煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)設計方案

1、煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)設計方案近年來，煤礦事故頻頻發(fā)生，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。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)境下浙江大華技術股份有限公司率先推出適用于煤礦的數字

2、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。利用遠程視頻監(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，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，因此新天安遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng) 將是保障礦井安全生產的重要組成部分。需求分

3、析在我國，采煤機械化程度僅為4 5%，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， 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

4、故，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。 煤礦監(jiān)控系統(tǒng)需要滿足以下功能要求： 視頻監(jiān)控設備滿足煤礦行業(yè)防爆、隔爆等級國家標準； 可以實現各級部門聯網監(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。

5、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)具有錄像資料轉制 vcd、dvd 光盤存儲功能，便于資料的保存和 資料審閱的便捷。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

6、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。系統(tǒng)組成 整個系統(tǒng)基于廣州萊克電子有限公司專門針對煤礦系統(tǒng)開發(fā)的 dh-600 數字圖像監(jiān)控系統(tǒng)進行設計。搭建系統(tǒng)平臺的核心設備網絡視頻服務 器 dh-nvs1604c 及客戶端軟件 dh-600 都由廣州萊克電子有限公司自主 開發(fā)設計 根據用戶實際情況，結合我司設計經驗以及前期對一些煤礦企業(yè)的施 工經驗作了以下系統(tǒng)設計。工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)由攝像設備、和視頻服務器（具有監(jiān)控主機、硬盤 錄像功能）等設備構成。后臺視頻服務器的各種信號輸入接口滿足煤 礦終期建設規(guī)模要求。工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)可分為主站監(jiān)控層、終端層（分為井上部分、井下 部分）及遠端

7、監(jiān)控中心，終端層的用攝像機作系統(tǒng)的前端單元負責采 集各監(jiān)視點的視頻信號，并將視頻信號壓縮編碼傳送到控制室室內的 視頻監(jiān)控中心。這樣工作人員就可以在控制室的圖像控制臺或圖像監(jiān) 視器來監(jiān)視各種設備的運行狀況。同時，工作人員也可以通過圖像控 制機對前端的攝像機發(fā)布控制命令，對圖像進行諸如取景、定位、光 圈大小、聚焦遠近和變倍等操作。遠端監(jiān)控中心通過局域網獲取前端 煤礦圖像，并且在登錄權限滿足的情況下具備前端煤礦礦井等擁有的 一切管理操作功能。根據線纜技術參數和我方施工經驗可以保證現場圖像傳輸的清晰度和 控制效果，因此井下攝像機信號通過光纖以及光端機傳輸，其它井上 攝像設備通過光纜及視頻光端機結合視頻

8、電纜、控制線與系統(tǒng)連接， 視頻、控制信號的傳輸都采用屏蔽電纜。此外，圖像監(jiān)視系統(tǒng)應具有和煤礦內其它監(jiān)控系統(tǒng)接口的功能，運行 值班人員在監(jiān)控主機上操作時，可直接在監(jiān)視器觀看相應設備的狀況 這樣可以進一步提高運行人員操作設備時的可靠性和安全性。布置在井上的攝像設備包括高速智能球機、紅外槍機、嵌入式紅外半 球攝像機、等，布置于井下的攝像機設備為煤礦專用防爆攝像儀，該 設備內置超低照度攝像機、視頻光端機，可直接通過光纜傳輸到監(jiān)控 中心。系統(tǒng)核心設備是網絡視頻服務器 dh-nvs1604c圖像信號的接收、編碼、發(fā)送；云臺鏡頭控制信號的發(fā)送；報警信號的接收；以及系統(tǒng)數據管 理都由它完成。網絡視頻服務器可接

9、入內部傳輸網，送到煤礦企業(yè)mis上，通過在監(jiān)控主機上安裝客戶端軟件就可實現對前端設備的管理監(jiān)控。系統(tǒng)結構整個系統(tǒng)有井上視頻采集、井下視頻采集、監(jiān)控中心控制室和遠程視 頻監(jiān)看指揮系統(tǒng)三部份組成，遠程指揮終端可通過網絡訪問監(jiān)控中心 的數字視頻服務器監(jiān)看井上、井下視頻，還可以使用雙向對講向煤礦 企業(yè)進行遠程指揮。由于煤礦企業(yè)一般都有自己的井下檢測設備，我 公司的數字視頻網絡視頻服務器具有友好的程序接口，可以和煤礦企 業(yè)自有設備完美結合起來。銀源煤礦工業(yè)電視分為井上和井下監(jiān)控。井下的防爆攝像儀通過光纖傳輸到地面控制中心的網絡視頻服務器上，井上的攝像機信號直接通過視頻同軸電纜連接到網路視頻服務器。通過中

