移動視頻對講控制裝置在煤礦自動化中的應用研究

摘 要：隨著煤礦自動化的持續建設，越來越多的設備已經實現了自動化控制，為滿足井下泵房自動化發展需要，本文介紹了移動視頻對講控制裝置。通過本裝置，可以在地面集中控制室可遠程方便控制井下泵房智能云臺的移動位置，使泵房每臺水泵運行畫面實時傳遞到地面控制中心，遠程觀測所有水泵及電氣控制設備的運行狀況，并能夠與井下現場實現視頻語音對話，偵聽水泵電機運行聲響，具備區域異常撲捉報警、人員入侵抓拍報警等功能，發生異常故障時可第一時間掌握了解現場信息，及時采取有效維修措施。移動視頻對講控制裝置的應用提升了煤礦自動化控制方面的技術積累及沉淀，也進一步推進了綠色智慧礦山建設。

關鍵詞：移動視頻對講控制裝置;煤礦;自動化;應用

1、背景介紹

隨著煤礦自動化的持續建設，越來越多的設備已經實現了自動化控制，某礦三水平 -700泵房于2016年完成自動化升級改造，實現了地面遠程控制井下泵房水泵開停。現泵房裝設了一臺防爆監控攝像頭，泵房畫面實時傳輸于地面控制中心，但由于泵房監控攝像頭安裝固定于巷道壁，僅能采集到局部區域視頻信息，不能全面覆蓋整個泵房每臺水泵及每臺電氣控制設備狀況。工作中遠程起停水泵作業時存在死角盲區，不能觀察到水泵的現場狀況，存在安全隱患。同時，井下發生緊急故障時，地面不能與井下實時溝通，不能夠及時掌握現場狀況采取有效措施，給水泵維護檢修工作帶來不便。

為滿足井下泵房自動化發展需要，研制出了可移動視頻對講智能云臺控制裝置。通過本裝置，可以在地面控制室遠程控制井下泵房智能云臺的移動位置，使泵房每臺水泵運行畫面實時傳遞到地面集中控制中心，遠程觀測到每臺水泵及電氣控制設備的運行狀況。并能夠與井下現場實現視頻語音對話，偵聽水泵電機運行聲響，并可具備區域異常撲捉報警、人員入侵抓拍報警等功能，發生異常故障時可第一時間掌握了解現場信息，及時采取有效維修措施。

2、系統原理組成

移動視頻對講控制裝置系統設計以立足信息化為前提，利用先進的網絡技術、自動控制技術、通信技術、計算機技術、語音云臺視頻技術等技術手段，穩固了煤礦自動化的技術積累，也進一步推進了綠色智慧礦山的建設。

移動視頻對講控制裝置由可移動攝像架裝置單元、可編程控制單元、視頻傳輸單元、上位機組態控制單元組成。系統中可移動攝像行走架安裝于-700泵房巷道壁上，通過地面控制中心計算機可遠程操作控制云臺移動，實時監控1-5#水泵的詳細運行狀況。PLC控制云臺前進與后退，以及接收過卷信號自動停止行走。控制指令的傳輸采用井筒的光纖傳輸通道，把移動云臺視頻信號和控制信號傳輸到地面控制中心。在地面控制中心的工控機上，使用wincc組態軟件制作控制界面，在界面上可操作控制泵房云臺的移動行走，同時實時顯示反饋出攝像頭行走狀態信號。

2. 1可移動云臺機架裝置單元

可移動攝像裝置主要由（1）電動機（含減速機），（2）線纜，（3）線纜吊鉤、牽引繩，（4）語音云臺，（5）掛線繩，（6）導軌，（7）過卷開關，（8）尾部張緊器，（9）定滑輪，（10）固定架，（11）移動帶載小車，（12）驅動輪等部件組成。其中，固定框架選擇40mm角鋼加工而成，行走導軌采用角鋼加工成6m 一段的標準件，除銹噴漆處理;導軌一端安裝一臺1.5kW電機，自帶減速裝置，減速后的軸上嵌套直徑為 100mm 的轉盤，導軌另一端安裝有定滑輪轉盤，配有拉緊裝置防止牽引繩打滑;牽引繩本系統選擇直徑5mm 鋼絲繩，掛線繩選擇直徑 10mm 鋼絞線;帶載小車由角鋼和直徑40mm 滑輪加工而成，云臺安裝固定在小車上，通過電機驅動帶動牽引繩，牽引繩牽引小車實現攝像頭行走。

