楊 俊

（同煤集團忻州窯礦機電科，山西 大同 037003）

1 無線視頻監(jiān)控技術(shù)應運而生

隨著社會與科技的進步，煤礦企業(yè)已經(jīng)從原來的臟、亂、差，技術(shù)力量薄弱，科技水平不高的現(xiàn)狀中悄然走出，眾多新技術(shù)的研發(fā)與應用使得這個落后的產(chǎn)業(yè)走在了科技的最前沿。眾所周知，在我們的日常生活與工作當中，攝像監(jiān)控已經(jīng)成為生活中不可或缺的一部分。同樣的，在煤礦生產(chǎn)中視頻監(jiān)控也扮演著越來越重要的角色。一些煤礦早期使用的視頻監(jiān)控系統(tǒng)都是模擬監(jiān)控，擴展性能和穩(wěn)定性不高，管理也不方便。現(xiàn)在隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)展，基于TCP/IP協(xié)議的IP網(wǎng)的應用得到廣泛普及，無線監(jiān)控系統(tǒng)在此的優(yōu)勢更能得到體現(xiàn)。由于煤礦井下作業(yè)遠離地面，地形復雜，環(huán)境惡劣，瓦斯爆炸、地下滲水等事故時有發(fā)生，利用無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)，地面監(jiān)控值班人員可以直接對井下工作面情況進行實時監(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，對于存在的隱患能夠迅速做出處理，避免可能發(fā)生的事故，也能為事后分析事故提供有關(guān)的第一手圖像資料。無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)正逐漸成為現(xiàn)代化礦井安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)的重要組成部分。

2 無線視頻監(jiān)控技術(shù)的工作原理

無線視頻監(jiān)控技術(shù)的核心是無線局域網(wǎng)技術(shù)，無線局域網(wǎng)具有快捷方便的無線接入、靈活多變的拓撲結(jié)構(gòu)、易于維護管理、建設(shè)成本低廉等優(yōu)點，能有效構(gòu)建數(shù)字礦山綜合無線局域網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的無線通信平臺。數(shù)字礦山綜合無線局域網(wǎng)主要由無線接入點AP、網(wǎng)絡(luò)路由器／交換機、地面服務器和數(shù)據(jù)電纜／光纖構(gòu)成。無線接入點AP是井下無線局域網(wǎng)絡(luò)中有線、無線網(wǎng)絡(luò)之間的橋梁，由一個無線輸出口和一個有線的網(wǎng)絡(luò)接口構(gòu)成。AP本身又兼具網(wǎng)管功能，可針對無線設(shè)備進行必要的管理。網(wǎng)絡(luò)路由器，交換機在網(wǎng)絡(luò)中除了作為路由／分路功能之外，還用于數(shù)據(jù)包的快速轉(zhuǎn)發(fā)，它為數(shù)據(jù)幀從一個端口到另一個任意端口轉(zhuǎn)發(fā)提供了低時延、低開銷的通路。地面服務器用于對網(wǎng)絡(luò)中的所有設(shè)備進行管理，接收網(wǎng)絡(luò)中AP發(fā)送的數(shù)據(jù)包，管理網(wǎng)絡(luò)中的無線接入設(shè)備。調(diào)度人員可以通過局域網(wǎng)或Internet登錄服務器，通過用戶端（軟件）或瀏覽器了解煤礦井下的生產(chǎn)、安全狀況，并可對設(shè)備進行控制。

無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)的前端設(shè)備為無線網(wǎng)絡(luò)攝像機。無線網(wǎng)絡(luò)攝像機實質(zhì)上是一個帶WLAN無線收發(fā)模塊的網(wǎng)絡(luò)攝像機，通過輸入接口可以和鏡頭、云臺等連接。網(wǎng)絡(luò)攝像機的主要任務是完成視頻采集、壓縮、打包及無線傳輸，同時提供透明通道，支持無線網(wǎng)絡(luò)攝像機云臺控制及視頻信號的在線檢測等。地面服務器包括視頻錄像數(shù)據(jù)存儲服務器與視頻監(jiān)控服務器。視頻錄像數(shù)據(jù)存儲服務器可采用磁盤陣列實現(xiàn)對錄像文件的大容量存儲；視頻監(jiān)控服務器實現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)攝像機的訪問、視頻預覽、網(wǎng)絡(luò)攝像機配置、轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)絡(luò)視頻等功能。

