視頻監(jiān)控系統(tǒng)在煤礦行業(yè)的應(yīng)用及方案設(shè)計(jì)

我國是世界上最大的煤炭消費(fèi)國和生產(chǎn)國，煤礦行業(yè)的持續(xù)、健康、穩(wěn)定發(fā)展事關(guān)國民經(jīng)濟(jì)的健康運(yùn)行和人民基本生活需求的保障，煤礦行業(yè)在不斷增長的同時(shí)，也面臨著安全生產(chǎn)的壓力。本文針對煤礦行業(yè)的特殊需求，設(shè)計(jì)其方案。

近十幾年來，礦難事故不絕于耳，礦難事故頻發(fā)、死亡人數(shù)之多讓人觸目驚心。今年僅長白山礦難、湖南湖南耒陽礦難、四川攀枝花礦難就造成了80人多人死亡的悲劇，因此煤礦的安全生產(chǎn)問題日益成為全社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)。國家安全監(jiān)管總局、國家煤礦安監(jiān)局相繼發(fā)布《關(guān)于加強(qiáng)安全生產(chǎn)科技成果推廣工作的指導(dǎo)意見》和《關(guān)于印發(fā)安全生產(chǎn)先進(jìn)適用技術(shù)工藝裝備和材料推廣目錄的通知》，這些政策標(biāo)志著我國煤礦安全監(jiān)察工作將由“人防”向“技防”轉(zhuǎn)變，安防技術(shù)和產(chǎn)品在煤礦行業(yè)的應(yīng)用不斷深入。

煤礦行業(yè)對視頻監(jiān)控系統(tǒng)的特殊需求

煤礦行業(yè)因一般為地下作業(yè)，遠(yuǎn)離地面，地形復(fù)雜，環(huán)境惡劣，特別容易發(fā)生事故，且一旦發(fā)生事故，搶救工作也十分困難，煤礦視頻監(jiān)控是煤礦安全生產(chǎn)最為重要的安全需求，煤礦行業(yè)對視頻監(jiān)控系統(tǒng)的特殊要求如下。

· 煤礦井下環(huán)境惡劣，空氣中瓦斯和粉塵含量較高，容易發(fā)生爆炸，所以使用的所有視頻監(jiān)控設(shè)備需滿足煤礦防爆、隔爆、防塵、防潮、防高溫、防低溫、防雷擊、防強(qiáng)磁場、防腐蝕等要求;

·煤礦視頻監(jiān)控系統(tǒng)對網(wǎng)絡(luò)會(huì)話的要求較高，萬一發(fā)生事故，井上指揮平臺可以與井下人員取得聯(lián)系;

·煤礦往往有多個(gè)部門監(jiān)管，因此要求視頻監(jiān)控系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)各級相關(guān)部門的聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控，指揮終端、中心控制室以及上級領(lǐng)導(dǎo)終端可通過語音對講對煤礦開采企業(yè)進(jìn)行遠(yuǎn)程指揮和調(diào)度;

·煤礦礦井采光條件極差，攝像頭需適應(yīng)這一特殊環(huán)境，要保證圖像質(zhì)量，能夠?qū)ΦV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;

·要求視頻監(jiān)控系統(tǒng)的附屬設(shè)備不易損壞，易操作，易維護(hù)，故障率低，設(shè)備維修成本低，壽命長。

系統(tǒng)架構(gòu)

本文根據(jù)煤礦行業(yè)對視頻監(jiān)控的特殊要求，提出的煤礦視頻監(jiān)控解決方案包括前端監(jiān)控，主監(jiān)控中心的布設(shè)以及視頻監(jiān)控指揮調(diào)度系統(tǒng)，三者的結(jié)合能夠充分保證視頻監(jiān)控發(fā)揮良好的效用。

