近年來(lái)，煤礦礦難頻發(fā)，如何防患于未然，建設(shè)煤礦安監(jiān)系統(tǒng)顯得尤為重要和迫切。完整的煤礦安監(jiān)系統(tǒng)包括三大子系統(tǒng)：一視頻監(jiān)控、二煤礦環(huán)境安檢、三井下人員定位。視頻監(jiān)控是實(shí)現(xiàn)對(duì)煤礦重要部位的圖像采集、傳輸、監(jiān)視等，對(duì)了解礦井狀況不可或缺;環(huán)境安檢是檢測(cè)礦井內(nèi)瓦斯、一氧化碳、溫度、煙霧、風(fēng)速、負(fù)壓、振動(dòng)及重要設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)等，現(xiàn)已是煤礦必備的系統(tǒng);由于礦井構(gòu)造復(fù)雜，人員定位系統(tǒng)能使井上人員實(shí)時(shí)掌握井下人員位置狀況，有助于生命搶救。三子系統(tǒng)都是保障礦工生命安全，缺一不可。

　　本文僅展開(kāi)煤礦視頻監(jiān)控系統(tǒng)，從信號(hào)采集、傳輸、遠(yuǎn)程監(jiān)管等方面對(duì)解決方案進(jìn)行分析。需說(shuō)明，文未涉及任何品牌，但方案是以事實(shí)的系統(tǒng)為依據(jù)的。

　　煤礦監(jiān)控狀況

　　合理的方案都基于對(duì)應(yīng)用狀況的正確了解和分析。煤礦視頻監(jiān)控有如下特點(diǎn)：

　　· 井下環(huán)境惡劣(昏暗潮濕、多粉塵和易爆氣體)、強(qiáng)動(dòng)力設(shè)備引發(fā)干擾源多;

　　· 井下監(jiān)控點(diǎn)多且復(fù)雜(工作面、出入口、動(dòng)力設(shè)備等處);

　　· 現(xiàn)在大多數(shù)煤礦已建模擬監(jiān)控系統(tǒng);

　　· 井下報(bào)警種類(lèi)和報(bào)警點(diǎn)多;

　　· 強(qiáng)調(diào)視頻監(jiān)控的實(shí)時(shí)性和報(bào)警實(shí)時(shí)聯(lián)動(dòng)性;

　　· 要強(qiáng)化對(duì)前端設(shè)備狀況的檢測(cè);

　　· 多管理中心監(jiān)控(礦井值班室、礦區(qū)、上級(jí)機(jī)關(guān));

　　針對(duì)以上狀況，要求提出相應(yīng)解決對(duì)策，下面進(jìn)行分析。

　　井下設(shè)備選擇

　　針對(duì)礦井環(huán)境狀況，對(duì)礦井下攝像設(shè)備選型有如下要求：

　　1.礦井坑道光照非常暗，又不能使用紅外燈具，故推薦使用低照度攝像機(jī)(星光級(jí))，要求能基本達(dá)到白天、500線(xiàn)或以上清晰畫(huà)面的效果;

　　2.井下瓦斯和粉塵含量高，易爆炸，所以必須使用經(jīng)煤安認(rèn)證的隔爆不銹鋼防護(hù)罩，密封性要好，防腐、防塵、防水，適用于礦井下使用;

　　3.井道內(nèi)只有660V、127V兩種電壓，需要考慮電源轉(zhuǎn)換。比如防護(hù)罩內(nèi)可考慮內(nèi)置127V轉(zhuǎn)12V的電源適配器，使能滿(mǎn)足井下供電標(biāo)準(zhǔn);

　　4.井下所有設(shè)備都要有符合隔爆要求、具煤安隔爆認(rèn)證的防護(hù)外殼，采用不銹鋼制作，適合井下環(huán)境條件。

　　信號(hào)傳輸

　　信號(hào)傳輸也是保障系統(tǒng)正常運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)，而礦井潮濕、高溫和電磁干擾嚴(yán)重，所以從井下到井上地面設(shè)備連接推薦采用光纜，因?yàn)椴皇请娦盘?hào)，既避免電磁等干擾，又沒(méi)有對(duì)環(huán)境有損害的隱患(電火花)，傳輸距離又長(zhǎng)，有助于信號(hào)大范圍傳輸。井下設(shè)備間的連接要采用防水防潮防電磁干擾銅纜，并要有隔爆護(hù)罩的防護(hù)措施。

　　系統(tǒng)選擇

　　系統(tǒng)選型將決定或影響著系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)?，F(xiàn)在的煤礦視頻監(jiān)控多以模擬系統(tǒng)為主。盡管模擬系統(tǒng)有許多優(yōu)點(diǎn)(實(shí)時(shí)、技術(shù)成熟、配套齊全等)，但其固有的缺陷已無(wú)法避免被逐步取代的局面。

