煤矿监控系统设计方案.pdf

⋯ ‘ 摄群漏工程商 煤矿监控系统 【本刊记者 张敬忠】 随着经济的发展煤炭是国家的基础工业 , 尤其现在能源紧 张的形式下 , 煤炭行业更是得到了人们的关注 。 同时由于煤矿 井下环境复杂 , 也给生产带来了巨大的困难 , 事故频频发生 , 给 工人造成了身体的伤害同时也给煤炭行业造成了不好的影响 。 于是 , 煤矿监控开始出现并逐渐得到普及和发展 。 煤矿监控设计方案有哪些特点包括哪些部分 , 各部分具 有什么功能 , 本刊记者就此采访了深圳市柯尼达 电子科技有限 公司系统集成部经理李小波 、 深圳荣通达科技有限公司总经理 张新波 、 深圳天盈隆科技有限公司联网安全技术部高级工程师 袁野 、 深圳市浩铭安防工程有限公司技术部经理林堪华 。 煤矿监控的产生 据不完全统计 , 年中国煤炭产量占世界产量的 , 可事故伤亡人数却占 。 在这些事故中 , 瓦斯爆炸又占绝大 多数 。 这其中固然有很多因素 , 但各煤矿 生产企业安全监测不完备 、 管理手段落后 也是造成事故频发的重要原因之一 。 在国内频繁发生的煤矿事故中 , 既 有自然因素也有人为因素 。 国内各有关方 面为了提高产量 、 降低事故发生的概率 , 现代化的信息管理模式也就应运而生了 , 为了对井下情况有全面的了解 , 监控系统 为煤矿监控提供了良好的技术保障 。 深圳荣通达科技有限公司总经理张 新波介绍说 , 目前 , 煤矿系统的监控分为 井下监控系统和井上监控系统两大类 。 煤 矿井下作业因为远离地面 , 地形复杂 , 环 境恶劣 , 所以容易发生事故 。 利用远程视 频监控系统 , 地面监控人员可以直接对井 下情况进行实时监控 , 不仅能直观的监视 和记录井下工作现场的安全生产情况 , 而 且能及时发现事故苗子 , 防患于未然 , 也 能为事后分析事故提供有关的第一手图像 资料 。 基于丁协议的网的应用得 到广泛普及 , 高速宽带主干网的建成和各 地区高速接入系统的迅速发展 , 促进了基 于技术的各种视频通信应用 , 如网络 远程视频监控系统的发展 。 所以在煤矿监 控系统中引入现代网络远程视频监控系统 将是一种趋势 。 这也是本文要讲述的重 占 井上 监控主要是针对地面运行设备 和煤炭运销系统 , 本文将不对此类方式展 开叙述 。 国务院安全生产委员会为此于 年月 日下发的 ’ ‘小煤矿安全生产基 本条件 ” 第十六条中规定 “ 高瓦斯矿井 、 煤岩 与瓦斯突出矿井必须装备矿井安全 监控系统 。 ⋯⋯开采具有煤与瓦斯突出危 险的煤层时 , 必须采取包括突出预测 、 突 出防治 、 效果检验 、 安全防护等 ‘四 位一 ‘包纷 体 ’ 综合措施 ”。 燃矿监控的特点 煤矿监控系统是煤矿安全生产综合监控系统的 重要组成部分 。 煤矿井下作业因为远离地面 , 地形复 杂 , 环境恶劣 。 利用远程视频监控系统 , 地面监控人 员可 以直接对井下情况进行实时监控 , 不仅能直观 的监视和记录井下工作现场的安全生产情况 , 而且 能及时发现事故苗子 , 防患于未然 , 也能为事后分析 事故提供有关的第一手图像资料 。 随着现代通信技术与测试 测量技术的发展 , 数 据传输时代已经到来 。 采用微波通信技术 、 数字视频 处理技术 、 户通讯技术 、 通信技术和 光纤通信技术等先进通信技术的远程视频监控系统 , 可以实时观测煤矿 的运行情况 , 为安全生产提供了 直观的图像信息 , 同时可以改善观测 、 测量工作人员 的工作环境 , 减少工作人员 , 做到无人值守 、 少人 值班 。 李小波经理表示 , 煤矿监控达到的管理目标是 , 通过监控系统可监测煤矿的工作情况 工作人员在矿井生产时 , 需要通过视频监控系 统监视煤矿环境变化情况在某些环境下 , 如煤矿 的进出口等地方 , 大部分时间属于无人值守状态 , 需要设监控摄像机实时监控监测矿并 、 矿区的 周边环境通过一套监控系统能及时了解矿井口周 边的情况矿工进入矿井时需要通过监控系统监视 矿井的出入情况监测矿上安全 , 对矿井安全隐患 及时清理保证煤矿安全运作 。 