礦工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)設計

1、川南煤業(yè)石屏一礦工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)設計1. 概述隨著礦井生產自動化程度的不斷提高和生產工藝的改進，為達到高產高效、安全生產的目的，須對煤礦安全生產重要環(huán)節(jié)、崗位、場所進行視頻監(jiān)控。通過本系統(tǒng)，地面監(jiān)控人員能直觀的監(jiān)視和記錄井下工作現(xiàn)場的安全生產情況，及時發(fā)現(xiàn)各監(jiān)控點的違章作業(yè)情況，防患以未然，為煤礦的安全生產保駕護航。充分考慮石屏一礦的各種具體要求：系統(tǒng)按照全數(shù)字工業(yè)電視監(jiān)控設計，實現(xiàn)“數(shù)字存儲、數(shù)字發(fā)布、數(shù)字瀏覽”，保持國內領先。2. 系統(tǒng)設計依據(jù)和原則2.1. 設計依據(jù)安全防范工程程序與要求（ga/t75-94）；民用建筑電氣設計規(guī)范（jgj/t16-92）；工業(yè)電視系統(tǒng)工程設計規(guī)范（gbj

2、ll5-87）；工業(yè)企業(yè)通信設計規(guī)范（gbj42-81）；計算機軟件開發(fā)規(guī)范（gb8566-88）；安全生產信息系統(tǒng)建設技術指導書（一），國家煤礦安全監(jiān)察局煤礦安全規(guī)程；安全生產法；煤炭工業(yè)設計規(guī)范；煤礦安全裝備基本要求；2.2. 設計原則 基本原則本系統(tǒng)擬在生產部分的工業(yè)電視系統(tǒng)中將井下或地面的各個監(jiān)測點，如井下各部膠帶機頭、機尾、轉載點、行人車場、無人值守變電所、地面工業(yè)區(qū)的要害部位、生產場地等進行圖像監(jiān)視，再通過傳輸線（光纖或者網線）就近接入環(huán)網交換機，視頻服務器通過工業(yè)以太環(huán)網采集監(jiān)控點圖像進行處理與錄像，在調度臺可以顯示各個被監(jiān)測點的實時情況，同時通過圖形控制器，在調度臺的拼接大屏幕

3、上顯示各個重要的監(jiān)測點或計算機圖像，從而進行有針對性的顯示與控制，為生產調度指揮提供方便。系統(tǒng)具有調度的可靠性和工作連續(xù)性，最大限度地減少各方面的維護工作；系統(tǒng)可擴展性及兼容性很強，使用方便；系統(tǒng)能有效地與瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)、人員定位系統(tǒng)、電網監(jiān)控系統(tǒng)等在同一平臺有機運行； 具體原則l 先進性、安全性本方案基于ip網的全數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)解決方案，采用最新數(shù)字技術，符合國際流行視頻壓縮標準實現(xiàn)視/音頻信號以統(tǒng)一的tcp/ip協(xié)議在已建設好的工業(yè)以太網上自由的傳輸。采用開放式的tcp/ip協(xié)議作為傳輸視音頻及數(shù)據(jù)的標準協(xié)議，在工業(yè)以太網絡平臺上建立視音頻圖像傳輸和多級控制系統(tǒng)。視頻壓縮標準采用國際標準h

4、.264標準，是當今國際壓縮標準的主流發(fā)展方向。在線路設計和設備定位配置上采用隱蔽保密方式。采用分布計算/集群管理的結構方式。破壞者破壞一部分設備，其他設備照常工作。系統(tǒng)具有完善的系統(tǒng)安全性管理及權限管理的設計，保證視頻圖像資源可靠、安全的傳輸和共享；通過對操作員的身份鑒別、分級別授權等手段實現(xiàn)該級別的安全性。為信息現(xiàn)代化建設提供一個優(yōu)秀的支撐平臺。l 可靠性、穩(wěn)定性系統(tǒng)的穩(wěn)定性是指系統(tǒng)具有長期連續(xù)運行的能力，要求硬件，特別是應用軟件能夠經受長時間運行的考驗。本系統(tǒng)主要設備選型采用高性能、高可靠性產品，選用的系統(tǒng)、設備均經過用戶廣泛使用驗證。所有產品均具有正式的出廠合格證明和國際權威機構的質量

