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煤礦無人工作面中視頻監(jiān)控系統(tǒng)的研究
摘 要:文章對無人工作視頻監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行了深入的、全面的分析與研究,并根據(jù)井下無人工作面的實(shí)際情況和需求對工作面視頻監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。
關(guān)鍵詞:無人工作面;視頻監(jiān)控
Abstract: In this paper, we conducted a comprehensive and in-depth research about video surveillance of no one work area,. According to working environment and requirement, we designed a video surveillance system.
Key words: no one work area;video surveillance
煤礦監(jiān)控系統(tǒng)是煤礦安全生產(chǎn)綜合監(jiān)控系統(tǒng)的重要組成部分。目前,煤礦系統(tǒng)的監(jiān)控分為井下監(jiān)控系統(tǒng)和井上監(jiān)控系統(tǒng)兩大類。煤礦井下作業(yè)因?yàn)檫h(yuǎn)離地面,地形復(fù)雜,環(huán)境惡劣,所以容易發(fā)生事故。利用遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng),地面監(jiān)控人員可以直接對井下情況進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控,不僅能直觀地監(jiān)視和記錄井下工作現(xiàn)場的安全生產(chǎn)情況,而且能及時發(fā)現(xiàn)事故“苗子”,防患于未然,也能為事后分析事故提供有關(guān)的第一手圖像資料�；赥CP/IP協(xié)議的IP網(wǎng)的應(yīng)用得到廣泛普及,高速寬帶主干網(wǎng)的建成和各地區(qū)高速接入系統(tǒng)的迅速發(fā)展,促進(jìn)了基于IP技術(shù)的各種視頻通信應(yīng)用,如網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展。所以在煤礦監(jiān)控系統(tǒng)中引入現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)將是一種趨勢。
1 視頻傳輸技術(shù)
煤礦監(jiān)控的系統(tǒng)組成包括監(jiān)控前端、傳輸方式、監(jiān)控中心、監(jiān)控終端等部分。監(jiān)控前端包括防爆攝像機(jī)、模擬攝像機(jī)、視頻編碼器、網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)、報(bào)警輸入/輸出設(shè)備等。還可以根據(jù)用戶及環(huán)境的不同需求,另外加配護(hù)罩等。
此外,根據(jù)監(jiān)控傳輸方式的不同,還可以分為以下3種:
(1)線纜傳輸,其優(yōu)點(diǎn)是不會產(chǎn)生電磁干擾,相對于其他傳輸方式,也不會產(chǎn)生電火花,避免了可能引發(fā)的瓦斯爆炸。但也有缺點(diǎn),包括有的礦井長達(dá)幾千米,傳統(tǒng)的布線方式無法滿足;布線困難,如果按著傳統(tǒng)布線方式,有幾路監(jiān)測點(diǎn),就要拉幾條視頻線,在井上尚且困難,在井下就會更加困難。
(2)光纖傳輸,可以使布線方便,傳輸?shù)穆窋?shù)多,不會造成傳輸信號堵塞。其缺點(diǎn)是煤礦井下環(huán)境特殊,不允許在井下進(jìn)行融接,所以必須在井上融接好后再到井下,這無疑增加了施工的難度;井下會有各種突發(fā)事故發(fā)生,如果光纖斷裂,就需要將所有監(jiān)測點(diǎn)光纖拉到井上重新進(jìn)行融接,這無疑又會增加額外的人力、物力、財(cái)力,同時也會造成監(jiān)控的盲區(qū);由于光端機(jī)成本很高,這無疑會增加工程的成本;后期增加監(jiān)控點(diǎn)不容易。
(3)無線監(jiān)控,它的布線簡單,成本低:信號通過微波傳輸,降低了系統(tǒng)成本和施工難度;信號抗干擾性強(qiáng),不易失真,傳輸無延時;系統(tǒng)設(shè)備可以將800線的攝像頭信號高保真地傳送,其傳輸速度快,沒有延時;采用頻率2.4 G和5.8 G技術(shù),可以在較遠(yuǎn)的范圍內(nèi)傳輸,而且可以添加放大器或者無線數(shù)字微波中繼傳輸機(jī)以延長傳輸距離,監(jiān)控距離可達(dá)數(shù)10 km。后期維護(hù)簡單方便:系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單,如果有新增節(jié)點(diǎn)加入不用重新布線,只需插入到主干電纜上即可,出現(xiàn)故障查找容易,維護(hù)方便,簡單可靠。
2 工作面視頻監(jiān)控
