的指挥。重要部位的战位分机9通过转接箱4既连接在环路站1上，也连接在应急环路站2上，必要时，接通应急环路站2的电源3，正常环路网即转换到应急环路网。指挥员通过应急指挥分机8实施应急指挥。通过操作应急指挥分机8面板上战位名称键呼叫相应的战位，与应急环路站2连接的战位可呼叫应急指挥分机8。从原理上讲，电话机10也可接入应急环路网，但系统设置应急环路网的初衷是保证应急指挥通信。
46.系统进行自动电话功能时，在主叫电话机10上拨被叫电话机10号码，通过环路站1的程控交换，被叫电话机10空闲时则振铃，摘机后双方即可通话。在环境较差部位的电话机10串接闪光分铃器，当带有闪光分铃器的话机在振铃时，闪光灯有节奏地闪烁，起到提示作用。系统进行电话会议功能时，在有权电话机10上拨通会议功能号，会议组中相应的空闲电话机10振铃，摘机即可参与会议通话。
47.系统实现岸线功能时，首先需待船舶靠岸时通过岸线接口17连接岸线电缆，系统内某一部电话机10设为值班话机，岸线的呼入呼出都由值班话机转接。
48.文艺广播功能是系统的辅助功能，需要进行文艺广播时，打开收录机14，指挥员在指挥分机上操作广播控制键，通过环网将收录机14送出的文艺广播信号送到各战位分机9，通过战位分机9的扬声器播出，使战位收听文艺广播。
49.系统设置、测试功能是通过测试盒16进行，环路站1设有测试接口电路，将测试盒16接入环路站1的测试插座，通过人机命令对系统进行故障检测，并将测试结果显示出来。通过操作测试盒键盘输入相应的指令，经rs232串口送入环路站1的通信主控单元，可完成对指挥分机级别、战位归属、通令组等的设置、测试、查询功能。
50.实例：
51.船舶内部通信系统中环路站1在本实例中结合船舶特点设计基本容量为32门，每个环路站1有二对中继接口、四个指挥分机接口、两个用户接口、一个电源接口和一个测试
接口。环路站1的主控单元采用80c31单片机系统，交换网络采用集成电路c8010，80c31的串行口通过rs422差分驱动/接收器接至位总线上，与中继主控单元、通信主控单元进行信息的传递；中继主控单元的交换网络采用集成电路mt8980实现，中继接口电路由集成电路mt89790、mt8952及mt8920等组成；本实例中环路站1内用户单元进行二次译码，使cpu、交换网络集成电路能访问到具体端口模块，将端口必要的各种信号隔离、驱动后转接到各端口模块，提供对端口的过流保护等，用户模块包括用户线收发器、用户线阻抗匹配电路、平衡网络、用户线状态监视电路、铃流监视电路和一片a律编解码器和滤波器集成电路tp3067bn。环路站1配有三个常用信号音发生器，二个dtmf发生器及六个dtmf解码器，解码器采用mc145436来实现的，其解码由cpu直接读取，完成环路站对双音频话机的收号功能。发码器采用tp5088，用于模拟呼叫或中继转发以及产生分机控制信令。环路站1的通信主控单元采用微机通用串行接口芯片8250和rs422接口芯片mc3486/mc3487构成与指挥分机的信号接口；采用rs232接口芯片max232构成与测试盒16的信号接口。环路站1与指挥分机之间的话路接口采用pcm编解码集成电路tp3067。
52.电源(3)在本实例中由dc/dc转换模块和dc/ac转换模块组成，产生环路站所需的+5v、-5v直流电压和75v、25hz铃流电压。
53.指挥分机(含一级指挥分机6、二级指挥分机7、应急指挥分机8)在本实例中主控单元采用80c31单片机，键盘/显示接口采用intel8279芯片，接口单元采用运算放大器lm322、功率放大器tda2611a、控制继电器以及电源模块pck2132组成。
54.战位分机9本实例中由装置板、扬声器、外接话筒、呼叫键及音量控制组成。其中：装置板由铃流检测电路、运算放大器lm347、功率放大器tda2611a等组成。
55.电话机10、收录机14、时音记录仪15在本实例中采用经过改造处理的市购产品。
56.测试盒16在本实例中由主控单元、电源单元、薄膜键盘和数码显示等组成。主控单元包括80c31单片机、82c79及其键盘显示接口以及rs232串口控制电路。
57.本发明针对船舶特殊需求，利用数字程控交换技术、环路结构数字中继通信技术，使系统的构成简洁、灵活、可靠性维修性强。
58.综上，本系统采用语音数字化处理、时分程控交换、环路母线传输和微处理机控制等技术，由二部以上环路站通过同轴电缆环形连接构成环路配置，各用户终端以星形方式接在相应的环路站上，组成具有信号数字传输母线化，管理程序化和接口标准化等特点的船舶内部综合通信系统。系统完成船舶内的扬声指挥、勤务电话、文艺广播和系统设置、测试功能。其中扬声指挥功能包括多级指挥功能、通令指挥功能、桥楼指挥功能、时实录音功能和应急指挥功能；勤务电话功能包括自动电话功能、会议电话功能、岸线功能。系统采用了指挥通信的应急指挥通信网与正常指挥通信网相结合的方式，保证船舶内部指挥通信的可靠性与顽存性。
59.综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。