文｜陳建東

一、應用背景

煤炭是我國重要的能源資源，因為煤礦開采的特殊環(huán)境，容易發(fā)生事故，煤礦行業(yè)也被稱為高危險的行業(yè)。煤礦井下作業(yè)因為遠離地面，地形復雜，環(huán)境惡劣，所以容易發(fā)生事故。利用移動視頻監(jiān)控系統(tǒng)，地面監(jiān)控人員可以直接對井下情況進行實時監(jiān)控，不僅能直觀的監(jiān)視和記錄井下工作現(xiàn)場的安全生產(chǎn)情況，而且能及時發(fā)現(xiàn)事故苗頭，防患于未然，也能為事后分析事故提供有關的第一手圖像資料?；赥CP/IP協(xié)議的IP網(wǎng)應用得到廣泛普及，高速寬帶主干網(wǎng)的建成和各地區(qū)高速接入系統(tǒng)的迅速發(fā)展，促進了基于IP技術的各種視頻通信應用，如網(wǎng)絡移動視頻監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展。所以在煤礦監(jiān)控系統(tǒng)中引入無線網(wǎng)絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)將是一種趨勢。

二、無線監(jiān)控需求

在我國，采煤機械化程度僅為45%，礦工隊伍很大一部分是文化水平較低、培訓時間有限的農(nóng)民工，甚至存在井下抽煙等嚴重違章現(xiàn)象，在高度危險的作業(yè)環(huán)境中，極易發(fā)生事故，造成重大傷亡。我們在分析近期幾個煤礦發(fā)生的特大事故時發(fā)現(xiàn)事故原因如下：

1) 生產(chǎn)過程中有違章操作；

2) 事故發(fā)生后，地面與井下人員的信息溝通不及時；

3) 地面人員難以及時動態(tài)掌握井下人員的分布及作業(yè)情況；

4) 一旦煤礦事故發(fā)生，搶險救災、安全救護的效率低，搜救效果差。

綜合以上分析煤礦移動視頻監(jiān)控系統(tǒng)需要滿足以下功能要求：

滿足實時監(jiān)控的要求，使監(jiān)控無死角，確保沒有違章；

視頻監(jiān)控設備滿足煤礦行業(yè)防爆、隔爆等級國家標準；

可以實現(xiàn)各級部門聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控，指揮終端、中心控制室以及上級領導終端可通過語音對講對煤礦開采企業(yè)進行遠程指揮；

系統(tǒng)具有通過網(wǎng)絡實現(xiàn)上級領導與礦井監(jiān)控中心工作人員進行網(wǎng)絡會話的功能，從而保障指揮的有效性和實時性。

三、無線監(jiān)控系統(tǒng)概述

在很多情況下，由于受到地理環(huán)境和工作內容的限制，對有線網(wǎng)絡或有線傳輸?shù)牟季€工程帶來極大的不便，采用有線的施工周期很長，投資較大，這時，采用無線傳輸可以擺脫線纜的束縛，具有安裝周期短、維護方便、擴容能力強、迅速收回成本的優(yōu)點，所以在企業(yè)內部視頻傳輸建議用無線局域網(wǎng)。

在企業(yè)外部遇到突發(fā)事件時利用電信運營商的3G網(wǎng)絡作為傳輸通道，近年來，隨著3G、4G的加速來臨，網(wǎng)速的提升，基于電信網(wǎng)絡等移動無線采集和監(jiān)控成為可能。

（一）軟件架構

1、音視頻采集和編碼功能

音頻通過移動設備的麥克風定時周期性采集和錄制，并使用G.711或wav進行音頻編碼。這兩種格式是比較常用的格式，而且碼率適中，音質也能夠保證。

移動設備通常有前置和后置兩個攝像頭，可以通過切換按鈕在兩個攝像頭之間進行切換。通過系統(tǒng)提供的接口獲取原始的視頻數(shù)據(jù)，如果是YUV或者RGB格式，再對每一幀數(shù)據(jù)進行h.264的編碼。使用h.264編碼方式，可以在同樣數(shù)據(jù)大小中得到更好的效果。所以可以減輕網(wǎng)絡負擔，提高網(wǎng)絡傳輸速度。

2、音視頻解碼和播放功能

對音頻和視頻進行解碼然后轉換成移動設備支持的音視頻格式進行播放。最重要的是保持音視頻同步播放。

3、網(wǎng)絡通信功能

基于實時傳輸協(xié)議——RTP協(xié)議。將音頻和視頻數(shù)據(jù)，包括為了保持同步的時間戳代碼，封裝在RTP協(xié)議上。

（二）系統(tǒng)組成

1、前端設備

在井下部署無線局域網(wǎng)，利用移動攝像頭和固定攝像頭相互結合的方式對井下生產(chǎn)情況進行全方位監(jiān)控。

在地面采集端為了彌補固定攝像頭的不足，系統(tǒng)支持智能手機和PAD等移動設備接入，將3G、4G無線技術應用于地面視頻采集端，利用移動設備的攝像頭和網(wǎng)絡，將突發(fā)現(xiàn)場情況傳輸?shù)街笓]中心。

