葉群

摘要：在煤礦安全生產(chǎn)的過(guò)程中，視頻監(jiān)控技術(shù)已經(jīng)是一種非常重要的技術(shù)手段。智能視頻監(jiān)控技術(shù)是一種更加實(shí)時(shí)和高效的監(jiān)測(cè)監(jiān)控技術(shù)。將光載無(wú)線通信技術(shù)融入智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，對(duì)于提高煤礦安全生產(chǎn)的信息化水平和減少安全事故的發(fā)生都有著非常重要的意義。

關(guān)鍵詞：安全生產(chǎn);智能視頻監(jiān)控;光載無(wú)線通信技術(shù)

中圖分類(lèi)號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2020）15-0241-02

1視頻監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用于煤礦安全生產(chǎn)中的作用和意義

在煤礦的安全生產(chǎn)的過(guò)程中，視頻監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)揮著非常重要的作用，一般來(lái)說(shuō)，此系統(tǒng)主要包括的內(nèi)容就是一通三防，從地理位置來(lái)分，主要分為兩部分：地面部分、井下部分。地面上的任務(wù)主要是通過(guò)先進(jìn)的電子設(shè)備對(duì)各種信息進(jìn)行采集、分析和處理，然后將這些獲取的數(shù)據(jù)和信息通過(guò)傳輸系統(tǒng)傳送到井上的監(jiān)控指揮中心，由監(jiān)控中心的專業(yè)技術(shù)人員對(duì)這些數(shù)據(jù)和信息應(yīng)用專業(yè)的技術(shù)和手段進(jìn)行分析、處理，再根據(jù)統(tǒng)計(jì)分析得出的分析報(bào)告結(jié)果對(duì)煤礦井下的各種監(jiān)測(cè)監(jiān)控設(shè)備進(jìn)行準(zhǔn)確的操作和控制，其根本目的就是保證煤礦井下工作人員能夠在一個(gè)相對(duì)安全的環(huán)境中進(jìn)行作業(yè)。而視頻監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的井下部分的主要任務(wù)就是負(fù)責(zé)信號(hào)或者信息的采集和監(jiān)控。由于煤礦井下的工作環(huán)境非常的惡劣和復(fù)雜，所以，對(duì)于井下的各種設(shè)施設(shè)備和技術(shù)手段都要更高的要求。根據(jù)井下的具體環(huán)境和可能產(chǎn)生危險(xiǎn)的因素，主要是對(duì)于環(huán)境的溫度、瓦斯的濃度、粉塵的濃度、一氧化碳的含量、通風(fēng)機(jī)的風(fēng)速等各種參數(shù)進(jìn)行時(shí)時(shí)、準(zhǔn)確地監(jiān)測(cè)監(jiān)控，一旦發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)有任何異常，都要及時(shí)地進(jìn)行應(yīng)對(duì)和處理，保障了井下工作人員的安全。

對(duì)于煤礦的各級(jí)生產(chǎn)和管理部分來(lái)說(shuō)，安全生產(chǎn)是最重要的，所以，安全是煤礦生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)的重中之重。每一個(gè)煤礦企業(yè)的視頻監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)中的預(yù)警部分就起到了非常重要的作用，它是安全生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。一旦煤礦井下的各種監(jiān)測(cè)監(jiān)控設(shè)備發(fā)現(xiàn)了異常信息或信號(hào)，礦井上面的監(jiān)控指揮中心就會(huì)果斷地發(fā)出控制信號(hào)和指令，預(yù)警事故的發(fā)生剛。但是，由于煤礦井下陰暗、潮濕的特殊環(huán)境，而且空氣中還懸浮著大量的粉塵顆粒，使得監(jiān)控系統(tǒng)中監(jiān)測(cè)到的視頻圖像能見(jiàn)度及對(duì)比度大幅度降低，煤礦井下的現(xiàn)場(chǎng)工作畫(huà)面的可辨識(shí)度也大大降低，為監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的準(zhǔn)確性產(chǎn)生了一定的影響。

對(duì)于煤礦的安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控技術(shù)，國(guó)內(nèi)和國(guó)外都有廣泛的研究。據(jù)了解，國(guó)外比國(guó)內(nèi)要早一些，國(guó)外最早是從20世紀(jì)印年代開(kāi)始就有人對(duì)將監(jiān)測(cè)監(jiān)控技術(shù)應(yīng)用于煤礦領(lǐng)域開(kāi)始有所研究的。隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，特別是當(dāng)通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和成熟后，國(guó)外的煤礦視頻監(jiān)測(cè)監(jiān)控技術(shù)也飛速發(fā)展起來(lái)。特別是像高清晰度的紅外線攝像機(jī)等一系列智能化的設(shè)施和設(shè)備問(wèn)世以來(lái)，對(duì)于環(huán)境的溫度、瓦斯的濃度、粉塵的濃度、一氧化碳的含量、通風(fēng)機(jī)的風(fēng)速等各種參數(shù)的監(jiān)測(cè)監(jiān)控，越來(lái)越自動(dòng)化、智能化，為安全生產(chǎn)提供了有力的技術(shù)保障。

我國(guó)將安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控技術(shù)應(yīng)用于煤礦領(lǐng)域的研究稍微晚于國(guó)外。在20世紀(jì)80年代初，我們積極向國(guó)外取經(jīng)、學(xué)習(xí)，特別是向美國(guó)、德國(guó)等科學(xué)技術(shù)比較發(fā)達(dá)的國(guó)家，并結(jié)合我們國(guó)家煤礦的具體情況，同時(shí)，在他們那里引進(jìn)了一批先進(jìn)的安全監(jiān)控系統(tǒng)，并在我國(guó)的部分煤礦進(jìn)行了安裝和使用，使得我們國(guó)家的煤礦安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)有了突飛猛進(jìn)的進(jìn)步。近年來(lái)，由于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、嵌入式系統(tǒng)、光纖通信等先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展，以及數(shù)字化礦山發(fā)展的必然趨勢(shì)，構(gòu)建了更加實(shí)時(shí)、高校的智能監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)。

