煤礦加強(qiáng)安全生產(chǎn)井下監(jiān)控系統(tǒng)解決方案

系統(tǒng)管理軟件采用集成化、模塊化設(shè)計(jì)，將學(xué)校日常視頻監(jiān)控、錄像模塊，安防報(bào)警模塊和信息溝通平臺(tái)進(jìn)行了有機(jī)集成，并且實(shí)現(xiàn)了各個(gè)子模塊之間的聯(lián)動(dòng)。

前言

近年來(lái)，煤礦發(fā)生事故的數(shù)量在不斷增加，如何加強(qiáng)安全生產(chǎn)，提高預(yù)警和事后搜救工作效率，擺到了國(guó)家各級(jí)主管部門(mén)和領(lǐng)導(dǎo)的面前。在經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展、能源供應(yīng)緊張的形勢(shì)下，如何處理好保證安全和提高產(chǎn)量的關(guān)系，需要深入研究，發(fā)展不能以犧牲環(huán)境和生命為代價(jià)。

為此，如何正確處理安全與生產(chǎn)、安全與效益的關(guān)系，如何準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)、快速履行煤礦安全監(jiān)測(cè)職能，有效進(jìn)行礦工管理，保證搶險(xiǎn)救災(zāi)、安

全救護(hù)的高效運(yùn)作顯得尤為重要和緊迫。面對(duì)新形勢(shì)、新機(jī)遇和新挑戰(zhàn)，國(guó)家各級(jí)主管部門(mén)的領(lǐng)導(dǎo)對(duì)安全生產(chǎn)工作提出了很高的要求和期望。我們認(rèn)為提升安全生產(chǎn)信息化管理水平，加強(qiáng)以災(zāi)害預(yù)防、搜救為主要目標(biāo)的安全生產(chǎn)長(zhǎng)效機(jī)制，是我國(guó)安全生產(chǎn)工作的必由之路。

在此環(huán)境下，天地偉業(yè)數(shù)碼科技有限公司率先推出適用于煤礦的數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)，本系統(tǒng)從視頻監(jiān)控、信號(hào)傳輸、中心控制、遠(yuǎn)程監(jiān)管等各方面提出全方位的解決辦法，可以實(shí)現(xiàn)井下監(jiān)控中心、地、市煤礦安全監(jiān)控指揮中心與省局監(jiān)控指揮中心聯(lián)網(wǎng)，使煤礦安全管理工作向科學(xué)化、規(guī)范化、數(shù)字化管理軌道邁進(jìn)，提高煤礦安全管理水平。

需求分析

在美國(guó)，煤礦已實(shí)現(xiàn)高度機(jī)械化，井下工作人員很少，作業(yè)規(guī)范、巷道通暢，一旦發(fā)生事故，易于撤離，傷亡不大。而在我國(guó)，采煤機(jī)械化程度僅為45％，礦工隊(duì)伍很大一部分是文化水平較低、培訓(xùn)時(shí)間有限的農(nóng)民工，甚至存在井下抽煙等嚴(yán)重違章現(xiàn)象。這樣的千軍萬(wàn)馬集中在高度危險(xiǎn)的作業(yè)環(huán)境中，極易發(fā)生事故，造成重大傷亡。我們?cè)诜治鼋趲讉€(gè)煤礦發(fā)生的特大事故時(shí)發(fā)現(xiàn)：

①地面與井下人員的信息溝通不及時(shí)；
②地面人員難以及時(shí)動(dòng)態(tài)掌握井下人員的分布及作業(yè)情況；
③一旦煤礦事故發(fā)生，搶險(xiǎn)救災(zāi)、安全救護(hù)的效率低，搜救效果差。

目前，煤礦井下作業(yè)因?yàn)檫h(yuǎn)離地面，地形復(fù)雜，環(huán)境惡劣與地面人員間溝通不便，如果利用遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)，地面監(jiān)控人員則可以直接對(duì)井下情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，不僅能直觀的監(jiān)視和記錄井下工作現(xiàn)場(chǎng)的安全生產(chǎn)情況，而且能及時(shí)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。同時(shí)要求上級(jí)有關(guān)監(jiān)管部門(mén)可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程查看進(jìn)行狀況，提出整改方法。

煤礦井下環(huán)境惡劣：第一，煤礦內(nèi)坑道沒(méi)有光線(xiàn)，且不能使用紅外射燈，需要使用低照度攝像機(jī)；第二，坑道內(nèi)只有660V、127V兩種電壓，需要考慮電源轉(zhuǎn)換；第三，井下空氣中瓦斯和粉塵含量較高，容易發(fā)生爆炸，所以必須使用經(jīng)過(guò)煤安認(rèn)證的隔爆防護(hù)罩。

