煤矿视频监控系统设计方案

我国是世界上最大的煤炭消费国和生产国，煤矿行业的持续、健康、稳定发展事关国民经济的健康运行和人民基本生活需求的保障，煤矿行业在不断增长的同时,也面临着安全生产的压力。本文针对煤矿行业的特殊需求，设计其方案。

近十几年来，矿难事故不绝于耳，矿难事故频发、死亡人数之多让人触目惊心。今年仅长白山矿难、湖南湖南耒阳矿难、四川攀枝花矿难就造成了80人多人死亡的悲剧，因此煤矿的安全生产问题日益成为全社会关注的焦点。国家安全监管总局、国家煤矿安监局相继发布《关于加强安全生产科技成果推广工作的指导意见》和《关于印发安全生产先进适用技术工艺装备和材料推广目录的通知》，这些政策标志着我国煤矿安全监察工作将由“人防”向“技防”转变，安防技术和产品在煤矿行业的应用不断深入。

一、煤矿行业对视频监控系统的特殊需求

煤矿行业因一般为地下作业，远离地面，地形复杂，环境恶劣，特别容易发生事故，且一旦发生事故，抢救工作也十分困难，煤矿视频监控是煤矿安全生产最为重要的安全需求，煤矿行业对视频监控系统的特殊要求如下。

· 煤矿井下环境恶劣，空气中瓦斯和粉尘含量较高，容易发生爆炸，所以使用的所有视频监控设备需满足煤矿防爆、隔爆、防尘、防潮、防高温、防低温、防雷击、防强磁场、防腐蚀等要求;

· 煤矿视频监控系统对网络会话的要求较高，万一发生事故，井上指挥平台可以与井下人员取得联系;

· 煤矿往往有多个部门监管，因此要求视频监控系统可以实现各级相关部门的联网监控，指挥终端、中心控制室以及上级领导终端可通过语音对讲对煤矿开采企业进行远程指挥和调度;

· 煤矿矿井采光条件极差，摄像头需适应这一特殊环境，要保证图像质量，能够对矿井全程视频图像进行实时日期和时钟预览和录像，保证采矿过程的完整性和真实性;

· 要求视频监控系统的附属设备不易损坏，易操作，易维护，故障率低，设备维修成本低，寿命长。

二、系统架构

本文根据煤矿行业对视频监控的特殊要求，提出的煤矿视频监控解决方案包括前端监控，主监控中心的布设以及视频监控指挥调度系统，三者的结合能够充分保证视频监控发挥良好的效用。

（一）前端监控设备

前端监控设备主要包括摄像机和井下夜视仪，它们接收的视频信息将通过BNC连接到网络视频服务器并与网络相连接。网络视频服务器拥有固定的IP地址后，就可以依托已有的快速局域网，授权用户在局域网的任何地方都可以利用浏览器来观看井下的作业情况。另外，各类报警器的信号输出也可以通过相关辅助设备连接到网络视频服务器上，网络视频服务器内置的 WEB服务器可以增强传统监视系统的性能，并为在一个安全的内部网或者互联网上发布监控图像提供了网络连通性。

（二）主监控中心

主监控中心主要由监控服务器、监控客户终端等组成，其主要任务是接收和显示矿区现场图像，管理用户登录信息，进行优先权的分配，控制信号的协调，图像的实时监控以及录像的备份、存储、检索、回放、恢复等。

厂区网络安装摄像机、监控服务软件以及视频服务器后，就可以对后端所有上网用户进行管理，其录像、报警等功能也能发挥出来。在登陆监控服务器、输入用户名密码、获得相应的授权后，即能访问到前端的摄像机，同时也可以安装一台大屏幕显示器(或背部投影机、等离子显示器等)，利用系统软件的强大功能，在大屏幕上同时显示出 1/4/6/8/9/10/16个摄像机的画面。因此，系统能够对各矿区进行监控和监视，以便能够实时、直接地了解和掌握各矿区的情况，并及时对发生的情况做出反应。

（三）视频指挥调度系统

本方案中的视频指挥调度系统主要包括营运公司指挥调度中心系统、煤厂调度室子系统、监控现场子系统，这些子系统必须部署在相应位置，“各司其职”，完成不同的功能。

（四）营运公司指挥调度中心系统

指挥调度中心系统是对下属所有煤矿监控室进行控制和指挥的中枢。布置在指挥中心总部的是指挥调度中心系统，它具有最大的权限，能够对系统内所有煤厂调度室进行指挥调度。该中心具有的功能主要是浏览所有现场视频图像对所属煤矿的调度功能。

（五）煤矿调度室子系统

煤矿调度室子系统布置在各个煤矿的机房以及调度室内，该系统的主要职责分别是：对煤矿现场和其他部门进行指挥调度;接受营运公司指挥调度中心的指挥调度。煤厂调度室子系统由用户终端设备及音视频输入输出设备等组成。本解决方案中使用的综合视频交换机能够提高煤厂内系统的独立运行能力，以增强该调度系统的调度能力。这将实现终端双向、单向音视频编译码，提供用户数据交互和功能操作接口，实现视频指挥、远程视频浏览等功能。

