电力载波在工业视频上的应用

文/赵和凡

电力载波在工业视频上的应用

文/赵和凡

煤矿井下生产过程复杂，环境恶劣，自然灾害多，严重影响煤矿生产和人身安全。煤矿井上、井下视频系统的设置，对安全生产、调度指挥、科学决策提供了直观、可靠的手段。在工业视频上利用电力载波传输信号，借助电力线实现视频图像传输，不用单独布线，安装方便并且降低了成本，相对于同轴电缆传输和光纤传输有着极大的便利性，特别适合于在环境恶劣的煤矿井下使用。本文就电力载波通信技术（PLC）的优势、原理、系统组成和主要特性进行了阐述。

一、电力载波的特点和优势

传统工业电视系统的信号传输分为同轴电缆传输和光纤传输两种方式。由于井下条件限制，图像数据信息利用同轴电缆传输时，只能传输模拟信号，在传输距离、信息容量、抗电磁干扰及可靠性方面都存在许多不足；光缆传输面临复杂、繁琐的安装工作，尤其在井下特殊环境下，光缆熔接更不容易操作，而且维护工作量大，维护需要投入的人力物力成本高。

电力载波通信技术 （PLC）是指利用电力线传输数据信号的一种通讯方式。利用电力载波通信技术来实现视频图像传输，可以直接利用现有的低压电力线网络作为传输媒介，不用进行额外布线，从而大大减少了网络投资，降低了成本，而且安装方便快捷，为各种场合普遍使用网络视频监视系统提供了有利的条件，特别适合于在环境恶劣的煤矿井下使用。

二、电力载波原理

电力线载波双向通信模块是由调制器、振荡器、功放、T/R转向开关、耦合电路、解调器等部分组成的传输模块，其中调制器的载波信号是由振荡器提供的。如图1所示。

图1 电力载波通讯原理图

在数据发射时，待发信号通过TXD端向外发出，调制器对其进行调制，调制后将信号通过功率放大器进行放大，然后经过转向开关T/R、耦合电路将信号加载在舰船电力线上，数据接收时，已调信号经过耦合电路、T/R转向开关传进解调器，经解调器后恢复原始信号，将该信号通过RXD端发送至下一级数字设备中。

三、矿用直流电力视频系统功能结构和组成

1.功能结构

矿用直流电力视频监控管理系统是基于网络的视频监控系统，前段基于电力载波通讯技术，后端利用网络传输视频信号及相应数据，监控中心可以实时查看监控现场情况，结束了监控现场不可实时监督管理的现象。系统由监控系统、监控中心，传输网络组成，再配合相应的软件平台。按功能总体可以分为设备接入层、网络传输层、中心管理层和业务处理层。具体如下：

设备接入层。主要指安装在井上下现场和重点区域位置视频点，对现场情况实现实时视频信号采集。

信号传输层。通过供电电缆载波通讯方式进行前段信号传输，视频信号传输至视频分站经与井上以连通通讯线路传至视频系统后台显示或者存储。

中心管理层。包括接入服务器、管理服务器、数据库、流媒体服务器、存储服务器、报警服务器等模块，为整个系统的运行提供管理支撑。

业务处理层。它是整个系统的最终展示，它提供了对视音频数据的浏览、对各种采集数据的汇总以及处理等功能。

2.系统组成

PLC摄像机作为前端图像的采集设备和编码设备，视频信号通过供电电缆把视频图像等传输至视频分站，通过分站将PLC信号转化成TCP数据，接入就近网络或直接传入地面后台。如图2所示。

分控中心以网络硬盘录像机为核心，组合成一个小型的监控平台。完成摄像机视频流的存储、向中心进行数据的传送、与报警设备进行联动，提供给客户方便、可靠、安全和实用的一套系统。

四、矿用直流电力视频系统主要特性

矿用直流电力视频系统从煤矿生产环境的实际需求出发，通过严谨的设计，建立起高效、可靠的视频网络。管理人员能实时掌握各监控点的动态变化，能随时记录、调用有关信息，能进行有针对性的管理。该系统设计方案具有科学性、合理性、可操作性，具备以下五个方面特性：

先进性。矿用直流电力视频监控系统的技术性能和质量指标达到了国际领先水平，系统前段摄像机采用PLC电力载波技术进行传输。系统的安装调试和操作使用简便易行。该系统集众多先进技术于一身，体现了当前计算机控制技术与计算机网络技术的最新发展水平，适应时代发展的要求。

经济性与实用性。充分考虑矿井实际需要和信息技术发展趋势，系统采用自组网方式传输，减少视频流对工业网络带宽的占有，缓解工业交换机接口不足现象。根据施工现场的特点，设计选用功能适合现场情况、符合视频监控要求的系统配置方案，通过严密、有机的组合，实现最佳的性能价格比，以便节约工程投资，同时保证系统功能实施的需求，经济实用。

可靠性。矿用直流电力视频系统采用独立供电方式并配备UPS电源，能确保系统高稳定性和可靠性，满足全天候长期稳定运行。

稳定性。视频监控系统的设计具有较高的稳定性，系统具有一整套完整的系统管理策略，可以保证系统的运行安全。

扩展性。矿用直流电力视频监控系统的设计遵循技术先进、功能齐全、性能稳定、节约成本的原则，综合考虑维护及操作因素，而且为今后的发展、扩建、改造等留有扩充的余地。

（作者单位：冀中能源峰峰集团梧桐庄矿）

（责任编辑：周琼）