煤矿视频监控系统数字升级改造应用分析

1、引言

煤矿井下生产过程复杂，自然灾害多，严重影响生产和人身安全。我国煤矿事故发生率、死亡率数倍甚至数十倍于世界其他国家，其原因有很多，但管理措施不到位和占据安全生产第一要素的人员素质是决定性的主因。因此，加强各级监管、提高人员安全意识和素质将是从根本上改善安全生产落后现状的核心内容。随着信息化技术的发展和进步，自动化程度的提高，部分设备的操作逐步向无人值守方向发展，重要工作地点可视化以及视频信息的存储与共享成为必不可少的安全措施和手段[1]。作为高危的煤碳行业，实行数字化改造，提高煤矿的自动化程度，对减少煤矿安全事故的发生具有重要的意义。

2、视频监控系统的发展

视频监控系统的发展基本上是从早期的模拟闭路电视监控系统向数模结合视频监控系统和现在的数字视频监控系统的演变过程，而现在的数字视频监控系统根据技术的发展又分为数字化本地视频监控系统和数字化远程视频监控系统。

2.1模拟视频监控系统

模拟视频监控系统分为基于微处理器的视频切换控制加PC机的多媒体管理和基于PC机实现对矩阵主机的切换控制及对系统的多媒体管理。随着微处理器、微机的功能、性能的增强和提高，多媒体技术的应用，系统在功能、性能、可靠性、结构方式等方面都发生了很大的变化，视频监控系统的构成更加方便灵活，与其它技术系统的接口趋于规范，人机交互界面更为友好。但由于视频监控系统中信息流的形态没有变，仍为模拟的视频信号，系统的网络结构主要是一种单功能、单向、集总方式的信息采集网络，因此系统尽管已发展到很高的水平，已无太多潜力可挖，其局限性依然存在[2]。模拟监控系统的主要缺点有：1)通常只适合于小范围的区域监控；2)系统的扩展能力差；3)无法形成有效的报警联动，由于各部分独立运作，相互之间的控制协议很难互通，联动只能在有限的范围内进行。要满足更高的要求，数字化是必由之路。

2.2数字视频监控系统

现在市场上数字视频监控系统的类型：数字化本地视频监控系统和数字化远程视频监控系统。

数字化本地视频监控系统部分地取代了以视频矩阵图像分割器、录像机为核心，辅以其它传送器的模拟视频监控模式，基于PC机的多媒体监控主机综合了视频矩阵、图像分割器、录像机等众多功能，使系统结构大为简化。

数字化远程视频监控系统基于IP网络，很大程度上改变了安全防范系统的形态，使之从传输介质专用到介质共用(利用各种公共信息网络)；从系统的固定设置到系统自主生成；由封闭的、单一信息系统结构到开放、多信息共享、多信息融合的系统模式。系统将成为可无所不到、开放、可根据各种具体要求自动生成的系统。

3、系统的组成与结构

3.1中小型煤矿视频监控系统的组成

目前，中小型煤矿装备的视频监控系统绝大多数仍然是模拟电视监控系统，主要由普通防爆摄像机、光端机、视频分配器、视频矩阵、视频分割机和电视墙等组成。采用点对点光纤模拟视频信号传输方式，将井下各监视点摄像信号传输到地面调度室，经视频矩阵切换器，输送至电视墙进行显示。

3.2数字化视频监控系统的组成

该类型系统采用先进的网络技术设备，以网络摄像机、视频服务器、流媒体服务器和分控管理主机为主体。监控中心的构建思路是以分支机构为核心的分散存储方式，同时借助于网络平台，由管理中心来完成集中控制。监控中心设立以下主机、服务器及设备：分控管理主机；流媒体服务器(可选)；前端(采集与视频服务)。其结构组成所示。

前端设备为视频服务器(简称DVS)，通过输入接口可以和摄像机、云台、报警设备、话筒等连接。前端的主要任务是完成视音频采集、压缩、记录及网络传输，提供现场的开关量报警联动及所有报警信息的上传，同时提供透明通道，支持云台控制及视频信号的在线检测等一系列功能。

分支机构的监控中心至少设立一个分控管理主机，目的是拥有一个或多个自己的监视与控制平台，其操作权限的设置与认证，以及控制的对象均由管理中心来授权和指定，在管理中心授予最大权限的情况下能实现与主控管理主机相同的最高权限功能。

设置流媒体服务器实现转发功能，从而缓解网络带宽的压力，流媒体服务器还可以解决多级浏览级联问题，具备很高的先进性和扩展性。基于现有的局域网环境，充分利用已有资源可轻松实现与局域网的连接，使成本降至最低，操作使用简单。

视频信号处理流程为：前端的任意多台视频服务器响应电视墙管理主机的请求→将需要的画面和语音通过网络实时传输到管理中心的电视墙管理主机→管理主机通过解压卡配合相应软件对这些数据进行解码并完成至AV的转换(一次同时可解24路)→可通过软件设置解码输出的画面排列顺序和进行画面切换或轮巡的机制(方式和时间)→最后输出至电视墙→在电视墙上得到最直观的效果。