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煤礦無(wú)人工作面中視頻監控系統的研究
摘 要:文章對無(wú)人工作視頻監控系統進(jìn)行了深入的、全面的分析與研究,并根據井下無(wú)人工作面的實(shí)際情況和需求對工作面視頻監控系統進(jìn)行了設計。
關(guān)鍵詞:無(wú)人工作面;視頻監控
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
煤礦監控系統是煤礦安全生產(chǎn)綜合監控系統的重要組成部分。目前,煤礦系統的監控分為井下監控系統和井上監控系統兩大類(lèi)。煤礦井下作業(yè)因為遠離地面,地形復雜,環(huán)境惡劣,所以容易發(fā)生事故。利用遠程視頻監控系統,地面監控人員可以直接對井下情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監控,不僅能直觀(guān)地監視和記錄井下工作現場(chǎng)的安全生產(chǎn)情況,而且能及時(shí)發(fā)現事故“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)的應用得到廣泛普及,高速寬帶主干網(wǎng)的建成和各地區高速接入系統的迅速發(fā)展,促進(jìn)了基于IP技術(shù)的各種視頻通信應用,如網(wǎng)絡(luò )遠程視頻監控系統的發(fā)展。所以在煤礦監控系統中引入現代網(wǎng)絡(luò )遠程視頻監控系統將是一種趨勢。
1 視頻傳輸技術(shù)
煤礦監控的系統組成包括監控前端、傳輸方式、監控中心、監控終端等部分。監控前端包括防爆攝像機、模擬攝像機、視頻編碼器、網(wǎng)絡(luò )攝像機、報警輸入/輸出設備等。還可以根據用戶(hù)及環(huán)境的不同需求,另外加配護罩等。
此外,根據監控傳輸方式的不同,還可以分為以下3種:
(1)線(xiàn)纜傳輸,其優(yōu)點(diǎn)是不會(huì )產(chǎn)生電磁干擾,相對于其他傳輸方式,也不會(huì )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(cháng)達幾千米,傳統的布線(xiàn)方式無(wú)法滿(mǎn)足;布線(xiàn)困難,如果按著(zhù)傳統布線(xiàn)方式,有幾路監測點(diǎn),就要拉幾條視頻線(xiàn),在井上尚且困難,在井下就會(huì )更加困難。
(2)光纖傳輸,可以使布線(xiàn)方便,傳輸的路數多,不會(huì )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(wú)疑增加了施工的難度;井下會(huì )有各種突發(fā)事故發(fā)生,如果光纖斷裂,就需要將所有監測點(diǎn)光纖拉到井上重新進(jìn)行融接,這無(wú)疑又會(huì )增加額外的人力、物力、財力,同時(shí)也會(huì )造成監控的盲區;由于光端機成本很高,這無(wú)疑會(huì )增加工程的成本;后期增加監控點(diǎn)不容易。
(3)無(wú)線(xiàn)監控,它的布線(xiàn)簡(jiǎn)單,成本低:信號通過(guò)微波傳輸,降低了系統成本和施工難度;信號抗干擾性強,不易失真,傳輸無(wú)延時(shí);系統設備可以將800線(xiàn)的攝像頭信號高保真地傳送,其傳輸速度快,沒(méi)有延時(shí);采用頻率2.4 G和5.8 G技術(shù),可以在較遠的范圍內傳輸,而且可以添加放大器或者無(wú)線(xiàn)數字微波中繼傳輸機以延長(cháng)傳輸距離,監控距離可達數10 km。后期維護簡(jiǎn)單方便:系統結構簡(jiǎn)單,如果有新增節點(diǎn)加入不用重新布線(xiàn),只需插入到主干電纜上即可,出現故障查找容易,維護方便,簡(jiǎn)單可靠。
2 工作面視頻監控
井下工作面環(huán)境相對巷道視頻監測要復雜和困難。大型設備較多,并且在不斷向前推移,帶來(lái)設備布線(xiàn)困難,電磁干擾較多;粉塵、水霧較大,導致監測效果不佳。如何將工作面完全視頻化監控還沒(méi)有一個(gè)較好的方案。
根據煤礦監控系統建設的要求和國家有關(guān)法規,煤礦監控系統的建設方案要具有性能穩定、質(zhì)量可靠、經(jīng)濟實(shí)用等特點(diǎn),具有方便擴展、與數字電子信息系統實(shí)現無(wú)縫連接,為實(shí)現高科技可視化安防系統的管理奠定了基礎。
(1)布線(xiàn)簡(jiǎn)單、安裝方便、損害率低。
(2)開(kāi)放性原則:設計的現場(chǎng)總線(xiàn)結構是開(kāi)放性系統,實(shí)現與未來(lái)設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:煤礦監控系統應盡量采用先進(jìn)技術(shù)產(chǎn)品設備,只有采用先進(jìn)技術(shù)設備,才能保證系統先進(jìn)性。
(4)可靠性:系統的可靠性是第一位的,在方案設計中必須充分考慮系統的安全,依照安全國家標準采取安全管理措施,保證監控系統安全可靠運行。
(5)經(jīng)濟性:系統的經(jīng)濟性是一個(gè)重要因素,使系統具有良好的性能價(jià)格比是共纜監控系統設計的一個(gè)重要原則。
(6)可擴展性:在系統需要擴展時(shí),前端設備數量將靈活增加,不改變系統的運行方式,以保證用戶(hù)的投資安全。
(7)實(shí)用性:采用高科技手段,進(jìn)行智能化設計,盡量減少系統操作的復雜性,并做到系統工作穩定可靠、維護簡(jiǎn)單;軟件使用界面友好,完全達到智能化控制。
結合工作面的實(shí)際情況,對視頻監控系統設計了共纜傳輸方案,該方案具有以下特點(diǎn):①共纜傳輸方式是將多個(gè)監控點(diǎn)信號共用一根電纜傳輸,大大節省了線(xiàn)纜數量和施工時(shí)間,降低了系統成本和施工難度。②該系統以同軸電纜作為傳輸介質(zhì),安裝工藝簡(jiǎn)單,性能可靠。③信號抗干擾性強,系統采用特殊的信號調制方式,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(wú)延時(shí),畫(huà)面清晰,傳輸速度快,基本沒(méi)有延時(shí)。④傳輸距離遠,采用頻率拓展技術(shù),可以在較遠的范圍內傳輸,而且可以添加放大器以延長(cháng)傳輸距離,監控距離可達數千米。⑤系統結構簡(jiǎn)單,維護、擴展簡(jiǎn)單方便,有新增節點(diǎn)加入不用重新布線(xiàn),只需插入到主干電纜上即可,出現故障查找容易,維護方便,簡(jiǎn)單可靠。⑥系統特別適合煤礦井下采煤工作面、掘進(jìn)工作面的監視點(diǎn)位置經(jīng)常的動(dòng)態(tài)檢測點(diǎn)。
共纜監控系統由地面中心鉆,共纜主控軟件、礦用隔爆攝像儀、礦用視頻遠傳器、礦用視頻插入器、礦用視頻單向放大器、視頻還原處理器、共纜監控器、轉換隔離器、和監控計算機組成,結構圖見(jiàn)圖1。
3 結論
文章闡述了現有煤礦使用的視頻監控系統的3種方法,結合工作面視頻監控的實(shí)際環(huán)境和要求,分析了3種辦法的優(yōu)缺點(diǎn),最終設計了一種適合本集團公司礦井實(shí)際情況的工作面視頻監控方案。該方案解決了布線(xiàn)難、安裝復雜、維護困難等弊病,是一種值得推廣的方案。
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