井下工作面環(huán)境相對巷道視頻監(jiān)測要復(fù)雜和困難。大型設(shè)備較多,并且在不斷向前推移,帶來設(shè)備布線困難,電磁干擾較多;粉塵、水霧較大,導(dǎo)致監(jiān)測效果不佳。如何將工作面完全視頻化監(jiān)控還沒有一個較好的方案。
根據(jù)煤礦監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)的要求和國家有關(guān)法規(guī),煤礦監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)方案要具有性能穩(wěn)定、質(zhì)量可靠、經(jīng)濟(jì)實(shí)用等特點(diǎn),具有方便擴(kuò)展、與數(shù)字電子信息系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無縫連接,為實(shí)現(xiàn)高科技可視化安防系統(tǒng)的管理奠定了基礎(chǔ)。
(1)布線簡單、安裝方便、損害率低。
(2)開放性原則:設(shè)計(jì)的現(xiàn)場總線結(jié)構(gòu)是開放性系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)與未來設(shè)備的更多互連和互操作,且能方便地融于城市信息網(wǎng)絡(luò)中。
(3)先進(jìn)性:煤礦監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)盡量采用先進(jìn)技術(shù)產(chǎn)品設(shè)備,只有采用先進(jìn)技術(shù)設(shè)備,才能保證系統(tǒng)先進(jìn)性。
(4)可靠性:系統(tǒng)的可靠性是第一位的,在方案設(shè)計(jì)中必須充分考慮系統(tǒng)的安全,依照安全國家標(biāo)準(zhǔn)采取安全管理措施,保證監(jiān)控系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行。
(5)經(jīng)濟(jì)性:系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性是一個重要因素,使系統(tǒng)具有良好的性能價格比是共纜監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一個重要原則。
(6)可擴(kuò)展性:在系統(tǒng)需要擴(kuò)展時,前端設(shè)備數(shù)量將靈活增加,不改變系統(tǒng)的運(yùn)行方式,以保證用戶的投資安全。
(7)實(shí)用性:采用高科技手段,進(jìn)行智能化設(shè)計(jì),盡量減少系統(tǒng)操作的復(fù)雜性,并做到系統(tǒng)工作穩(wěn)定可靠、維護(hù)簡單;軟件使用界面友好,完全達(dá)到智能化控制。
結(jié)合工作面的實(shí)際情況,對視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)了共纜傳輸方案,該方案具有以下特點(diǎn):①共纜傳輸方式是將多個監(jiān)控點(diǎn)信號共用一根電纜傳輸,大大節(jié)省了線纜數(shù)量和施工時間,降低了系統(tǒng)成本和施工難度。②該系統(tǒng)以同軸電纜作為傳輸介質(zhì),安裝工藝簡單,性能可靠。③信號抗干擾性強(qiáng),系統(tǒng)采用特殊的信號調(diào)制方式,克服了普通同軸電纜信號易受干擾的缺點(diǎn),視頻信號不易失真,傳輸無延時,畫面清晰,傳輸速度快,基本沒有延時。④傳輸距離遠(yuǎn),采用頻率拓展技術(shù),可以在較遠(yuǎn)的范圍內(nèi)傳輸,而且可以添加放大器以延長傳輸距離,監(jiān)控距離可達(dá)數(shù)千米。⑤系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單,維護(hù)、擴(kuò)展簡單方便,有新增節(jié)點(diǎn)加入不用重新布線,只需插入到主干電纜上即可,出現(xiàn)故障查找容易,維護(hù)方便,簡單可靠。⑥系統(tǒng)特別適合煤礦井下采煤工作面、掘進(jìn)工作面的監(jiān)視點(diǎn)位置經(jīng)常的動態(tài)檢測點(diǎn)。
共纜監(jiān)控系統(tǒng)由地面中心鉆,共纜主控軟件、礦用隔爆攝像儀、礦用視頻遠(yuǎn)傳器、礦用視頻插入器、礦用視頻單向放大器、視頻還原處理器、共纜監(jiān)控器、轉(zhuǎn)換隔離器、和監(jiān)控計(jì)算機(jī)組成,結(jié)構(gòu)圖見圖1。
3 結(jié)論
文章闡述了現(xiàn)有煤礦使用的視頻監(jiān)控系統(tǒng)的3種方法,結(jié)合工作面視頻監(jiān)控的實(shí)際環(huán)境和要求,分析了3種辦法的優(yōu)缺點(diǎn),最終設(shè)計(jì)了一種適合本集團(tuán)公司礦井實(shí)際情況的工作面視頻監(jiān)控方案。該方案解決了布線難、安裝復(fù)雜、維護(hù)困難等弊病,是一種值得推廣的方案。
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