劉杰，鄒勁松，周克榮，唐術(shù)成

（川煤華榮能源有限責(zé)任公司綠水洞煤礦，四川 廣安 638601）

1 概述

煤礦工業(yè)視頻監(jiān)控系統(tǒng)隨著科技的高速發(fā)展，技術(shù)不斷更新，在礦井調(diào)度指揮中的應(yīng)用顯得越來越重要。綠水洞煤礦通過在地面及井下變電所、主要提升斜坡、架空人車、采煤工作面上下出口、各磧頭作業(yè)點安裝高清攝像儀，攝取各個監(jiān)控區(qū)域的情況，實時地傳輸、集中顯示在調(diào)度指揮中心大屏監(jiān)視器上，同時，能夠?qū)⒐I(yè)視頻系統(tǒng)各監(jiān)控點圖像等信息傳輸?shù)缴霞壠髽I(yè)信息網(wǎng)站和行業(yè)監(jiān)管平臺上。

同時，礦井還可以利用工業(yè)視頻監(jiān)控系統(tǒng)與皮帶集控系統(tǒng)、采煤機控制系統(tǒng)等融合聯(lián)動，及時地發(fā)現(xiàn)隱患苗頭和提醒監(jiān)控人員，監(jiān)控人員通過觀察現(xiàn)場運行情況并做好記錄，通知維護(hù)人員對異常情況及時處理，并在事后進(jìn)行分析，從而讓綠水洞煤礦實現(xiàn)皮帶自動化，為變電所無人值守提供了必要的條件。

2 系統(tǒng)設(shè)計

礦井工業(yè)視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要產(chǎn)品根據(jù)煤礦安全生產(chǎn)的技術(shù)要求和國家安全標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行專門設(shè)計，根據(jù)綠水洞煤礦實際滿足數(shù)字化礦山安全生產(chǎn)的管理需求，同時，系統(tǒng)方案的設(shè)計遵循技術(shù)先進(jìn)、功能齊全、性能穩(wěn)定、節(jié)約成本等原則。系統(tǒng)依托功能強大的視頻監(jiān)控數(shù)字處理平臺為基礎(chǔ)，所有視頻信號通過視頻工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)全部接入視頻監(jiān)控平臺，可同時實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)攝像儀、模擬攝像儀的混合接入。在網(wǎng)絡(luò)上的所有計算機均可通過的工業(yè)視頻監(jiān)控平臺查閱、回放各監(jiān)控點視頻圖像，還可通過礦井內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)與礦井其他系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，按需求選取各系統(tǒng)提供的圖形、圖像。

3 系統(tǒng)組成

煤礦工業(yè)視頻監(jiān)控系統(tǒng)由工業(yè)視頻監(jiān)控平臺、井下環(huán)網(wǎng)交換機、網(wǎng)絡(luò)延長器、礦用本安型攝像儀、礦用防爆攝像儀及網(wǎng)絡(luò)通信接口等設(shè)備組成。工業(yè)視頻監(jiān)控系統(tǒng)分為前端部分、傳輸部分、中心控制部分及顯示終端部分組成。

3.1 前端設(shè)備

主要由礦用攝像機、設(shè)備供電電源組成，負(fù)責(zé)視頻信號的采集。結(jié)合礦井實際情況需求，煤礦井下和地面重要生產(chǎn)作業(yè)場所、主要機房硐室及變電所等地方安設(shè)了像素不低于400 萬像素的攝像儀，其他地點安設(shè)像素不低于200 萬像素的攝像儀。

安設(shè)的攝像儀為防爆型和本安型，具有MA 標(biāo)志，井下設(shè)備防護(hù)等級必須為IP54 及以上，支持移動偵測報警，支持自適應(yīng)變焦，選用紅外補光燈和LED 補光燈，且補光燈與攝像儀一體，能根據(jù)環(huán)境自動啟停，有效投射距離不小于15m，在井下煤巷全黑環(huán)境下，能達(dá)到圖像清晰，輪廓細(xì)致，層次分明，能有效分辨人臉、物體，能實時反映現(xiàn)場情況，非逆光任何光照條件下，圖像都能達(dá)到前述效果。

