煤矿无人工作面中视频监控系统的研究

摘 要:文章对无人工作视频监控系统进行了深入的、全面的分析与研究,并根据井下无人工作面的实际情况和需求对工作面视频监控系统进行了设计。
　　关键词:无人工作面;视频监控
　　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 　　
　　
　　煤矿监控系统是煤矿安全生产综合监控系统的重要组成部分。目前,煤矿系统的监控分为井下监控系统和井上监控系统两大类。煤矿井下作业因为远离地面,地形复杂,环境恶劣,所以容易发生事故。利用远程视频监控系统,地面监控人员可以直接对井下情况进行实时监控,不仅能直观地监视和记录井下工作现场的安全生产情况,而且能及时发现事故“苗子”,防患于未然,也能为事后分析事故提供有关的第一手图像资料。基于tcp/ip协议的ip网的应用得到广泛普及,高速宽带主干网的建成和各地区高速接入系统的迅速发展,促进了基于ip技术的各种视频通信应用,如网络远程视频监控系统的发展。所以在煤矿监控系统中引入现代网络远程视频监控系统将是一种趋势。
　　1 视频传输技术
　　煤矿监控的系统组成包括监控前端、传输方式、监控中心、监控终端等部分。监控前端包括防爆摄像机、模拟摄像机、视频编码器、网络摄像机、报警输入/输出设备等。还可以根据用户及环境的不同需求,另外加配护罩等。
　　此外,根据监控传输方式的不同,还可以分为以下3种:
　　(1)线缆传输,其优点是不会产生电磁干扰,相对于其他传输方式,也不会产生电火花,避免了可能引发的瓦斯爆炸。但也有缺点,包括有的矿井长达几千米,传统的布线方式无法满足;布线困难,如果按着传统布线方式,有几路监测点,就要拉几条视频线,在井上尚且困难,在井下就会更加困难。
　　(2)光纤传输,可以使布线方便,传输的路数多,不会造成传输信号堵塞。其缺点是煤矿井下环境特殊,不允许在井下进行融接,所以必须在井上融接好后再到井下,这无疑增加了施工的难度;井下会有各种突发事故发生,如果光纤断裂,就需要将所有监测点光纤拉到井上重新进行融接,这无疑又会增加额外的人力、物力、财力,同时也会造成监控的盲区;由于光端机成本很高,这无疑会增加工程的成本;后期增加监控点不容易。
　　(3)无线监控,它的布线简单,成本低:信号通过微波传输,降低了系统成本和施工难度;信号抗干扰性强,不易失真,传输无延时;系统设备可以将800线的摄像头信号高保真地传送,其传输速度快,没有延时;采用频率2.4 g和5.8 g技术,可以在较远的范围内传输,而且可以添加放大器或者无线数字微波中继传输机以延长传输距离,监控距离可达数10 km。后期维护简单方便:系统结构简单,如果有新增节点加入不用重新布线,只需插入到主干电缆上即可,出现故障查找容易,维护方便,简单可靠。

　　2 工作面视频监控
　　井下工作面环境相对巷道视频监测要复杂和困难。大型设备较多,并且在不断向前推移,带来设备布线困难,电磁干扰较多;粉尘、水雾较大,导致监测效果不佳。如何将工作面完全视频化监控还没有一个较好的方案。
　　根据煤矿监控系统建设的要求和国家有关法规,煤矿监控系统的建设方案要具有性能稳定、质量可靠、经济实用等特点,具有方便扩展、与数字电子信息系统实现无缝连接,为实现高科技可视化安防系统的管理奠定了基础。
　　(1)布线简单、安装方便、损害率低。
　　(2)开放性原则:设计的现场总线结构是开放性系统,实现与未来设备的更多互连和互操作,且能方便地融于城市信息网络中。
　　(3)先进性:煤矿监控系统应尽量采用先进技术产品设备,只有采用先进技术设备,才能保证系统先进性。
　　(4)可靠性:系统的可靠性是第一位的,在方案设计中必须充分考虑系统的安全,依照安全国家标准采取安全管理措施,保证监控系统安全可靠运行。
　　(5)经济性:系统的经济性是一个重要因素,使系统具有良好的性能价格比是共缆监控系统设计的一个重要原则。
　　(6)可扩展性:在系统需要扩展时,前端设备数量将灵活增加,不改变系统的运行方式,以保证用户的投资安全。
　　(7)实用性:采用高科技手段,进行智能化设计,尽量减少系统操作的复杂性,并做到系统工作稳定可靠、维护简单;软件使用界面友好,完全达到智能化控制。
　　结合工作面的实际情况,对视频监控系统设计了共缆传输方案,该方案具有以下特点:①共缆传输方式是将多个监控点信号共用一根电缆传输,大大节省了线缆数量和施工时间,降低了系统成本和施工难度。②该系统以同轴电缆作为传输介质,安装工艺简单,性能可靠。③信号抗干扰性强,系统采用特殊的信号调制方式,克服了普通同轴电缆信号易受干扰的缺点,视频信号不易失真,传输无延时,画面清晰,传输速度快,基本没有延时。④传输距离远,采用频率拓展技术,可以在较远的范围内传输,而且可以添加放大器以延长传输距离,监控距离可达数千米。⑤系统结构简单,维护、扩展简单方便,有新增节点加入不用重新布线,只需插入到主干电缆上即可,出现故障查找容易,维护方便,简单可靠。⑥系统特别适合煤矿井下采煤工作面、掘进工作面的监视点位置经常的动态检测点。
　　共缆监控系统由地面中心钻,共缆主控软件、矿用隔爆摄像仪、矿用视频远传器、矿用视频插入器、矿用视频单向放大器、视频还原处理器、共缆监控器、转换隔离器、和监控计算机组成,结构图见图1。
　　3 结论
　　文章阐述了现有煤矿使用的视频监控系统的3种方法,结合工作面视频监控的实际环境和要求,分析了3种办法的优缺点,最终设计了一种适合本集团公司矿井实际情况的工作面视频监控方案。该方案解决了布线难、安装复杂、维护困难等弊病,是一种值得推广的方案。