現(xiàn)在一些煤礦使用的視頻監(jiān)控系統(tǒng)都是早期的模擬監(jiān)控，性能和穩(wěn)定性不高，具有很大的局限性。

首先，模擬視頻信號(hào)容易產(chǎn)生衰耗、畸變、延時(shí)，并且易受井下各種設(shè)備干擾，使圖像質(zhì)量下降，用于煤礦復(fù)雜的工作現(xiàn)場(chǎng)時(shí)，效果不好。

其次，視頻信號(hào)的傳輸對(duì)距離十分敏感，當(dāng)傳輸距離大于幾百米時(shí)，不便于系統(tǒng)的維護(hù)和升級(jí)。

最后，傳統(tǒng)的模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)，由于可靠性和性能差、靈活性和擴(kuò)展性差，查詢(xún)?nèi)∽C時(shí)十分煩瑣，難以維護(hù)，不能實(shí)現(xiàn)多監(jiān)控中心和多級(jí)監(jiān)控管理，不適合當(dāng)前有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)部門(mén)對(duì)煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)督、管理的要求。

隨著傳輸技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字化的視頻傳輸應(yīng)用得到廣泛普及，在煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)中引入數(shù)字化遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)也是大趨勢(shì)。

天津天地偉業(yè)數(shù)碼科技有限公司展開(kāi)深入調(diào)研，憑借不斷創(chuàng)新的理念以及豐富的系統(tǒng)業(yè)務(wù)整合經(jīng)驗(yàn)，推出了煤礦監(jiān)控“三位一體”管理平臺(tái)系統(tǒng)，“三位一體”指的是把井下集中監(jiān)控、井上統(tǒng)一管理、監(jiān)管部門(mén)分別監(jiān)督三個(gè)組成部分進(jìn)行一體化管理，下面將就“三位一體”的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行說(shuō)明。

井下監(jiān)控

針對(duì)井下的復(fù)雜環(huán)境，綜合考慮各種因素，視頻采集我們選擇具有超低照度的星光級(jí)攝像機(jī)，配備專(zhuān)用鏡頭，它可以在僅有一點(diǎn)星光的環(huán)境中,就可以達(dá)到白天的效果，免于安裝紅外燈，其最低照度僅為0.0003Lux，但可以達(dá)到570線(xiàn)高清晰畫(huà)面效果。

防護(hù)罩我們選擇礦用隔爆型光纖攝像儀，該設(shè)備為全不銹鋼構(gòu)造，密封性能好，并且防腐、防塵、防水，可裝定焦鏡頭，已經(jīng)通過(guò)煤安隔爆等級(jí)認(rèn)證D級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，適用于有瓦斯或煤塵爆炸危險(xiǎn)的煤礦井下。防護(hù)罩內(nèi)可以安裝一臺(tái)單路視頻光端機(jī)用于視頻傳輸，同時(shí)內(nèi)置127V轉(zhuǎn)12V的電源適配器可以滿(mǎn)足井下的電力使用標(biāo)準(zhǔn)，符合集中供電的要求。


煤礦井道中采用光纜進(jìn)行視頻傳輸，因?yàn)槭褂霉庑盘?hào)傳輸杜絕了以往傳統(tǒng)視頻線(xiàn)纜傳輸產(chǎn)生的電信號(hào)，減少隱患，而且光纖傳輸距離很長(zhǎng)，可達(dá)30km，便于煤礦企業(yè)合理布線(xiàn)設(shè)置監(jiān)控中心。我們選擇天地偉業(yè)的數(shù)字視頻光端機(jī)，它采用鋼質(zhì)Q座、自恢復(fù)保險(xiǎn)開(kāi)關(guān)電源，追求細(xì)節(jié)完美。超級(jí)光學(xué)動(dòng)態(tài)范圍，允許最大鏈損26dB。無(wú)電磁干擾、無(wú)射頻干擾、無(wú)地電流。通過(guò)機(jī)身指示燈狀態(tài)可判別出線(xiàn)路故障點(diǎn)。獨(dú)特光功率自適應(yīng)電路設(shè)計(jì)，即插即用，使用無(wú)需任何調(diào)節(jié)。采用頻率調(diào)制方法，降低了重影、抖動(dòng)及通道間串?dāng)_，從而達(dá)到極佳的傳輸質(zhì)量。可適應(yīng)多種惡劣的環(huán)境，兼容NTSC、PAL、SECAM多種制式。支持通過(guò)一根光纖傳輸八路視頻，獨(dú)立式和插卡式結(jié)構(gòu)。帶電熱插拔，即插即用。自動(dòng)恢復(fù)過(guò)載保護(hù)；實(shí)時(shí)傳輸；表面貼裝技術(shù)；BNC視頻連接器。ST、FC光學(xué)連接器單模光纖允許最大鏈損為18dB（DFB可達(dá)29dB）。超級(jí)光學(xué)動(dòng)態(tài)范圍，使用無(wú)需調(diào)節(jié)。