攝像儀均配置有2 路光口及3 路網(wǎng)口，本安攝像儀同時還配置有VDSL 通信模塊。同時支持?jǐn)z像儀之間級聯(lián)擴展使用（在保證正常使用及傳輸下，級聯(lián)數(shù)不低于5 臺），防爆攝像儀電源模塊為內(nèi)置，內(nèi)置輸入電源為AC127V，本安攝像儀采用127V/220V/380V/660V 礦用隔爆兼本安型直流穩(wěn)壓電源。

3.2 傳輸設(shè)備

傳輸設(shè)備主要由礦用隔爆兼本安直流穩(wěn)壓型電源、礦用本安型萬兆環(huán)網(wǎng)交換機、礦用本安型千兆兆環(huán)網(wǎng)交換機、礦用網(wǎng)絡(luò)延長器、礦用通信線纜和礦用網(wǎng)線、礦用光纜等組成的井下視頻傳輸萬兆工業(yè)環(huán)網(wǎng)。

主要實現(xiàn)各設(shè)備通信接口的轉(zhuǎn)換，與礦井現(xiàn)有內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的連接，達(dá)到遠(yuǎn)距離通信傳輸?shù)取?/p>

環(huán)網(wǎng)核心交換機設(shè)置于地面機房，方便用于視頻傳輸提供接入工業(yè)視頻環(huán)網(wǎng)的上傳，以及礦井其他服務(wù)器及操作平臺的接入，同時，核心網(wǎng)絡(luò)通過安全措施與信息管理網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)、上級公司、政府監(jiān)管平臺互聯(lián)。

設(shè)計核心環(huán)網(wǎng)采用6 臺萬兆交換機，設(shè)置于各井下變電所，采用模塊化設(shè)計，端口密度高，外觀緊湊，便于故障維護(hù)，在保持工業(yè)產(chǎn)品的高度靈活性和可靠性的同時提供了更為強大的處理能力。采用礦用隔爆兼本安直流穩(wěn)壓型電源供電，后備電源可保證設(shè)備在電網(wǎng)掉電情況下正常運行4 小時以上，且安裝方便，適合大規(guī)模工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用。

3.3 中心控制設(shè)備

中心控制采用了視頻綜合管理平臺、存儲平臺和解碼器等設(shè)備，配備有磁盤陣列、網(wǎng)絡(luò)硬盤錄像機、視頻存儲管理服務(wù)器等，用于視頻錄像和數(shù)據(jù)存儲以及視頻的管理。其主要功能是對攝像儀的視頻、語音及圖片信號進(jìn)行處理、顯示、回放和存儲，完成視頻監(jiān)控、攝像儀控制、信息記錄等功能。

3.4 顯示終端

工業(yè)視頻監(jiān)控系統(tǒng)終端顯示既可采用硬盤錄像機實時顯示，又可采用獨立顯示系統(tǒng)添加解碼器接入電視墻進(jìn)行綜合實時顯示，還可以通過網(wǎng)絡(luò)在個人PC 端和移動手機上實時查看，還調(diào)閱回放權(quán)限范圍內(nèi)的視頻資料。

4 系統(tǒng)主要功能

4.1 實時監(jiān)控

礦井工業(yè)視頻監(jiān)控平臺具有多級管理功能，可隨時調(diào)用任意的網(wǎng)絡(luò)攝像儀圖像，采用前端攝像機所能支持的分辨率、壓縮格式和幀率進(jìn)行全程實時錄像，具備流媒體轉(zhuǎn)發(fā)功能。用戶在局域網(wǎng)或英特網(wǎng)上，可通過WEB網(wǎng)頁、PC 用戶端或者移動APP 上隨時調(diào)用任意的攝像儀圖像。

4.2 視頻管理

工業(yè)視頻監(jiān)控系統(tǒng)為用戶提供多種視頻圖像信號格式，同時兼容礦井的在線管理功能，可選擇接入礦井調(diào)度指揮中心現(xiàn)有的LED 電視墻，做到視頻多路顯示、全屏顯示、畫面分割、輪巡顯示等多種管理功能。

4.3 前端設(shè)備管理

利用專業(yè)工具軟件可實現(xiàn)對各視頻監(jiān)控設(shè)備按名稱、物理地址、IP 地址等進(jìn)行管理，查看攝像儀實時在線情況，支持對網(wǎng)絡(luò)攝像儀進(jìn)行批量的設(shè)置?？蓪z像儀IP 地址、視音頻信息、圖像信息、校時、重啟等功能的遠(yuǎn)程管理。

