浅谈无线视频监控技术在煤矿生产中的应用

杨 俊

（同煤集团忻州窑矿机电科，山西 大同 037003）

1 无线视频监控技术应运而生

随着社会与科技的进步，煤矿企业已经从原来的脏、乱、差，技术力量薄弱，科技水平不高的现状中悄然走出，众多新技术的研发与应用使得这个落后的产业走在了科技的最前沿。众所周知，在我们的日常生活与工作当中，摄像监控已经成为生活中不可或缺的一部分。同样的，在煤矿生产中视频监控也扮演着越来越重要的角色。一些煤矿早期使用的视频监控系统都是模拟监控，扩展性能和稳定性不高，管理也不方便。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，无线监控系统在此的优势更能得到体现。由于煤矿井下作业远离地面，地形复杂，环境恶劣，瓦斯爆炸、地下渗水等事故时有发生，利用无线视频监控系统，地面监控值班人员可以直接对井下工作面情况进行实时监控，不仅能直观的监视和记录井下工作现场的安全生产情况，对于存在的隐患能够迅速做出处理，避免可能发生的事故，也能为事后分析事故提供有关的第一手图像资料。无线视频监控系统正逐渐成为现代化矿井安全生产监控系统的重要组成部分。

2 无线视频监控技术的工作原理

无线视频监控技术的核心是无线局域网技术，无线局域网具有快捷方便的无线接入、灵活多变的拓扑结构、易于维护管理、建设成本低廉等优点，能有效构建数字矿山综合无线局域网络系统的无线通信平台。数字矿山综合无线局域网主要由无线接入点AP、网络路由器／交换机、地面服务器和数据电缆／光纤构成。无线接入点AP是井下无线局域网络中有线、无线网络之间的桥梁，由一个无线输出口和一个有线的网络接口构成。AP本身又兼具网管功能，可针对无线设备进行必要的管理。网络路由器，交换机在网络中除了作为路由／分路功能之外，还用于数据包的快速转发，它为数据帧从一个端口到另一个任意端口转发提供了低时延、低开销的通路。地面服务器用于对网络中的所有设备进行管理，接收网络中AP发送的数据包，管理网络中的无线接入设备。调度人员可以通过局域网或Internet登录服务器，通过用户端（软件）或浏览器了解煤矿井下的生产、安全状况，并可对设备进行控制。

无线视频监控系统的前端设备为无线网络摄像机。无线网络摄像机实质上是一个带WLAN无线收发模块的网络摄像机，通过输入接口可以和镜头、云台等连接。网络摄像机的主要任务是完成视频采集、压缩、打包及无线传输，同时提供透明通道，支持无线网络摄像机云台控制及视频信号的在线检测等。地面服务器包括视频录像数据存储服务器与视频监控服务器。视频录像数据存储服务器可采用磁盘阵列实现对录像文件的大容量存储；视频监控服务器实现对网络摄像机的访问、视频预览、网络摄像机配置、转发网络视频等功能。

3 无线视频监控技术在煤矿中的实际应用

无线视频监控技术在煤矿生产中应用广泛，如∶井下皮带运输在线监控系统、综采工作面在线监控等，在这里我们谈谈它在煤矿大型设备提升当中的实际应用情况。目前矿井在检查井筒设备时，多是由检修人员佩带安全带站在罐笼或箕斗上进行的，不仅费时费力，而且存在安全隐患。而常用的有线视频监控技术在这种井筒中又存在难以布线的问题，无法满足需求。这时井筒无线网络移动视频监控装置就发挥出了巨大的优势，它是监控与无线网络技术的完美结合。

井筒无线网络移动视频监控装置主要由三部分组成∶监控点、无线网络传输设备、监控计算机。监控点由网络摄像机、无线发射器、供电设备（蓄电池）等组成。无线网络传输设备即是矿用本案型无线网络WiFi分站，该分站主要是提供无线工作站对有线局域网以及从有线局域网对无线工作站的访问，在该分站覆盖范围内的无线工作站可以通过此分站进行相互通信。在无线网络中，此分站就相当于有线网络的集线器，它能够把各个无线客户端连接起来，通过无线网络，对无线视频和音频信号进行传输和处理，从而实现系统通信的功能。监控计算机即工控机，是一种工业用计算机，它与网络分站和显示器相连，能将从网络分站接受到的视频信号通过软件播放在显示器上，同时操作人员能够通过软件控制摄像机调整摄影方向，并能进行抓拍、录像等。

当整个系统通电启动后，安装在罐笼或箕斗上的无线网络摄像机打开，无线摄像机和无线发射器连接，应用WiFi无线网络技术实现信号的无线传输，发射器可将接收的信号发出。安装在井口和井底的无线网络分站上的天线板将发出的信号接收并传输到分站中，分站内安装了光电转换装置，将光信号转换成电信号，电信号再通过网线传送到监控室的电脑中，最后电脑即可将摄像机所摄情况实时显示出来。同时又由于各分站之间采用了光纤连接，通信信号得以共享，这样人员可通过无线网络手机实现地面和井底、罐笼三点之间的在线通话联系，方便了煤矿在检修时检修工与调度室之间的沟通与调度，提高了检修效率。其实际工作情况如图所示∶

该无线视频监控装置有很大的灵活性，只要在信号覆盖范围内，即可随意移动监控摄像机，在运动中保持连续摄像的同时上传设备运动过程中的摄像画面，能对井筒装备、罐道木等情况进行监视、监控。并能同时处理多路视频图像，而不会发生信号堵塞现象，且有很强的扩充性，可灵活的增加或减少监控点。在总监控中心（调度室）还可实现集中控制管理，通过专门的视频服务器来控制和调配监控视频的接入和访问服务。

基于无线局域网络系统构建的无线视频监控技术，采用了H264／AVC视频压缩技术，压缩的视频数据有利予节约网络传输带宽，提高无线系统的整体传输效率。采用灵活的传输协议和传输方式作为视频传输的网络连接方式，有利于提高系统的灵活性和可扩充性。在煤矿生产的实际应用中表明，无线视频监控系统正以其独特的功能和先进的技术，逐渐成为矿山安全设备不可缺少的重要组成部分，为加快数字化矿山建设提供了坚实的后盾。