前端監(jiān)控設(shè)備

前端監(jiān)控設(shè)備主要包括攝像機(jī)和井下夜視儀，它們接收的視頻信息將通過BNC連接到網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器并與網(wǎng)絡(luò)相連接。網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器擁有固定的IP地址后，就可以依托已有的快速局域網(wǎng)，授權(quán)用戶在局域網(wǎng)的任何地方都可以利用瀏覽器來觀看井下的作業(yè)情況。另外，各類報(bào)警器的信號輸出也可以通過相關(guān)輔助設(shè)備連接到網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器上，網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器內(nèi)置的 WEB服務(wù)器可以增強(qiáng)傳統(tǒng)監(jiān)視系統(tǒng)的性能，并為在一個(gè)安全的內(nèi)部網(wǎng)或者互聯(lián)網(wǎng)上發(fā)布監(jiān)控圖像提供了網(wǎng)絡(luò)連通性。

主監(jiān)控中心

主監(jiān)控中心主要由監(jiān)控服務(wù)器、監(jiān)控客戶終端等組成，其主要任務(wù)是接收和顯示礦區(qū)現(xiàn)場圖像，管理用戶登錄信息，進(jìn)行優(yōu)先權(quán)的分配，控制信號的協(xié)調(diào)，圖像的實(shí)時(shí)監(jiān)控以及錄像的備份、存儲(chǔ)、檢索、回放、恢復(fù)等。

廠區(qū)網(wǎng)絡(luò)安裝攝像機(jī)、監(jiān)控服務(wù)軟件以及視頻服務(wù)器后，就可以對后端所有上網(wǎng)用戶進(jìn)行管理，其錄像、報(bào)警等功能也能發(fā)揮出來。在登陸監(jiān)控服務(wù)器、輸入用戶名密碼、獲得相應(yīng)的授權(quán)后，即能訪問到前端的攝像機(jī)，同時(shí)也可以安裝一臺大屏幕顯示器（或背部投影機(jī)、等離子顯示器等），利用系統(tǒng)軟件的強(qiáng)大功能，在大屏幕上同時(shí)顯示出 1/4/6/8/9/10/16個(gè)攝像機(jī)的畫面。因此，系統(tǒng)能夠?qū)Ω鞯V區(qū)進(jìn)行監(jiān)控和監(jiān)視，以便能夠?qū)崟r(shí)、直接地了解和掌握各礦區(qū)的情況，并及時(shí)對發(fā)生的情況做出反應(yīng)。

視頻指揮調(diào)度系統(tǒng)

本方案中的視頻指揮調(diào)度系統(tǒng)主要包括營運(yùn)公司指揮調(diào)度中心系統(tǒng)、煤廠調(diào)度室子系統(tǒng)、監(jiān)控現(xiàn)場子系統(tǒng)，這些子系統(tǒng)必須部署在相應(yīng)位置，“各司其職”，完成不同的功能。

營運(yùn)公司指揮調(diào)度中心系統(tǒng)

指揮調(diào)度中心系統(tǒng)是對下屬所有煤礦監(jiān)控室進(jìn)行控制和指揮的中樞。布置在指揮中心總部的是指揮調(diào)度中心系統(tǒng)，它具有最大的權(quán)限，能夠?qū)ο到y(tǒng)內(nèi)所有煤廠調(diào)度室進(jìn)行指揮調(diào)度。該中心具有的功能主要是瀏覽所有現(xiàn)場視頻圖像對所屬煤礦的調(diào)度功能。

煤礦調(diào)度室子系統(tǒng)

煤礦調(diào)度室子系統(tǒng)布置在各個(gè)煤礦的機(jī)房以及調(diào)度室內(nèi)，該系統(tǒng)的主要職責(zé)分別是：對煤礦現(xiàn)場和其他部門進(jìn)行指揮調(diào)度;接受營運(yùn)公司指揮調(diào)度中心的指揮調(diào)度。煤廠調(diào)度室子系統(tǒng)由用戶終端設(shè)備及音視頻輸入輸出設(shè)備等組成。本解決方案中使用的綜合視頻交換機(jī)能夠提高煤廠內(nèi)系統(tǒng)的獨(dú)立運(yùn)行能力，以增強(qiáng)該調(diào)度系統(tǒng)的調(diào)度能力。這將實(shí)現(xiàn)終端雙向、單向音視頻編譯碼，提供用戶數(shù)據(jù)交互和功能操作接口，實(shí)現(xiàn)視頻指揮、遠(yuǎn)程視頻瀏覽等功能。

