试析煤矿掘进面远程视频监控系统的设计与应用

2016-10-25艾国防

科学中国人 2016年27期

关键词：矿用掘进机交换机

艾国防

鄂尔多斯市营盘壕煤炭有限公司综掘工区

试析煤矿掘进面远程视频监控系统的设计与应用

艾国防

鄂尔多斯市营盘壕煤炭有限公司综掘工区

近年来我国各行各业不断发展，煤矿行业随之发展，在我国，煤矿生产中事故频发，其形势日渐严峻，因此必须实施远程视频监控，便于监督部门实时掌握煤矿具体生产状态。本文首先分析视频监控系统的具体结构与硬件设计，随后研究系统特点，最后介绍该系统在煤矿掘进面工程中的应用，以期为其更好发展做出贡献。

煤矿掘进面；远程视频；监控系统

近年来我国煤矿事故频发，煤矿产业安全监管面临考验，视频监控作为现代矿井安全监控的重要组成之一，随着当前科技不断进步而逐渐发展，并已成为广泛应用的安全生产监控管理手段。本文以某煤矿工程为例，具体说明系统在实际工程中的应用情况。

一、系统结构与硬件设计

（一）系统结构

从图1中可以看出，该系统结构主要由摄像仪（矿用本安型）、视频服务器（网络）、隔爆监视器、视频光端机、无线交换机以及计算机（地面监控）等组成。

图1　系统组成以及拓扑

（二）硬件设计

该系统选取的摄像仪（矿用本安型）为KBA6式，其输出的信号使用沃克特137LH的黑白CCD摄像机，其具有570TVlines水平分辨率，最低照度可达0.002lxF1.4，可使用手动使镜头定焦。视频监控系统采用KTG116光端机（矿用本安型）以及KJF37视频服务器（矿用本安型），二者可以分别将信号转变为光信号以及网络信号。在矿井下使用隔爆监视器分割显示监控图像，在地面利用计算机实施实时监控。

视频监控系统选取KJJ309-J1工业以太环网以及KJJ23无线交换机（矿用隔爆本安型）作为传输视频信号的核心设备。KJJ23无线交换机作为一种强化式工业级整体管理模块形机器，其核心部件选取罗杰康无线交换机，目的是在满足严苛的电气以及气候条件下为工业环境和变电站提供可靠工作。其中包含6个快速以太网（10%Base-TX）端口，2个快速以太网（10%Base-TX或者100Base-FX）端口，以及LC型、SC型等光纤连接器和光模块。其中RSTP网络故障后的恢复时间在5ms以内，具有双标记虚拟局域网，抑制广播风暴，限制端口速率，拥有抗高压浪涌以及抗电磁干扰等显著特点。该系统除了利用网管软件对管理设备进行配置意外，还支持网络浏览器登陆、招集中点访问以及查看监控网络设备信息，可以有效保障网管人员监控网络环境及诊断网络故障。

二、特点

系统采用模拟图像、数字化视频、无线视频通信以及光纤传输等技术实施设计。光缆作为一种数据传输介质，拥有电磁绝缘性能优越、衰减小、频带宽等优点。监控系统中使用的无线交换机（KJJ23式）集无线局域网、以太网交换机与串联服务器三者功能与一身，利用无线电波传输视频、声音以及数据等信号。

在掘进机与工作面巷道安装无线交换机，分别将其设为客户端与AP端并使用定向天线，经过测试，在工作面巷道中无线传输距离最远可达40m。以太环网（工业）上传数据，具有能耗低、兼容性好、稳定性强以及传输速度快等优点。监控系统具有采集、分析、传输以及处理视频的功能，在多尘或震动条件下，可以实时监测施工现场，实现了远程视频监控和图像局域网在线浏览等功能。

三、应用

在某矿井下工作面的掘进机监控系统自2012年投入试用，系统建成至今，内部设备运行状态良好，状况正常，可以适应复杂的施工环境，实现了采集、处理传输和显示视频的功能。工作人员可以使用掘进机设备的遥控器，利用隔爆监视器中实际显示一运、二运、铲板以及掘进头运行情况实施远程操作，提高工作人员安全系数，减少矿井下作业人数，加快掘进机推进速度，提高矿井自动化水平。掘进机上安置摄像仪拍摄到的视频图像可以显示在矿井下及地面调度室内的屏幕上，该系统具有在线浏览功能，领导可以及时、随时查看掘进机运行状态设备情况。

从系统的具体实施要求角度看，矿区系统安装实质上在监测井下环境时可以保障作业员人身安全，在检测井上环境时，可以保障矿区环境以及财产安全。在具体应用过程中，必须满足系统的特殊要求，即在选取监控器材时需要优先考虑通过国家质量检测的高性能设备。矿井下环境复杂，瓦斯含量高，容易产生爆炸，因此必须重视器材防爆性能；井下光线暗、作业环境差，必须选取专用高倍数的防爆摄像机，以此提高图像清晰度。目前来说，我国煤矿施工设备必须印有煤安标志，这代表其符合国家测试监控需求。为保生产人员人身安全，国家设立机构开展煤矿产业安全生产管理工作，在矿井下使用的系统设备必须经过机构检验，确保其符合标准后才能进行使用。与此同时，必须对摄像器材采取保护措施，即必须为其设置防爆盒子或将光端发射机设置在防爆防护罩范围内。