煤礦井下環(huán)境監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)解決案(1)

1、煤礦井下環(huán)境監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)解決方案一、概述近年來，煤礦發(fā)生事故的數(shù)量在不斷增加，如何加強(qiáng)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(jí)主管部門和領(lǐng)導(dǎo)的面前。在經(jīng)濟(jì)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(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(zhǔn)確、實(shí)時(shí)、快速履行煤礦安全監(jiān)測職能，有效進(jìn)行礦工管理，保證搶險(xiǎn)救災(zāi)、安全救護(hù)的高效運(yùn)作顯得尤為重要和緊迫。面對(duì)新形勢、新機(jī)遇和新挑戰(zhàn)，國家各級(jí)主管部門的領(lǐng)導(dǎo)對(duì)安全生產(chǎn)工作提出了很高的要求和期望。我們認(rèn)為提升安全生產(chǎn)信息化管理水平，加強(qiáng)以災(zāi)害預(yù)防、搜救為主要目標(biāo)的安全

2、生產(chǎn)長效機(jī)制，是我國安全生產(chǎn)工作的必由之路。在此環(huán)境下陜西集思科技有限公司（下稱：集思科技）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(hào)傳輸、中心控制、遠(yuǎn)程監(jiān)管等各方面提出全方位的解決辦法，可以實(shí)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(jìn)，提高煤礦安全管理水平。利用遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)，地面監(jiān)控人員可以直接對(duì)井下情況進(jìn)行實(shí)時(shí)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(shí)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。另外，煤礦監(jiān)管部門可以從省部管理中心遠(yuǎn)程監(jiān)看井下

3、狀況，提出整改方法，減少事故隱患，因此集思科技遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)將是保障礦井安全生產(chǎn)的重要組成部分。二、需求分析在美國，煤礦已實(shí)現(xiàn)高度機(jī)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(jī)械化程度僅為，礦工隊(duì)伍很大一部分是文化水平較低、培訓(xùn)時(shí)間有限的農(nóng)民工，甚至存在井下抽煙等嚴(yán)重違章現(xiàn)象。這樣的千軍萬馬集中在高度危險(xiǎn)的作業(yè)環(huán)境中，極易發(fā)生事故，造成重大傷亡。我們?cè)诜治鼋趲讉€(gè)煤礦發(fā)生的特大事故時(shí)發(fā)現(xiàn)：（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(xiǎn)救災(zāi)、安全救護(hù)的效率低，搜救

4、效果差。目前，煤礦井下作業(yè)因?yàn)檫h(yuǎn)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(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)，地面監(jiān)控人員則可以直接對(duì)井下情況進(jìn)行實(shí)時(shí)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(shí)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(shí)要求上級(jí)有關(guān)監(jiān)管部門可以通過網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程查看進(jìn)行狀況，提出整改方法?，F(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(hào)容易產(chǎn)生衰耗、畸變、延時(shí)，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(shí)，效果不好。其次，視頻信號(hào)的傳輸對(duì)距離十分敏感，當(dāng)傳輸

5、距離大于幾百米時(shí)，不便于系統(tǒng)的維護(hù)和升級(jí)。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(kuò)展性差，查詢?nèi)∽C時(shí)十分煩瑣，難以維護(hù)，不能實(shí)現(xiàn)多監(jiān)控中心和多級(jí)監(jiān)控管理，不適合當(dāng)前有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)部門對(duì)煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)督、管理的要求。隨著傳輸技術(shù)和計(jì)算機(jī)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(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)也是大趨勢。煤礦監(jiān)控系統(tǒng)需要滿足以下功能要求：視頻監(jiān)控設(shè)備滿足煤礦防爆、隔爆等級(jí)要求可以實(shí)現(xiàn)各級(jí)部門聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控，指揮終端、中心控制室以及上級(jí)領(lǐng)導(dǎo)終端可通過語音對(duì)講對(duì)煤礦開采企業(yè)進(jìn)行遠(yuǎn)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(hào)進(jìn)行圖像預(yù)覽和