3 無線視頻監(jiān)控技術(shù)在煤礦中的實際應用

無線視頻監(jiān)控技術(shù)在煤礦生產(chǎn)中應用廣泛，如∶井下皮帶運輸在線監(jiān)控系統(tǒng)、綜采工作面在線監(jiān)控等，在這里我們談談它在煤礦大型設(shè)備提升當中的實際應用情況。目前礦井在檢查井筒設(shè)備時，多是由檢修人員佩帶安全帶站在罐籠或箕斗上進行的，不僅費時費力，而且存在安全隱患。而常用的有線視頻監(jiān)控技術(shù)在這種井筒中又存在難以布線的問題，無法滿足需求。這時井筒無線網(wǎng)絡(luò)移動視頻監(jiān)控裝置就發(fā)揮出了巨大的優(yōu)勢，它是監(jiān)控與無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的完美結(jié)合。

井筒無線網(wǎng)絡(luò)移動視頻監(jiān)控裝置主要由三部分組成∶監(jiān)控點、無線網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備、監(jiān)控計算機。監(jiān)控點由網(wǎng)絡(luò)攝像機、無線發(fā)射器、供電設(shè)備（蓄電池）等組成。無線網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備即是礦用本案型無線網(wǎng)絡(luò)WiFi分站，該分站主要是提供無線工作站對有線局域網(wǎng)以及從有線局域網(wǎng)對無線工作站的訪問，在該分站覆蓋范圍內(nèi)的無線工作站可以通過此分站進行相互通信。在無線網(wǎng)絡(luò)中，此分站就相當于有線網(wǎng)絡(luò)的集線器，它能夠把各個無線客戶端連接起來，通過無線網(wǎng)絡(luò)，對無線視頻和音頻信號進行傳輸和處理，從而實現(xiàn)系統(tǒng)通信的功能。監(jiān)控計算機即工控機，是一種工業(yè)用計算機，它與網(wǎng)絡(luò)分站和顯示器相連，能將從網(wǎng)絡(luò)分站接受到的視頻信號通過軟件播放在顯示器上，同時操作人員能夠通過軟件控制攝像機調(diào)整攝影方向，并能進行抓拍、錄像等。

當整個系統(tǒng)通電啟動后，安裝在罐籠或箕斗上的無線網(wǎng)絡(luò)攝像機打開，無線攝像機和無線發(fā)射器連接，應用WiFi無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實現(xiàn)信號的無線傳輸，發(fā)射器可將接收的信號發(fā)出。安裝在井口和井底的無線網(wǎng)絡(luò)分站上的天線板將發(fā)出的信號接收并傳輸?shù)椒终局校终緝?nèi)安裝了光電轉(zhuǎn)換裝置，將光信號轉(zhuǎn)換成電信號，電信號再通過網(wǎng)線傳送到監(jiān)控室的電腦中，最后電腦即可將攝像機所攝情況實時顯示出來。同時又由于各分站之間采用了光纖連接，通信信號得以共享，這樣人員可通過無線網(wǎng)絡(luò)手機實現(xiàn)地面和井底、罐籠三點之間的在線通話聯(lián)系，方便了煤礦在檢修時檢修工與調(diào)度室之間的溝通與調(diào)度，提高了檢修效率。其實際工作情況如圖所示∶

該無線視頻監(jiān)控裝置有很大的靈活性，只要在信號覆蓋范圍內(nèi)，即可隨意移動監(jiān)控攝像機，在運動中保持連續(xù)攝像的同時上傳設(shè)備運動過程中的攝像畫面，能對井筒裝備、罐道木等情況進行監(jiān)視、監(jiān)控。并能同時處理多路視頻圖像，而不會發(fā)生信號堵塞現(xiàn)象，且有很強的擴充性，可靈活的增加或減少監(jiān)控點。在總監(jiān)控中心（調(diào)度室）還可實現(xiàn)集中控制管理，通過專門的視頻服務器來控制和調(diào)配監(jiān)控視頻的接入和訪問服務。

基于無線局域網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)構(gòu)建的無線視頻監(jiān)控技術(shù)，采用了H264／AVC視頻壓縮技術(shù)，壓縮的視頻數(shù)據(jù)有利予節(jié)約網(wǎng)絡(luò)傳輸帶寬，提高無線系統(tǒng)的整體傳輸效率。采用靈活的傳輸協(xié)議和傳輸方式作為視頻傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)連接方式，有利于提高系統(tǒng)的靈活性和可擴充性。在煤礦生產(chǎn)的實際應用中表明，無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)正以其獨特的功能和先進的技術(shù)，逐漸成為礦山安全設(shè)備不可缺少的重要組成部分，為加快數(shù)字化礦山建設(shè)提供了堅實的后盾。