5、認證。整個應用系統(tǒng)的設計、實施過程中嚴格按照is09001國際標準執(zhí)行，以此來保證系統(tǒng)的安全、可靠、穩(wěn)定性原則。l 完整性、擴展性本方案的設計充分考慮了系統(tǒng)功能的全面性及完整性，不存在音視頻流交換的瓶頸，網絡服務器控制點數(shù)不受限制，使得網絡服務器造價較低，系統(tǒng)規(guī)模擴容能力強。系統(tǒng)的建設同時考慮到今后網絡結構的改變和系統(tǒng)功能的升級。l 實用性、經濟性本方案所作的系統(tǒng)配置和設備選型都在國內的大型監(jiān)控系統(tǒng)工程中有過成功的應用實例。又針對煤礦行業(yè)特殊性作了特殊的設計，具有在帶寬比較窄的情況下能傳輸實時、清晰的圖像；高度可靠的傳輸保證；保密性強、完善的系統(tǒng)安全性管理及權限管理的設計；操作、維護簡單性、擴

6、容升級好等特點。如果單純追求技術的先進性，可能是片面的，因為在同一層面比較，最先進的技術其價格可能也是最高的，因此在系統(tǒng)造價與技術先進性之間應該有一個權衡。我們可以在保持系統(tǒng)主體技術先進性的同時，通過應用系統(tǒng)自主開發(fā)和資源配置等手段，努力追求性能/價格比的最優(yōu)。經濟性原則就是在考慮系統(tǒng)技術先進性的同時，又充分考慮系統(tǒng)的總體擁有成本(tco)，使系統(tǒng)建設在一個比較高的技術水準之上，又降低用戶的初期建設造價和后期維護成本。l 操作、維護簡單性系統(tǒng)的功能應該完善、全面、強大，但同時必須強調保證操作、使用、維護盡量簡單，這就是操作、維護簡單性原則。簡單性原則對用戶來說，即操作使用人員只需一些基本的知識

7、，不需經過長時間、復雜的培訓即可熟練進行系統(tǒng)操作，在系統(tǒng)出現(xiàn)問題時，經過簡單的技術處理，即可快速恢復：（包括硬件的修復替換和軟件的升級，更新）。本系統(tǒng)的設計、實施中，操作、維護簡單性原則是指：整個系統(tǒng)建立在流行的窗口操作系統(tǒng)之上，只要操作人員看的懂圖形標志，懂得基本設備名稱含義，即可用鼠標點按進行工作：監(jiān)控軟件為中文窗口界面，圖標形象直觀易懂；對整個系統(tǒng)提供完整的操作說明手冊，并對用戶的網管及相關人員進行嚴格的培訓，以幫助用戶快速掌握系統(tǒng)的使用、維護。3. 系統(tǒng)現(xiàn)狀工業(yè)電視系統(tǒng)根據(jù)煤礦行業(yè)應用分為：純模擬、傳輸采用模擬，局中心數(shù)字化和全數(shù)字化三種方式。純模擬方式技術非常成熟、性能穩(wěn)定，在實際工

8、程中得到廣泛應用，特別是在大、中型視頻監(jiān)控工程中的應用尤為廣泛；其缺點：不能直接聯(lián)網、監(jiān)控圖像一般只能在控制中心查看；模擬信號傳輸距離短，信號質量號；系統(tǒng)的擴展能力差；無法形成有效的報警聯(lián)動。全數(shù)字方式新近崛起的以計算機網絡技術及圖像視頻壓縮、視頻傳輸?shù)男滦鸵曨l監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)解決了模擬系統(tǒng)部分弊端，相關技術在飛速的發(fā)展和完善，不斷適應未來視頻監(jiān)控的需求。目前石屏一礦已搭建千兆工業(yè)以太網平臺，本次方案按全數(shù)字化方式設計；4. 網絡現(xiàn)狀目前石屏一礦已搭建千兆工業(yè)以太網平臺，地面機房安裝1臺eds-510a環(huán)網交換機，井下安裝2臺kjj137環(huán)網交換機、一工區(qū)安裝1臺eds-510a環(huán)網交換機、二

