核电站高可靠录音系统实现

柴源

摘要：录音系统是进行语音指令、通话记录核对和事故追忆与分析的重要设备，目前，核电站录音系统普遍存在着录音信息不全和数据丢失的问题，在分析核电站全厂通信系统的组成及录音现状的基础上，提出了对核电站录音系统的高可靠录音方案，介绍了核电站录音的系统组成及设计方案，证明了分布式冗余录音能够满足核电站对运行录音的需要。

关键词：核电全厂通信系统、录音系统、分布式高可靠录音

1引言

核电站全厂通信系统是针对核电站开发的一个独立的、安全的、高可靠性的专用通信系统，提供可靠的厂内通信和厂外通信，对核电机组的安全运行起着重要作用，特别是在应急状态下必须保证与上级各主管部门的通信。是核电站运行指令下达安全可靠、准时、快捷的必要保障措施。在核电站运行指挥过程中，指挥调度通信中的每一句話都关系到重大的安全责任，一旦有失，将造成严重的后果，而指挥调度和通讯过后无法回忆和追查通话的历史信息，这个核电站这一对安全和稳定要求极高的特殊领域是不允许的，核电运行这回过程中调度及通话必须得以正确记录，需要对下达的命令进行实时录音和重放，便于进行核对及运行指令的追忆与分析。以便在执行时能再次查询调度指令，通信系统录音也是安全监管部分事故调查取证，划分责任的重要依据来源。因此对核电站建立一套安全可靠的录音系统势在必得。

2核电站全厂通信系统组成

全厂通信系统全厂通信系统各个子系统都可以实现正常运行和应急兼容使用，同时系统间 互备互补具有足够冗余度及多样性，主要有以下子系统组成：行政电话系统、调度电话系统、安全电话系统、无线集群电话系统、广播与声警报系统、时钟系统、录音系统、通信机房监控系统、综合布线系统、声力电话系统。

行政电话系统用于提供机组正常工况条件下的行政和内部通信以及不同机组运行人员之间的通信。系统主要由两台数字电话交换机、配线架、交接箱、接线箱、分线盒、用户终端和传输线路等组成。

调度电话系统用于运行直通调度电话通信。操作员可以从厂房就地内部对讲终端向所属的主控室呼叫。调度电话系统主要由四台对讲电话交换机、配线架、交接箱、接线箱、分线盒、用户终端和传输线路等组成。

安全电话系统为专用通信系统，连接有限数量的用户。与行政电话网络及调度电话网络相互独立。在事故工况下，通过安全自动电话交换机实现厂区与公共网的外部通信。其主要由一台数字电话交换机、配线架（箱）、用户终端和传输线路等组成。

无线集群调度电话系统用于正常工况下在核电厂范围内为指定人员提供双向无线通信，在事故工况下可以作为核电厂主控室操作人员和管理人员的冗余内部无线通信。无线集群调度电话系统主要由基站和用户固定台、手持台等设备组成。

有线广播及声警报系统通过全厂扬声器组成的网络提供单向语音信号和紧急信号的传输（包括辐射危害警报信号，火灾警报或其他紧急信号）。有线广播及声警报系统主要由控制台、功率放大器、扬声器、警笛等设备组成。

时钟系统用于为全厂提供统一时间和为同步设备、计算机系统和网络提供同步脉冲信号，母钟接收来自GPS的标准时间信号，将其传送到电站内的各子钟，自动对时。系统定时将子钟和母钟比较对时，以确保子钟时间与母钟同步。同时，母钟提供多种同步信号，供电站内的同步设备、计算机系统和网络作同步使用。时钟系统主要由一级母钟，二级母钟，信号放大器设备和多种类型的子钟等设备组成。

录音系统对语音信息记录指令的发布、传达及声警报信号自动存档，做到有据可查。主要设备为录音站。

通信机房监控系统是能够对通信机房的温度湿度进行监控，对广播系统、声警报系统、对讲系统、时钟系统主设备通过LAN实施远程监视，从而保证及早发现故障及早处理，确保通信系统安全通畅。

综合布线系统建立信息传输通道，灵活组建信息网络，高速传输数据信息和语音信息。核电站全厂通信系统整体结构图如下：

3核电站录音系统组成

核电站录音站一般由工控机（PC机）、显示器、音箱、录音卡和录音软件构成。核电站录音系统主要用于记录操作人员的对话、广播系统指令和警告等音频信号。系统需要对来自下面系统的音频信息进行记录。包括行政电话系统重要用户，调度电话系统用户，无线集群调度电话系统主控室终端，广播与报警系统呼叫站，以及厂外通信系统终端。同时将录音系统的核心数据上传黑匣子系统。

录音站支持模拟线路录音和IP线路录音，其中模拟线路采用高阻并线方式录音，不影响电话通讯品质;IP线路可根据不同平台的接口特性，按基于SBC设备的网络镜像方式录音或按照特定的接口进行录音。