監(jiān)控現(xiàn)場子系統(tǒng)

監(jiān)控現(xiàn)場子系統(tǒng)主要布置一些關(guān)鍵位置，例如倉儲(chǔ)，軌道廠等，它們負(fù)責(zé)將現(xiàn)場的圖像及時(shí)上傳到營運(yùn)公司的指揮調(diào)度中心以及本煤廠的調(diào)度室，接受指揮調(diào)度。監(jiān)控現(xiàn)場子系統(tǒng)包括監(jiān)控音視頻采集、編碼、壓縮設(shè)備、控制設(shè)備等，所需的音視頻采集設(shè)備包括攝像機(jī)、拾音器、揚(yáng)聲器。音視頻編碼壓縮設(shè)備包括數(shù)字硬盤錄像機(jī)、網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器。系統(tǒng)將與已經(jīng)建設(shè)的通訊系統(tǒng)，如視頻監(jiān)控系統(tǒng)、視頻會(huì)議系統(tǒng)、電話系統(tǒng)等接入綜合應(yīng)急視頻指揮調(diào)度系統(tǒng)中，進(jìn)行統(tǒng)一指揮調(diào)度。

煤礦監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

重點(diǎn)區(qū)域重點(diǎn)監(jiān)控，應(yīng)需而選

煤礦視頻監(jiān)控的范圍包括煤礦各個(gè)出入口、主井口、副井口、監(jiān)控值班室、主扇機(jī)房、井下通道、采煤工作面、掘進(jìn)工作面、中央變電所、主運(yùn)輸大巷等。

整個(gè)系統(tǒng)監(jiān)控范圍覆蓋面廣，不同監(jiān)控點(diǎn)有不同的需求。因此，選用設(shè)備時(shí)要考慮到室外溫度、濕度、光線等來制定設(shè)備的防塵、風(fēng)冷、加熱等要求;井下的攝像機(jī)要采用符合國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的照度和防爆等級的防護(hù)罩等。

監(jiān)管聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)多部門實(shí)時(shí)監(jiān)控和高效調(diào)度

煤礦監(jiān)控中心與縣、市級礦物局主管部門聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控并了解煤礦生產(chǎn)運(yùn)營狀況。煤礦中心可以任意調(diào)看分區(qū)域監(jiān)控點(diǎn)的狀況，各級部門可進(jìn)行遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)對話，下達(dá)指揮命令。在發(fā)生安全事故時(shí)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程指揮，減少傷亡和損失。

提供電子地圖信息，掌握作業(yè)區(qū)的詳細(xì)信息

地下煤礦布局相對復(fù)雜，生產(chǎn)設(shè)備種類繁多，為方便準(zhǔn)確定位，視頻監(jiān)控系統(tǒng)需具備定位以及提供具體位置的詳細(xì)信息的功能。例如通過用戶圖形化操作接口，在控制室地圖接口上標(biāo)示對應(yīng)圖標(biāo)，當(dāng)鼠標(biāo)指向這些圖標(biāo)時(shí)，系統(tǒng)將以文字顯示有關(guān)該圖標(biāo)現(xiàn)場裝置的詳細(xì)情況，例如設(shè)備的安裝地點(diǎn)、具體配置、使用功能、操縱權(quán)限、操作提示等。

煤礦監(jiān)控系統(tǒng)要有防雷功能

雷電的危害對于系統(tǒng)的正常運(yùn)行威脅很大，所以系統(tǒng)的防雷是煤礦視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，煤礦監(jiān)控系統(tǒng)的防雷已有國家標(biāo)準(zhǔn)的具體規(guī)定，因此防雷設(shè)計(jì)必須達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)，能夠防直擊雷、感應(yīng)雷等。

保證監(jiān)控視頻的清晰度、完整性以及傳輸順暢

保證視頻的清晰度是對視頻監(jiān)控系統(tǒng)的基本要求，煤礦視頻監(jiān)控必須保證其圖像在局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)上的順暢網(wǎng)絡(luò)傳輸。同時(shí)，視頻監(jiān)控系統(tǒng)須具有錄像效果調(diào)節(jié)功能，音、視頻實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)瀏覽功能，并且允許多個(gè)網(wǎng)絡(luò)客戶端同時(shí)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)瀏覽。為保證視頻的完整性，系統(tǒng)需具有顯示剩余硬盤空間容量不足的警示功能。