10、心視頻服務器對網絡 視頻服務器進行配置。局域網內用戶可以通過授權察看或者錄像。企 業(yè)相關領導具有最高權限，通過最高權限可以對相關人員進行網內授 權。監(jiān)控客戶端以及中心視頻服務器通過交換機和網絡視頻服務器連接， 煤礦系統(tǒng)用戶輸入系統(tǒng)分配地用戶名和密碼就可進入安全監(jiān)視系統(tǒng)進 行系統(tǒng)操作。1、監(jiān)控前端圖像監(jiān)視系統(tǒng)可分為主監(jiān)控層和終端層，終端層的用攝像機作系統(tǒng)的 前端單元負責采集各監(jiān)視點的視頻信號，并將視頻信號壓縮編碼傳送 到控制室室內的視頻監(jiān)控中心。這樣工作人員就可以在控制室的圖像 控制臺或圖像監(jiān)視器來監(jiān)視各種設備的運行狀況。同時，工作人員也 可以通過圖像控制機對前端的攝像機發(fā)布控制命令，對圖像進行

11、諸如 取景、定位、光圈大小、聚焦遠近和變倍等操作。2、主監(jiān)控層主監(jiān)控層配置 1 臺中心視頻管理服務器，監(jiān)控主機通過中心交換機與 網絡視頻服務器聯網，在監(jiān)控主機上可以實現實時監(jiān)視。模擬視頻信 號從網絡視頻服務器的視頻或 vga輸出口輸出，通過直接操作視頻服務 器可對前端攝像機進行操作，并能接收顯示各路報警信號。網絡視頻 服務器可接入內部傳輸網，送到煤礦企業(yè) mis 上,通過在配置的客戶機 上安裝客戶端軟件就可實現對前端設備的管理監(jiān)控。3、終端層煤礦專用攝像機 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，

12、 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。針對井下的復雜環(huán)境，綜合考慮各種因素，我們選擇常州裕華的kba121b型礦用本安型光纖攝像儀，該機內置具有 黑夜之鷹”稱號的星 光級渥太克 wat-902h 攝像機，配備 4.5-10mm 高品質手動調焦、自動 光圈鏡頭，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。攝像儀防護罩采用全不銹鋼構造，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

13、于有瓦斯或煤塵爆炸危險的煤礦井下。防護罩內安裝一臺單 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。地面高速智能球機智能球機采用了英國dational的dat-sd6005高速一體化智能球機產品， 內部帶有溫控設備， 在寒冷天氣來臨時， 攝像機將自動切換加熱裝置， 已達到低溫環(huán)境下的監(jiān)視要求；球機具有預置點功能，當現場發(fā)生報 警時，通過軟件的聯動設置，球

14、機會自動轉動到報警發(fā)生地，調節(jié)鏡 頭進行監(jiān)視。dational 智能球機配合我公司的網絡視頻服務器可實現三維智能定位 功能，鼠標輕輕一點就可將監(jiān)視對象自動定位到屏幕中心，并通過鼠 標的拖拽可實現被監(jiān)視物體的任意放大和縮小。地面紅外攝像機 地面彩色紅外槍機以及地面彩色紅外嵌入式半球攝像機我方選用具有 高性價比的攝像機，產品均自帶紅外燈、防塵、防雨，完全可以滿足 煤礦工業(yè)電視監(jiān)控要求。系統(tǒng)實現前端攝像機信號通過 bnc 頭直接從攝像機后端輸出，經過視頻線syv75-5-1傳輸至中心機房的網絡視頻服務器的視頻輸入端。云臺轉動、 攝像機鏡頭變倍聚焦的控制信號由網絡視頻服務器的 rs485口輸出，通過控

