煤礦井下打鉆視頻監控系統的設計與實現

崔青

摘要：煤礦為保證采掘工作面鉆孔施工到位，要求記錄整個打鉆過程，該文設計了一種打鉆視頻監控系統，以達對打鉆過程的視頻錄像及每一桿視頻錄像記錄的目的。

關鍵詞：煤礦鉆孔;視頻監控;數據采集; 實時監測

中圖分類號：TP311? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）28-0059-02

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

1 引言

視頻監控系統是計算機應用技術、網絡通信技術、視頻傳輸技術等高新技術為一體的龐大系統。打鉆視頻監控系統建設應結合井下打鉆現場的實際需求，采取有線VDSL方式傳輸。通過地面全程監控井下打鉆情況，從源頭杜絕施工人員謊報進尺、違章操作甚至打假孔等危及安全的事件發生。對安全生產、調度指揮、科學決策提供了直觀、可靠的手段。

前端通信是以礦用阻燃電纜為信道進行信息傳輸的技術，然后再通過工業以太網傳輸到地面，系統具有移動方便、無電磁干擾、頻帶寬、本質安全、重量輕、耐水火、抗拉強度高、無中繼遠距離傳輸等優點，特別適合于環境惡劣的煤礦井下打鉆現場條件。

2系統結構

打鉆視頻監控系統采用單獨的視頻監控系統和井下計數分站通過以太網信號轉光纖信號傳輸到地面控制室，地面控制室計算機軟件實時顯示井下打鉆現場情況，打鉆開始后即錄像也可用硬盤錄像機全程錄像，確保打鉆全過程視頻查詢或者單個鉆桿視頻可單獨查詢，從而使打鉆過程高度可視化以及便于后期查詢記錄。

礦井打鉆視頻監控系統主要由前端視頻、數據采集、傳輸通道、后端存儲/控制/顯示，前端視頻、數據采集部分主要由礦用本安型數字攝像儀、礦用通訊裝置、礦用信號計數設備和鉆場環境監測裝置組成，完成對目標點的視頻、數據采集;使用礦用阻燃屏蔽雙絞線作為傳輸通道完成網絡視頻信號的傳輸;后端部分設備完成圖像信息的遠程瀏覽、網絡發布和解碼后上模擬顯示設備顯示。系統結構如圖1所示。

3軟件設計

3.1 鉆機管理

鉆機管理：鉆機管理用于管理目前可使用的鉆機，每個礦可以包含很多鉆機，鉆機的參數主要包括鉆機名稱、分站 IP 地址、端口號、視頻 IP、視頻用戶名和視頻密碼。鉆機是可以移動的可以移到不同的地點，鉆機建好之后，打鉆地點可以使用相應的鉆機。

地點管理：不同的地點可以使用相同的鉆機，鉆機是可以移動的。當新到一個打鉆地點時需要新建打鉆地點。當鉆機從一個地點移到另外一個地點時就要新建相應的地點信息。本系統中地點具有唯一性，設置好地點后實時數據頁面才會有圖像及數據產生;僅配置鉆機不設地點的話無法采集圖像。地點設置完成后點擊菜單下的啟動采集開始采集數據。系統需要先配置地點，地點配置完成后方可啟動數據采集，若采集已經啟動需要再更改地點信息，需要退出軟件重新打開。每次進入系統在地點設置好的前提下都要點擊啟動數據采集。地點管理是對打鉆地點、鉆機名稱選擇、鉆桿長度、部門和人員選擇的添加、刪除和修改。在已經設置好的信息后面添加完成確認按鈕，當點擊確認按鈕后對應的地點信息和視頻畫面會消失后面打鉆不再記錄，鉆孔名稱的設置按日期自動生成。

3.2 實時數據

每個地點的打鉆界面上的指示燈以及 LED 顯示屏的數字都是和井下對應的，如圖4 所示，井下變化時地面也會進行相應的變化?？梢耘c井下對講，但每次只能打開一個對講，結束后方可打開另外對講，對講結束后點擊結束對講。

3.3 系統管理

系統管理中可以設置密碼設置、用戶設置和系統退出;密碼設置中可以更改當前用戶的密碼，更改密碼需提供舊密碼;用戶設置中可以添加、刪除、修改用戶和用戶的身份信息設置，點擊退出系統則可以退出軟件。

3.4 參數設置

參數設置里包含部門管理、人員管理、鉆機管理、地點管理和畫面設置。

4系統功能

4.1打鉆計數功能

井下打鉆分站包括轉換開關、按鈕、指示燈、蜂鳴器，當把轉換開關打到中間位置的時候所有指示燈熄滅，打到左邊的時候，“進桿進程”的藍色指示燈點亮，此時按下“進桿”按鈕則蜂鳴器會點亮并發出聲音，分站上的 LED 顯示屏會+1當轉換開關打到右邊的時候功能則進行退桿的操作，按下按鈕的時候“退桿指示”蜂鳴器會點亮并發出聲音，分站上的 LED 顯示屏會-1。正常操作的情況下，進桿和退桿是對應的，進多少桿就退多少桿，一個孔的操作進桿 LED 會從 0 升到一定的數字，再退桿 LED 會從此數字降到 0。把轉換按鈕打到中間位置，同時按下“進桿”和“退桿”，LED顯示數值-1，系統會自動結束此次打孔信息并自動建立新的打孔信息。

4.2打鉆視頻查看功能

根據鉆孔地點、開始時間、結束時間查詢打鉆歷史記錄，以及每一桿的視頻錄像。歷史記錄里具有打鉆記錄數據查詢的功能，在查詢界面里需有多條件搜索功能。雙擊數據內容能打開對應鉆孔的打鉆回放視頻，視頻播放器有進度條、播放＼暫停和截屏的功能。查詢出的數據可以導出Excel表格，表格內容要有時間、地點、鉆機名稱、鉆孔名稱、壓力、鉆桿長度、進桿/退桿、累計桿數、累計深度等。

4.3故障日志記錄功能

根據鉆孔地點、開始時間、結束時間查詢打鉆歷史記錄，以及每一桿的視頻錄像。歷史記錄里具有打鉆記錄數據查詢的功能，在查詢界面里需有多條件搜索功能。雙擊數據內容能打開對應鉆孔的打鉆回放視頻，視頻播放器有進度條、播放＼暫停和截屏的功能。查詢出的數據可以導出Excel表格，表格內容要有時間、地點、鉆機名稱、鉆孔名稱、壓力、鉆桿長度、進桿/退桿、累計桿數、累計深度等。

5 結束語

煤礦井下打鉆視頻監控系統的開發，通過在打鉆過程中增加分站設備及視頻監控設備打點計數的方式與地面軟件系統聯動，將井下打鉆歷史記錄和視頻錄像進行保存，實現了對打鉆過程的監督和歷史記錄調取查看的目的，對嚴格規范打鉆作業具有重要意義。

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【通聯編輯：光文玲】