煤礦監控係統設計方案

煤礦監控係統設計方案

隨著經濟的發展煤炭是國家的基礎工業，尤其現在能源緊張的形式下，煤炭行業更是得到了人們的關注。同時由於煤礦井下環境複雜，也給生產帶來了巨大的困難，02manbetx.com 頻頻發生，給工人造成了身體的傷害；同時也給煤炭行業造成了不好的影響。於是，煤礦監控開始出現並逐漸得到普及和發展。
煤礦監控設計方案有哪些特點？包括哪些部分？各部分具有什麼功能？本刊記者就此采訪了深圳市xx科技有限公司係統集成部經理李先生、深圳xx科技有限公司總經理張先生、深圳天xx科技有限公司聯網安全技術部高級工程師袁先生、深圳市xx安防工程有限公司技術部經理林先生。

煤礦監控的產生
據不完全統計，2003年中國煤炭產量占世界產量的35％，可02manbetx.com 傷亡人數卻占80％。在這些02manbetx.com 中，瓦斯爆炸又占絕大多數。這其中固然有很多因素，但各煤礦生產企業安全監測不完備、管理手段落後也是造成02manbetx.com 頻發的重要原因之一。
在國內頻繁發生的02manbetx.com 中，既有自然因素也有人為因素。國內各有關方麵為了提高產量、降低事故發生的概率，現代化的信息管理模式也就應運而生了，為了對井下情況有全麵的了解，監控係統為煤礦監控提供了良好的技術保障。
深圳xx科技有限公司總經理張先生介紹說，目前，煤礦係統的監控分為井下監控係統和井上監控係統兩大類。煤礦井下作業因為遠離地麵，地形複雜，環境惡劣，所以容易發生事故。利用遠程視頻監控係統，地麵監控人員可以直接對井下情況進行實時監控，不僅能直觀的監視和記錄井下工作現場的安全生產情況，而且能及時發現事故苗子，防患於未然，也能為事後03manbetx 事故提供有關的第一手圖像資料。基於TCP/IP協議的IP網的應用得到廣泛普及，高速寬帶主幹網的建成和各地區高速接入係統的迅速發展，促進了基於IP技術的各種視頻通信應用，如網絡遠程視頻監控係統的發展。所以在煤礦監控係統中引入現代網絡遠程視頻監控係統將是一種趨勢。這也是本文要講述的重點。
井上監控主要是針對地麵運行設備和煤炭運銷係統，本文將不對此類方式展開敘述。
國務院安全生產委員會為此於2002年4月25日下發的“小煤礦安全生產基本條件”第十六條中規定：“高瓦斯礦井、煤(岩)與瓦斯突出礦井必須裝備礦井安全監控係統。……開采具有煤與瓦斯突出危險的煤層時，必須采取包括突出預測、突出防治、效果檢驗、安一體’綜合全防護等‘四位措施”。
煤礦監控的特點
煤礦監控係統是煤礦安全生產綜合監控係統的重要組成部分。煤礦井下作業因為遠離地麵，地形複雜，環境惡劣。利用遠程視頻監控係統，地麵監控人員可以直接對井下情況進行實時監控，不僅能直觀的監視和記錄井下工作現場的安全生產情況，而且能及時發現事故苗子，防患於未然，也能為事後03manbetx 事故提供有關的第一手圖像資料。
隨著現代通信技術與測試測量技術的發展，數據傳輸時代已經到來。采用微波通信技術、數字視頻處理技術、CDMA/GPRS通訊技術、IP通信技術和光纖通信技術等先進通信技術的遠程視頻監控係統，可以實時觀測煤礦的運行情況，為安全生產提供了直觀的圖像信息，同時可以改善觀測、測量工作人員的工作環境，減少工作人員，做到無人值守、少人值班。
李經理表示，煤礦監控達到的管理目標是，通過監控係統可監測煤礦的工作情況；
工作人員在礦井生產時，需要通過視頻監控係統監視煤礦環境變化情況；在某些環境下，如煤礦的進出口等地方，大部分時間屬於無人值守狀態，需要設置監控攝像機實時監控；監測礦井、礦區的周邊環境；通過一套監控係統能及時了解礦井口周邊的情況；礦工進入礦井時需要通過監控係統監視礦井的出入情況；監測礦上安全，對礦井安全隱患及時清理保證煤礦安全運作。
該煤炭企業對安全監控有以下要求：實現公司局域網內，管理人員工作電腦平台管理和監控各個監控點的情況，最終實現一體化的企業安防集約化控製化管理模式；公司的視頻資源統一集中在公司指定的計算機中，可實現公司所有視頻資料的本地化在線授權查詢服務；攝像機工作環境的照度比較低，需要防爆、防塵、防磁性；通信線路要求遠距離的傳輸采用光纖方式；辦公樓、礦井內部、供銷部的局域網內使用雙絞線聯網；攝像機拍攝的圖形效果要求清晰、速度較快；部分監控區對高速移動物體成像要求清晰可辨；一段時間內全實時錄像存儲功能，並要支持方便於顯示、存儲、檢索和回放；高清晰實時監視顯示和易於輪巡切換；圖像資源共享，加強各級部門之間協調，並支持從礦務局、市安監局、省安監局進行遠程監控、遠程管理；支持與原煤礦自動化控製係統的無縫集成，管理人員可以在原工作站上統一管理。