　　煤礦視頻監(jiān)控系統(tǒng)類(lèi)型的選擇取決于用戶(hù)對(duì)系統(tǒng)的要求，針對(duì)煤礦電視監(jiān)控，現(xiàn)在主要有下面二種方案：(1)模擬為主、網(wǎng)絡(luò)為副的系統(tǒng)(尤指監(jiān)控中心)，組成：模擬攝像機(jī) + 視頻光端機(jī)(發(fā)射) + 光纜 + 視頻光端機(jī)(接收) + 視頻分配器 + 分配后A組視頻進(jìn)模擬矩陣和上電視墻、 分配后B組視頻進(jìn)視頻編碼器和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)(網(wǎng)絡(luò)傳輸、監(jiān)視、管理、存儲(chǔ)等設(shè)備)。(2)以數(shù)字/網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)為主(尤指監(jiān)控中心)，組成：模擬攝像機(jī) + 視頻服務(wù)器(或網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)) + 光收發(fā)器 + 光纜 + 光收發(fā)器 + 進(jìn)入網(wǎng)絡(luò) + 網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控設(shè)備、各類(lèi)服務(wù)器、存儲(chǔ)設(shè)備等。上述二種類(lèi)型都可以在原模擬系統(tǒng)基礎(chǔ)上升級(jí)，第一類(lèi)基本保存模擬系統(tǒng)，只是前端傳輸改為光端機(jī)，后端增加了網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控。第二類(lèi)基本改造為數(shù)字網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，只是保留了前端模擬攝像機(jī)。[nextpage]

　　筆者比較偏好第二種類(lèi)型，其有以下優(yōu)點(diǎn)：首先可保護(hù)前期模擬攝像機(jī)投資，且礦井環(huán)境下，模擬攝像機(jī)比網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)有更多可滿(mǎn)足需求的選擇;其二從長(zhǎng)遠(yuǎn)看不浪費(fèi)監(jiān)控中心模擬設(shè)備投資，升級(jí)全網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)更容易;其三視頻服務(wù)器能接報(bào)警輸入，有助于礦井環(huán)境檢測(cè)和報(bào)警聯(lián)動(dòng);其四有助于與正規(guī)大型礦井環(huán)境檢測(cè)系統(tǒng)組成集成平臺(tái);其五有助于對(duì)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的檢測(cè)和管理。

　　下面分析也基于上述第二種類(lèi)型，當(dāng)然第一種也仍是可選方案。

　　系統(tǒng)架構(gòu)

　　以煤礦基礎(chǔ)架構(gòu)LAN網(wǎng)絡(luò)為依托，網(wǎng)絡(luò)主干及井下至地面網(wǎng)絡(luò)采用光纜接入，其它采用超五類(lèi)或六類(lèi)銅纜接入(圖1)。其實(shí)，任何網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控組成形式基本相同，即前端、中控、分控，但設(shè)備不同，功能會(huì)有很大差異，下面針對(duì)煤礦視頻監(jiān)控的特別要求，就組成和功能進(jìn)行分析。

圖 1 系統(tǒng)構(gòu)架圖

　　前端監(jiān)控點(diǎn)

　　前端監(jiān)控點(diǎn)(多個(gè))除井上監(jiān)控點(diǎn)外，井下監(jiān)控主要是采煤和掘進(jìn)工作面、運(yùn)輸點(diǎn)、動(dòng)力設(shè)備監(jiān)控點(diǎn)等。主要設(shè)備為網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備(光收發(fā)器)、網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器(編碼器)、模擬攝像機(jī)和報(bào)警傳感器(接到視頻服務(wù)器)、電源等。主要功能實(shí)現(xiàn)視頻、報(bào)警信號(hào)的數(shù)字化壓縮，經(jīng)光纜實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)接入上傳。

　　分監(jiān)控中心

　　多個(gè)分控中心設(shè)置在礦區(qū)值班室，配置網(wǎng)絡(luò)工作站等設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)分布式多圖像監(jiān)視和存儲(chǔ)，用戶(hù)可根據(jù)具體需求選擇配置解碼設(shè)備和監(jiān)視器，分中心可實(shí)現(xiàn)報(bào)警接入和處理(實(shí)現(xiàn)報(bào)警聯(lián)動(dòng))。

　　主監(jiān)控中心

　　主監(jiān)控中心為整個(gè)系統(tǒng)的中心，監(jiān)控和管理礦區(qū)所有監(jiān)控點(diǎn)圖像，可選擇性地進(jìn)行中心存儲(chǔ)，可對(duì)所有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備遠(yuǎn)程檢測(cè)管理。系統(tǒng)設(shè)置主管理服務(wù)器、存儲(chǔ)和設(shè)備監(jiān)測(cè)服務(wù)器、電視墻管理服務(wù)器等。根據(jù)具體需求，在主控中心可設(shè)置電視墻。

　　多點(diǎn)分控

　　在本礦區(qū)相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)辦公室、上級(jí)管理部門(mén)設(shè)置分控中心(多個(gè))，通過(guò)身份認(rèn)證可登錄網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，即可實(shí)時(shí)看到實(shí)時(shí)和回放的監(jiān)控圖像，并根據(jù)權(quán)限對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行操作。