该煤炭企业对安全监控有以下要求实现公司 局域网内 , 管理人 员工作电脑平台管理和监控各个 监控点的情况 , 最终实现一体化的企业安防集约化 控制化管理模式公司的视频资源统一集中在公司 指定的计算机中 , 可实现公司所有视频资料的本地 化在线授权查询服务摄像机工作环境的照度比较 低 , 需要防爆 、 防尘 、 防磁性通信线路要求远距 离的传输采用光纤方式办公楼 、 矿井内部 、 供销 部的局域网内使用双绞线联网摄像机拍摄的图形 效果要求清晰 、 速度较快部分监控区对高速移动 物体成像要求清晰可辨一段时间内全实时录像存 储功能 , 并要支持方便于显示 、 存储 、 检索和回放 高清晰实时监视显示和易于轮巡切换图像资源共 享 , 加强各级部门之间协调 , 并支持从矿务局 、 市 安监局 、 省安监局进行远程监控 、 远程管理支持 与原煤矿自动化控制系统的无缝集成 , 管理人员可 以在原工作站上统一管理 。 根据煤矿项目和煤矿行业特点 , 对于煤矿 、 矿 摄潺漏工程商 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 井等重要设施的监控项目 , 往往涉及的地理范围 比 较广 , 监控点比较多 , 需要监控点距离比较远 、 相对 分散 , 而且 , 对于大规模的监控项目对于系统稳定性 要求非常高 , 需要尽减少日后的设备维护工作 。 煤矿监控的设计原则 开放性原则设计的现场总线结构是开放性系 统 , 实现与未来设备的更多互连和互操作 , 且能方便 地融于城市信息网络中 。 先进性煤矿监控系统应尽量采用先进技术产 品设备 , 只有采用先进技术设备 , 才能保证系统先进 性 。 可靠性系统的可靠性是第一位的 , 在方案设 计中必须充分考虑系统的安全 , 依照安全国家标准 采取安全管理措施 , 保证监控系统安全可靠运行 。 经济性系统的经济性是一个重要因素 , 使系 统具有良好的性能价格比是共缆监控系统设计的一 个重要原则 。 靠 、 经济实用等特点 , 具有方便扩展 、 与数字电子信 息系统实现无缝连接 , 为实现高科技可视化安防系 统的管理奠定了基础 。 依据相关规范包括 工业通讯设计规范 一 工业 电视系统工程设计规范 一 工业通讯接地设计规范日 一 建筑电器设计规范 一 中华人民共和国公共安全行业标准 一 丈工业与民用闭路监视 电视系统工程技术规范 一 安全防范系统工程程序与要求 一 电气设备安全设计导则 电气设备抗干扰特性 电气设备雷击保护导则 电力设施抗震设计与规范 一 丈中华人民共和国公共安全行业标准 门 一 中华人民共和国安全防范工程技术规范 一 可扩展性在系统需要扩展时 , 前端设备数量 将灵活增加 , 不改变系统的运行方式 , 以保证用户的 投资安全 。 实用性采用高科技手段 , 进行智能化设计 , 尽 量减少系统操作的复杂性 , 并做到系统工作稳定可 靠 , 维护简单软件使用界面友好 , 完全达到智能化 控制 。 根据煤矿监控系统建设的要求和国家有关法规 , 煤矿监控系统 的建设方案要具有性能稳定 、 质量可 煤矿监控的组成 煤矿监控的系统组成包括监控前端 、 传输方式 、 监控中心 、 监控终端等部分 。 此外 , 根据监控传输方 式的不同 , 还可以分为有线监控和无线监控 。 监控前端 监控前端包括防爆摄像机 、 模拟摄像机 、 视频编 码器 、 网络摄像机 、 报警输入输出设备等 。 还可以 根据用户及环境的不同需求 , 另外加配护革等 。 正常工作时 , 摄像机将采集的图像信号进入视 频 服务器 进 行模拟信 号 , 数 字信号 转换 及 压缩 尸 一 格式 , 然后从视频服务器口进入【 一 网络连接器天线一体机直接发射 。 各发 射点的【网络连接器 的带宽为 , 云台控制 信号 通过解码 器传递给云 台 以控制转动 方向 。 或 者摄像机的视频输出通过连接到多路视频服 务器 , 然后通过接头将视频服务器连接到网 络 , 再 为视频服务器 设一个地址 , 就可 以依 托已有的快速局域网或无线局域网 , 实现在局域 网的任何地方 , 授权用户都可 以利用浏览器来观 看并下的工作情况 。 