6、錄像。系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)日期和時(shí)鐘視頻疊加功能：對(duì)礦井全程視頻圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)日期和時(shí)鐘預(yù)覽和錄像，保證采礦過程的完整性和真實(shí)性。其日期和時(shí)鐘在畫面中的顯示方式和顯示位置可根據(jù)現(xiàn)場實(shí)景進(jìn)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(jìn)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(jìn)行網(wǎng)絡(luò)傳輸。系統(tǒng)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)客戶端同時(shí)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)瀏覽。系統(tǒng)具有錄像資料轉(zhuǎn)制VCD光盤存儲(chǔ)功能，便于資料的保存和資料審閱的便捷。系統(tǒng)具有對(duì)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

7、。系統(tǒng)具有客戶端對(duì)錄像資料的檢索、管理和回放。系統(tǒng)具有通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)上級(jí)領(lǐng)導(dǎo)與礦井監(jiān)控中心工作人員進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)會(huì)話的功能，從而保障指揮的有效性和實(shí)時(shí)性。系統(tǒng)具有易安裝性和易維護(hù)性。系統(tǒng)具有操作簡單，界面簡潔，功能直觀明確。 三、系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1 設(shè)計(jì)依據(jù)民用閉路監(jiān)視電視系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范 GB50198-94工業(yè)電視系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范 GBJ115-87民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范 JGJ/T16-92計(jì)算機(jī)軟件開發(fā)規(guī)范 GB8566-88電氣裝置安裝工程電纜線路施工及驗(yàn)收規(guī)范 GB50168-92安全防范工程程序與要求 GA/T75-94煤礦安全規(guī)程3.2 設(shè)計(jì)原則任何一個(gè)設(shè)計(jì)方案的最根本前提是用戶的需求，而先進(jìn)、

8、成熟的技術(shù)，可靠、靈活的應(yīng)用，技術(shù)發(fā)展的趨勢和良好的性能/價(jià)格比是設(shè)計(jì)方案的最基本依據(jù)。在不失先進(jìn)性、成熟性、可靠性、可擴(kuò)展性的基礎(chǔ)上，充分考慮用戶的需求，照顧長遠(yuǎn)利益，最大限度地保護(hù)用戶投資。同時(shí)系統(tǒng)選擇的產(chǎn)品已根據(jù)煤礦安全生產(chǎn)的技術(shù)要求和國家安全標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行獨(dú)立設(shè)計(jì)，完全可以滿足煤礦井下人員監(jiān)測的自動(dòng)化和信息化管理要求，同時(shí)可充分利用礦井已有的平臺(tái)資源聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行，有效節(jié)約投資。本系統(tǒng)主要有以下特點(diǎn)：專業(yè)性視頻監(jiān)控系統(tǒng)使用專業(yè)礦用隔爆型光纖攝像儀防護(hù)罩，設(shè)備防護(hù)等級(jí)符合GB3836.2-83爆炸環(huán)境用防爆電氣設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)隔爆型：D標(biāo)準(zhǔn)；視頻采集設(shè)備采用超低照度攝像機(jī)，最低照度達(dá)0.0003Lux，即使

9、在井下比較昏暗的環(huán)境中也能獲得清晰的圖像；視頻采用光纜傳輸，不會(huì)產(chǎn)生安全問題，傳輸信號(hào)質(zhì)量好，杜絕井下電磁環(huán)境干擾先進(jìn)性圖像監(jiān)視系統(tǒng)采用MPEG4圖像壓縮處理技術(shù)，具有圖像質(zhì)量清晰，文件占用空間小，傳輸帶寬小，速度快等特點(diǎn)；各子系統(tǒng)緊密結(jié)合，提供強(qiáng)大的系統(tǒng)集成功能；安全性多種授權(quán)模式，可以通過IP授權(quán)訪問、用戶登陸權(quán)限限制、視頻通道授權(quán)等多種方式控制人員訪問權(quán)限，保證監(jiān)控系統(tǒng)的安全性；靈活性系統(tǒng)支持基于WEB方式的視頻網(wǎng)絡(luò)瀏覽功能，可供用戶方便使用；靈活進(jìn)行系統(tǒng)軟件升級(jí)，避免對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生過大的影響；實(shí)時(shí)性基于帶寬的優(yōu)勢，各類前端信號(hào)可做到實(shí)時(shí)的傳輸；同時(shí)可利用其他傳輸通道進(jìn)行實(shí)時(shí)傳輸，如：ADS

