煤礦寬頻共纜監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計預(yù)案

1、寬頻共纜“一線通”工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)煤礦應(yīng)用設(shè)計方案北京恒星科通科技進(jìn)展有限公司2005年4月公司簡介恒星科通位于中國硅谷一中關(guān)村科技園區(qū)，專業(yè)致力于智 能廣播與寬頻共纜監(jiān)控產(chǎn)品的研發(fā)與生產(chǎn)和銷售。公司依托中 關(guān)村科技園雄厚的科技底蘊(yùn)，與多家高校和科研機(jī)構(gòu)建立了廣 泛合作關(guān)系，堅持“以人為本，以科技為先導(dǎo)”不斷探究與創(chuàng) 新的企業(yè)理念，先后推出“數(shù)字化可尋址智能調(diào)頻廣播” 和“寬 頻共纜監(jiān)控”系統(tǒng)，填補(bǔ)了國內(nèi)空白，并已形成一定生產(chǎn)規(guī)模。公司依照我國公共廣播進(jìn)展現(xiàn)狀和趨勢，開發(fā)出具有自主知 識產(chǎn)權(quán)的數(shù)字化可尋址智能調(diào)頻廣播系統(tǒng)，采納FM調(diào)頻調(diào)制與頻 分復(fù)用技術(shù)、單片機(jī)編解碼技術(shù)及 VB軟件編程技術(shù)等

2、有機(jī)結(jié)合, 以全新的設(shè)計理念全面實現(xiàn)了 “音源數(shù)字化、播放自動化、治理 智能化、擴(kuò)展自由化”。電視廣播信號、FM-SCA副載波編碼操縱 信號用一根同軸電纜傳輸，搭建了校園廣播“一線通”平臺。寬頻共纜“一線通”監(jiān)控系統(tǒng)以其簡潔的布線結(jié)構(gòu)、獨特 的傳輸方式、方便靈活的可擴(kuò)容性，可實現(xiàn)40多路音視頻信號和操縱信號采納一根同軸電纜雙向傳輸幾十公里，該系統(tǒng)完全 摒棄了傳統(tǒng)監(jiān)控繁瑣的布線方式，完全解決了大系統(tǒng)、遠(yuǎn)距離 監(jiān)控系統(tǒng)圖像傳輸?shù)睦_，構(gòu)建了 “一條大路通羅馬”的新格 局。公司多年致力于教育信息化的實施和進(jìn)展，本著“誠信、謙實”的原則，以性價比高、優(yōu)質(zhì)服務(wù)、技術(shù)雄厚等贏得了全國 寬敞客戶的贊許，我們

3、將長此以往，再接再厲，用實際行動回報 客戶對我們的信任和支持。概述目前，煤礦井下作業(yè)因為遠(yuǎn)離地面，地形復(fù)雜，環(huán)境惡劣， 如瓦斯爆炸、地下滲水等事故經(jīng)常發(fā)生。 利用遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)， 地面監(jiān)控值班人員能夠直接對井下工作面情況進(jìn)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， 關(guān)于存在 的隱患能夠迅速做出處理， 幸免可能發(fā)生的事故。 也能為事后分 析事故提供有關(guān)的第一手圖像資料。 因此遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)是現(xiàn) 代礦井安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)的重要組成部分。當(dāng)前一些煤礦使用的視頻監(jiān)控系統(tǒng)差不多上早期的模擬監(jiān) 控，性能和穩(wěn)定性不高。現(xiàn)在隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)展，基于有線電 視技術(shù)的基礎(chǔ)北京恒星科通公司

4、開發(fā)出了適合煤礦監(jiān)控系統(tǒng)的 一系列產(chǎn)品， 為煤礦監(jiān)控提供了全新的觀念和更寬敞的空間， 實 現(xiàn)了遠(yuǎn)程實時（廣播）和監(jiān)控、遠(yuǎn)程遙控攝像機(jī)的功能。寬頻共 纜“一線通”監(jiān)控產(chǎn)品的出現(xiàn)在各個行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。因此在煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)中寬頻共纜“一線通”監(jiān)控系統(tǒng)將取代傳統(tǒng) 模擬監(jiān)控是一種必定的趨勢。寬頻共纜“一線通”監(jiān)控系統(tǒng)擁有強(qiáng)大的治理功能、良好的 兼容性、方便的可擴(kuò)展性、優(yōu)越的性價比、超強(qiáng)的抗干擾性、圖像數(shù)據(jù)雙向傳輸功能等眾多優(yōu)點，完全能夠替代傳統(tǒng)模擬監(jiān)控 系統(tǒng)和光端機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，此系統(tǒng)已在眾多領(lǐng)域中得到應(yīng)用。其中包括電力系統(tǒng)的變電站及高速公路收費站、醫(yī)院高等病房、學(xué)校、工廠、煤礦、跨地區(qū)的企業(yè)集團(tuán)等等