根據煤礦項目和煤礦行業特點，對於煤礦、礦井等重要設施的監控項目，往往涉及的地理範圍比較廣，監控點比較多，需要監控點距離比較遠、相對分散，而且，對於大規模的監控項目對於係統穩定性要求非常高，需要盡量減少日後的設備維護工作。
煤礦監控的設計原則
開放性原則：設計的現場總線結構是開放性係統，實現與未來設備的更多互連和互操作，且能方便地融於城市信息網絡中。
先進性：煤礦監控係統應盡量采用先進技術產品設備，隻有采用先進技術設備，才能保證係統先進性。
可靠性：係統的可靠性是第一位的，在方案設計中必須充分考慮係統的安全，依照安全國家標準采取安全管理措施，保證監控係統安全可靠運行。

經濟性：係統的經濟性是一個重要因素，使係統具有良好的性能價格比是共纜監控係統設計的一個重要原則。
可擴展性：在係統需要擴展時，前端設備數量將靈活增加，不改變係統的運行方式，以保證用戶的投資安全。
實用性：采用高科技手段，進行智能化設計，盡量減少係統操作的複雜性，並做到係統工作穩定可靠，維護簡單；軟件使用界麵友好，完全達到智能化控製。
根據煤礦監控係統建設的要求和國家有關法規，煤礦監控係統的建設方案要具有性能穩定、質量可靠、經濟實用等特點，具有方便擴展、與數字電子信息係統實現無縫連接，為實現高科技可視化安防係統的管理奠定了基礎。
依據相關規範包括 :
1.《工業通訊設計規範》（GBJ42-81）
2.《工業電視係統工程設計規範》（GBJ115-87）
3.《工業通訊接地設計規範》（GBJ79-85）
4.《建築電器設計規範》（IGI16-83）
5.《中華人民共和國公共安全行業標準》（GA/T 74-94）
6.《工業與民用閉路監視電視係統工程技術規範》（GB50198-94）
7.《安全防範係統工程程序與要求》（GA/T75-94）
8.《電氣設備安全設計導則》GB4064
9.《電氣設備抗幹擾特性》GB4890
10.《電氣設備雷擊保護導則》GB7450
11.《電力設施抗震設計與規範》GB50260-96
12.《中華人民共和國公共安全行業標準》（GA/T 74-94）
13.《中華人民共和國安全防範工程技術規範》（GB50348-2004）
煤礦監控的組成
煤礦監控的係統組成包括監控前端、傳輸方式、監控中心、監控終端等部分。此外，根據監控傳輸方式的不同，還可以分為有線監控和無線監控。
監控前端
監控前端包括防爆攝像機、模擬攝像機、視頻編碼器、網絡攝像機、報警輸入/輸出設備等。還可以根據用戶及環境的不同需求，另外加配護罩等。
正常工作時，攝像機將采集的圖像信號進入視頻服務器進行模擬信號，數字信號轉換及壓縮（MPEG-4格式），然後從視頻服務器口進入[RO-2400T/R網絡連接器/天線一體機]直接發射。各發射點的[網絡連接器]的帶寬為11Mbps，雲台控製信號通過解碼器傳遞給雲台以控製轉動方向。或者攝像機的視頻輸出通過BNC連接到多路視頻服務器，然後通過RJ45接頭將視頻服務器連接到網絡，再為視頻服務器設置一個IP地址，就可以依托已有的快速局域網或無線局域網，實現在局域網的任何地方，授權用戶都可以利用瀏覽器來觀看井下的工作情況。
視頻服務器一般都包含一個內置的WEB服務器，它可以增強傳統監視係統的性能，並為在一個安全的內部網甚至互聯網上發布監控圖像提供了網絡連通性。視頻攝像機的管理、配置和監控——所有的這些都隻需通過Microsoft IE的標準WEB瀏覽器來完成。
此外，還可以將其他礦井安全監測設備如：瓦斯傳感器、通風檢測設備、報警設備等通過輔助的輸入設備連接到視頻服務器上。　
從某種角度上說，視頻服務器可以看作是不帶鏡頭的網絡攝像機、或是不帶硬盤的DVR，視頻服務器除了可以達到與網絡攝像機相同功能外，在設備的配置上更靈活。網絡攝像機通常受到本身鏡頭和機身功能的限製，而視頻服務器除了可以和普通的傳統攝像機連接外，還可以和一些特殊功能的攝像機連接，如：低照度、高靈敏度的紅外攝像機等。MPEG4硬壓縮方式在於解決低帶寬音視頻的傳輸問題，在164KHZ的帶寬上，MPEG4平均可傳5-7幀/秒。MPEG4的最高分辨率可以達到720 x 576，接近DVD畫麵效果，基於圖像壓縮的模式決定了它對運動物體可以保證有良好的清晰度。