10、L、ISDN、專線網(wǎng)絡(luò)等；穩(wěn)定性具有獨(dú)特的圖像管理功能，嚴(yán)格控制丟幀現(xiàn)象；完善的視頻流控制功能，保證網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)捻槙?；管理、操作?quán)限的分級(jí)實(shí)現(xiàn)，保障管理的統(tǒng)一、規(guī)范；強(qiáng)大的自我診斷、恢復(fù)功能；完善性與數(shù)據(jù)采集監(jiān)控系統(tǒng)無縫地結(jié)合，實(shí)現(xiàn)報(bào)警信號(hào)的聯(lián)動(dòng)，報(bào)警設(shè)備的自啟動(dòng)；當(dāng)報(bào)警信號(hào)產(chǎn)生時(shí)，可實(shí)現(xiàn)多種可用通道的信息傳輸；擴(kuò)展性系統(tǒng)預(yù)留相應(yīng)的接口以便擴(kuò)充之用；控制部件（軟、硬件）采用模塊式結(jié)構(gòu)，可以方便靈活進(jìn)行擴(kuò)充，保證未來的適應(yīng)性；易用性基于優(yōu)良的操作平臺(tái)；采用模塊化設(shè)計(jì)，操作簡便；界面人性化；3.3 系統(tǒng)組成整個(gè)系統(tǒng)由井下視頻采集、監(jiān)控中心控制室和遠(yuǎn)程視頻監(jiān)看指揮系統(tǒng)三部份組成，遠(yuǎn)程指揮終端可通過網(wǎng)絡(luò)

11、訪問監(jiān)控中心的數(shù)字主機(jī)監(jiān)看井下視頻，還可以使用雙向?qū)χv向煤礦企業(yè)進(jìn)行遠(yuǎn)程指揮。由于煤礦企業(yè)一般都有自己的井下檢測設(shè)備，集思科技的數(shù)字監(jiān)控主機(jī)具有友好的程序接口，可以和煤礦企業(yè)自有設(shè)備完美結(jié)合起來。3.3.1 系統(tǒng)示意圖3.3.2 井下視頻采集煤礦井下環(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(jī)；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(rèn)證的隔爆防護(hù)罩。針對(duì)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WAT-902H攝像機(jī)，配備Computar H0614FICS-3

12、高檔鏡頭（6mm 手動(dòng)光圈及調(diào)焦CS接口），它可以在僅有一點(diǎn)星光的環(huán)境中,就可以達(dá)到白天的效果，免于安裝紅外燈，它的最低照度僅為0.0003Lux，但可以達(dá)到570線高清晰畫面效果。防護(hù)罩我們選擇KD6005B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(jí)認(rèn)證D級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，適用于有瓦斯或煤塵爆炸危險(xiǎn)的煤礦井下。防護(hù)罩內(nèi)可以安裝一臺(tái)單路視頻光端機(jī)用于視頻傳輸，同時(shí)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(biāo)準(zhǔn)，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?yàn)槭褂霉庑盘?hào)傳輸杜絕了以往傳統(tǒng)視頻線纜傳輸產(chǎn)生的電信號(hào)，減少

13、隱患，而且光纖傳輸距離很長，可達(dá)30km，便于煤礦企業(yè)合理布線設(shè)置監(jiān)控中心。3.3.3 監(jiān)控中心控制室：視頻傳輸?shù)奖O(jiān)控中心后使用接收光端機(jī)將光信號(hào)還原為視頻信號(hào)，經(jīng)過視頻分配器后接入硬盤錄像、矩陣進(jìn)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。中心控制室可安裝若干臺(tái)大華嵌入式硬盤錄像機(jī)，對(duì)井下狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控和錄像。 硬錄主機(jī)詳細(xì)功能列表： 先進(jìn)的MPEG4音視頻混合壓縮技術(shù) 靈活的字符疊加功能 多種錄像方式可選 獨(dú)特的視頻預(yù)覽遮蔽功能 獨(dú)特的視頻遮蔽錄像功能 支持網(wǎng)絡(luò)視頻解碼主機(jī) 智能報(bào)警切換功能 圖像抓拍功能 綜合報(bào)警處理功能 報(bào)警聯(lián)動(dòng)快球功能 超長報(bào)警預(yù)錄功能 智能報(bào)警日志記錄查詢功能 錄像文件截取/合并功能 錄像文件分區(qū)存儲(chǔ)功能 系統(tǒng)自我安全保護(hù)功能 完