煤矿加强安全生产井下监控系统解决方案

    系统管理软件采用集成化、模块化设计，将学校日常视频监控、录像模块，安防报警模块和信息沟通平台进行了有机集成，并且实现了各个子模块之间的联动。

    前言

    近年来，煤矿发生事故的数量在不断增加，如何加强安全生产，提高预警和事后搜救工作效率，摆到了国家各级主管部门和领导的面前。在经济高速发展、能源供应紧张的形势下，如何处理好保证安全和提高产量的关系，需要深入研究，发展不能以牺牲环境和生命为代价。

    为此，如何正确处理安全与生产、安全与效益的关系，如何准确、实时、快速履行煤矿安全监测职能，有效进行矿工管理，保证抢险救灾、安

    全救护的高效运作显得尤为重要和紧迫。面对新形势、新机遇和新挑战，国家各级主管部门的领导对安全生产工作提出了很高的要求和期望。我们认为提升安全生产信息化管理水平，加强以灾害预防、搜救为主要目标的安全生产长效机制，是我国安全生产工作的必由之路。

    在此环境下，天地伟业数码科技有限公司率先推出适用于煤矿的数字视频监控系统，本系统从视频监控、信号传输、中心控制、远程监管等各方面提出全方位的解决办法，可以实现井下监控中心、地、市煤矿安全监控指挥中心与省局监控指挥中心联网，使煤矿安全管理工作向科学化、规范化、数字化管理轨道迈进，提高煤矿安全管理水平。

    需求分析

    在美国，煤矿已实现高度机械化，井下工作人员很少，作业规范、巷道通畅，一旦发生事故，易于撤离，伤亡不大。而在我国，采煤机械化程度仅为45％，矿工队伍很大一部分是文化水平较低、培训时间有限的农民工，甚至存在井下抽烟等严重违章现象。这样的千军万马集中在高度危险的作业环境中，极易发生事故，造成重大伤亡。我们在分析近期几个煤矿发生的特大事故时发现：

    ①地面与井下人员的信息沟通不及时；
    ②地面人员难以及时动态掌握井下人员的分布及作业情况；
    ③一旦煤矿事故发生，抢险救灾、安全救护的效率低，搜救效果差。

    目前，煤矿井下作业因为远离地面，地形复杂，环境恶劣与地面人员间沟通不便，如果利用远程视频监控系统，地面监控人员则可以直接对井下情况进行实时监控，不仅能直观的监视和记录井下工作现场的安全生产情况，而且能及时发现事故苗子，防患于未然，也能为事后分析事故提供有关的第一手图像资料。同时要求上级有关监管部门可以通过网络远程查看进行状况，提出整改方法。

    煤矿井下环境恶劣：第一，煤矿内坑道没有光线，且不能使用红外射灯，需要使用低照度摄像机；第二，坑道内只有660V、127V两种电压，需要考虑电源转换；第三，井下空气中瓦斯和粉尘含量较高，容易发生爆炸，所以必须使用经过煤安认证的隔爆防护罩。

    现在一些煤矿使用的视频监控系统都是早期的模拟监控，性能和稳定性不高，具有很大的局限性。

    首先，模拟视频信号容易产生衰耗、畸变、延时，并且易受井下各种设备干扰，使图像质量下降，用于煤矿复杂的工作现场时，效果不好。

    其次，视频信号的传输对距离十分敏感，当传输距离大于几百米时，不便于系统的维护和升级。

    最后，传统的模拟视频监控系统，由于可靠性和性能差、灵活性和扩展性差，查询取证时十分烦琐，难以维护，不能实现多监控中心和多级监控管理，不适合当前有关领导部门对煤矿安全生产监督、管理的要求。

    随着传输技术和计算机技术的发展，数字化的视频传输应用得到广泛普及，在煤矿安全监控系统中引入数字化远程视频监控系统也是大趋势。

    天津天地伟业数码科技有限公司展开深入调研，凭借不断创新的理念以及丰富的系统业务整合经验，推出了煤矿监控“三位一体”管理平台系统，“三位一体”指的是把井下集中监控、井上统一管理、监管部门分别监督三个组成部分进行一体化管理，下面将就“三位一体”的实现进行说明。

    井下监控

    针对井下的复杂环境，综合考虑各种因素，视频采集我们选择具有超低照度的星光级摄像机，配备专用镜头，它可以在仅有一点星光的环境中,就可以达到白天的效果，免于安装红外灯，其最低照度仅为0.0003Lux，但可以达到570线高清晰画面效果。

    防护罩我们选择矿用隔爆型光纤摄像仪，该设备为全不锈钢构造，密封性能好，并且防腐、防尘、防水，可装定焦镜头，已经通过煤安隔爆等级认证D级标准，适用于有瓦斯或煤尘爆炸危险的煤矿井下。防护罩内可以安装一台单路视频光端机用于视频传输，同时内置127V转12V的电源适配器可以满足井下的电力使用标准，符合集中供电的要求。