视频服务器一般都包含一个内皿的服务 器 , 它可以增强传统监视系统的性能 , 并为在一个安 全的内部网甚至互联网上发布监控图像提供了网络 连通性 。 视频摄像机的管理 、 配和监控 所有的 这些都只需通过的标准浏览器来 完成 。 此外 , 还可以将其他矿并安全监测设备如瓦斯 传感器 、 通风检测设备 、 报普设备等通过辅助的输入 设备连接到视频服务器上 。 从某种角度上说 , 视频服务器可 以看作是不带 镜头的网络摄像机 、 或是不带硬盘的 , 视频服 务器除了可以达到与网络摄像机相同功 能外 , 在设 备的配上更灵活 。 网络摄像机通常受到本身镜头 和机身功能的限制 , 而视频服务器除了可以和普通 的传统摄像机连接外 , 还可 以和一些特殊功能的摄 像机连接 , 如低照度 、 高灵敏度的红外摄像机等 。 户 硬压缩方式在于解决低带宽音视频的传输问 题 , 在的带宽上 , 户平均可传 一 帧 秒 。 的级高分辨率可以达到 , 接 近画面效果 , 基于图像压缩的模式决定了它对 运动物体可 以保证有良好的清晰度 。 网络通信平台 网络通信平台由路由器 、 交换机 、 无线网桥 、 防 火墙 、 通信线路等设备组成 。 通信线路可以采用多种 方式双绞线 、 光纤 、 有线电缆 、 专线 、 帧中继 、 无线局域网 、 卫星 、 微波 、、 等 。 一般的传输方式如线缆传输 , 其优点是不会产 生电磁干扰 , 相对于其他传输方式 , 也不会产生电火 花 , 避免了可能引发的瓦斯爆炸 。 但也有缺点 , 包括 有的矿井长达几公里 , 传统的布线方式无法满足布 线困难 , 如果按着传统布线方式 , 有几路监测点 , 就 要拉几条视频线 , 在井上尚且困难 , 在井下就会更加 困难 。 采用光纤传输 , 可以使布线方便 , 传输的路数 多 , 不会造成传输信号堵塞 。 其缺点是煤矿井下环境 特殊 , 不允许在井下进行融接 , 所以必须在井上融接 好后再到井下 , 这无疑增加了施工的难度井下会 有各种突发事故发生 , 如果光纤断裂 , 就需要将所有 监测点光纤拉到井上重新进行融接 , 这无疑又会增 加额外的人力 、 物力 、 财力 , 同时也会造成监控的盲 区由于光端机成本很高 , 这无疑会增加工程的成 本后期增加监控点不容易 。 张新波总经理说 , 近年来 , 煤矿监控又推出了一 种新的传输模式无线监控 。 它的布线简单 , 成本 低信号通过微波传输 , 降低了系统成本和施工难 度信号抗千扰性强 , 不易失真 , 传输无延时系 统设备可以将加线的摄像头信号高保真地传送 , 其 传输速度快 , 没有延时采用频率和技 术 , 可以在较远的范围内传输 , 而且可以添加放大器 或者无线数字微波中继传输机以延长传输距离 , 监 控距离可达数十公里后期维护简单方便系统结 构简单 , 如果有新增节点加入不用重新布线 , 只舞插 入到主干电缆上即可 , 出现故障查找容易 , 维护 方 便 , 简单可靠 。 煤矿企业多数都建有一套 闭路 电视监控系统 , 采用的是模拟视频信号 , 具有很大的局限性首先 , 有线模拟视频信号 的传输对距离十分敏感 , 当传输 蔺否日暇日目口翻淤扣皿颐翻吻巴团口皿王翻皿礴丈尔之北二茸 奋 班 工程商 翻甘 距离大于加米时 , 信号容易产生衰耗 、 畸变 、 群延 时 , 并且易受干扰 , 使图像质量下降 , 当用于井下复 杂的工作现场时 , 效果不好其次 , 有线模拟视频 监控无法联网 , 只能以点对点的方式监视现场 , 并且 使得布线工程极大 , 不便于系统的维护和升级最 后 , 有线模拟视频信号数据的存储会耗费大量的存 储介质如录像带 , 查询取证时十分繁琐 。 以荣通达网络视频监控系统产品的数字化视频 监控为例 , 它的优点正好克服了模拟闭路电视监控 的局 限性首先 , 数字化视频可以在计算机网络 局 域网或广域网 上传输图像数据 , 基本上不受距离限 制 , 信号不易受干扰 , 可大幅度提高图像品质和稳定 性其次 , 数字视频可利用计算机网络联网 , 网络 带宽可复用 , 无需重复布线另外 , 数字化存储成 为可能 , 经过压缩的视频数据可存储在磁盘阵列中 或保存在光盘中 , 查询十分简便快捷 。 