　　實(shí)現(xiàn)功能

　　系統(tǒng)主要由網(wǎng)絡(luò)工作站分控、網(wǎng)絡(luò)中心監(jiān)控、視頻服務(wù)器 + 礦用攝像機(jī)三大部分組成，下面介紹前二部分，即分控和主控中心在煤礦視頻監(jiān)控中的特殊功能。

　　分控工作站

　　實(shí)現(xiàn)分布式實(shí)時(shí)和回放圖像監(jiān)看、存儲(chǔ)，適合煤礦監(jiān)控的主要特色為：

　　· 實(shí)現(xiàn)前端模擬與數(shù)字并存;

　　· 報(bào)警管理，實(shí)現(xiàn)與報(bào)警設(shè)備整合聯(lián)動(dòng)(適合礦井報(bào)警設(shè)備接入和聯(lián)動(dòng));

　　· 身份認(rèn)證，具極細(xì)致的密碼機(jī)制;[nextpage]

　　· 智能視頻分析功能(如可疑物、人臉偵測(cè);越界、視頻丟失、隱私遮罩、視頻穩(wěn)定報(bào)警;數(shù)字水印和快球追蹤等功能。應(yīng)用于礦井下極重要部位智能監(jiān)視);

　　· 方便設(shè)備管理(適合于礦井下視頻服務(wù)器管理);

　　· 錄像檢索服務(wù);

　　· 日志記錄信息;

　　· 支持C/S、B/S網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程瀏覽(適合于多方式多用戶(hù)接入監(jiān)看);

　　· 電子地圖和GIS功能(適合于礦井下視頻點(diǎn)定位);

　　· 支持PDA及手機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控(適合于多方式監(jiān)視);

　　· 支持動(dòng)態(tài)IP方案;

　　· 完善的報(bào)警機(jī)制，通過(guò)I/O設(shè)備、電子郵件、短信等方式通知相關(guān)管理者(很適合礦井報(bào)警緊急告知);支持百萬(wàn)像素網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)。

　　監(jiān)控中心

　　包括設(shè)備管理服務(wù)器、監(jiān)控管理服務(wù)器、電視墻管理服務(wù)器和權(quán)限管理服務(wù)器等(根據(jù)功能可增加)，實(shí)現(xiàn)多路視頻監(jiān)視、選擇存儲(chǔ)、電視墻、設(shè)備遠(yuǎn)端管控等功能。

　　1.權(quán)限管理服務(wù)器

　　提供用戶(hù)權(quán)限集中管控功能，所有監(jiān)視設(shè)備、用戶(hù)密碼及權(quán)限全部由身份認(rèn)證服務(wù)器統(tǒng)一管控，本地密碼系統(tǒng)失效，中心、分控和其他客戶(hù)端只有通過(guò)連接到權(quán)限管理服務(wù)器才可進(jìn)行視頻監(jiān)看，必須先授權(quán)，由此極大地提高了系統(tǒng)安全性。

　　2.集中監(jiān)看管理服務(wù)器

　　該功能比較適用于煤礦視頻實(shí)時(shí)監(jiān)控，類(lèi)似模擬矩陣，能同時(shí)對(duì)系統(tǒng)所有圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視，并實(shí)現(xiàn)報(bào)警聯(lián)動(dòng)。

　　通過(guò)該設(shè)備和軟件能實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的分控設(shè)備(DVR/NVR)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程集中管理;還能支持IP 矩陣，矩陣能瀏覽所有視頻通道，并可任意分組進(jìn)行矩陣顯示;能對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備遠(yuǎn)程系統(tǒng)維護(hù)、遠(yuǎn)程錄像回放、遠(yuǎn)程前端I/O 集中管理、實(shí)現(xiàn)控制面板功能等。

　　3.設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控服務(wù)器

　　該功能較適用于環(huán)境惡劣、而可靠性要求又比較高的煤礦視頻監(jiān)控，使設(shè)備始終處于實(shí)時(shí)監(jiān)視中。類(lèi)似于醫(yī)院心跳檢測(cè)設(shè)備，能及時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)中各網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)檢測(cè)到某設(shè)備無(wú)信號(hào)或有狀況時(shí)，即會(huì)顯示出警示，提醒用戶(hù)及時(shí)處理。當(dāng)收到報(bào)警信息, 該服務(wù)器能立即發(fā)出報(bào)警聲響、發(fā)送電子郵件、手機(jī)短消息(需加裝手機(jī)短信發(fā)送模塊及SMS軟件)提醒管理人員。

　　結(jié)語(yǔ)

　　由于國(guó)家對(duì)煤礦安全生產(chǎn)的重視，已大大促進(jìn)了煤礦視頻監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展，關(guān)鍵是基于先進(jìn)的技術(shù)，要推出適用煤礦需求的視頻監(jiān)控產(chǎn)品。有理由相信，煤礦安全監(jiān)控管理將在未來(lái)實(shí)現(xiàn)更加飛躍的發(fā)展。