9、工區(qū)安裝1臺eds-510a環(huán)網交換機、瓦斯抽放泵站安裝1臺eds-510a環(huán)網交換機。建議對現(xiàn)有網絡改造，在井下再增加一臺kjj137交換機，水車壩增加1臺eds-510a環(huán)網交換機。5. 系統(tǒng)組成kj90-1型煤礦數(shù)字工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)在煤礦采用已建設的1000m工業(yè)以太環(huán)網平臺作為傳輸介質，將井下、井上的主要生產環(huán)節(jié)、重要設備及關鍵場合的實時圖像傳送到礦調度指揮中心和礦領導辦公室。使調度指揮人員和礦領導能夠直觀、快捷地了解生產一線情況，掌握全井重要設備的實時工作情況，提高科學調度指揮和管理的現(xiàn)代化水平。該系統(tǒng)的組成主要由井上、井下視頻監(jiān)控前端部分、傳輸部分及監(jiān)控中心部分組成。系統(tǒng)結構如圖：

10、kj90-1工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)結構圖所示。圖：kj90-1工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)結構圖5.1. 井下部分要求井下以監(jiān)視各變電所、主運輸皮帶、主煤倉等要害場所為主。共計安裝40套礦用本安網絡攝像儀。要求具有超高分辨率（500tvl）、高靈敏度、高信噪比（50db）,在極低照度（0.003lux）環(huán)境中可獲得真實自然的圖像，適合煤礦井下光照條件差、監(jiān)視點多的使用要求。同時具有紅外拍攝功能，在無光的情況下，攝像儀可自動開啟紅外功能，照射距離可達20m。本安網絡攝像儀就近通過防爆網線或光纖接入井下網絡交換機傳輸?shù)骄C合調度指揮中心。井下攝像儀布置序號地點攝像儀類型數(shù)量1一、二采區(qū)機尾礦用本安網絡攝像儀62煤倉上

11、、下口礦用本安網絡攝像儀63675、535區(qū)段礦用本安網絡攝像儀64一、二采區(qū)變電所（575、535、495、435、768、720、675、640、435）礦用本安網絡攝像儀95出煤平硐長皮帶礦用本安網絡攝像儀86一、二采區(qū)猴車上、下口礦用本安網絡攝像儀47炸藥庫礦用本安網絡攝像儀1小計405.2. 井上部分要求井上以監(jiān)視公司廣場、抽放站、物供部、水車壩、一工區(qū)、二工區(qū)等要害場所為主。安裝40套固定彩色網絡攝像儀、6套全方位旋轉攝像儀，共計安裝46套地面攝像儀。地面攝像儀通過視頻編碼器接入工業(yè)以太環(huán)網交換機傳輸?shù)骄C合調度指揮中心。其他礦方已建或在建電視監(jiān)控預留接口接入即可。地面攝像儀布置序號

12、安裝地點攝像儀類型數(shù)量公司廣場1職工宿舍（1樓電梯處）固定彩色網絡攝像儀12單身宿舍a（1樓電梯處）固定彩色網絡攝像儀13單身宿舍b（1樓電梯處）固定彩色網絡攝像儀14聯(lián)建大樓（玻璃大門處）固定彩色網絡攝像儀15綜合樓（玻璃大門處）固定彩色網絡攝像儀17公司大門（門衛(wèi)處）全方位攝像儀18主平硐（435大巷入井處）固定彩色網絡攝像儀19礦燈房（大門及室內）固定彩色網絡攝像儀410食堂（一、二樓）固定彩色網絡攝像儀2物供部1庫房大門（2處大門）全方位攝像儀22油脂庫（大門處）固定彩色網絡攝像儀1抽放站1大門（門衛(wèi)處）全方位攝像儀12發(fā)電廠（室內、背后）固定彩色網絡攝像儀23抽放站（室內）固定彩色網