监视 系统由监控终端和显示系统组成 。 监控终 端可采用普通的尸机 , 无需安装客户端软件 , 只要 使用标准浏览器访问监控 管理服务器 。 用户登录 “ 一 ” 智能安全联网管理系统 , 根据管理的 权限使用系统功能 。 对于中心监控室 , 通常会配里高 性能的机作为监控工作站 , 并建立电视墙系统 。 监控中心 监控中心主要由监控服务器 、 监控客户终端等 组成 。 主要完成矿区现场图像接收与显示 , 用户登录 管理 , 优先权的分配 , 控制信号的协调 , 图像的实时 监控 , 录像的存储 、 检索 、 回放 、 备份 、 恢复等 。 在厂 区网络上配置一台监控服务器 , 安装中心 服务器监控软件 , 中心服务器前端对各变电站的摄 像机 、 视频服务器进行管理 , 后端对所有的上网用户 进行管理 , 同时担负录像报苦等众多功能 。 在值班室 安装一到数台监控客户机 , 监控用户首先登陆监控 服务器 , 输入用户名密码 , 获得相应的授权后 , 即能 访问到前端的摄像机 , 同时也可以安装一台大屏幕 显示器 , 在大屏幕上 同时显示出前端摄像机所拍摄 的画面 。 系统也可以采用常规 的电视墙显示方式 。 监控服务器功能强大 , 可以同时管理数十个矿 区系统和数十个甚至是上百个在线用户 , 在以后矿 区扩容时 , 调度中心无需增加硬件设备投入 。 管理服务器由监控管理软件 、 服务器硬件 、 存储 服务器等组成 。 广角监控管理软件提供了完整的监 控中心管理 、 录像管理 、 报普管理 、 用户认证和权限 管理 、 服务器集群管理等功能 。 广角监控管理软件基 于拥有专利的流媒体分布式处理技术 , 能够在复杂 网络环境中优化视频流的传输控制 , 提供大容 、 高 质量的网络视频传输和处理 。 监控终端 系统采用成熟技术 , 系统为用户提供了良 好的人机界面 , 客户端通过浏览器方式访问系统 。 网 络上的任何一台微机笔记本电脑只要安装了监控系 统的客户端图像控件之后 , 即可成为一个功能完备 的监控客户终端 。 客户可以随时随地查看所祷要的 现场图像和地磅数据 。 一般来说 , 该系统应该具有如 下的基本功能 多路画面实时录像具有多画面实时录像功能 , 具有三种录像触发模式 手动录像 、 定时录像 、 报苦 录像 , 定 时录像时间可以设置 。 多路画面实时显示具有 一 路画面实时显示功能 , 具 有多种显示方式门路显示 、 路路路路或路同时 显示 , 实时显示滞后时间不大于秒 , 满足前端控制要求 。 图像压缩质量设置视频采集率 、 图像压缩质量及帧率可 以根据需要进行调节 。 视频移动报警联动录像具有视频图像动态检测功能 , 每 路图像可设多种不同的检测区域 , 检测灵敏度可调 。 如果 有人入俊或物体位里挪动导致这些点的图像亮度变化 , 就能 产生报苦并联动录像 。 查询及回放可按日期时间迅速找到欲查对象 , 查询手段 方便简单 , 在查询回放时 , 录像机能快进 、 快退 、 单帧进 、 单 帧图像存储及打印功能 。 视频参数设可对每路视频的亮度 、 对比度 、 饱和度和 色调进行设且 。 远程图像显示通过网络可实现远程图像显示录像回放功 能 。 实时监控网络快球将采集到的音视频信号压缩编码 , 通 过网络实时传输到监控播放终端解压播放监控播放终端 也可通过网络来控制网络球机的镜头 , 进行全面且全方位的 监控 。 远程监控 在世界上的任何地点 , 只要能接入 , 就可以看到实时的监控图像 。 录像存储网络快球将采集到的音视频信号数字化压缩后 通过微波实时传输到指定 的监控中心 , 进行实时监控或存储 。 定时录像系统按照用户预先设定的定时时间表 , 把网络 快球采集的音视频信号压缩后通过微波实时传输到指定的监 控中心 , 进行存储 。 告警录像系统按照用户预先设定的报警外理方案 , 把告 警发生时段 的图像存储下来 。 用户管理安全性能好 , 具有用户安全密码保护功能 , 有 效防止无关人员操作 。 对操作系统的用户进行权限验证和管 理 , 系统中的任何操作都只能由允许的用户来操作 , 用户也 可以设置一些不需要权限限制的操作 。 尼