浅析煤矿井下监控系统的研究与应用

韩玲杰

摘要：煤矿产业是我国工业化发展的重要保障，煤炭工业对于促进经济的可持续发展、增加国家能源、提升国民生产总值等方面具有重要意义。但是，在推动经济增长的同时，煤炭产业也是我国安全事故多发的行业之一。从现阶段的情况来看，煤矿的安全事故对人们的生命、财产安全造成了极大的威胁，所以，煤矿井下监控系统变得越来越重要。文章主要对煤矿井下监控系统的应用和结构进行了探究。

关键词：煤矿；井下监控系统；研究；应用

引言

煤矿井下监控系统是一种重要的煤矿安全管理手段，目前监控系统已经在煤矿生产的各个环节中有了比较广泛的应用，应用监控系统工作人员在地面监控中心就可以实时监控井下的生产现场作业，为煤矿井上调度人员对井下人员及设备工作情况的监控工作提供了较大的便利，因此，煤矿监控系统的应用具有较大的现实意义。煤矿企业应该不断加强对监控系统的研究，使其向着自动化、网络化、智能化的方向发展。

1我国煤矿井下安全问题产生的重要原因

1.1煤矿缺乏监控系统的应用

由于许多小型煤矿企业缺乏对自身的严格要求，且部分企业在资金周转方面存在问题，所以煤矿管理者为了降低自己的开发成本，就不采用或者采用劣质的监控系统，这就造成了矿井下的情况不能被及时的关注，进而使得煤矿安全事故频发，因此，缺乏监控系统的应用成为了影响煤矿生产安全的重要阻碍。

1.2煤矿井下监控系统不完善

煤矿安全事故发生率较高的原因还有监控系统不完善。由于矿井安全系統的控制子系统大多处于封闭和保密状态，且生产厂家在监控系统的通信协议和信息交换标准方面都设置了严格的限制措施，这样的限制导致各种子系统之间的联系和交流较为困难，很难将收集到的数据分享给其他系统，也可能导致维修工作安排方面出现各种纰漏，例如维修工作人员的重复设置、企业资源配置不合理等情况，使得煤矿井下安全监测系统维护成本增加，无法得到有效使用。

1.3煤矿井下监控系统的人员监控功能没有得到充分的开发

现阶段，发生煤矿安全事故的主要原因是煤矿管理者对井下工作人员的定位工作做得不到位，有效信息的反馈性不高，对相关事故不能及时地采取补救措施，导致煤矿井下监控系统的实时性和稳定性都处于低效状态。除了缺乏一套较为完整的安全生产管理体系之外，我国从事煤矿开采的生产者与管理者缺乏较强的安全意识也是目前的重要问题。

2煤矿井下视频监控系统的应用

2.1实现特定人员跟班管理

在交接班处安装摄像头，实现对特定人员的跟班管理。首先采集需要进行跟班管理的人员的人脸信息，建成人脸数据库。采集的人脸信息包含四种状态：面部干净时的人脸、下井后的人脸、未戴安全帽的人脸、戴着安全帽的人脸。瓦斯检测员、安检员、跟班矿长交接班时需要在摄像头前进行人脸信息采集，监控系统对人脸进行识别，判断是否是当值人员。

2.2实现非生产人员进入预警

将摄像头按照一定的角度安装到定制的支架上，支架顶端配有固定装置，可将支架固定到锚杆上。在安装时，工作人员要将支架挂在紧邻破碎机后端的顶部锚杆上。摄像头支架随着破碎机移动。在监控画面中破碎机的后方设置视频警戒线，通过读取煤矿人员定位系统信息判断触碰或越过视频警戒线人员的身份信息，当出现非生产人员时，系统进行告警。当破碎机启动时，控制系统向视频监控系统发送启动信号，视频警戒线生效；当破碎机停止时，控制系统向视频监控系统发送停止信号，视频警戒线失效。

2.3实现带式输送机机头堆煤监测

通过在输送带搭接处上方安装矿用摄像仪，来采集输送带沿线视频，后台服务器进行分析并实现报警。监控系统的服务器通过视频来监测输送带搭接处是否有堆煤，当视频中出现少量堆煤时，视频软件发出“提醒告警”；当视频中出现大量堆煤现象时，视频直接显示“危险报警”。

