掘进工作面可视化系统的研究与应用

李东华 李艳洁

摘要：在工作面选择合适的位置安装具备遥控变焦功能的矿用隔爆型摄像仪（KBA116A），实现对掘进工作面设备的运行情况及人员工作状况进行实时全过程的监管。图像通过光缆传输到地面进行监视、存储，现场工作人员遇到紧急情况可向上紧急呼叫。可通过工作面掘进过程音视频可视化监管系统可有效提高生产效率及工程质量，降低避免安全事故的发生。

关键词：井下可视化系统 掘进工作面 安全事故

0 引言

自2000年以来，随着国家对煤矿企业安全生产要求的不断提高和企业自身发展的需要，我国各大、中、小型矿井陆续在装备矿井监测监控系统。系统的装备大大提高了矿井安全生产水平和安全生产管理效率。

煤炭事业的日益发展，高产高效煤矿对生产过程监控、全矿井生产安全环境监测、生产过程信息综合利用等方面的网络化、自动化和智能化提出了更高的要求。在煤炭安全生产过程中，监测监控问题历来得到政府和企业的高度重视。目前市场上提供的监测监控技术多为“磁卡、IC卡、射频卡”等。本系统实现基于光纤视频技术的井下人员、環境监测技术，实现井下人员的识别和作业环境的监测。

本文基于井下掘进面现场设备安装部分、中间线路传输部分和调度室显示控制部分，介绍了井下可视化系统在掘进工作面的实验与应用。

1 系统概述

视频监视系统在煤矿井下已经得到广泛的应用，但是综采、综掘工作面的视频监控系统一直没得到大规模的推广应用，其主要原因在于采掘设备的移动性，在采掘设备移动中信号传输线缆不好处理。

在工作面选择合适的位置安装具备遥控变焦功能的矿用隔爆型摄像仪（KBA116A），实现对掘进工作面设备的运行情况及人员工作状况进行实时全过程的监管。在地面控制室可对摄像仪进行远程控制，可控制摄像仪的变焦，实现图像的拉近、推远功能，监视距离可达120米，既能实现对局部细节的观察，也可以有效的减少摄像仪的跟进次数。图像通过光缆传输到地面进行监视、存储。同时在掘进配备安装程控扩音电话和隔爆音响，可实现全双工通话、喊话、应急广播功能。完善视频监控的单一性，如调度指挥人员监视到掘进面现场有安全隐患等其他情况可及时向下喊话指挥处理，现场工作人员遇到紧急情况可向上紧急呼叫。可通过工作面掘进过程音视频可视化监管系统可

有效提高生产效率及工程质量，降低避免安全事故的发生。

1.1 设计的目标 建设掘进工作面音视频监管系统，实现工作面及瓦斯钻场的工况图像实时传输到地面调度指挥控制中心，地面监管人员实时了解工作面现场情况，达到平时用于监管工作过程，灾时用于应急通信联络的目的。

1.2 系统设计原则 ①监控系统安装的摄像仪必须在地面远程进行推进、拉远控制，在100米距离之内可对现场工况清晰监控，减少摄像仪的移动次数；②系统必须具备录像存储及图像发布功能；③系统预留和集团公司联网的通信接口，具备图像上传功能；④系统配置扩音电话和音箱，具备井上下全双工实时语音联络功能。

双突工作面掘进过程音视频可视化监管系统分三部分组成：井下掘进面现场设备安装部分、中间线路传输部分和调度室显示控制部分。

在掘进工作面安装2台矿用隔爆型光纤摄像仪，摄像仪信号通过矿用阻燃通信光缆传输到地面调度室。同时在掘进工作面安装1台程控免提电话和1台隔爆音箱，程控免提电话用来自动接听地面电话并转换为广播，由于工作面噪音太大，音箱用来提高扩音效果。程控免提电话和工作面现有的防爆程控话机直接并接，避免了重复布线。

控制室系统由视频光接收机、视频分配器、嵌入式网络视频服务器、监控图像浏览终端和录像系统等组成。工业电视图像信号通过光缆传送到矿控制室视频光接收机，视频光接收机将光信号转换成电信号，最终全部图像送到数字硬盘录像及服务系统，图像经过压缩后通过矿局域网络实现监管图像的资源共享，开拓科通过浏览终端可实时监管井下各个掘进面掘进过程情况。

在地面控制室可对摄像仪进行远程控制，可控制摄像仪的变焦，实现图像的拉近、推远功能。图像通过光缆传输到地面进行监视、存储。调度指挥人员如监视到掘进面现场有安全隐患等其他情况可及时向下喊话指挥处理，现场工作人员遇到紧急情况可向上紧急呼叫。

