井下監(jiān)控系統(tǒng)解決方案加強煤礦安全生產

井下監(jiān)控系統(tǒng)解決方案加強煤礦安全生產
系統(tǒng)管理軟件采用集成化、模塊化設計，將學校日常視頻監(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，并且實現了各個子模塊之間的聯動。

前言

近年來，煤礦發(fā)生事故的數量在不斷增加，如何加強安全生產，提高預警和事后搜救工作效率，擺到了國家各級主管部門和領導的面前。在經濟高速發(fā)展、能源供應緊張的形勢下，如何處理好保證安全和提高產量的關系，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、安全與效益的關系，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、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導對安全生產工作提出了很高的要求和期望。我們認為提升安全生產信息化管理水平，加強以災害預防、搜救為主要目標的安全生產長效機制，是我國安全生產工作的必由之路。

在此環(huán)境下，天地偉業(yè)數碼科技有限公司率先推出適用于煤礦的數字視頻監(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)控指揮中心聯網，使煤礦安全管理工作向科學化、規(guī)范化、數字化管理軌道邁進，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、培訓時間有限的農民工，甚至存在井下抽煙等嚴重違章現象。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：

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、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場的安全生產情況，而且能及時發(fā)現事故苗子，防患于未然，也能為事后分析事故提供有關的第一手圖像資料。同時要求上級有關監(jiān)管部門可以通過網絡遠程查看進行狀況，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，坑道內只有660V、127V兩種電壓，需要考慮電源轉換；第三，井下空氣中瓦斯和粉塵含量較高，容易發(fā)生爆炸，所以必須使用經過煤安認證的隔爆防護罩。

現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生衰耗、畸變、延時，并且易受井下各種設備干擾，使圖像質量下降，用于煤礦復雜的工作現場時，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，查詢取證時十分煩瑣，難以維護，不能實現多監(jiān)控中心和多級監(jiān)控管理，不適合當前有關領導部門對煤礦安全生產監(jiān)督、管理的要求。

隨著傳輸技術和計算機技術的發(fā)展，數字化的視頻傳輸應用得到廣泛普及，在煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)中引入數字化遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)也是大趨勢。

天津天地偉業(yè)數碼科技有限公司展開深入調研，憑借不斷創(chuàng)新的理念以及豐富的系統(tǒng)業(yè)務整合經驗，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”的實現進行說明。

井下監(jiān)控

針對井下的復雜環(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，該設備為全不銹鋼構造，密封性能好，并且防腐、防塵、防水，可裝定焦鏡頭，已經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。防護罩內可以安裝一臺單路視頻光端機用于視頻傳輸，同時內置127V轉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)合理布線設置監(jiān)控中心。我們選擇天地偉業(yè)的數字視頻光端機，它采用鋼質Q座、自恢復保險開關電源，追求細節(jié)完美。超級光學動態(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。獨特光功率自適應電路設計，即插即用，使用無需任何調節(jié)。采用頻率調制方法，降低了重影、抖動及通道間串擾，從而達到極佳的傳輸質量?？蛇m應多種惡劣的環(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，獨立式和插卡式結構。帶電熱插拔，即插即用。自動恢復過載保護；實時傳輸；表面貼裝技術；BNC視頻連接器。ST、FC光學連接器單模光纖允許最大鏈損為18dB（DFB可達29dB）。超級光學動態(tài)范圍，使用無需調節(jié)。

井上統(tǒng)一管理

井下視頻傳輸到監(jiān)控中心后使用接收光端機將光信號還原為視頻信號，經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器安裝一臺8～36路的天地偉業(yè)TC-2800AV數字監(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數字壓縮方式，圖像質量清晰，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?？梢詫崿F各級部門聯網監(jiān)控，指揮終端、中心控制室以及上級領導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現場實景進行位置調整。系統(tǒng)具有單畫面、多畫面和全屏等多種顯示方式，預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整。系統(tǒng)具有錄像效果調節(jié)功能、網絡傳輸質量，保證其圖像在局域網和廣域網上都能進行網絡傳輸。系統(tǒng)具有音、視頻實時網絡瀏覽功能，每路圖像可允許多個網絡客戶端同時進行網絡瀏覽。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)具有通過網絡實現上級領導與礦井監(jiān)控中心工作人員進行網絡會話的功能，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)現與及時響應，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)采用模塊化設計，內部結構為插板連接方式，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，有多種報警布撤防控制方式和消警方式的選擇；系統(tǒng)支持分級控制，最多可達31級分控，主機兼容多種控制協議，控制解碼器、快球方便靈活；系統(tǒng)配備大屏幕中文液晶顯示、搖桿控制鍵盤，擁有強大功能的多媒體控制功能，通過軟件還可實現電子地圖、視頻報警和單路硬盤錄像的功能；同時，系統(tǒng)支持矩陣硬錄集成功能，通過硬錄集成主機既可以實現對矩陣的各種控制，又可以進行多畫面顯示和錄像，還可通過網絡傳輸、進行分控；系統(tǒng)還提供網絡級聯的功能，強大的網絡拓撲結構，集群化管理，多樣化編程設置功能，實現多級用戶的不同瀏覽和控制權限，輕松實現各個監(jiān)控站點之間的圖像、聲音切換和控制，實現信息共享。

?遠程指揮中心

包括若干個指揮終端，安裝在各級煤礦監(jiān)管部門，各級領導在自己的辦公電腦上使用IE瀏覽器訪問各煤礦企業(yè)數字監(jiān)控主機，就可以同時對不同的煤礦企業(yè)分別進行監(jiān)看。指揮終端可以在煤礦企業(yè)局域網內，也可以在遠端通過Internet或專網進行遠程指揮。

數字視頻中心矩陣系統(tǒng)配合TC-2800AV主機使用，實現對前端主機管理、控制、瀏覽、錄像功能，并集成逆向解碼主機系統(tǒng)的全部功能。本系統(tǒng)使用硬件解碼技術，系統(tǒng)更加安全可靠，支持更多路視頻同時預覽（25路）并能將各視頻外接監(jiān)視器，在屏幕墻上顯示。它支持更復雜的自動切換模式，客戶按需要對其進行設置，加強了遠程網絡管理與控制的功能。

綜上所述，用遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)，地面監(jiān)控人員可以直接對井下情況進行實時監(jiān)控，不僅能直觀的監(jiān)視和記錄井下工作現場的安全生產情況，而且能及時發(fā)現事故苗子，防患于未然，也能為事后分析事故提供有關的第一手圖像資料。另外，煤礦監(jiān)管部門可以從省部管理中心遠程監(jiān)看井下狀況，提出整改方法，減少事故隱患，因此天地偉業(yè)遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)將是保障礦井安全生產的重要組成部分。