2基于光纖無(wú)線通信技術(shù)的煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，特別是各行各業(yè)的科技含量逐年攀升，使得煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)測(cè)監(jiān)控領(lǐng)域也是不斷地發(fā)展和進(jìn)步。“智能化礦山預(yù)警系統(tǒng)”這一概念的提出，對(duì)于煤礦監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的自動(dòng)化、智能化提出了更高的要求?？珙I(lǐng)域、跨知識(shí)點(diǎn)的結(jié)合是很多研究者們常用的思維形式，在此，我們將信息處理、光纖無(wú)線通信、智能感知等現(xiàn)代化的知識(shí)和技術(shù)應(yīng)用于煤礦安全生產(chǎn)領(lǐng)域，圍繞煤礦安全生產(chǎn)的監(jiān)測(cè)監(jiān)控等技術(shù)需求，基于光載無(wú)線通信技術(shù)構(gòu)建了有線與無(wú)線混合結(jié)構(gòu)的大數(shù)據(jù)監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)。

光載無(wú)線通信技術(shù)和智能監(jiān)測(cè)監(jiān)控技術(shù)在煤礦中的應(yīng)用主要內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面：

（1）井下基站的建立：在煤礦復(fù)雜的環(huán)境下建立適合井下煤礦基站和通信構(gòu)架，建立高效的煤礦安全監(jiān)控預(yù)警感知平臺(tái);

（2）建立傳輸大數(shù)據(jù)的高帶寬、覆蓋廣的光載無(wú)線通信模塊，將各種單一探測(cè)器、監(jiān)控設(shè)備、通信設(shè)備的信息融合到基站，將各種信號(hào)通過(guò)時(shí)分復(fù)用、碼分復(fù)用等技術(shù)形成幀信號(hào)，再通過(guò)OFDM高效編碼實(shí)現(xiàn)各種信息的融合高效傳輸，以期得到煤礦安全狀況的及時(shí)全面分析和判斷，實(shí)現(xiàn)了井下和井下信息的順暢互通，對(duì)于煤礦安全生產(chǎn)領(lǐng)域的監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)提供了更為準(zhǔn)確、高效的評(píng)判。

（3）預(yù)警技術(shù)研究：信息采集處理中心獲取“人，機(jī)，環(huán)”信息全面感知因素，研究瓦斯、水、火、粉塵等重大災(zāi)害預(yù)警模型及方法，把預(yù)測(cè)有危害的節(jié)點(diǎn)反饋給基站以便做出相應(yīng)的預(yù)警，并研究煤礦重大災(zāi)害多因素全過(guò)程監(jiān)控大數(shù)據(jù)的預(yù)警系統(tǒng)，有效提高我國(guó)煤礦災(zāi)害防治技術(shù)水平。

其具體的設(shè)計(jì)思路為：首先通過(guò)無(wú)線形式傳輸?shù)交?，在基站進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，然后進(jìn)行編碼處理等，再進(jìn)行電光轉(zhuǎn)換，再通過(guò)光纖傳輸至中心站，如下圖1所示。

3實(shí)現(xiàn)的效果

在此煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)中，將礦井中各種探測(cè)、監(jiān)控、通信設(shè)備獲得的龐大數(shù)據(jù)進(jìn)行了高效的處理和傳輸，由于，一個(gè)典型的光載無(wú)線通信系統(tǒng)包含中心站、基站、光纖鏈路和用戶單元四個(gè)部分。其最大的特點(diǎn)就是利用光纖作為基站與中心站之間的傳輸鏈路，基站發(fā)射出來(lái)的無(wú)線射頻信號(hào)，再通過(guò)光載波鏈路連接到煤礦地面上的中心站，這些復(fù)雜的信號(hào)處理部分不在無(wú)線接入點(diǎn)中進(jìn)行，同時(shí)還將煤礦井下的遠(yuǎn)程終端用戶集中接入到地面上的中心站中，大大減少了信號(hào)處理單元的數(shù)量，降低了基站的功耗和成本，從而大大提高了信號(hào)傳輸?shù)拇笕萘亢托省?/p>

本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想就是利用了光載無(wú)線通信技術(shù)在傳輸數(shù)據(jù)和信息方面的高效和準(zhǔn)確，為煤礦安全生產(chǎn)的管理，提供更加有力的技術(shù)支持和保障。所以，該系統(tǒng)具有超大帶寬和覆蓋面積，損耗低，抗干擾能力強(qiáng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，傳輸透明，易于安裝和維護(hù)升級(jí)等，使得能夠在中心站綜合處理各種大數(shù)據(jù)以獲取預(yù)警需要的全面信息，大大地提升煤礦安全生產(chǎn)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)監(jiān)控能力和安全事故的應(yīng)急處理能力?；谏鲜龅姆治隹梢钥闯?，將光載無(wú)線通信技術(shù)應(yīng)用于煤礦安全監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)中，具有非常重要的意義。

4結(jié)語(yǔ)

在煤礦視頻監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)中引入光載無(wú)線通信技術(shù)，大大提高了信息傳輸?shù)乃俾屎蛿?shù)據(jù)處理的效率，及時(shí)預(yù)測(cè)煤礦井下的各種突發(fā)事件，同時(shí)，由于光載無(wú)線通信的快速和高效，使得各種突發(fā)事件的響應(yīng)時(shí)間大大縮短，提高了監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的精確度和效率，為煤礦企業(yè)的安全生產(chǎn)提供了非常有力的保障。