4.4 監(jiān)控軟件功能

操作人員設(shè)定存儲圖片路徑后，可抓拍實時圖片、也可以抓拍回放圖片?？砂褕D像另作證據(jù)，文檔素材，打印等用途；可以靈活設(shè)置多畫面輪巡、各個畫面輪巡及單畫面輪巡的攝像儀數(shù)量，設(shè)定畫面切換間隔的時間；設(shè)定預(yù)置位，設(shè)定巡航軌跡、位置、軌跡；通過軟件系統(tǒng)可對本地、遠(yuǎn)程攝像機產(chǎn)品控制，可遠(yuǎn)程控制云臺、鏡頭和其他外部設(shè)備進(jìn)行操作控制。告警設(shè)備的電平信號觸發(fā)；系統(tǒng)可實現(xiàn)多畫面實時監(jiān)視，各狀態(tài)下均可切換全屏監(jiān)視。

4.5 用戶管理

權(quán)限分配機制（權(quán)限分配機制），可以對操作攝像機的用戶進(jìn)行分級權(quán)限驗證，實現(xiàn)不同權(quán)限的操作功能。

4.6 實時錄像

系統(tǒng)具有手動錄像、定時錄像、視頻運動偵測報警錄像。分配磁盤容量錄像文件流水方式存儲，錄像文件循環(huán)覆蓋存儲。

4.7 語音對講

礦井在安設(shè)帶有語音功能的攝像儀監(jiān)控點，可以拾取監(jiān)控現(xiàn)場的聲音及圖像，直接與現(xiàn)場作業(yè)人員實現(xiàn)對講功能，還具有與視頻圖像同步讀取、回放語音功能。

5 煤礦工業(yè)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用

5.1 遠(yuǎn)程監(jiān)管

礦用工業(yè)視頻監(jiān)控系統(tǒng)服務(wù)器與上級公司、省市級、國家級行業(yè)主管部門監(jiān)管平臺聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)各級平臺遠(yuǎn)程對礦井視頻監(jiān)控點的監(jiān)控管理，隨時了解煤礦生產(chǎn)運營狀況，使上級監(jiān)控人員能及時發(fā)現(xiàn)作業(yè)中違法違規(guī)行為，及時通知煤礦職能部門加以阻止，有效地促進(jìn)了礦井安全生產(chǎn)管理能力。

5.2 設(shè)備監(jiān)控

對工業(yè)廣場、矸石山、各運輸系統(tǒng)、通風(fēng)機、變電所等重要車間設(shè)備運行和檢修狀況進(jìn)行實時監(jiān)控，加強礦井各類設(shè)備的規(guī)范管理?？杉皶r發(fā)現(xiàn)各類設(shè)備出現(xiàn)的一些異?，F(xiàn)象，例如，皮帶運行、電機振動異常等。一旦發(fā)現(xiàn)事故征兆，可以通過礦井調(diào)度電話或應(yīng)急廣播直接通知有關(guān)人員及時維護(hù)或撤離，從而保證生產(chǎn)安全。

5.3 機電硐室無人值守

通過與礦井電力監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)動，應(yīng)用在井下各個機電硐室，配備具有云臺控制功能的攝像儀，利用其移動偵測、動態(tài)分析、區(qū)域入侵偵測等功能，實現(xiàn)對動態(tài)場景中運動物體的定位、識別和跟蹤，并在此基礎(chǔ)上分析和判斷運動物體的行為，以監(jiān)控和確定現(xiàn)場發(fā)生的情況，通過與綜合自動化平臺聯(lián)動，實現(xiàn)實時彈窗預(yù)警，集控人員可以及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備的不正常工作狀況和無關(guān)人員的不安全行為，盡快地消除安全隱患。

5.4 出入井人員監(jiān)控

在入井口處，安裝人員定位系統(tǒng)唯一性檢測設(shè)備，通過人員視頻信息采集，利用智能分析裝置，對人員出、入井情況進(jìn)行智能識別，將數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲用于后期的查看和取證。

5.5 貨運車輛出入監(jiān)控

在煤礦運煤車輛出入口安裝攝像儀，可利用智能分析裝置，對常用的貨運車輛進(jìn)行樣本采集和訓(xùn)練，使智能分析裝置通過深度學(xué)習(xí)機制可以自動識別出礦的貨運車輛，將數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲用于后期的查看和取證。

