煤礦加強安全生產(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，將學(xué)校日常視頻監(jiān)控、錄像模塊，安防報警模塊和信息溝通平臺進行了有機集成，并且實現(xiàn)了各個子模塊之間的聯(lián)動。

前言

近年來，煤礦發(fā)生事故的數(shù)量在不斷增加，如何加強安全生產(chǎn)，提高預(yù)警和事后搜救工作效率，擺到了國家各級主管部門和領(lǐng)導(dǎo)的面前。在經(jīng)濟高速發(fā)展、能源供應(yīng)緊張的形勢下，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。

為此，如何正確處理安全與生產(chǎn)、安全與效益的關(guān)系，如何準確、實時、快速履行煤礦安全監(jiān)測職能，有效進行礦工管理，保證搶險救災(zāi)、安

全救護的高效運作顯得尤為重要和緊迫。面對新形勢、新機遇和新挑戰(zhàn)，國家各級主管部門的領(lǐng)導(dǎo)對安全生產(chǎn)工作提出了很高的要求和期望。我們認為提升安全生產(chǎn)信息化管理水平，加強以災(zāi)害預(yù)防、搜救為主要目標的安全生產(chǎn)長效機制，是我國安全生產(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、信號傳輸、中心控制、遠程監(jiān)管等各方面提出全方位的解決辦法，可以實現(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，提高煤礦安全管理水平。

需求分析

在美國，煤礦已實現(xiàn)高度機械化，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，采煤機械化程度僅為45％，礦工隊伍很大一部分是文化水平較低、培訓(xùn)時間有限的農(nóng)民工，甚至存在井下抽煙等嚴重違章現(xiàn)象。這樣的千軍萬馬集中在高度危險的作業(yè)環(huán)境中，極易發(fā)生事故，造成重大傷亡。我們在分析近期幾個煤礦發(fā)生的特大事故時發(fā)現(xiàn)：

①地面與井下人員的信息溝通不及時；
②地面人員難以及時動態(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，搶險救災(zāi)、安全救護的效率低，搜救效果差。

目前，煤礦井下作業(yè)因為遠離地面，地形復(fù)雜，環(huán)境惡劣與地面人員間溝通不便，如果利用遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)，地面監(jiān)控人員則可以直接對井下情況進行實時監(jiān)控，不僅能直觀的監(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。同時要求上級有關(guān)監(jiān)管部門可以通過網(wǎng)絡(luò)遠程查看進行狀況，提出整改方法。

煤礦井下環(huán)境惡劣：第一，煤礦內(nèi)坑道沒有光線，且不能使用紅外射燈，需要使用低照度攝像機；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)過煤安認證的隔爆防護罩。

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，模擬視頻信號容易產(chǎn)生衰耗、畸變、延時，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)場時，效果不好。

其次，視頻信號的傳輸對距離十分敏感，當傳輸距離大于幾百米時，不便于系統(tǒng)的維護和升級。

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、靈活性和擴展性差，查詢?nèi)∽C時十分煩瑣，難以維護，不能實現(xiàn)多監(jiān)控中心和多級監(jiān)控管理，不適合當前有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)部門對煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)督、管理的要求。

隨著傳輸技術(shù)和計算機技術(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)字化遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)也是大趨勢。

天津天地偉業(yè)數(shù)碼科技有限公司展開深入調(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，推出了煤礦監(jiān)控“三位一體”管理平臺系統(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)管部門分別監(jiān)督三個組成部分進行一體化管理，下面將就“三位一體”的實現(xiàn)進行說明。

井下監(jiān)控

針對井下的復(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攝像機，配備專用鏡頭，它可以在僅有一點星光的環(huán)境中,就可以達到白天的效果，免于安裝紅外燈，其最低照度僅為0.0003Lux，但可以達到570線高清晰畫面效果。

防護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)通過煤安隔爆等級認證D級標準，適用于有瓦斯或煤塵爆炸危險的煤礦井下。防護罩內(nèi)可以安裝一臺單路視頻光端機用于視頻傳輸，同時內(nèi)置127V轉(zhuǎn)12V的電源適配器可以滿足井下的電力使用標準，符合集中供電的要求。