监控现场子系统

监控现场子系统主要布置一些关键位置，例如仓储，轨道厂等，它们负责将现场的图像及时上传到营运公司的指挥调度中心以及本煤厂的调度室，接受指挥调度。监控现场子系统包括监控音视频采集、编码、压缩设备、控制设备等，所需的音视频采集设备包括摄像机、拾音器、扬声器。音视频编码压缩设备包括数字硬盘录像机、网络视频服务器。系统将与已经建设的通讯系统，如视频监控系统、视频会议系统、电话系统等接入综合应急视频指挥调度系统中，进行统一指挥调度。

三、煤矿监控系统设计要点

（一）重点区域重点监控，应需而选

煤矿视频监控的范围包括煤矿各个出入口、主井口、副井口、监控值班室、主扇机房、井下通道、采煤工作面、掘进工作面、中央变电所、主运输大巷等。

整个系统监控范围覆盖面广,不同监控点有不同的需求。因此，选用设备时要考虑到室外温度、湿度、光线等来制定设备的防尘、风冷、加热等要求;井下的摄像机要采用符合国家相关标准的照度和防爆等级的防护罩等。

（二）监管联网，实现多部门实时监控和高效调度

煤矿监控中心与县、市级矿物局主管部门联网，实现远程监控并了解煤矿生产运营状况。煤矿中心可以任意调看分区域监控点的状况，各级部门可进行远程网络对话，下达指挥命令。在发生安全事故时，实现远程指挥，减少伤亡和损失。

提供电子地图信息，掌握作业区的详细信息

地下煤矿布局相对复杂，生产设备种类繁多，为方便准确定位，视频监控系统需具备定位以及提供具体位置的详细信息的功能。例如通过用户图形化操作接口，在控制室地图接口上标示对应图标，当鼠标指向这些图标时，系统将以文字显示有关该图标现场装置的详细情况，例如设备的安装地点、具体配置、使用功能、操纵权限、操作提示等。

（三）煤矿监控系统要有防雷功能

雷电的危害对于系统的正常运行威胁很大，所以系统的防雷是煤矿视频监控系统设计的重点，煤矿监控系统的防雷已有国家标准的具体规定，因此防雷设计必须达到国家标准，能够防直击雷、感应雷等。

（四）保证监控视频的清晰度、完整性以及传输顺畅

保证视频的清晰度是对视频监控系统的基本要求，煤矿视频监控必须保证其图像在局域网和广域网上的顺畅网络传输。同时，视频监控系统须具有录像效果调节功能，音、视频实时网络浏览功能，并且允许多个网络客户端同时进行网络浏览。为保证视频的完整性，系统需具有显示剩余硬盘空间容量不足的警示功能。

（五）设备安装、系统调试要符合煤矿的特殊要求

各种电缆走向分布要合理，能够避免各种电磁干扰;在保障电学、光学、设备与被控制对像相对位置符合技术规范的前提下，尽量避开容易使设备造成人为的有意或无意损坏的安装位置;精确调试系统设备及器件，使其工作在最佳状态;视频监控设备属于光、机、电一体化产品，各种电学、光学参数要调整到最佳状态(如：焦距、光圈、白平衡电位器、视场等)。

四、未来发展趋势

（一）高清化

煤矿视频监控对高清有需求，不仅需要能够做到昼夜采集信息，而且要不受光线限制，保证画面质量。目前，我国煤矿监控摄像机主要以红外辅助光源为主，普及程度为66%，只有少数煤矿采用激光光源摄像机。煤矿视频监控要求对洗煤厂，排水设备，皮带等设备实施严密监控，要求视频画面完整、高清。另外，在应对突发事故时，高清视频画面能够有助于迅速找到目标，减少人员伤亡和财产损失。

（二）自动化和信息化

自动化和信息化是我国煤矿安防应用的最新定位，通过信息资源的共享和自动化处理，有效利用各类信息资源以服务于煤矿的安全运营。例如：将煤矿各类预警系统与视频监控系统相结合，将信息报告智能地回馈到信息中心，然后由信息中心分析数据，根据具体情况，启用应急预案，积极应对危险事故，有效降低已发生事故的危害程度。与此同时，救援人员可以利用视频系统及时部署应急措施，如对井下现场况的了解、人员的救助等，对重点监控地段和事发现场进行分析、排查等。

（三）集成化与网络化

煤矿视频监控系统除满足远距离监控、24小时实时成像的需求之外，还将融合无盲区安防监控系统以适应煤矿的防爆需求。为真正确保煤矿安全生产，昼夜监控设备可以与智能分析软件的结合是必然趋势。部分专业集成商有针对性地提出了先进的煤矿井下无盲区安防监控系统，它不仅集成了IVS智能视频分析技术，防爆视频产品，还能对危机煤矿安全生产的自然灾害、突发事件等进行实时监测分析，判定各类安全隐患，例如灾害及故障的类型、性质和级别，从而为监控中心调整运行计划，下达抢险救援、维修等指令提供依据。毫无疑问，煤矿安防监控系统与先进的IP技术，RFID以及物联网技术等的结合，对打造现代化、信息化、智能化的煤矿有着极大的推动作用。