2 系统的安装与应用

2.1 六矿设计情况 六矿现在针对三水平戊二皮带上山、三水平戊二行人上山（岩）、丁6-21110风巷、丁6-21110中风巷四个面进行可视化变焦监控，现四个面均已形成，在每个掘进面安装1套隔爆摄像仪、1套隔爆型LED投光灯、本安型程控免提电话和隔爆本安型电源。该系统采用光缆传输方式，摄像仪信号直接通过光信号传输至调度机房，程控免提电话通过掘进面现有电话直接并接即可。

2.2 六矿掘进工作面视频服务器操作 ①视频服务器支持通过监控软件访问，也支持通过浏览器访问。②准备一台电脑，通过网线将电脑和视频服务器接入局域网，并设置好电脑IP地址与视频服务器一个网段。③网络视频监控软件-4000v2.03.06出厂默认用户名均为admin，密码为12345。④网络视频监控软件-4000v2.03.06出厂IP默认192.0.0.64，应矿上局域网需求现改为：192.92.6.121，端口默认为8000。

2.3 监控软件安装 双击运行网络视频监控软件-4000v2.03.06图标安装程序，首先出现安装欢迎界面，点击下一步。填写用户名和所在的公司名称，然后点击下一步。可通过点击“更改”来设置软件的安装目录，然后选择下一步。安装完成。

注册一个管理员用户名和密码，这里注册为软件自身注册注意的是用户名和密码不得少于6位数字。

软件打开后，顶部为相关的操作标签，左侧为设备列表区和云台控制区，图像预览区。

点击进入软件配置页面。左上角添加区域，右击区域名称选择添加设备进入设备选择界面。

在这里可以选择直接显示在线设备也可手动输入。在设备名称栏目中输入：六矿掘进面，设备ip：192.92.6.121，用户名：admin，密码：12345.将通道数改为8路。

反正到预览界面，双击左侧名称即可进入视频预览界面，界面左下角可选择一画面、四画面和多画面显示。

预览界面右上角中部可对图像进行亮度、饱和度等画面画质进行设备，注意的是此项设置是对整个网络的设备，如果设置不正确将对整个客户端和服务器影响，建议不要随意设置。

在這里可以对摄像仪的焦距进行调整。推远或者拉近。

在设备回放栏可以对进行录像的图像进行浏览，但前提是客户端本身已经进行录像。

在设备日志管理栏可以对设备运行情况进行查看搜索。得知设备运行状况。

设备配置界面可对录像和截图等进行配置。

2.4 IE浏览器访问操作 IE浏览器访问与客户端访问几乎相同，具体操作如下：在地址栏中输入服务器地址：192.92.6.121.点击回车。浏览器会提示安装插件，根据提示安装插件。

用户名输入：admin，密码：12345，端口号为8000，若端口号不是8000的需手动改动后方可进入。使用方法与客户端软件一致。

2013年1月，该矿将地面中心站设在矿调度室，安装井下掘进面现场设备安装部分、中间线路传输部分和调度室显示控制部分。针对丁56-21110风巷、丁56-21110中风巷、三水平戊二皮带上山及三水平戊二行人上山四个面进行可视化变焦监控，现四个面均已形成，在每个掘进面安装1套隔爆摄像仪、1套隔爆型LED投光灯、本安型程控免提电话和隔爆本安型电源。

本文基于井下掘进面现场设备安装部分、中间线路传输部分和调度室显示控制部分，介绍了井下可视化系统在掘进工作面的实验与应用。结果表明，井下可视化系统安装、使用方便，性能稳定、可靠，适应性强，与国内同类技术比较属领先水平，可对人员及作业环境进行监控，减少了出勤不出力的现象，增加了工人的劳动效率，以生产小班每年多提高工时8小时，多进尺4米，价值20000元，开掘战线生产小班共48组计算，可创造效益960000元。

通过文中可视化系统适应使用要求，能够实现井上下的双向信息交流。强化了井下人员的安全管理，提高了该矿在突发事件发生时的应急处理能力，以利于安全生产和完善全矿的安全管理体系，符合安全质量标准化矿井的有关要求。对于实现矿山企业安全、高效生产具有重要的作用和意义。

参考文献：

[1]梁贝，胡扬宇，朱勇.运行方式多层协同计算系统设计[J].中小企业管理与科技（上旬刊），2012（12）.

[2]杨琳.大型工程项目群分类监管信息技术平台设计[J].价值工程，2011（23）.

[3]贺贵明，李东辉，陆桑璐.对可视化系统统一性的探讨和实践[J].计算机工程与应用，1998（07）.