設(shè)備安裝、系統(tǒng)調(diào)試要符合煤礦的特殊要求

各種電纜走向分布要合理，能夠避免各種電磁干擾;在保障電學(xué)、光學(xué)、設(shè)備與被控制對像相對位置符合技術(shù)規(guī)范的前提下，盡量避開容易使設(shè)備造成人為的有意或無意損壞的安裝位置;精確調(diào)試系統(tǒng)設(shè)備及器件，使其工作在最佳狀態(tài);視頻監(jiān)控設(shè)備屬于光、機(jī)、電一體化產(chǎn)品，各種電學(xué)、光學(xué)參數(shù)要調(diào)整到最佳狀態(tài)（如：焦距、光圈、白平衡電位器、視場等）。

未來發(fā)展趨勢

高清化

煤礦視頻監(jiān)控對高清有需求，不僅需要能夠做到晝夜采集信息，而且要不受光線限制，保證畫面質(zhì)量。目前，我國煤礦監(jiān)控?cái)z像機(jī)主要以紅外輔助光源為主，普及程度為66%，只有少數(shù)煤礦采用激光光源攝像機(jī)。煤礦視頻監(jiān)控要求對洗煤廠，排水設(shè)備，皮帶等設(shè)備實(shí)施嚴(yán)密監(jiān)控，要求視頻畫面完整、高清。另外，在應(yīng)對突發(fā)事故時(shí)，高清視頻畫面能夠有助于迅速找到目標(biāo)，減少人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。

自動(dòng)化和信息化

自動(dòng)化和信息化是我國煤礦安防應(yīng)用的最新定位，通過信息資源的共享和自動(dòng)化處理，有效利用各類信息資源以服務(wù)于煤礦的安全運(yùn)營。例如：將煤礦各類預(yù)警系統(tǒng)與視頻監(jiān)控系統(tǒng)相結(jié)合，將信息報(bào)告智能地回饋到信息中心，然后由信息中心分析數(shù)據(jù)，根據(jù)具體情況，啟用應(yīng)急預(yù)案，積極應(yīng)對危險(xiǎn)事故，有效降低已發(fā)生事故的危害程度。與此同時(shí)，救援人員可以利用視頻系統(tǒng)及時(shí)部署應(yīng)急措施，如對井下現(xiàn)場況的了解、人員的救助等，對重點(diǎn)監(jiān)控地段和事發(fā)現(xiàn)場進(jìn)行分析、排查等。

集成化與網(wǎng)絡(luò)化

煤礦視頻監(jiān)控系統(tǒng)除滿足遠(yuǎn)距離監(jiān)控、24小時(shí)實(shí)時(shí)成像的需求之外，還將融合無盲區(qū)安防監(jiān)控系統(tǒng)以適應(yīng)煤礦的防爆需求。為真正確保煤礦安全生產(chǎn)，晝夜監(jiān)控設(shè)備可以與智能分析軟件的結(jié)合是必然趨勢。部分專業(yè)集成商有針對性地提出了先進(jìn)的煤礦井下無盲區(qū)安防監(jiān)控系統(tǒng)，它不僅集成了IVS智能視頻分析技術(shù)，防爆視頻產(chǎn)品，還能對危機(jī)煤礦安全生產(chǎn)的自然災(zāi)害、突發(fā)事件等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測分析，判定各類安全隱患，例如災(zāi)害及故障的類型、性質(zhì)和級別，從而為監(jiān)控中心調(diào)整運(yùn)行計(jì)劃，下達(dá)搶險(xiǎn)救援、維修等指令提供依據(jù)。毫無疑問，煤礦安防監(jiān)控系統(tǒng)與先進(jìn)的IP技術(shù)，RFID以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等的結(jié)合，對打造現(xiàn)代化、信息化、智能化的煤礦有著極大的推動(dòng)作用。

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