煤礦井下無線視頻監控系統的設計探索

軒紅新

【摘 要】 隨著我國煤礦產業的發展與成熟，國家對煤礦產業井下作業的安全重視程度越來越高，為了保證井下作業人員的人身安全，提高煤礦作業效率，建立煤礦井下的無線視頻監控系統成為了目前面臨的主要任務。本文首先介紹了煤礦井下無線視頻監控系統的設計方案，然后，對如何實現這一方案進行探索。

【關鍵詞】 煤礦井下 無線視頻 監控系統 設計

煤礦井下作業是指作業人員下到離地面較遠的煤井深處進行作業的工作方式。建立煤礦井下視頻監控系統可以有效地防止事故的發生，地面的監控人員可以通過視頻看到井下的具體作業情況，并對此進行監管與記錄，與此同時，還可以針對不同情況對危險源進行防患處理，在事后對事故的分析與總結時，可以提供有利的視頻影像資料。從目前的形勢來看，多數煤礦使用的都是有線的視頻監控系統，這種監控系統存在許多缺點，如，檢測能力較低，使用程序較為繁瑣等。目前，許多煤礦產業已經建立了初步的井下無線視頻監控系統，現對其具體的計劃方案和實施方案進行簡單分析。

1 煤礦井下無線視頻監控系統的設計方案

1.1 井下無線視頻監控系統的構成

無線局域網絡相比于傳統的有線網絡有許多優點，例如：接入方式簡捷，建立的成本較低，對于網絡的維和管理方法也很簡單等。煤礦井下無線視頻監控系統的建立主要依托于無線局域網絡的使用，主要包括無線接入點、無線介質（無線路由器）、分布系統（地面接收器和光纖）。無線接入點作為連接無線網絡與有線網絡的重要節點，起到了網絡監管的作用，其主要有兩個接口，一個是有線的網絡接口，另一個是無線輸出接口。無線路由器是無線介質的一種具體形式，在起到分路功能同時，還可以對數據包進行高速的轉發。地面服務器主要是管理局域網絡中的各個設備，通過接收接入點發送的數據，對局域網絡中的設備進行監管。

1.2 視頻壓縮的標準選取與傳輸協議

通常情況下，煤礦井下無線視頻監控系統選用的標準有許多，權衡利弊大多數都會選擇H.264/AVC視頻壓縮標準對視頻進行壓縮，主要是因其相比其他標準來說具有更高的視頻壓縮比例，可以有效降低視頻的比特率，具有良好的網絡親和力。視頻傳輸協主要以TCP和UDP這兩種傳輸協議為主，兩種協議適用于的場合有所不同，對視頻的傳輸效率要求較高時可以用TCP協議；當要求視頻進行實時傳輸時可以應用UDP協議。另外，值得注意的是，在設置網絡攝像器材的相關參數以及訪問其用戶信息時，為保證參數的合理性和用戶信息的真實可信性，一定要使用TCP協議。

1.3 無線網絡攝像器材與開發環境

在煤礦井下無線視頻監控系統中使用嵌入式無線網絡攝像器材，是一種需要一些輔助設施的攝像機，具體包括云臺和解碼器等。這種無線網絡攝像機可以采用H.264/AVC的壓縮標準，并且支持多種清晰度、轉碼率和幀率的視頻播放，是一款綜合性和實用性較強的無線網絡攝像機。煤礦井下無線視頻監控系統中的視頻監控軟件主要采用C#語言進行編程和開發，無線網絡攝像機采用C++語言進行編程，其中兩者的語言對接主要依賴于動態鏈接庫進行。

2 煤礦井下無線視頻監控系統的實現方案

2.1 實現視頻遠程訪問

在建立煤礦井下無線視頻監控系統時，要實現地面用戶對煤礦井下的無線網絡攝像機進行遠程操控與訪問，需要建立視頻訪問的獨立模塊。視頻訪問模塊經過一系列的工序完成對網絡攝像機的遠程實施訪問。其中用唯一的名稱即IP地址以及端口來使攝像機在整個系統呈現出唯一性，采用用戶名和密碼的方式來確保攝像機使用的安全性，通過不同的鏈接方式和多樣化的通道號碼來體現網絡連接的豐富性。

2.2 實現遠程參數設置

一般情況下，在無線網絡攝像機中都配置了網絡服務器，其目的是通過對一些參數的設計，達到優化無線網絡攝像機的目標，在煤礦井下無線視頻監控系統中設計并研發了遠程設置參數的裝置，實現了用戶對網絡攝像機各個參數的訪問和設置。在無線網絡攝像機遠程參數模塊開發也需要用到相關的動態數據連接庫。在獲取參數摒棄對參數進行遠程設置時，需要用到兩個函數來實現，這兩種函數可以獲取關于無線網絡的所有信息，其中只有軟件的版本與設備的序列號等一些本身存在的數據不可更改外，其他的數據都可以進行設置和獲取。

2.3 實現錄制過程中的抓錄功能

在無線網絡攝像機對煤礦井下的情況進行實時監控時，一旦發生異常的事情或是需要對某段視頻進行特殊關注時，往往需要對系統準確無誤的記錄下這些視頻數據。正因如此，系統中需要設置視頻的抓錄功能，實現系統對某一特定視頻流或某個視頻中具體的數據幀的實時抓錄。

2.4 實現視頻流暢播放

無線網絡攝像機不僅需要對井下的環境進行錄制，還需要對數據進行儲存，以便視頻可以順利的播放，因此需要在系統中建立視頻播放模塊。視頻的流暢播放可以原原本本的重現出攝像機錄制出的現場情況，有利于事故發生后的原因分析和責任劃分。在具體播放時，還可以顯示出時間，并設立了播放、暫停、快進、快退等按鈕，使視頻播放更為人性化。

3 結語

在實際的煤礦井下環境中，不僅地勢復雜、氣壓較低，而且光線較暗，環境惡劣，非常容易發生各種作業事故。針對這些事故建立出了更為先進的無線視頻監控系統，本文主要針對煤礦井下無線視頻監控系統的設計與實施進行簡單的探討，其主要運用了無線網絡攝影器材對井下的具體情況以視頻的形式進行收集，將采集到的信號經過無線網絡基站傳輸輸送到地面監控機制，采用國際先進的編碼方式，經過專有的視頻數據包，轉化為視頻信號工地面人員實時監控，并對全天的視頻進行儲存，這種監控系統不僅具有較高地性價比和可靠性，而且從某種程度上講，大大提高了煤礦產業的信息管理水平。

參考文獻：

[1]馮浩.基于Mesh網絡井下救災視頻監控系統的設計與實現[D].北京交通大學，2015.

[2]胡繼榮.基于嵌入式技術的煤炭運輸車輛無線視頻監控系統設計[J].煤炭技術，2013（12）：25-26.

[3]李平，張生旺，張會柱等.煤礦掘進面遠程視頻監控系統的設計與應用[J].工礦自動化，2013（1）：110-112.

[4]胡恒巖，黃忠光，屈建平等.毛家莊煤礦工作面無線音視頻監控系統的設計與實現[J].硅谷，2012（19）：55-56.