13、絡攝像儀1水車壩1水車壩大門全方位攝像儀12辦公樓大門全方位攝像儀13電子秤房固定彩色網絡攝像儀14斜坡轉彎處固定彩色網絡攝像儀15出煤平硐固定彩色網絡攝像儀16煤倉處固定彩色網絡攝像儀17原煤倉儲場固定彩色網絡攝像儀38原煤倉固定彩色網絡攝像儀29產品裝車倉固定彩色網絡攝像儀310篩分破碎車間固定彩色網絡攝像儀3一工區(qū)1抽風機房固定彩色網絡攝像儀12排矸斜井廣場（廣場及翻矸處）固定彩色網絡攝像儀23排矸斜井（斜井井口、翻矸處）固定彩色網絡攝像儀24壓風機房固定彩色網絡攝像儀1二工區(qū)1抽放機房固定彩色網絡攝像儀12壓風機房固定彩色網絡攝像儀13軌道上山（入井口）固定彩色網絡攝像儀1小計465.

14、3. 傳輸系統(tǒng)根據(jù)上面數(shù)字視頻的分析，在傳輸主干上我們將采取網絡傳輸?shù)姆绞?，這樣就充分利用了現(xiàn)有的環(huán)境條件，充分降低了布線對環(huán)境美觀的影響。工業(yè)電視井下視頻信號就近接入的工業(yè)以太環(huán)網交換機，通過劃分的獨立工業(yè)電視監(jiān)控環(huán)網，傳輸?shù)降孛婧诵慕粨Q機進入管理網；地面工業(yè)電視信號通過地面視頻編碼器接入地面視頻接收柜。所有視頻信號進入中心機房的網絡視頻管理服務器（服務器+磁盤陣列柜）進行錄像存儲，網絡用戶通過授權訪問服務器能夠監(jiān)控圖像定點、循環(huán)或選擇循環(huán)顯示,還能夠控制全方位攝像儀的動作（云臺的上、下、左、右旋轉，鏡頭的變焦大小、調焦遠近、光圈明暗等），并可通過網絡對錄像文件進行查詢回放，處于礦區(qū)內局域網

15、任何一臺機器，只需要合法的id信息，便可對視頻服務器進行視頻的接收、控制、錄像了。5.4. 監(jiān)控中心石屏一礦目前調度中心已有一套dlp大屏顯示系統(tǒng)，包含2*2四塊dlp大屏幕及12臺液晶顯示器。監(jiān)控中心由視頻管理服務器、數(shù)字視頻矩陣組成。用以實時接收來自網絡的視頻信號以及報警信號，并可以對前端進行實時的方向控制，以及錄像的回放操作等功能。6. 系統(tǒng)接入設計6.1. 井下攝像儀接入圖6.2. 公司地面廣場周圍攝像儀接入圖6.3. 抽放站周圍攝像儀接入圖6.4. 水車壩周圍攝像儀接入圖6.5. 一工區(qū)周圍攝像儀接入圖6.6. 二工區(qū)周圍攝像儀接入圖7. 系統(tǒng)特點及功能系統(tǒng)特點 光纖傳輸工業(yè)電視圖像

16、，距離遠，抗干擾能力強； 采用mpeg-4或h.264視頻、音頻壓縮標準，數(shù)據(jù)量小，存儲時間長； 通過ethernet/internet網絡平臺，實現(xiàn)真正的數(shù)字網絡視頻監(jiān)控； 數(shù)字網絡視頻服務器集圖像實時顯示、云臺控制、存儲、回放、字符疊加、矩陣切換、權限管理、網絡通信為一體，功能強大，操作方便； 接口兼容、界面友好、易于使用； 實現(xiàn)對動點攝像機的遠程控制，包括p/t/z功能； 采用b/s結構，在各聯(lián)網計算機上均可實時瀏覽、查詢、錄像等功能； 錄像方式靈活，可連續(xù)錄像、動態(tài)錄像、手動錄像、報警錄像； 以圖像方式直觀實時監(jiān)控采掘面、皮帶運輸、主副井提升、選煤廠、工業(yè)廣場等關鍵生產環(huán)節(jié)情況； 在計