5、。一、用戶需求分析：井下采掘點（監(jiān)測點）分散，并隨著生產(chǎn)不斷改變；要求系統(tǒng)安裝、維護(hù)方便；?系統(tǒng)監(jiān)測數(shù)據(jù)準(zhǔn)確；?能夠在環(huán)境惡劣的條件下穩(wěn)定、可靠的工作?監(jiān)控圖像可在礦區(qū)局域網(wǎng)中傳輸煤礦企業(yè)多數(shù)都建有一套閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)，采納的是傳統(tǒng)模擬視頻信號，具有專門大的局限性：首先，有線模擬視頻信號 的傳輸對距離十分敏感，當(dāng)傳輸距離大于500米時，信號容易產(chǎn) 生衰耗、 畸變、群延時，同時易受干擾，使圖像質(zhì)量下降，當(dāng) 用于井下復(fù)雜的工作現(xiàn)場時，圖像質(zhì)量下降的更加明顯；其次， 傳統(tǒng)模擬視頻監(jiān)控?zé)o法聯(lián)網(wǎng)， 只能以點對點的方式監(jiān)視現(xiàn)場， 同 時使得布線工程量極大，不便于系統(tǒng)的維護(hù)和升級；最后，傳統(tǒng) 模擬視頻信號數(shù)

6、據(jù)的存儲會耗費大量的存儲介質(zhì) （如錄像帶 ） ，查 詢?nèi)∽C時十分煩瑣。因受上述緣故的限制，傳統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)只適合在短距離、無干 擾、監(jiān)控點數(shù)少的范圍內(nèi)使用。當(dāng)在監(jiān)控點數(shù)多，傳輸距離遠(yuǎn)、 并現(xiàn)場存在干擾源的場合不適宜使用。北京恒星科通科技進(jìn)展有 限公司依照我國目前工業(yè)電視監(jiān)控市場的需求，結(jié)合我國煤礦監(jiān) 控領(lǐng)域的現(xiàn)狀與進(jìn)展方向，采納頻分復(fù)用、數(shù)字調(diào)制頻分復(fù)用等 CATV成熟的技術(shù)，將圖像、聲音、操縱集于一身寬頻共纜“一線 通”監(jiān)控系統(tǒng)，體現(xiàn)了圖像采集、傳輸、監(jiān)控、記錄、治理為一 體化、集成化等一系列高新技術(shù)。設(shè)計依據(jù)：工程方案的制定、 設(shè)計，依照國家有關(guān)文件、 標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定，要緊有：中華人民共和國安全行

7、業(yè)標(biāo)準(zhǔn) GA/T75-PT民用閉路電視系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范 GBJ42-1981 30MH 1GHZ 聲 音 電 視 信 號 電 纜 分 配 系 統(tǒng) GB6510 86民用建筑電器設(shè)計標(biāo)準(zhǔn) GB/T50314安全防范工程程序與要求 GA/G75-94 視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)要求 GAT367-2001 電視系統(tǒng)視頻指標(biāo) ccir recommendation472-3 工業(yè)企業(yè)通信接地設(shè)計規(guī)范及有關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 三、設(shè)計原則：本設(shè)計方案以用戶的需求為前提，本著以構(gòu)架合理、安全可靠、產(chǎn)品主流、低成本、低維護(hù)為動身點，依照鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)煤礦系統(tǒng)的要求，本著高水準(zhǔn)、高質(zhì)量，提高產(chǎn)品的性能價格比，在設(shè) 計上充分體現(xiàn)當(dāng)