網絡通信平台
網絡通信平台由路由器、交換機、無線網橋、防火牆、通信線路等設備組成。通信線路可以采用多種方式：雙絞線、光纖、有線電纜、專線、幀中繼、xDSL、無線局域網、衛星、微波、GPRS、CDMA等。
一般的傳輸方式如線纜傳輸，其優點是不會產生電磁幹擾，相對於其他傳輸方式，也不會產生電火花，避免了可能引發的瓦斯爆炸。但也有缺點，包括有的礦井長達幾公裏，傳統的布線方式無法滿足；布線困難，如果按著傳統布線方式，有幾路監測點，就要拉幾條視頻線，在井上尚且困難，在井下就會更加困難。
采用光纖傳輸，可以使布線方便，傳輸的路數多，不會造成傳輸信號堵塞。其缺點是煤礦井下環境特殊，不允許在井下進行融接，所以必須在井上融接好後再到井下，這無疑增加了施工的難度；井下會有各種突發事故發生，如果光纖斷裂，就需要將所有監測點光纖拉到井上重新進行融接，這無疑又會增加額外的人力、物力、財力，同時也會造成監控的盲區；由於光端機成本很高，這無疑會增加工程的成本；後期增加監控點不容易。
張總經理說，近年來，煤礦監控又推出了一種新的傳輸模式：無線監控。它的布線簡單，成本低：信號通過微波傳輸，降低了係統成本和施工難度；信號抗幹擾性強，不易失真，傳輸無延時；係統設備可以將800線的攝像頭信號高保真地傳送，其傳輸速度快，沒有延時；采用頻率2.4G和5.8G技術，可以在較遠的範圍內傳輸，而且可以添加放大器或者無線數字微波中繼傳輸機以延長傳輸距離，監控距離可達數十公裏；後期維護簡單方便：係統結構簡單，如果有新增節點加入不用重新布線，隻需插入到主幹電纜上即可，出現故障查找容易，維護方便，簡單可靠。