17、算機屏幕上可同時顯示一個、四個、九個、十六、二十四、三十二個攝像機的圖像，畫面格式可選，并可對其進行圖像凍結、放大、縮小等操作； 實現(xiàn)集團與礦之間聯(lián)網，遠程傳輸圖形、圖像、數(shù)據(jù)，在網絡上共享各礦多媒體監(jiān)控信息； 與煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)無縫連接，在煤礦調度中心配置大屏幕電視墻，形成集數(shù)據(jù)、圖像和聲音為一體的多媒體安全生產綜合調度指揮系統(tǒng)； 監(jiān)控系統(tǒng)有安全密碼，沒有權限的人員將不能對監(jiān)控系統(tǒng)進行查詢、設置系統(tǒng)、刪除文件等操作； 監(jiān)控中心站和網絡終端可同時顯示不同的視頻圖像監(jiān)控畫面； 系統(tǒng)預留有報警接口，可以連接主動探測器或被動式緊急按鈕，增加對突發(fā)事件的報警錄像功能。1.5.2 系統(tǒng)具有的功能

18、kj90-1智能監(jiān)控管理軟件服務器端軟件安裝完全符合windows風格，用戶只要通過簡單鼠標點擊就可以完成全部安裝，整個過程無需專業(yè)人員幫助和指導。一個熟悉windows軟件安裝工程師只需要十幾分鐘，就可以使智能監(jiān)控管理軟件服務器端軟件運行起來。 監(jiān)控中心1/4/9/16多畫面監(jiān)控圖像默認分辨率2cif監(jiān)控畫面任意放大全屏多畫面監(jiān)控p/t/z控制多達64個預置位控制設定多個輪巡組對前端監(jiān)控點進行輪巡監(jiān)看按任意設定路徑或者預置位巡航監(jiān)控遠程操作畫面分割器切換遠程控制雨刷和噴水瓶支持電子地圖訪問設置圖像的幀率、分辨率、帶寬圖像快照按需發(fā)送圖像實時顯示圖像占用帶寬中文方式顯示監(jiān)控點位名稱雙向語音雙向

19、數(shù)據(jù)透傳 錄像中心手工錄像觸發(fā)錄像定時錄像按條件查詢錄像錄像可轉錄成標準avi文件錄像實時回放回放時可以進行快進、快倒、慢進、慢倒、單幀步進等控制整圖放大，局部放大自動循環(huán)錄像對錄制的數(shù)據(jù)進行鎖定報警應分級別處理觸發(fā)報警報警錄像時間可設報警聯(lián)動 監(jiān)控點管理ip地址設置組播方式配置電子地圖設置 用戶管理添加、刪除用戶和用戶組設置用戶和用戶組系統(tǒng)權限設置監(jiān)控點分組訪問權限系統(tǒng)可分級別實現(xiàn)對實時監(jiān)控權限控制 系統(tǒng)設置、系統(tǒng)日志、遠程訪問組播服務器地址設置錄像服務器地址設置用戶系統(tǒng)使用行為記錄自動適應遠程用戶的訪問帶寬 application server流媒體服務遠程撥入服務云臺控制服務錄像服務錄像

20、回放服務報警服務視頻流帶寬設置錄像存儲路徑設置支持單播和組播8. 核心設備技術指標8.1. 地面彩色/黑白數(shù)字攝像機最低照度： 彩色 0.1lux，黑白：0.01 lux清晰度： 彩色580tv線上， 快門： 1/1001/10000 秒信 噪 比： 優(yōu)于50db8.2. 本安網絡攝像儀清晰度：480線；照度0.01lux輸出端口：以太網電口或以太網光纖口。紅外燈照射距離：20m支持tcp/ip協(xié)議8.3. 數(shù)字式視頻矩陣數(shù)字解碼路數(shù)：64路模擬輸出路數(shù)：32路解碼格式：全解碼8.4. kj90-1視頻綜合管理系統(tǒng)kj90-1視頻綜合管理系統(tǒng)采用最流行的分布式集中監(jiān)控系統(tǒng)架構，適用于大規(guī)模集中