3井下监控系统的结构

3.1系统组成

煤矿井下监控系统通常都采用数字视频监控系统，主要包括视频监控前端、传输部分以及监控中心。井下各个监控点的监控视频经由网络传输至地面的核心交换机，视频信号经过分析，根据设定的监控规则生成控制信号，一方面可与自动化设备联动，通过生产控制平台实时启动控制命令；一方面可由调度台人为下发报警通知至井下生产现场。

3.2前端监控摄像机

煤矿井下监控系统通过摄像机采集矿井下的视频图像，并实时传输到地面的监控中心，值班人员可以实时监视和记录井下的安全生产情况，并及时做出判断和处理，发布调度指令。视频的采集需要通过前端监控摄像机来实现。由于煤矿内坑道照明不足，光线差，而且环境湿度大，所以选择设备时必须选用低照度摄像机，摄像机要有防爆防护罩，确保防爆、防潮、防尘。目前，矿用隔爆光纤摄像机使用比较广泛，其具备百兆光口/RJ45接口，可就近通过阻燃光纤/网线接入井下环网交换机，具备级联传输功能。为保证智能视频摄像机报警信息及时反馈至井下，可在报警点处配置报警器来实现声光报警联动，声光报警器可内置网络接口，这样便于就近接入矿用隔爆型摄像仪。

3.3硬盘录像机

监控系统可以通过硬盘录像机的方式，与网络服务器进行配合实现图像的有效传输。井下摄像机的视频输出通过光缆连接到硬盘录像机，然后通过RJ45接头连接到WEB服务器，再通过煤矿内部主页上建立的超链接，就可以依托已有的快速局域网，实现在局域网的任何地方授权用户都可以浏览监控井下的工作情况。监控中心或局域网内部各终端机可以通过办公局域网查看视频，也可以输入到画面分割器使用大屏幕等离子电视监看。视频监控系统与办公局域网配合使用，可将视频监控的图像在煤矿的局域网上进行传输。

3.4传输网络和传输设备

因为煤矿井下生产作业面比较分散，所以就造成了摄像机安放位置比较分散的情况，若只采用光缆、光端机传输视频信号，不仅投资费用高、施工难度大，而且维修维护也不方便，因此可以兼用光缆、光端机与视频线传输信号。基于IP网络的监控系统可利用煤矿已有的工业环网进行网络视频图像传输。为了减少监控系统占用井下环网交换机接口数量，也可采用光纤级联的方式将几台矿用隔爆光纤摄像仪串连在一起，这样就可以通过工业环网交换机的1个百兆光口实现几路高清视频图像上传，既简化了线缆敷设，又能确保系统传输的稳定性。

3.5视频信号的显示及存储

液晶显示器是监控中心主要的显示设备，其与硬盘录像机相连接。井下各监控点的视频信号传输到硬盘录像机后，就会及时在显示器上显示。硬盘录像机自带录像及播放软件，操作简单，使用方便，而且还具有录像实时播放、回放查看、备份等功能，内置硬盘最好应用容量大的品牌硬盘，以确保能连续储存井下多个监控点的视频录像至少1个月。监控中心的地面视频分析中心是整个系统的大脑和转发中心，所以监控中心要配置智能视频分析服务器，以便于对井下的生产视频图像进行实时分析。

结束语

综上所述，煤矿企业加强煤矿井下的安全监控系统的合理应用，才能有效提升其煤矿安全管理水平，保障煤矿的安全生产以及相关工作人员的生命安全，进而促进企业的健康、可持续发展，为我国工业的发展、国民经济的提升做出贡献。

参考文献：

[1]徐琴.浅析煤矿井下监控系统的研究与应用[J].科技创新导报，2016，13（24）：32-33.

[2]陈永信，李建伟，雷钰霖.KJ895监控系统在煤矿井下的应用[J].自动化应用，2016，（09）：3-4+11.

[3]李阳阳.煤矿井下远程视频监控系统的应用及架构探讨[J].信息通信，2016，（09）：128-129.