4录音系统设计方案

4.1录音方式

录音系统主要采用端口镜像方式与以及高阻并线录音方式。

行政电话系统和调度电话系统采用“纯软”录音方式，通过网络交换机的镜像功能，收取IP话机通话过程中产生的语音载波流和呼叫控制信令，利用服务器的CPU和内存资源，将线路的语音数据软解成用户定义的语音格式。

系统采用B/S架构进行语音数据查询管理，系统系统需要录音的电话，采用SBC语音收敛器（SBC主要实现IP话机语音数据汇聚的功能，IP话机注册到SBC，SBC注册到IP电话交换机，可以将IP话机通话的语音数据都汇聚到SBC进行处理，然后在网络交换机上对SBC的端口做镜像，通过镜像端口可以获取到IP话机与外线、IP话机与IP话机之间的通话数据。

厂外通信系统和无线通信系统为传统并线录音，通过与线路并联方式（“T”型）将录音系统与语音配线架进行连接，采用录音板卡配工控机的形式，通过能量方式启动停止录音，完成座席通话录音。

模拟并线录音采用高性能的录音板卡。通过线路分流的方式，将线路通话语音记录在录音服务器内。利用专业的录音板卡其独特的语音资源分配方式，每条线路语音资源的压缩由独立的DSP资源完成，不耗费录音系统CPU资源，有效保证了录音系统的稳定性。

同时，录音系统OEM工控机，有效地保证了录音系统高效率、连续性工作的要求。录音系统生成的录音文件存储在录音服务器本地磁盘内，相应的录音信息写入录音服务器本地数据库中。与通话有关的相关通话信息，如座席工号、业务工单号、主被叫号码等信息，均可通过CTI的通讯获得。

录音系统生成的录音文件存储在录音服务器本地磁盘内，相应的录音信息写入录音服务器本地数据库中。

4.2录音数据库

每次通话产生后，录音数据库内自动生成一条通话记录，该记录包含基本的线路信息（主被叫号码、呼叫时间、呼叫方向）和CTI传送的数据（座席工号、CTI流水号、业务工单号）。

若网络中提供数据库服务器，录音系统可以在写入本地MySQL的同时，可将数据写入网络数据库服务器，如SQL Server、Oracle或Sybase。

4.3录音数据存储

录音系统在记录通话录音文件的同时可将录音文件写入本地硬盘，并可同时写入远端的存储设备。

通话录音的基本信息，如主被叫号码、通话时间和通话方向等，在写入数据库的同时亦将自动记录在录音文件的文件头内。在数据库故障时，录音系统仍可继续完成录音及基本信息的记录，并通过数据回写模块读取录音头文件信息，恢复数据库故障期间的基本录音信息。

本地存储，用户可选择录音系统支持的录音数据存储的文件格式，并支持自定义录音文件存储路径（支持数字、字母和汉字等字符）。

网络实时存储，即录音产生后，录音文件在写入录音服务器本地硬盘的同时，写入网络数据存储器中。该方式备份时效性好，但对客户网络压力比较大（视实际话务量不同而异）。

4.4录音回删服务

录音系统回删模块提供多种回删机制，可提供本地回刪和网络回删。

对于本案录音存储半年的需求，并按用户会按预设机制将录音文件定时定量上传到网络数据存储器中的情况，推荐采用回删机制如下：

本地录音服务器：当硬盘剩余容量不足总容量的10%时，按“先入先出”原则，删除最早的且已备份的3个月时间的录音数据。

网络存储器：按“先入先出”原则，删除最早的6个月时间的录音数据。

4.5监听及查询

录音系统提供C/S和B/S两种监听和查询方式。用户可通过该平台，实现通话的监听及录音查询回放需求。

用户监听流程如下所示：

通过 LineMonitor监听模块，用户可实现的监听功能如下：

1）实时监听分配权限内的通道的通话;

2）C/S版支持用户对4声道同时监听;

3）实时监听过程中控制（停止/重启）该通道通话的录音（Licenses控制）;

用户查询流程如下所示：

用户可实现的查询功能如下：

1）查询分配权限内的所有通话记录;

2）单一条件或组合条件的查询方式;

3）模糊查询;

4）保留本次的查询条件以供下次查询使用;

5）快速定义查询时间范围（今天、一周内、一个月内或一年内）;

6）历史锁定录音记录的查询（仅限当前登陆账户锁定记录）;

7）查询结果列表的导出（Access或Excel）

8）查询结果的另存为，自定义导出路径并将录音文件解密导出或转换为PCM格式录音文件，同时可生成数据库文件

9）通过 CQC查询软件，用户可实现的录音回放功能如下：

10）添加播放列表;

11）合并播放;

12）播放过程中的时间轴显示、音量控制、快进/快退、跳跃式播放、暂停、A->B复读和循环播放等;