井上統(tǒng)一管理

井下視頻傳輸?shù)奖O(jiān)控中心后使用接收光端機(jī)將光信號(hào)還原為視頻信號(hào)，經(jīng)過(guò)視頻分配器后接入硬盤(pán)錄像、矩陣進(jìn)行視頻監(jiān)看，也可以輸入到畫(huà)面分割器使用大屏幕等離子電視監(jiān)看。中心控制室的視頻服務(wù)器安裝一臺(tái)8～36路的天地偉業(yè)TC-2800AV數(shù)字監(jiān)控主機(jī)，對(duì)井下?tīng)顩r進(jìn)行實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控和錄像。

TC-2800AV采用MPEG4數(shù)字壓縮方式，圖像質(zhì)量清晰，每小時(shí)硬盤(pán)空間占有量為25M/小時(shí)－100M/小時(shí)，通常情況為75M/小時(shí)，甚至更低，可大大節(jié)省硬盤(pán)空間。支持純視頻壓縮，也可以音視頻同時(shí)混合壓縮?？梢詫?shí)現(xiàn)各級(jí)部門(mén)聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控，指揮終端、中心控制室以及上級(jí)領(lǐng)導(dǎo)終端可通過(guò)語(yǔ)音對(duì)講對(duì)煤礦開(kāi)采企業(yè)進(jìn)行遠(yuǎn)程指揮；系統(tǒng)具有特定的視頻效果：以礦井為單元，將一路或多路視頻信號(hào)進(jìn)行圖像預(yù)覽和錄像。系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)日期和時(shí)鐘視頻疊加功能：對(duì)礦井全程視頻圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)日期和時(shí)鐘預(yù)覽和錄像，保證采礦過(guò)程的完整性和真實(shí)性。其日期和時(shí)鐘在畫(huà)面中的顯示方式和顯示位置可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)景進(jìn)行位置調(diào)整。系統(tǒng)具有單畫(huà)面、多畫(huà)面和全屏等多種顯示方式，預(yù)覽顯示畫(huà)面在多畫(huà)面顯示方式下，其顯示位置可進(jìn)行人為調(diào)整。系統(tǒng)具有錄像效果調(diào)節(jié)功能、網(wǎng)絡(luò)傳輸質(zhì)量，保證其圖像在局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)上都能進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)傳輸。系統(tǒng)具有音、視頻實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)瀏覽功能，每路圖像可允許多個(gè)網(wǎng)絡(luò)客戶(hù)端同時(shí)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)瀏覽。系統(tǒng)具有對(duì)剩余硬盤(pán)空間顯示和容量不足警示功能，提供線(xiàn)性和循環(huán)錄像兩種模式。系統(tǒng)具有客戶(hù)端對(duì)錄像資料的檢索、管理和回放。系統(tǒng)具有通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)上級(jí)
領(lǐng)導(dǎo)與礦井監(jiān)控中心工作人員進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)會(huì)話(huà)的功能，從而保障指揮的有效性和實(shí)時(shí)性。系統(tǒng)具有易安裝性和易維護(hù)性。系統(tǒng)具有操作簡(jiǎn)單，界面簡(jiǎn)潔，功能直觀明確。

為了實(shí)時(shí)監(jiān)控的需要，我們使用天地偉業(yè)TC-8700視頻矩陣切換到電視墻上監(jiān)看，純視頻監(jiān)控具有實(shí)時(shí)性好、畫(huà)面清楚的特點(diǎn)，可以滿(mǎn)足煤礦中突發(fā)事件的快速發(fā)現(xiàn)與及時(shí)響應(yīng)，TC-8700系列音視頻矩陣是具有集成度高、功能全面、性能穩(wěn)定、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，是大中型監(jiān)控系統(tǒng)的理想選擇。系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，內(nèi)部結(jié)構(gòu)為插板連接方式，減少接線(xiàn)，提高可靠性，更利于系統(tǒng)的擴(kuò)展；通訊線(xiàn)路全部采用RS-485通訊，使接線(xiàn)更簡(jiǎn)單，同時(shí)提高了抗干擾能力和通訊距離。系統(tǒng)配置靈活，單機(jī)64路輸入、8路輸出，通過(guò)擴(kuò)展可達(dá)1024路音視頻同步輸入、64路音視頻同步輸出，系統(tǒng)萬(wàn)能切換、報(bào)警切換具有功能強(qiáng)大、設(shè)置簡(jiǎn)單、操作方便的特點(diǎn)，可編程存儲(chǔ)32組切換序列，每個(gè)序列可達(dá)120個(gè)攝像機(jī)位置；系統(tǒng)支持256路并行或串行報(bào)警輸入、多種實(shí)時(shí)報(bào)警狀態(tài)顯示和報(bào)警輸出，