15、制線rvvp2 X 1.5傳輸至云臺鏡頭解碼器和球機解碼板。 通過解碼輸出控制信號到云臺和攝像機， 從而實現對前端設備的控制。 考慮到煤礦特殊環(huán)境，所有線纜采用具有阻燃性能的產品 ,并加機械保 護。在煤礦主機房主要配置三臺網絡視頻服務器 dh-nvs1604和以及交換機、 監(jiān)控主機等中心設備。網絡視頻服務器放置在機房監(jiān)控室內，所有前端設備信號都接入網絡 視頻服務器。攝像機視頻信號直接接入到監(jiān)控后臺系統(tǒng)的網絡視頻服 務器，控制線與網絡視頻服務器的 rs485 口連接。網絡視頻服務器可控 制球機的上下、左右轉動和放大縮小，以及聚焦、光圈等。整體起到 全方位監(jiān)控作用，使用戶能得到合適的視角和大小可變

16、的畫面。 設備自身帶有網絡接口， 系統(tǒng)可通過 100m 口輸出接入交換機再與煤礦 局域網通道相連，實現遠程網絡監(jiān)控。為了實現系統(tǒng)所有攝像點 24小時錄像的要求， 保存7天或 1個月以上 的錄像時間（報警錄像） ，根據接入攝像機數量在各臺網絡視頻服務器 中配置了 2塊500g硬盤。用戶可通過在網絡客戶端或服務器上直接調 用、備份錄像文件，實現對像文件瀏覽和管理。電纜布線和設備的抗干擾要求1、電纜 根據電力系統(tǒng)對電纜的特殊要求（阻燃、防火、防小動物） ，工程中使 用的控制電纜、視頻電纜和電源電纜為阻燃電纜，對高壓電磁場有良 好的屏蔽作用。電纜可以在 500kv （含500kv）以下電壓等級的煤礦或

17、 電力行業(yè)中消除環(huán)境中高電場、高磁場等一些干擾因素對系統(tǒng)造成的 影響。2、管件 戶外埋地電纜加套熱鍍鋅管，電纜溝內電纜加套 pvc 管，室內電纜加 套 pvc 槽。3、設備的抗干擾要求 為了提高系統(tǒng)的抗干擾能力，在電源接口處，采用自恢復保險絲、 tvs 器件、防雷器件等多種保護措施；在通信接口處，采用防設備內置雷 器件等多種保護措施；在其他輸入輸出接口處，也都采用內置防雷器 件等多種保護措施； 另外，各種地線完全隔離和設備的外殼進行接地。 遠端監(jiān)控中心1、結構說明中心交換機連接了網絡視頻服務器以及中心管理服務器和監(jiān)控主機等設備，中心管理軟件安裝在中心管理服務器上面，直接對網絡視頻服務器以及客戶

18、端進行配置以及對客戶端用戶授權。中心交換機可以接入到煤礦系統(tǒng)局域網或者廣域網，遠端用戶通過訪問中心視頻管理服 務器，可以查看或記錄煤礦監(jiān)控點的情況。遠端客戶也可以通過 web 瀏覽實現實時的監(jiān)控。2、軟件說明以下簡要說明軟件相關特點，詳細軟件功能特點見6.11 “軟件系統(tǒng) ”。1）軟件運行于 WINOOWS98/2000平臺，具備一定的兼容性，無論采用 何種編碼方式，均可在 WINOOWS98/2000平臺上運行；軟件提供的各 項操作、控制功能（圖像切換、攝像機動作、報警設置和撤消）等直觀易懂，使用方便；用戶操作的監(jiān)控終端采用 WINOOWs系統(tǒng)平臺，全 中文界面，人機交互性能好，使用方便、簡單，只要通過點擊鼠標器 就可實現控制，也可用操縱桿進行控制。2）系統(tǒng)軟件可根據用戶要求完善各項管理功能。3）系統(tǒng)具有良好的擴展性，無論同一前端的監(jiān)控點數量增刪、同一系 統(tǒng)的前端數量增刪、終端用戶數量的增刪，都留有足夠空間，隨時可 以根據用戶的需要進行擴展。可隨時增加攝像機等前端監(jiān)控設備。 可方便擴充遠程數字圖像編碼器的數量。在連網的相關科室的計算機終端上只要系統(tǒng)授權， 增加相應的軟件或 用 web 瀏覽器即可具有遠程圖像監(jiān)視的各種功能。支持 web 方式監(jiān)控：采用 web 服務器技術，聯網的計