2、傳輸網(wǎng)絡

搭建無線局域網(wǎng)。在企業(yè)內部利用搭建的局域網(wǎng)絡，傳輸視頻、音頻信息。

移動網(wǎng)絡的支持。在企業(yè)外部，可以利用運營商的移動網(wǎng)絡接入，移動網(wǎng)絡支持三大運營商的網(wǎng)絡，包括中國移動、中國電信和中國聯(lián)通的網(wǎng)絡。

3、監(jiān)控中心及工作站

監(jiān)控中心主要由監(jiān)控管理服務器、存儲服務器、磁盤陣列、流媒體管理服務器、管理PC、電視墻（網(wǎng)絡矩陣硬件、液晶拼接屏及監(jiān)視器）等組成。主要完成礦區(qū)現(xiàn)場圖像接收與顯示，系統(tǒng)支持用戶登錄管理，優(yōu)先權的分配，控制信號的協(xié)調，圖像的實時監(jiān)控，錄像的存儲、檢索、回放、備份、恢復等。

視頻傳輸?shù)奖O(jiān)控中心后可以輸入到畫面分割器使用大屏幕電視監(jiān)看，同時在視頻服務器上記錄相應的視頻。中心控制室的視頻服務器安裝一臺8～16路的數(shù)字監(jiān)控主機，對生產(chǎn)狀況進行實時視頻監(jiān)控和錄像。

監(jiān)控端支持管理者通過安裝監(jiān)控端軟件的智能手機和PAD利用運營商的3G或4G網(wǎng)絡接入，使管理者第一時間獲得現(xiàn)場實時影像回傳，指揮應變，滿足了突發(fā)情況應急指揮的需要。

移動視頻監(jiān)控系統(tǒng)以綜合管理軟件為核心，結合嵌入式視頻服務器，實現(xiàn)了基于網(wǎng)絡的點對點、點對多點、多點對多點的移動視頻現(xiàn)場監(jiān)視，彌補固定視頻監(jiān)控的不足，滿足煤炭企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場的監(jiān)控需要，通過兼容模擬視頻設備實現(xiàn)模擬視頻系統(tǒng)與數(shù)字視頻系統(tǒng)的數(shù)字化統(tǒng)一管理。

四、移動視頻監(jiān)控特色

及時：

能將現(xiàn)場的影音畫面實時回傳，比傳統(tǒng)先錄后送方式更具及時性。

靈活：

將個人隨身攜帶手機或PAD作為影像采集及實時回傳的設備，布署十分方便。

經(jīng)濟：

突發(fā)緊急事件時，不需要等待，任何人都可趕赴現(xiàn)場立即回傳音頻、視頻資料，以相同的人力，可發(fā)揮出數(shù)倍的采訪戰(zhàn)斗力。

流暢：

特殊的網(wǎng)路及影像處理技術，避免同類產(chǎn)品在快速移動時產(chǎn)生的“馬賽克”現(xiàn)象。

安全：

實時影像數(shù)據(jù)傳送監(jiān)控中心后臺進行錄制，避免因攝像器材損毀而丟失材料。

可移植可擴展：

支持WM、iOS、Android、Symbian平臺的移動裝置。

未來可配合移動設備的GPS信息做LBS（位置服務）擴展應用。

五、移動視頻采集的作用和意義

煤炭企業(yè)無線移動視頻監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)了視頻完全數(shù)字化、網(wǎng)絡化，使用戶隨時隨地都能通過網(wǎng)絡進行遠程監(jiān)控和集中管理，徹底解決了地域界限的限制，特別適合于分布式監(jiān)控、集中管理等應用領域，其作用和意義如下：

一、指揮中心隨時、及時動態(tài)掌握井下人員的分布及作業(yè)情況；

二、當利用無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)，地面監(jiān)控人員就可以直接對井下情況進行實時監(jiān)控，不僅能直觀的監(jiān)視和記錄井下工作現(xiàn)場的安全生產(chǎn)情況，而且能及時發(fā)現(xiàn)事故苗子，防患于未然，也能為事后分析事故提供有關的第一手影像資料。

三、企業(yè)管理者通過手機和PAD借助3G、4G網(wǎng)絡技術可以及時了解和指揮突發(fā)情況。

因此，移動視頻監(jiān)控系統(tǒng)是現(xiàn)代煤炭企業(yè)安全生產(chǎn)的重要組成部分。煤礦視頻監(jiān)控從視頻監(jiān)控、信號傳輸、中心控制、遠程監(jiān)管等各方面提出全方位的解決辦法，未來可以實現(xiàn)監(jiān)控中心、地、市煤礦安全監(jiān)控指揮中心與省局監(jiān)控指揮中心聯(lián)網(wǎng)，使煤礦安全管理工作向科學化、規(guī)范化、數(shù)字化管理軌道邁進，提高煤礦安全管理水平。

六、結束語

近年來，國內煤炭企業(yè)特大安全事故頻頻發(fā)生，國家對于煤炭企業(yè)安全生產(chǎn)的重視也抬到一個歷史性的高度，同時也促使煤炭行業(yè)安全生產(chǎn)信息化進程不斷加快。我們有理由相信，煤炭企業(yè)安全生產(chǎn)的視頻監(jiān)控管理將在未來的日子里實現(xiàn)跨越性飛躍。