5核电站分布式录音架构的高可靠性

5.1系统构成

录音系统（CYZ）提供双机热备，整体采用分布式部署，集中管理的系统架构，在核岛、综合运行大楼、行政大楼设置一台录音站、应急指挥中心分别设立主备两套录音设备，共计7台录音设备完成对核岛内各电话通信站点之间的通话录音，包括行政电话系统、调度电话系统、广播与警报系统、无线集群通信系统、安全电话系统、厂外通信系统。其中行政电话系统、调度电话系统、安全电话系统、广播与警报系统接口为两路以太网接口，通过IP方式录音;无线集群通信系统、厂外通信系统为模拟并线方式录音，共计76路模拟端口。

5.2核岛内录音系统接口

核岛为录音系统核心区域，此区域含有调度电话系统调度台，无线集群通信系统固定台，广播警报系统呼叫站，行政电话系统重点终端，外部通信系统通信终端，这些设备都位于核岛的主控室和辅控室，录音系统需要重点监听的设备。其中行政电话系统和安全电话系统采用如下解决方案，拓扑图如下：

行政电话系统和安全电话系统交换机机房各自增加一台SBC设备和两台录音服务器，此设备用于将话机语音数据汇聚到SBC上，因此将需要录音的话机注册到SBC上，不需录音的话机注册到softcall上。按图中所示此区域增加一台数据库服务器，用于存放录音记录。录音方案采用端口镜像方式，镜像方式如下：

如图所示，使用网络交换机的镜像功能，将softcall和SBC所接网络端口，镜像给录音服务器所接的端口。使录音服务器能够抓取所需要语音数据完成录音。同时行政电话系统和安全电话系统录音服务器互相作为主、备机采用双机并行的方式工作。主、备机同时各录一份录音，确保录音文件不会丢失。

调度电话系统采用“纯软”录音方式，通过网络交换机的镜像功能，收取IP话机通话过程中产生的语音载波流和呼叫控制信令，利用服务器的CPU和内存资源，将线路的语音数据软解成用户定义的语音格式。核岛内调度系统每一台交换机同时向两个录音站转发数据，做到线路冗余的双活录音，A点和B点的录音站同时通过光纤环网进行数据校对，数据保持一致。

核岛内录音站对应厂外通信系统重点终端、广播和警报系统、无线集群通信系统固定台等录音解决方案采用传统并线方式进行录音，使用音频线并接到广播警报系统呼叫站的音频接口和无线集群通信系统的固定台音频接口。

厂外通信系统的录音采用传统并线方式，将录音线路并接在语音配线架上，使录音系统能够抓到声音信息，在无CTI模式下，主叫号码通过FSK或DTMF发送。在CTI模式下，主叫号码通过CTI发送。录音默认启动方式采用摘挂机方式，也可以通过CTI启动，可以获得主叫号码。

录音解决方案采用传统并线方式进行录音。

·录音系统采取传统并线方式，T型并接在话机线路上，由于录音采用高阻录音卡，在线路并接过程中不影响正常通话。通过摘挂机启动和停止录音。

·录音系统将话音采集后，通过数字压缩处理将语音信息以数字信号方式先存储在硬盘上，再按一个可设定的时间间隔，自动备份存储中心中。硬盘存储空间达到设定值使将按先进先出的策略将旧数据删除。

CYB系统的录音采用传统并线方式，将录音线路并接在线架上，使录音系统能够抓到声音信息，在无CTI模式下，主叫号码通过FSK或DTMF发送。在CTI模式下，主叫号码通过CTI发送。录音默认启动方式采用摘挂机方式，也可以通过CTI启动，可以获得主叫号码。

5.3录音系统与时钟系统的对接

时钟系统（CYF）的母钟，是进行同步时间的基准信号源。CYZ系统每个录音服务器都需要通过传输网络从主时钟获取时间基准信号，录服务器采用IP网络接口与母钟连接，通过SNTP或NTP协议进行时间同步。

录音服务器通过RJ45线接入网络交换机，通过SNTP或NTP协议与时钟系统（CYF）的母钟同步时间基准信号。

5.4录音系统与黑匣子系统接口

黑匣子的功能是基于事故调查的用途，事故发生后通过找回黑匣子，对数据译码分析，可以判定事故真正原因，避免同类事故再次发生;同时，也可以通过日常分析黑匣子的数据，纠正核电站运行过程中的不良习惯，预防事故发生。

录音系统文件上传黑匣子，可以通过号码等条件进行选择，可以多选（选择条件不能冲突），对选择之后的文件进行上传;录音文件实时上传，每当有录音文件生成之后就立即执行上传功能。

录音系统与黑匣子接口协议为IP协议。CYZ与黑匣子系统：宇高录音系统的录音文件上传采用文件共享方式，下载则采用HTTP或FTP协议。

6结束语

目前按照国家对碳中和、碳达峰的环保要求，大力发展核电可能是未来的趋势，但是为了保证安全可靠的利用核能，为核电站运行提供高可靠的通行系统势在必行，何在满足行业要求的同时保证核能的安全可靠是决策者着重考虑的事情，采用高可靠性的录音系统是核电安全运行的必要保保障，提供为后续运行指令记录分析和查询提供更多的数据积累和保证。

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