煤礦井道中采用光纜進行視頻傳輸，因為使用光信號傳輸杜絕了以往傳統(tǒng)視頻線纜傳輸產(chǎn)生的電信號，減少隱患，而且光纖傳輸距離很長，可達30km，便于煤礦企業(yè)合理布線設(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，它采用鋼質(zhì)Q座、自恢復(fù)保險開關(guān)電源，追求細節(jié)完美。超級光學(xué)動態(tài)范圍，允許最大鏈損26dB。無電磁干擾、無射頻干擾、無地電流。通過機身指示燈狀態(tài)可判別出線路故障點。獨特光功率自適應(yīng)電路設(shè)計，即插即用，使用無需任何調(diào)節(jié)。采用頻率調(diào)制方法，降低了重影、抖動及通道間串擾，從而達到極佳的傳輸質(zhì)量?？蛇m應(yīng)多種惡劣的環(huán)境，兼容NTSC、PAL、SECAM多種制式。支持通過一根光纖傳輸八路視頻，獨立式和插卡式結(jié)構(gòu)。帶電熱插拔，即插即用。自動恢復(fù)過載保護；實時傳輸；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29dB）。超級光學(xué)動態(tài)范圍，使用無需調(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將光信號還原為視頻信號，經(jīng)過視頻分配器后接入硬盤錄像、矩陣進行視頻監(jiān)看，也可以輸入到畫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8～36路的天地偉業(yè)TC-2800AV數(shù)字監(jiān)控主機，對井下狀況進行實時視頻監(jiān)控和錄像。

TC-2800AV采用MPEG4數(shù)字壓縮方式，圖像質(zhì)量清晰，每小時硬盤空間占有量為25M/小時－100M/小時，通常情況為75M/小時，甚至更低，可大大節(jié)省硬盤空間。支持純視頻壓縮，也可以音視頻同時混合壓縮。可以實現(xiàn)各級部門聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控，指揮終端、中心控制室以及上級領(lǐng)導(dǎo)終端可通過語音對講對煤礦開采企業(yè)進行遠程指揮；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進行圖像預(yù)覽和錄像。系統(tǒng)具有實時日期和時鐘視頻疊加功能：對礦井全程視頻圖像進行實時日期和時鐘預(yù)覽和錄像，保證采礦過程的完整性和真實性。其日期和時鐘在畫面中的顯示方式和顯示位置可根據(jù)現(xiàn)場實景進行位置調(diào)整。系統(tǒng)具有單畫面、多畫面和全屏等多種顯示方式，預(yù)覽顯示畫面在多畫面顯示方式下，其顯示位置可進行人為調(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)上都能進行網(wǎng)絡(luò)傳輸。系統(tǒng)具有音、視頻實時網(wǎng)絡(luò)瀏覽功能，每路圖像可允許多個網(wǎng)絡(luò)客戶端同時進行網(wǎng)絡(luò)瀏覽。系統(tǒng)具有對剩余硬盤空間顯示和容量不足警示功能，提供線性和循環(huán)錄像兩種模式。系統(tǒng)具有客戶端對錄像資料的檢索、管理和回放。系統(tǒng)具有通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)上級
領(lǐng)導(dǎo)與礦井監(jiān)控中心工作人員進行網(wǎng)絡(luò)會話的功能，從而保障指揮的有效性和實時性。系統(tǒng)具有易安裝性和易維護性。系統(tǒng)具有操作簡單，界面簡潔，功能直觀明確。

為了實時監(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)控具有實時性好、畫面清楚的特點，可以滿足煤礦中突發(fā)事件的快速發(fā)現(xiàn)與及時響應(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、操作簡便等優(yōu)點，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，內(nèi)部結(jié)構(gòu)為插板連接方式，減少接線，提高可靠性，更利于系統(tǒng)的擴展；通訊線路全部采用RS-485通訊，使接線更簡單，同時提高了抗干擾能力和通訊距離。系統(tǒng)配置靈活，單機64路輸入、8路輸出，通過擴展可達1024路音視頻同步輸入、64路音視頻同步輸出，系統(tǒng)萬能切換、報警切換具有功能強大、設(shè)置簡單、操作方便的特點，可編程存儲32組切換序列，每個序列可達120個攝像機位置；系統(tǒng)支持256路并行或串行報警輸入、多種實時報警狀態(tài)顯示和報警輸出，