21、監(jiān)控聯(lián)網應用。系統(tǒng)特點如下：樹形架構：本系統(tǒng)主體采用自上而下的樹形架構，與行政結構一致，方便應用部署；可擴展成網狀結構：系統(tǒng)可對不同用戶分配不同的資源及權限。針對某些用戶，可以將其所擁有的系統(tǒng)資源配置成網狀結構，讓這些用戶擁有訪問非直接下級資源的權限，從而解決跨區(qū)域訪問的難題；輕量級的目錄服務器：用于系統(tǒng)資源的定義及用戶權限分配，整個系統(tǒng)各組件的運行連接皆需由目錄服務器統(tǒng)一調配。目錄服務器可以使用多種數(shù)據(jù)庫，實際上，本系統(tǒng)中，一個簡單的免費數(shù)據(jù)庫即可適用于具有海量資源的監(jiān)控項目；高效的流媒體服務器：可轉發(fā)1000路以上的視音頻信號；優(yōu)化的存儲中心：流媒體服務器與磁盤陣列相接，可同時錄制1000

22、路以上的視音頻信號；圖：視頻綜合管理系統(tǒng)服務器端圖：錄像回放 圖：視頻監(jiān)控web客戶端kj90-1智能監(jiān)控管理軟件的強大功能包括：l 觀看現(xiàn)場圖像kj90-1軟件可以滿足兩種類型的用戶觀看實時視頻圖像。第一種，用戶設有專門的監(jiān)控中心，配有先進的大屏幕顯示設備，有關人員會不停的觀測現(xiàn)場圖像，并十分注意監(jiān)視畫面中的突發(fā)事件和目標。第二種，有關人員只是偶然觀看視頻。觀看視頻圖像最基本的一點，即需要有人呆在那兒監(jiān)視它，并使用正確的操作。智能監(jiān)控軟件的真正優(yōu)點是，可以在網絡任一地點觀看，也可同時在不同地點觀看。為了確保系統(tǒng)安全和更好的管理，可以用口令保護對視頻圖像的訪問。監(jiān)控軟件將提供各種條件來實現(xiàn)對視

23、頻圖像更為簡便、更加有效的監(jiān)視，從而獲得更理想的效果。l 錄制視頻圖像kj90-1智能監(jiān)控管理軟件是網絡視頻系統(tǒng)最好的選擇，它對所發(fā)生的一切能做出精確的、可靠的視頻錄像，扮演了最為重要的角色。該特點非常獨特，你可以選擇靈活的錄像模式：手動的、預定的、觸發(fā)的錄像。手動錄像，允許用戶在任一時間內，對任何選定的攝像機進行視頻圖像錄制。預定錄像，使操作人員能夠對任一指定攝像機的圖像進行預定錄制設置，對預定設置的內容沒有任何限制，只要你想，簡單選擇設置，就可以得到你所要的全部細節(jié)。觸發(fā)錄像，該方式可以在外部報警傳感器觸發(fā)或內置視頻移動報警觸發(fā)時，記錄下更多的細節(jié)。l 回放視頻錄像kj90-1軟件可以迅速的、方便的找到某個特定的錄像。你可以通過時間、日期、攝像頭等條件進行篩選回放。你還可以放大回放的錄像，顯示那些極細微的圖像細節(jié)。l ptz控制及預置位kj90-1軟件可以遠程控制前端攝像機，完成pan/tilt/zoom控制，你還可以設置多達64個預置位置，并對其進行命名。l 高分辨率圖像和帶寬設置kj90-1軟件能夠讓你捕捉到高質量的圖像，分辨率可以達到電視行業(yè)