5.6 關(guān)鍵崗位監(jiān)控

在煤礦關(guān)鍵崗位安裝攝像儀，可利用智能分析裝置的方式，在攝像儀畫面中標(biāo)定關(guān)鍵崗位人員工作區(qū)域，當(dāng)識別到空崗時，觸發(fā)報警信號。

5.7 職工行為糾偏

在煤礦井下，員工違規(guī)操作是造成礦井安全事故的關(guān)鍵因素。以前，工人的不規(guī)范行為多是通過現(xiàn)場安全監(jiān)察人員發(fā)現(xiàn)，但是卻不能每時每刻做到監(jiān)管職工行為，導(dǎo)致職工無人監(jiān)管時安全規(guī)章制度形同虛設(shè)，極大地增加了安全事故發(fā)生的可能性。通過視頻監(jiān)控系統(tǒng)對礦井地面工業(yè)廣場、井下各作業(yè)點的作業(yè)人員全過程的視頻監(jiān)控，可對安全生產(chǎn)進(jìn)行全過程、全方位把控。監(jiān)管人員通過視頻監(jiān)控遠(yuǎn)程查看職工的行為，及時規(guī)范職工的不當(dāng)行為，及時糾正并規(guī)范作業(yè)。

同時，還可以對地面治安事件、井上下安全事故調(diào)查及“三違”行為查處、重大隱患責(zé)任分析等提供圖像依據(jù)，對違章作業(yè)的職工采取相應(yīng)的教育，做到有效對違章行為進(jìn)行糾正，讓職工行為習(xí)慣時刻符合規(guī)范，讓規(guī)范成為職工行為習(xí)慣，從而有效地降低安全事故的發(fā)生，保證礦井生產(chǎn)安全。

5.8 鉆孔施工規(guī)范化

為保證礦井的安全生產(chǎn)，需要提前施工如探水孔、瓦斯抽放孔等。通過作業(yè)現(xiàn)場安設(shè)的視頻監(jiān)控，地面監(jiān)控人員就可以對鉆孔的施工過程進(jìn)行全過程、全方面地實時監(jiān)控以及事后回放查閱，以及對鉆孔施工質(zhì)量驗收（通過鉆桿數(shù)量計算）。督促作業(yè)人員按照施工設(shè)計保質(zhì)保量地完成施工任務(wù)，從而減少施工不達(dá)標(biāo)造成的安全隱患。杜絕出現(xiàn)諸如鉆孔施工的深度不夠、方位角度與設(shè)計出現(xiàn)較大偏差等現(xiàn)象。

5.9 井下救援

礦井工業(yè)視頻監(jiān)控系統(tǒng)與煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、廣播系統(tǒng)及人員定位系統(tǒng)等進(jìn)行融合聯(lián)動，形成融合圖像、聲音及數(shù)據(jù)為一體的綜合型礦井安全生產(chǎn)調(diào)度指揮系統(tǒng)，將視頻信息反饋到調(diào)度指揮中心，并經(jīng)過數(shù)據(jù)分析啟用應(yīng)急方案，大大降低事故發(fā)生的危險程度。

在遇到突發(fā)災(zāi)害事故時，對事故現(xiàn)場的情況了解對于礦山應(yīng)急救援非常關(guān)鍵。以前，礦井災(zāi)害事故發(fā)生后，往往需要救援隊伍進(jìn)入災(zāi)害現(xiàn)場，通過現(xiàn)在狀況來制定現(xiàn)場救援方案，這樣就會影響及時救援時間，增加被救人員的危險。應(yīng)急救援人員可通過視頻監(jiān)控系統(tǒng)及時制定應(yīng)急救援措施，如對井下事故現(xiàn)場的了解、遇害人員的救援等，對各重點區(qū)域進(jìn)行分析排查，為正確決策提供依據(jù)，有效降低事故的危險程度，為保障煤礦安全生產(chǎn)提供了有力的保障。

6 結(jié)語

綠水洞煤礦工業(yè)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的投入與運用，全面打造了一個“可視化”礦山。采用礦山“互聯(lián)網(wǎng)+監(jiān)管”的新模式，充分發(fā)揮信息化作用，為防范和化解煤礦重大安全風(fēng)險，為及時糾查違法違規(guī)行為，常態(tài)化開展“反三違”工作，保證煤礦生產(chǎn)安全，為搶險救災(zāi)、安全救護(hù)工作的高效運作提供了有利保障。可為類似礦井提供借鑒，具有重要的理論意義和工程應(yīng)用價值。