8、前數(shù)字化趨勢， 同時考慮到今后用戶的使用、 維護(hù)、保養(yǎng)的方便性。充分考慮用戶的需求及長遠(yuǎn)利益，我們將最大限度降低設(shè)備造價愛護(hù)終端用戶投資。在許多實際的工程中，即使距離只有 500 米，甚至 300 米也都使用寬頻共纜“一線通”的傳輸方案，緣故是，寬頻共纜“一線通”的傳輸方案，不僅工程簡單、方便、圖像清晰度高，更重要的，寬頻共纜“一線通”傳輸方案的造價差不多和視頻線纜傳輸?shù)姆桨笌缀跻粯?，甚至更低。故在本方案中，前端監(jiān)控點到監(jiān)控中心的傳輸方式寬頻共纜“一線通”的傳輸方案來傳輸， 主控設(shè)備采納數(shù)字硬盤錄像系統(tǒng)。其次，在一般的煤礦中， 由于井下的電電源為 127 交流供電， 井下設(shè)備的取電要求為交流1

9、27V,因此我們充分考慮到這種專門的情況，設(shè)備電源為交流 127V輸入直流+( ) 9V輸出，方 便不同場合的使用。此外，還提出希望能將視頻監(jiān)控的圖像在本礦的局域網(wǎng)上傳 輸，如此礦領(lǐng)導(dǎo)、調(diào)度室、安檢科等在辦公室里就可隨時通過電 腦了解現(xiàn)場的工作和設(shè)備運行情況。四、寬頻共纜監(jiān)控總體設(shè)計：寬頻共纜“一線通” 電視監(jiān)控系統(tǒng)以功能要求的不同共分為 前端寬頻共纜調(diào)制部分、共纜放大傳輸部分、中心操縱部分、網(wǎng) 絡(luò)分控部分、視頻顯示和記錄部分、報警輸出部分 (注，本方案 僅為事例)前端寬頻共纜調(diào)制部分前端攝像機(jī)將現(xiàn)場圖像通過轉(zhuǎn)換變?yōu)殡娦盘枺?通過寬頻共纜 調(diào)制器傳送到監(jiān)控中心。 前端寬頻共纜調(diào)制設(shè)備安裝在監(jiān)視

10、現(xiàn)場 它包括攝像機(jī)、寬頻共纜調(diào)制器、鏡頭及云臺等。1）系統(tǒng)前端設(shè)計講明：前端監(jiān)控點共 14 個監(jiān)控點，包括：值班室 1 個室外動點，距離監(jiān)控中心1.5KM,地磅房1個室外固定點、礦井出口處 2個 室外動點，距離監(jiān)控中心1KM考勤機(jī)1個室內(nèi)固定點，距離監(jiān) 控中心300M井下主巷道2個固定點，距離監(jiān)控中心 2KM井下 回風(fēng)巷道共2個定點，分不距監(jiān)控中心 2 KM以上。回采工作面、 掘進(jìn)工作面共 5 定個點。本監(jiān)控系統(tǒng)由于各個監(jiān)控點距離監(jiān)控中 心較遠(yuǎn)，同時考慮井下電磁干擾源較多， 為保證圖像傳輸?shù)馁|(zhì)量， 該系統(tǒng)由采納寬頻共纜總線傳輸?shù)姆绞剑?在每個監(jiān)控點配備寬頻 共纜調(diào)制器總線傳輸設(shè)備， 它的作用是

11、將攝像機(jī)的信號轉(zhuǎn)換成高 頻載波信號進(jìn)行總線共纜傳輸 將前端每個監(jiān)控點的信號傳輸?shù)?監(jiān)控中心。2）前端設(shè)備安裝示意圖：II IIST-201ST-201解碼器寬頻共纜放大傳輸部分由于考慮到煤礦井下線路走向復(fù)雜、同時比較潮濕所有的分支分配均采納野外防水型分支器，為了幸免外界的干擾信號， 共纜放大傳輸部分由射頻電纜、野外型分支分配、野外干線放大器組成，一根線纜能夠同時傳輸1-40路圖像及操縱信號。共纜傳輸能夠節(jié)約投資，提高了線纜的利用率。傳輸線纜為SYWV寸頻線纜，線徑依照傳輸距離而定。（詳細(xì) 參照線材附表）當(dāng)傳輸超過400米時，一般要加放大器進(jìn)行信號 放大，每加一級放大能夠延長 400-500米。

