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煤矿监控应用解决方案

一、概述

随着我国对煤矿安全生产工作的日益重视,煤矿安全生产视频监控系统也越来越突出的体现了其重要地位。因为煤矿的生产现场均为井下作业,远离地面,地形复杂,光线较暗,环境恶劣,且井下的有害、有毒、易燃易爆气体较多,所以极易发生安全事故。


远程视频监控系统的出现,有效地解决了地面监控安全管理人员对井下作业情况的实时掌握,不仅能直观的监视和记录井下工作现场的安全生产情况,而且能尽早发现事故隐患及时处理,防患于未然,也能为事后分析事故提供相关的第一手录像资料。因此远程视频监控系统是现代煤矿安全生产监测监控系统的重要组成部分。当前一些煤矿使用的视频监控系统都是早期的模拟监控,性能和稳定性不高。现在随着网络技术和计算机技术的发展,基于TCP/IP协议的IP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IP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。所以在煤矿安全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。从技术和管理的角度出发,煤矿系统联网安全监测已是必然趋势。TCP/IP网络监控监控系统采用的是网络通信方式,煤矿控制中心服务器可随时向各个分站提取数据,并在服务器上进行数据存储、报警、显示、打印。


二、系统优势

原有煤矿企业多数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,当传输距离大于一定距离(通常最远只有1000米)时,视频及控制信号容易产生衰减、畸变、延时等,并且易受干扰,使整套系统实际应用价值降低,从而无法发现细微事故隐患;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,并且使布线工程量加大,不利于系统日后长时间的整体维护和升级;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,查询取证时十分烦琐不易筛选有力证据。


网络视频监控系统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,无须重复布线;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。


另外,网络视频监控系统提供数据接口,把煤矿运输的称重环节,通过科学的数据采集手段,将重量数据与视频数据结合,直观的现实货车运煤的实际数据。


三、系统组成

根据现有先进技术及应用环节的现场条件,我们采用网络视频监控系统,该系统基于嵌入式Web服务器,系统采用VXWORKS操作系统,安全可靠,获得较好的网络视频传输。在外部环境上,在全局各矿都构建了一个以光纤为传输媒介的千兆以太局域网,可以实现语音和视频的快速传输,这为基于嵌入式Web服务器的网络视频监控的应用提供了良好的条件。


此外,煤矿还提出希望能将视频监控的图像采集设备的功能更加强大,不仅能实现在弱光条件下视频的采集,而且还要实现在长距离遂道中微光甚至无光条件下的视频图像采集,因此在本系统中率先引用了系列SSK激光夜视仪,一台设备便能实现远距离(红外灯无法达到的距离)零光照条件下的视频采集,该设备在井下零光照时视频采集面积范围广,监控距离远,从根本上解决了在煤矿内的多点监控的布线复杂和视频采集设备多不易检修的问题。


系统考虑到煤矿安全涉及因素较多,所以与视频监控系统的配套应用系统还有烟雾感应报警系统、易燃易爆气体报警系统、排水流量监测报警系统,为了使各个系统有机结合更好的为煤矿安全生产服务,视频监控系统与各报警系统均有联动功能,即当某一个的报警系统的某一点出现报警信号,视频监控的相关监控摄像头将自动转向报警信号发出点进行实时录像采集,与此同时地面监测安全管理中心的主机页面将跳出报警点的视频图像并伴有蜂鸣报警声音,使地面安全管理工作人员第一时间发现安全隐患及时报与井下工作人员排除险情避免事故的发生。


整体煤矿安全系统结构如下图:


四、监控前端


井下夜视仪及摄像机的视频输出通过BNC连接到网络视频服务器,然后通过RJ45接头将网络视频服务器连接到网络,再为网络视频服务器设置一个IP地址,就可以依托已有的快速局域网,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井下的工作情况。


各类报警器的信号输出也是通过相关辅助设备连接到网络视频服务器上。


网络视频服务器包含一个内置的WEB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、配置和监控——所有的这些都只须在你的指尖通过Microsoft IE的标准WEB浏览器来完成。


五、监控中心


地面安全管理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,同时担负录像报警等众多功能。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(或背部投影机、等离子显示器等),利用系统软件的强大功能,可以在大屏幕上同时显示出1/4/6/8/9/10/16个摄像机的画面。系统也可以采用常规的电视墙显示方式。


系统能够对各矿区,所有关地磅数据、图像进行监控和监视,以便能够实时、直接地了解和掌握各矿区第情况,并及时对发生的情况做出反应。


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,调度中心无须增加硬件设备投入;系统能够对数十个活动视频图像的同时接收、满足所有在线客户的转发申请;系统具有完善的录像服务:人工录像、计划录像和报警录像,可存储、检索、备份和恢复大量的图像数据库文件;具有强大的录像回放能力,可以根据用户网上提交的申请独立地为用户提供录像的检索和回放,可以同时响应大量的用户申请;系统也具有完善的用户认证机制(用户名、密码、前端系统密码、优先级)机制,强大的中心协调机制(并发申请、图像转发、录制申请,并发控制协调等),整个系统基于先进的软件平台,符合标准和未来发展方向。


六、小结


系统采用成熟WEB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需要的现场图像和地磅数据。系统可以以多画面显示现场图像,并能任意控制镜头。对于地磅的数据系统则以曲线,柱状图和表格等的形式直观表现,如果需要还能通过计算机与前端的工作人员对话。  


随着TCP/IP技术各个领域都得到发展和应用,基于IP技术的嵌入式Web服务器视频监控系统必将在煤矿井下安全生产监控及报警上得到更广泛的应用,并会影响到整个矿井安全监测系统的发展方向。



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