    煤矿井道中采用光缆进行视频传输，因为使用光信号传输杜绝了以往传统视频线缆传输产生的电信号，减少隐患，而且光纤传输距离很长，可达30km，便于煤矿企业合理布线设置监控中心。我们选择天地伟业的数字视频光端机，它采用钢质Q座、自恢复保险开关电源，追求细节完美。超级光学动态范围，允许最大链损26dB。无电磁干扰、无射频干扰、无地电流。通过机身指示灯状态可判别出线路故障点。独特光功率自适应电路设计，即插即用，使用无需任何调节。采用频率调制方法，降低了重影、抖动及通道间串扰，从而达到极佳的传输质量。可适应多种恶劣的环境，兼容NTSC、PAL、SECAM多种制式。支持通过一根光纤传输八路视频，独立式和插卡式结构。带电热插拔，即插即用。自动恢复过载保护；实时传输；表面贴装技术；BNC视频连接器。ST、FC光学连接器单模光纤允许最大链损为18dB（DFB可达29dB）。超级光学动态范围，使用无需调节。

    井上统一管理

    井下视频传输到监控中心后使用接收光端机将光信号还原为视频信号，经过视频分配器后接入硬盘录像、矩阵进行视频监看，也可以输入到画面分割器使用大屏幕等离子电视监看。中心控制室的视频服务器安装一台8～36路的天地伟业TC-2800AV数字监控主机，对井下状况进行实时视频监控和录像。

    TC-2800AV采用MPEG4数字压缩方式，图像质量清晰，每小时硬盘空间占有量为25M/小时－100M/小时，通常情况为75M/小时，甚至更低，可大大节省硬盘空间。支持纯视频压缩，也可以音视频同时混合压缩。可以实现各级部门联网监控，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；系统具有特定的视频效果：以矿井为单元，将一路或多路视频信号进行图像预览和录像。系统具有实时日期和时钟视频叠加功能：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。其日期和时钟在画面中的显示方式和显示位置可根据现场实景进行位置调整。系统具有单画面、多画面和全屏等多种显示方式，预览显示画面在多画面显示方式下，其显示位置可进行人为调整。系统具有录像效果调节功能、网络传输质量，保证其图像在局域网和广域网上都能进行网络传输。系统具有音、视频实时网络浏览功能，每路图像可允许多个网络客户端同时进行网络浏览。系统具有对剩余硬盘空间显示和容量不足警示功能，提供线性和循环录像两种模式。系统具有客户端对录像资料的检索、管理和回放。系统具有通过网络实现上级领导与矿井监控中心工作人员进行网络会话的功能，从而保障指挥的有效性和实时性。系统具有易安装性和易维护性。系统具有操作简单，界面简洁，功能直观明确。

    为了实时监控的需要，我们使用天地伟业TC-8700视频矩阵切换到电视墙上监看，纯视频监控具有实时性好、画面清楚的特点，可以满足煤矿中突发事件的快速发现与及时响应，TC-8700系列音视频矩阵是具有集成度高、功能全面、性能稳定、操作简便等优点，是大中型监控系统的理想选择。系统采用模块化设计，内部结构为插板连接方式，减少接线，提高可靠性，更利于系统的扩展；通讯线路全部采用RS-485通讯，使接线更简单，同时提高了抗干扰能力和通讯距离。系统配置灵活，单机64路输入、8路输出，通过扩展可达1024路音视频同步输入、64路音视频同步输出，系统万能切换、报警切换具有功能强大、设置简单、操作方便的特点，可编程存储32组切换序列，每个序列可达120个摄像机位置；系统支持256路并行或串行报警输入、多种实时报警状态显示和报警输出，有多种报警布撤防控制方式和消警方式的选择；系统支持分级控制，最多可达31级分控，主机兼容多种控制协议，控制解码器、快球方便灵活；系统配备大屏幕中文液晶显示、摇杆控制键盘，拥有强大功能的多媒体控制功能，通过软件还可实现电子地图、视频报警和单路硬盘录像的功能；同时，系统支持矩阵硬录集成功能，通过硬录集成主机既可以实现对矩阵的各种控制，又可以进行多画面显示和录像，还可通过网络传输、进行分控；系统还提供网络级联的功能，强大的网络拓扑结构，集群化管理，多样化编程设置功能，实现多级用户的不同浏览和控制权限，轻松实现各个监控站点之间的图像、声音切换和控制，实现信息共享。

    ·远程指挥中心

    包括若干个指挥终端，安装在各级煤矿监管部门，各级领导在自己的办公电脑上使用IE浏览器访问各煤矿企业数字监控主机，就可以同时对不同的煤矿企业分别进行监看。指挥终端可以在煤矿企业局域网内，也可以在远端通过Internet或专网进行远程指挥。

    数字视频中心矩阵系统配合TC-2800AV主机使用，实现对前端主机管理、控制、浏览、录像功能，并集成逆向解码主机系统的全部功能。本系统使用硬件解码技术，系统更加安全可靠，支持更多路视频同时预览（25路）并能将各视频外接监视器，在屏幕墙上显示。它支持更复杂的自动切换模式，客户按需要对其进行设置，加强了远程网络管理与控制的功能。

    综上所述，用远程视频监控系统，地面监控人员可以直接对井下情况进行实时监控，不仅能直观的监视和记录井下工作现场的安全生产情况，而且能及时发现事故苗子，防患于未然，也能为事后分析事故提供有关的第一手图像资料。另外，煤矿监管部门可以从省部管理中心远程监看井下状况，提出整改方法，减少事故隐患，因此天地伟业远程视频监控系统将是保障矿井安全生产的重要组成部分。