12、實際數(shù)量依照現(xiàn)場具 體環(huán)境而定。1）寬頻共纜傳輸設(shè)計講明每條線路最多能夠傳輸40路監(jiān)控信號，主干線纜為 SYWV75-9物理發(fā)泡射頻線纜，當(dāng)主干線傳輸超過400米時，一般要加放大器進(jìn)行信號放大，每加一級放大能夠延長 400-500米。實際數(shù)量依照現(xiàn)場具體環(huán)境而定。當(dāng)?shù)V區(qū)監(jiān)控中心超過 2公里時能夠采納光電結(jié)合的方式進(jìn) 行傳輸，首先將多點的監(jiān)控點用寬頻共纜的方式會聚到一根電纜 上，然后采納射頻光端機(jī)將電纜信號轉(zhuǎn)換成光信號傳輸，在遠(yuǎn)端機(jī)房的另一端安裝光接收機(jī)進(jìn)行光信號轉(zhuǎn)換，這種方式能夠?qū)⒈O(jiān)控信號傳到十幾公里以上同時圖質(zhì)量不受任何損失。并能夠有效的幸免井下外界形成的干擾信號，能夠節(jié)約線纜用量、提高了線

13、纜的利用率同時簡化了施工難度。2）干線放大傳輸示意圖主干線放大器分支線分支線中心操縱視頻解調(diào)部分： 在煤礦電視監(jiān)控系統(tǒng)中，這部分 是整個系統(tǒng)的“心臟”和“大腦”，是實現(xiàn)整個系統(tǒng)功能的指揮中心，起到對前端攝像機(jī)的圖像信號進(jìn)行切換輸出及云臺鏡頭的操縱，他由多路音視頻解調(diào)設(shè)備、雙向數(shù)據(jù)檢出器、FSK數(shù)據(jù)調(diào)制器設(shè)備組成。1）中心操縱視頻解調(diào)設(shè)計講明在煤礦電視監(jiān)控中心機(jī)房， 井下、 地面等監(jiān)控點的所有信號 通過若干根總線引到監(jiān)控中心機(jī)房， 通過多路視頻解調(diào)器分不將 總線中圖像聲音信號一一解調(diào)處里，最后輸出攝像機(jī)的原始信 號。通過電視墻或硬盤錄像機(jī)進(jìn)行監(jiān)看。 系統(tǒng)能夠?qū)Ω鞯V區(qū) , 所 有關(guān)地磅數(shù)據(jù)、圖像進(jìn)

14、行監(jiān)控和監(jiān)視，以便能夠?qū)崟r、直接地了 解和掌握各礦區(qū)第一情況，并及時對發(fā)生的情況做出反應(yīng)。其云臺、鏡頭的操縱操作采納硬盤錄像機(jī)經(jīng)轉(zhuǎn)換輸出的 485 信號經(jīng) ST-4200 數(shù)據(jù)調(diào)制器進(jìn)行共纜雙向傳輸?shù)姆绞剑?這種方式 抗干擾能力強(qiáng)，數(shù)據(jù)傳輸率高，操縱穩(wěn)定可靠。主控可對所有監(jiān) 控網(wǎng)絡(luò)中的監(jiān)控點（客戶端）實現(xiàn)授權(quán)治理，監(jiān)控副控點用戶可 通過局域網(wǎng)對監(jiān)控點進(jìn)行監(jiān)看、操縱云臺巡視、視頻切換、報警 處理、設(shè)備狀態(tài)自檢等工作。2）中心操縱系統(tǒng)示意圖視頻寬頻傳輸總線多路視頻解調(diào)器485雙向數(shù)據(jù)檢出器FSK數(shù)據(jù)調(diào)制器網(wǎng)絡(luò)分控系統(tǒng)設(shè)計講明:由于礦區(qū)的領(lǐng)導(dǎo)要對也要對前端的監(jiān)控點進(jìn)行實時的監(jiān)控， 而基于企業(yè)現(xiàn)有局域網(wǎng)的環(huán)境， 能夠采納硬盤錄像網(wǎng)絡(luò)分控的方 式，將監(jiān)控點的信號采納全數(shù)字的網(wǎng)絡(luò)傳輸方式傳送到領(lǐng)導(dǎo)辦公 室里，只需要利用一臺一般 PC機(jī)及硬盤錄像分控軟件即可進(jìn)行 實時監(jiān)控及錄像。利用硬盤錄像的網(wǎng)絡(luò)分控的方式來