2.2可編程控制、通信單元

控制單元使用西門子200 plc，并配備ppi轉以太網網絡模塊。通信單元利用井底泵房現有資源，采用副井井底原有的攝像視頻光纖傳輸網絡通道設計方案，利用光纖傳輸轉換通道，電腦程序中設定PLC網絡模塊ip地址參數可直接對200plc進行網絡通信，把泵房移動云臺移動控制反饋信號和視頻圖像傳輸到地面控制室。本系統通信控制技術方案應用成熟，成本投入經濟實惠，方便可靠的實現了泵房可移動巡檢系統的遠程以太網通信控制功能。

2.3上位機組態控制單元

在地面控制室工控機上，安裝了西門子wincc工控組態軟件，此軟件提供了適用于工業的圖形顯示、信息、歸檔以及報表的功能模板，通過此軟件我們可方便掌握、了解設備實時運行參數和靈活操控設備。例如副井提升控制系統、壓風自動化控制系統、井下泵房水泵自動化控制系統等重要系統都有應用此工控軟件。

2.3.1制作組態界面

設計畫面控制對象，畫面中的對象與新建變量關聯，在畫面中添加網絡模塊窗口，使組態控制畫面顯示出移動攝像頭的圖像。同時設計動態畫面，動態畫面與攝像頭同步動作，操作時更直觀。

2.3.2可移動語音對講智能云臺應用分析

（1）遠程靈活控制移動，無死角巡檢，智能布防。

較原有的固定式攝像裝置，可移動語音對講云臺可根據需要在地面控制室遠程控制智能云臺的移動。智能云臺可根據需要360度旋轉監測、變焦放大、照片抓拍存檔，可設人員闖入布防報警、區域異常撲捉報警、聲響突變報警等，使遠程監測更加智能化，從而實現機電設備場所硐室的無人值守。

（2）地面遠程聲響監聽，視頻語音對話。

云臺根據需要可地面遠程控制移動觀察設備運行狀況，同時還具備現場聲音監聽與視頻語音對話功能。可實時觀測監聽到井下泵房設備的視頻與運行噪聲。

（3）傳輸穩定，建設成本低。

通訊單元采用現場原有的視頻光纖通道，傳輸安全穩定，且建設成本低。

（4）應用推廣性強。

此系統也可適用于井下其它水倉泵房、井下變電所以及壓風機車間處，配合水泵、供電、壓風等自動化控制系統，實現無死角遠程監控巡檢。

3、經濟效益

可移動語音對講云臺整個系統設計安裝調試均為本單位自行設計創造，所需材料（包括角鐵、鋼絲繩、電機、線纜等）與人工安裝綜合費用約1萬元。

改造后實現了對泵房現場的可移動巡檢監控，對水泵運行狀態和設備缺陷等信息可及時反饋，設備隱患可及時發現，避免了設備故障。遠程啟動設備時，可實時觀察到現場狀況，為安全生產提供了保障，可帶來的經濟效益約50萬元。

4、結語

隨著科學技術不斷進步，現代煤礦生產技術不斷提高，生產設備和裝置的規模不斷壯大，積極推行實施“機械化替人，自動化減人”發展戰略。泵房可移動語音對講云臺以立足信息化為前提，利用先進的網絡技術、自動化控制技術、通訊技術、視頻技術等技術手段，實現了對泵房現場可移動巡檢監控遠程控制、聲音監聽、視頻對話等功能，并能夠與井下現場實現視頻語音對話，偵聽水泵電機運行聲響。并具備區域異常撲捉報警、人員入侵抓拍報警等功能，發生異常故障時可第一時間掌握了解現場信息，及時采取有效維修措施，很好解決了生產現場面臨的技術問題。通過此次實踐，提升了煤礦自動化控制方面的技術積累及沉淀，也進一步推進了綠色智慧礦山建設。

參考文獻：

[1]朱文軍;韓小慶.井下中央泵房自動化監控系統的應用[J]山東煤炭科技，2005（02）：17-18.

[2]崔帥.井下中央泵房自動化系統研究與設計[J].河北化工，2017（040）：81-83.117

作者簡介：

陳亮，1987年出生，男，籍貫河南省舞陽縣，2012年7月畢業于河南理工大學電氣工程及其自動化專業，本科學歷，職稱：工程師，學士學位，研究方向：煤礦機電自動化新技術研究與應用。