煤礦企業多數都建有一套閉路電視監控係統，采用的是模擬視頻信號，具有很大的局限性：首先，有線模擬視頻信號的傳輸對距離十分敏感，當傳輸距離大於800米時，信號容易產生衰耗、 畸變、群延時，並且易受幹擾，使圖像質量下降，當用於井下複雜的工作現場時，效果不好；其次，有線模擬視頻監控無法聯網，隻能以點對點的方式監視現場，並且使得布線工程量極大，不便於係統的維護和升級；最後，有線模擬視頻信號數據的存儲會耗費大量的存儲介質(如錄像帶)，查詢取證時十分繁瑣。
以xx網絡視頻監控係統產品的數字化視頻監控為例，它的優點正好克服了模擬閉路電視監控的局限性：首先，數字化視頻可以在計算機網絡(局域網或廣域網)上傳輸圖像數據，基本上不受距離限製，信號不易受幹擾，可大幅度提高圖像品質和穩定性；其次，數字視頻可利用計算機網絡聯網，網絡帶寬可複用，無需重複布線；另外，數字化存儲成為可能，經過壓縮的視頻數據可存儲在磁盤陣列中或保存在光盤中，查詢十分簡便快捷。
監視係統由監控終端和顯示係統組成。監控終端可采用普通的PC機，無需安裝客戶端軟件，隻要使用標準瀏覽器訪問監控管理服務器。用戶登錄“TYL—NMS”智能安全聯網管理係統，根據管理的權限使用係統功能。對於中心監控室，通常會配置高性能的PC機作為監控工作站，並建立電視牆係統。
監控中心
監控中心主要由監控服務器、監控客戶終端等組成。主要完成礦區現場圖像接收與顯示，用戶登錄管理，優先權的分配，控製信號的協調，圖像的實時監控，錄像的存儲、檢索、回放、備份、恢複等。
在廠區網絡上配置一台監控服務器，安裝中心服務器監控軟件，中心服務器前端對各變電站的攝像機、視頻服務器進行管理，後端對所有的上網用戶進行管理，同時擔負錄像報警等眾多功能。在值班室安裝一到數台監控客戶機，監控用戶首先登陸監控服務器，輸入用戶名密碼，獲得相應的授權後，即能訪問到前端的攝像機，同時也可以安裝一台大屏幕顯示器，在大屏幕上同時顯示出前端攝像機所拍攝的畫麵。係統也可以采用常規的電視牆顯示方式。
監控服務器功能強大，可以同時管理數十個礦區係統和數十個甚至是上百個在線用戶，在以後礦區擴容時，調度中心無需增加硬件設備投入。
管理服務器由監控管理軟件、服務器硬件、存儲服務器等組成。廣角監控管理軟件提供了完整的監控中心管理、錄像管理、報警管理、用戶認證和權限管理、服務器集群管理等功能。廣角監控管理軟件基於擁有專利的流媒體分布式處理技術，能夠在複雜網絡環境中優化視頻流的傳輸控製，提供大容量、高質量的網絡視頻傳輸和處理。
監控終端
係統采用成熟WEB技術，係統為用戶提供了良好的人機界麵，客戶端通過瀏覽器方式訪問係統。網絡上的任何一台微機/筆記本電腦隻要安裝了監控係統的客戶端圖像控件之後，即可成為一個功能完備的監控客戶終端。客戶可以隨時隨地查看所需要的現場圖像和地磅數據。一般來說，該係統應該具有如下的基本功能：
多路畫麵實時錄像: 具有多畫麵實時錄像功能，具有三種錄像觸發模式:手動錄像、定時錄像、報警錄像，定時錄像時間可以設置。
多路畫麵實時顯示: 具有1-16路畫麵實時顯示功能， 具有多種顯示方式: 1路顯示、4路5路6路9路或16路同時顯示，實時顯示滯後時間不大於0.2秒，滿足前端控製要求。
圖像壓縮質量設置: 視頻采集率、圖像壓縮質量及幀率可以根據需要進行調節。
視頻移動報警聯動錄像: 具有視頻圖像動態檢測功能， 每路圖像可設置多種不同的檢測區域， 檢測靈敏度可調。如果有人入侵或物體位置挪動導致這些點的圖像亮度變化，就能產生報警並聯動錄像。
查詢及回放: 可按日期時間迅速找到欲查對象，查詢手段方便簡單，在查詢回放時，錄像機能快進、快退、單幀進、單幀圖像存儲及打印功能。
視頻參數設置: 可對每路視頻的亮度、對比度、飽和度和色調進行設置。
遠程圖像顯示: 通過網絡可實現遠程圖像顯示錄像回放功能。
實時監控: 網絡快球將采集到的音視頻信號壓縮編碼，通過IP網絡實時傳輸到監控播放終端解壓播放；監控播放終端也可通過網絡來控製網絡球機的鏡頭，進行全麵且全方位的監控。
遠程監控:在世界上的任何地點，隻要能接入INTERNET，就可以看到實時的監控圖像。
錄像存儲: 網絡快球將采集到的音視頻信號數字化壓縮後通過微波實時傳輸到指定的監控中心，進行實時監控或存儲。
定時錄像: 係統按照用戶預先設定的定時時間表，把網絡快球采集的音視頻信號壓縮後通過微波實時傳輸到指定的監控中心，進行存儲。
告警錄像: 係統按照用戶預先設定的報警外理方案，把告警發生時段的圖像存儲下來。
用戶管理: 安全性能好， 具有用戶安全密碼保護功能，有效防止無關人員操作。對操作係統的用戶進行權限驗證和管理，係統中的任何操作都隻能由允許的用戶來操作，用戶也可以設置一些不需要權限限製的操作。