電子監(jiān)控在煤礦安全生產(chǎn)中的應用

於帆　戴敏

摘要：我國的煤炭行業(yè)屬于高危行業(yè)，具有有毒、高溫高壓、易燃易爆的特點，因此煤礦生產(chǎn)安全工作是煤炭行業(yè)的重中之重。盡管社會各界不斷強調(diào)提高煤礦生產(chǎn)安全性，然而井下的惡性傷亡事故屢禁不止。通過應用電子監(jiān)控能夠提高煤礦生產(chǎn)安全性。文章介紹了煤礦行業(yè)中電子監(jiān)控的發(fā)展和應用情況，并提出了相應的應用方案。

關鍵詞：電子監(jiān)控；煤礦；安全生產(chǎn)；煤炭行業(yè)；防爆監(jiān)視控制系統(tǒng) 文獻標識碼：A

中圖分類號：TD676 文章編號：1009-2374（2015）31-0157-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.31.081

20世紀末我國開發(fā)研制了一批煤礦防爆監(jiān)視控制系統(tǒng)以及相關的系列產(chǎn)品。在煤礦安全生產(chǎn)中積極應用電子監(jiān)控技術能夠有效地杜絕違規(guī)操作，提高煤礦井下作業(yè)的安全性，及時發(fā)現(xiàn)并解決安全隱患，減少煤礦生產(chǎn)中的惡性事故。

1 電子監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展

1.1 微處理器監(jiān)控系統(tǒng)

20世紀80年代開始出現(xiàn)了微處理器，在電子監(jiān)控系統(tǒng)中應用微處理器能夠?qū)⒖刂坪颓袚Q結(jié)合起來。

1.2 外掛多媒體監(jiān)控系統(tǒng)

20世紀90年代，可以通過計算機來傳輸視頻，并使用計算機進行顯示，仍然使用傳統(tǒng)的單片機主機來進行控制和切換。通過連接計算機和串口能夠完成簡單的控制工作。雖然外掛多媒體監(jiān)控系統(tǒng)并非真正的多媒體系統(tǒng)，然而人機界面已經(jīng)比較良好。

1.3 多媒體監(jiān)控系統(tǒng)

多媒體監(jiān)控系統(tǒng)是一套結(jié)合軟件和硬件的監(jiān)控體系，刪減了多余的環(huán)節(jié)，反應速度也有所提高。與此同時也可以實現(xiàn)行動處理、報警采集、云臺鏡頭控制、視頻切換、音頻切換等內(nèi)容的模塊化，各部分之間的沖突得以消除。

1.4 網(wǎng)絡監(jiān)視控制系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要是利用網(wǎng)絡技術來形成監(jiān)視網(wǎng)，能夠?qū)崿F(xiàn)有限范圍內(nèi)的局域網(wǎng)建設或者使用互聯(lián)網(wǎng)來擴大監(jiān)視的范圍。如果使用無線通信網(wǎng)，也能夠?qū)崿F(xiàn)對煤礦井下生產(chǎn)的移動監(jiān)控。

2 煤礦安全生產(chǎn)中電子監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

當前，煤礦安全生產(chǎn)中的電子監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展得比較成熟，將模擬和數(shù)字混合逐漸向數(shù)字系統(tǒng)過渡。當前主要的電子監(jiān)控系統(tǒng)產(chǎn)品有兩類：數(shù)字視頻監(jiān)控和模擬視頻監(jiān)控。

模擬視頻監(jiān)控又分為兩種：（1）以PC機為基礎的監(jiān)控系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對多媒體的系統(tǒng)管理和對矩陣主機的控制和切換。主要使用軟件設計，報警設備的報警信息通過串口連接，并且使用程序編程來實現(xiàn)自動控制報警錄像、報警聯(lián)動、云臺控制、視頻切換。該系統(tǒng)能夠利用PC機的資源，具有開放性的結(jié)構(gòu)特點，能夠與其他系統(tǒng)實現(xiàn)互動集成，例如煤礦安全參數(shù)信息管理系統(tǒng)、煤礦瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)等。（2）以單片機為基礎的監(jiān)控系統(tǒng)，結(jié)合PC機的多媒體管理類型。矩陣切換器主要是由單片機進行控制，能夠集中原來分散的全解視頻監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)一機處理。通過圖形管理軟件能夠?qū)崿F(xiàn)單片機控制的矩陣視頻切換。

當前使用比較廣泛的KJ28礦井上/井下光纖工業(yè)，電視系統(tǒng)分為數(shù)字視頻部分、調(diào)度室主控部分、井下部分和井上部分，傳輸介質(zhì)為光纖，能夠?qū)⒕暇碌年P鍵場合、重要設備和主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)的實時圖像輸送到礦領導辦公室和礦調(diào)度指揮中心，具有直觀、清晰的特點，能夠使礦領導和指揮調(diào)度人員快速地掌握井上井下的實時工況。

3 電子監(jiān)控下煤礦安全生產(chǎn)中的具體應用

在煤礦安全生產(chǎn)中，傳統(tǒng)的模擬閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)具有很大的局限性，由于使用銅線作為模擬視頻信號的傳輸線，傳輸距離如果超過了1000米，信號就容易出現(xiàn)延時、畸變和衰耗，圖像的質(zhì)量也容易受到干擾的影響。有線模擬視頻監(jiān)控也難以實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)，只能進行點對點的連接，具有較大的布線工程量。查詢?nèi)∽C時還會受到存儲介質(zhì)的限制，具有比較繁瑣的取證環(huán)節(jié)。

