煤礦加強安全生產(chǎn)井下監控系統解決方案

系統管理軟件采用集成化、模塊化設計，將學(xué)校日常視頻監控、錄像模塊，安防報警模塊和信息溝通平臺進(jìn)行了有機集成，并且實(shí)現了各個(gè)子模塊之間的聯(lián)動(dòng)。

前言

近年來(lái)，煤礦發(fā)生事故的數量在不斷增加，如何加強安全生產(chǎn)，提高預警和事后搜救工作效率，擺到了國家各級主管部門(mén)和領(lǐng)導的面前。在經(jīng)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(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，如何準確、實(shí)時(shí)、快速履行煤礦安全監測職能，有效進(jìn)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，國家各級主管部門(mén)的領(lǐng)導對安全生產(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，加強以災害預防、搜救為主要目標的安全生產(chǎn)長(cháng)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)數碼科技有限公司率先推出適用于煤礦的數字視頻監控系統，本系統從視頻監控、信號傳輸、中心控制、遠程監管等各方面提出全方位的解決辦法，可以實(shí)現井下監控中心、地、市煤礦安全監控指揮中心與省局監控指揮中心聯(lián)網(wǎng)，使煤礦安全管理工作向科學(xué)化、規范化、數字化管理軌道邁進(jìn)，提高煤礦安全管理水平。

需求分析

在美國，煤礦已實(shí)現高度機械化，井下工作人員很少，作業(yè)規范、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(shí)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(wàn)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(gè)煤礦發(fā)生的特大事故時(shí)發(fā)現：

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控系統，地面監控人員則可以直接對井下情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監控，不僅能直觀(guān)的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。同時(shí)要求上級有關(guān)監管部門(mén)可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò )遠程查看進(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；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(jīng)過(guò)煤安認證的隔爆防護罩。

現在一些煤礦使用的視頻監控系統都是早期的模擬監控，性能和穩定性不高，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(shí)，并且易受井下各種設備干擾，使圖像質(zhì)量下降，用于煤礦復雜的工作現場(chǎng)時(shí)，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(shí)，不便于系統的維護和升級。

最后，傳統的模擬視頻監控系統，由于可靠性和性能差、靈活性和擴展性差，查詢(xún)取證時(shí)十分煩瑣，難以維護，不能實(shí)現多監控中心和多級監控管理，不適合當前有關(guān)領(lǐng)導部門(mén)對煤礦安全生產(chǎn)監督、管理的要求。

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

天津天地偉業(yè)數碼科技有限公司展開(kāi)深入調研，憑借不斷創(chuàng )新的理念以及豐富的系統業(yè)務(wù)整合經(jīng)驗，推出了煤礦監控“三位一體”管理平臺系統，“三位一體”指的是把井下集中監控、井上統一管理、監管部門(mén)分別監督三個(gè)組成部分進(jìn)行一體化管理，下面將就“三位一體”的實(shí)現進(jìn)行說(shuō)明。

井下監控

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(zhuān)用鏡頭，它可以在僅有一點(diǎn)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(xiàn)高清晰畫(huà)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(jīng)通過(guò)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(shí)內置127V轉12V的電源適配器可以滿(mǎn)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(jìn)行視頻傳輸，因為使用光信號傳輸杜絕了以往傳統視頻線(xiàn)纜傳輸產(chǎn)生的電信號，減少隱患，而且光纖傳輸距離很長(cháng)，可達30km，便于煤礦企業(yè)合理布線(xiàn)設置監控中心。我們選擇天地偉業(yè)的數字視頻光端機，它采用鋼質(zhì)Q座、自恢復保險開(kāi)關(guān)電源，追求細節完美。超級光學(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)機身指示燈狀態(tài)可判別出線(xiàn)路故障點(diǎn)。獨特光功率自適應電路設計，即插即用，使用無(wú)需任何調節。采用頻率調制方法，降低了重影、抖動(dòng)及通道間串擾，從而達到極佳的傳輸質(zhì)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(guò)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(dòng)恢復過(guò)載保護；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29dB）。超級光學(xué)動(dòng)態(tài)范圍，使用無(wú)需調節。

井上統一管理

井下視頻傳輸到監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(guò)視頻分配器后接入硬盤(pán)錄像、矩陣進(jìn)行視頻監看，也可以輸入到畫(huà)面分割器使用大屏幕等離子電視監看。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數字監控主機，對井下?tīng)顩r進(jìn)行實(shí)時(shí)視頻監控和錄像。

TC-2800AV采用MPEG4數字壓縮方式，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)現各級部門(mén)聯(lián)網(wǎng)監控，指揮終端、中心控制室以及上級領(lǐng)導終端可通過(guò)語(yǔ)音對講對煤礦開(kāi)采企業(yè)進(jìn)行遠程指揮；系統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(jìn)行圖像預覽和錄像。系統具有實(shí)時(shí)日期和時(shí)鐘視頻疊加功能：對礦井全程視頻圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)日期和時(shí)鐘預覽和錄像，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現場(chǎng)實(shí)景進(jìn)行位置調整。系統具有單畫(huà)面、多畫(huà)面和全屏等多種顯示方式，預覽顯示畫(huà)面在多畫(huà)面顯示方式下，其顯示位置可進(jìn)行人為調整。系統具有錄像效果調節功能、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。系統具有對剩余硬盤(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。系統具有客戶(hù)端對錄像資料的檢索、管理和回放。系統具有通過(guò)網(wǎng)絡(luò )實(shí)現上級
領(lǐng)導與礦井監控中心工作人員進(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。系統具有易安裝性和易維護性。系統具有操作簡(jiǎn)單，界面簡(jiǎn)潔，功能直觀(guān)明確。

為了實(shí)時(shí)監控的需要，我們使用天地偉業(yè)TC-8700視頻矩陣切換到電視墻上監看，純視頻監控具有實(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)現與及時(shí)響應，TC-8700系列音視頻矩陣是具有集成度高、功能全面、性能穩定、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，是大中型監控系統的理想選擇。系統采用模塊化設計，內部結構為插板連接方式，減少接線(xiàn)，提高可靠性，更利于系統的擴展；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。系統配置靈活，單機64路輸入、8路輸出，通過(guò)擴展可達1024路音視頻同步輸入、64路音視頻同步輸出，系統萬(wàn)能切換、報警切換具有功能強大、設置簡(jiǎn)單、操作方便的特點(diǎn)，可編程存儲32組切換序列，每個(gè)序列可達120個(gè)攝像機位置；系統支持256路并行或串行報警輸入、多種實(shí)時(shí)報警狀態(tài)顯示和報警輸出，