當前煤礦安全生產(chǎn)中，使用的電子監(jiān)控主要是數(shù)字化的視頻監(jiān)控：（1）其可以通過廣域網(wǎng)或者局域網(wǎng)來傳輸圖像數(shù)據(jù)，不會受到距離的限制，圖像數(shù)據(jù)的傳輸信號不會受到外界的干擾，圖像的穩(wěn)定性和品質(zhì)得到保障；（2）通過利用計算機網(wǎng)絡技術可以實現(xiàn)數(shù)字視頻的互聯(lián)，從而無需重復布線，極大地節(jié)約了電子視頻系統(tǒng)的布置經(jīng)費；（3）能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)字化存儲，簡化了查詢?nèi)∽C的步驟。

為了適應煤礦安全生產(chǎn)的需要，電子監(jiān)控系統(tǒng)的硬件設備必須進行防爆設計。煤礦安全生產(chǎn)對于電子監(jiān)控系統(tǒng)的配套性、可操作性、可靠性和兼容性有著較高的要求。因此主要是使用MPEG-4，H.264壓縮標準和光纖傳輸，其具有結(jié)構(gòu)簡潔、技術先進的優(yōu)勢。通過煤礦企業(yè)的網(wǎng)絡平臺來傳輸工業(yè)電視圖像，從而在調(diào)度室的大屏幕投影電視墻或者辦公室的計算機上顯示煤礦安全生產(chǎn)視頻圖像，并且通過網(wǎng)絡來控制攝像頭的光圈、焦距和方位，將聲音、圖像和數(shù)據(jù)集成起來，實現(xiàn)煤礦安全生產(chǎn)的綜合調(diào)度指揮。

該電子監(jiān)控系統(tǒng)的主要特點在于具有較強的抗干擾能力，存儲時間較長、數(shù)據(jù)量較小，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)字網(wǎng)絡視頻監(jiān)控。其服務器集合了網(wǎng)絡通信、權(quán)限管理、矩陣切換、疊加、回放、儲存、云臺編碼控制、實時顯示等功能，能夠?qū)γ旱V生產(chǎn)過程中的主副井提升、皮帶運輸、采掘面、選煤廠等關鍵環(huán)節(jié)的工礦進行實時監(jiān)控。

計算機屏幕可以同時顯示16個攝像機的圖像，并且選擇畫面格式，能夠?qū)D像進行縮小、放大和凍結(jié)。通過計算機網(wǎng)絡，能夠?qū)η岸说募訜帷⒂晁ⅰL扇、鏡頭和云臺進行直接控制。與集團之間也可以實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)，從而對數(shù)據(jù)圖像和圖形進行傳輸，并將監(jiān)控信息在網(wǎng)絡上進行共享。該電子監(jiān)控系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)方式包括公用電話網(wǎng)、無線網(wǎng)、光纖局域網(wǎng)，硬盤錄像的方式有報警錄像、手動錄像、動態(tài)錄像、連續(xù)錄像，并且設置有安全密碼。只有擁有權(quán)限的工作人員才能夠刪除文件、設置系統(tǒng)和查詢監(jiān)控系統(tǒng)。不同的視頻圖像監(jiān)控畫面可以在網(wǎng)絡終端和監(jiān)控中心站進行同時顯示。該電子監(jiān)控系統(tǒng)還預留有報警接口，具有對突發(fā)事件進行報警錄像的功能，能夠連接被動式緊急按鈕和主動探測器。

4 電子監(jiān)控在煤礦安全生產(chǎn)中的應用方向

4.1 移動化

無線網(wǎng)絡要能夠提供視頻圖像、高速數(shù)據(jù)、多媒體等服務。當前的無線通信環(huán)境比較惡劣，無法滿足煤礦安全生產(chǎn)中傳輸大數(shù)據(jù)量視頻信號的需要，這是由無線信道的物理特點決定的。因此在煤礦安全生產(chǎn)中，電子監(jiān)控的一個重要發(fā)展方向就是移動化，能夠采集和處理掘進機、采煤機等移動設備的工況參數(shù)，并且適應煤礦生產(chǎn)中的溫度、風速、一氧化碳濃度和瓦斯?jié)舛取?/p>

4.2 數(shù)字化

數(shù)字化是電子監(jiān)控系統(tǒng)的重要發(fā)展方向，也就是從模擬狀態(tài)向數(shù)字狀態(tài)轉(zhuǎn)化，形成信息流的開放式、編碼壓縮和數(shù)字化協(xié)議，能夠無縫連接視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的各個子系統(tǒng)，并使用統(tǒng)一的操作平臺來進行控制和管理。

5 結(jié)語

在煤礦安全生產(chǎn)中用電子監(jiān)控是非常重要的，電子監(jiān)控系統(tǒng)具有價格低廉、無線傳輸方便可靠、體積較小的優(yōu)點，能夠?qū)γ旱V安全生產(chǎn)中的重要設備、選煤廠、主副井提升、皮帶運輸?shù)汝P鍵作業(yè)環(huán)節(jié)進行實時監(jiān)控，并且直接反饋給調(diào)度人員和礦領導，最大程度地杜絕不當操作和安全隱患，提高煤礦生產(chǎn)的安全性。

參考文獻

[1] 鄭小龍.談數(shù)字視頻監(jiān)控的集大成時代[J].電子產(chǎn)品世界，2010，（5）.

[2] 楊竹青.數(shù)字視頻監(jiān)控技術研究與應用[J].江蘇教育學院學報（自然科學），2013，（2）.

[3] 周建.淺談數(shù)字視頻監(jiān)控的未來發(fā)展[J].信息通信，2013，（6）.

作者簡介：於帆（1989-），男，江蘇南京人，中煤科工集團常州自動化研究院助理工程師，研究方向：礦用通信監(jiān)控產(chǎn)品的檢測檢驗。

（責任編輯：蔣建華）endprint