掘進(jìn)工作面可視化系統(tǒng)的研究與應(yīng)用

李東華 李艷潔

摘要：在工作面選擇合適的位置安裝具備遙控變焦功能的礦用隔爆型攝像儀（KBA116A），實現(xiàn)對掘進(jìn)工作面設(shè)備的運(yùn)行情況及人員工作狀況進(jìn)行實時全過程的監(jiān)管。圖像通過光纜傳輸?shù)降孛孢M(jìn)行監(jiān)視、存儲，現(xiàn)場工作人員遇到緊急情況可向上緊急呼叫?？赏ㄟ^工作面掘進(jìn)過程音視頻可視化監(jiān)管系統(tǒng)可有效提高生產(chǎn)效率及工程質(zhì)量，降低避免安全事故的發(fā)生。

關(guān)鍵詞：井下可視化系統(tǒng) 掘進(jìn)工作面 安全事故

0 引言

自2000年以來，隨著國家對煤礦企業(yè)安全生產(chǎn)要求的不斷提高和企業(yè)自身發(fā)展的需要，我國各大、中、小型礦井陸續(xù)在裝備礦井監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)的裝備大大提高了礦井安全生產(chǎn)水平和安全生產(chǎn)管理效率。

煤炭事業(yè)的日益發(fā)展，高產(chǎn)高效煤礦對生產(chǎn)過程監(jiān)控、全礦井生產(chǎn)安全環(huán)境監(jiān)測、生產(chǎn)過程信息綜合利用等方面的網(wǎng)絡(luò)化、自動化和智能化提出了更高的要求。在煤炭安全生產(chǎn)過程中，監(jiān)測監(jiān)控問題歷來得到政府和企業(yè)的高度重視。目前市場上提供的監(jiān)測監(jiān)控技術(shù)多為“磁卡、IC卡、射頻卡”等。本系統(tǒng)實現(xiàn)基于光纖視頻技術(shù)的井下人員、環(huán)境監(jiān)測技術(shù)，實現(xiàn)井下人員的識別和作業(yè)環(huán)境的監(jiān)測。

本文基于井下掘進(jìn)面現(xiàn)場設(shè)備安裝部分、中間線路傳輸部分和調(diào)度室顯示控制部分，介紹了井下可視化系統(tǒng)在掘進(jìn)工作面的實驗與應(yīng)用。

1 系統(tǒng)概述

視頻監(jiān)視系統(tǒng)在煤礦井下已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用，但是綜采、綜掘工作面的視頻監(jiān)控系統(tǒng)一直沒得到大規(guī)模的推廣應(yīng)用，其主要原因在于采掘設(shè)備的移動性，在采掘設(shè)備移動中信號傳輸線纜不好處理。

在工作面選擇合適的位置安裝具備遙控變焦功能的礦用隔爆型攝像儀（KBA116A），實現(xiàn)對掘進(jìn)工作面設(shè)備的運(yùn)行情況及人員工作狀況進(jìn)行實時全過程的監(jiān)管。在地面控制室可對攝像儀進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，可控制攝像儀的變焦，實現(xiàn)圖像的拉近、推遠(yuǎn)功能，監(jiān)視距離可達(dá)120米，既能實現(xiàn)對局部細(xì)節(jié)的觀察，也可以有效的減少攝像儀的跟進(jìn)次數(shù)。圖像通過光纜傳輸?shù)降孛孢M(jìn)行監(jiān)視、存儲。同時在掘進(jìn)配備安裝程控擴(kuò)音電話和隔爆音響，可實現(xiàn)全雙工通話、喊話、應(yīng)急廣播功能。完善視頻監(jiān)控的單一性，如調(diào)度指揮人員監(jiān)視到掘進(jìn)面現(xiàn)場有安全隱患等其他情況可及時向下喊話指揮處理，現(xiàn)場工作人員遇到緊急情況可向上緊急呼叫?？赏ㄟ^工作面掘進(jìn)過程音視頻可視化監(jiān)管系統(tǒng)可

有效提高生產(chǎn)效率及工程質(zhì)量，降低避免安全事故的發(fā)生。

1.1 設(shè)計的目標(biāo) 建設(shè)掘進(jìn)工作面音視頻監(jiān)管系統(tǒng)，實現(xiàn)工作面及瓦斯鉆場的工況圖像實時傳輸?shù)降孛嬲{(diào)度指揮控制中心，地面監(jiān)管人員實時了解工作面現(xiàn)場情況，達(dá)到平時用于監(jiān)管工作過程，災(zāi)時用于應(yīng)急通信聯(lián)絡(luò)的目的。

1.2 系統(tǒng)設(shè)計原則 ①監(jiān)控系統(tǒng)安裝的攝像儀必須在地面遠(yuǎn)程進(jìn)行推進(jìn)、拉遠(yuǎn)控制，在100米距離之內(nèi)可對現(xiàn)場工況清晰監(jiān)控，減少攝像儀的移動次數(shù)；②系統(tǒng)必須具備錄像存儲及圖像發(fā)布功能；③系統(tǒng)預(yù)留和集團(tuán)公司聯(lián)網(wǎng)的通信接口，具備圖像上傳功能；④系統(tǒng)配置擴(kuò)音電話和音箱，具備井上下全雙工實時語音聯(lián)絡(luò)功能。

雙突工作面掘進(jìn)過程音視頻可視化監(jiān)管系統(tǒng)分三部分組成：井下掘進(jìn)面現(xiàn)場設(shè)備安裝部分、中間線路傳輸部分和調(diào)度室顯示控制部分。

在掘進(jìn)工作面安裝2臺礦用隔爆型光纖攝像儀，攝像儀信號通過礦用阻燃通信光纜傳輸?shù)降孛嬲{(diào)度室。同時在掘進(jìn)工作面安裝1臺程控免提電話和1臺隔爆音箱，程控免提電話用來自動接聽地面電話并轉(zhuǎn)換為廣播，由于工作面噪音太大，音箱用來提高擴(kuò)音效果。程控免提電話和工作面現(xiàn)有的防爆程控話機(jī)直接并接，避免了重復(fù)布線。

控制室系統(tǒng)由視頻光接收機(jī)、視頻分配器、嵌入式網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器、監(jiān)控圖像瀏覽終端和錄像系統(tǒng)等組成。工業(yè)電視圖像信號通過光纜傳送到礦控制室視頻光接收機(jī)，視頻光接收機(jī)將光信號轉(zhuǎn)換成電信號，最終全部圖像送到數(shù)字硬盤錄像及服務(wù)系統(tǒng)，圖像經(jīng)過壓縮后通過礦局域網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)監(jiān)管圖像的資源共享，開拓科通過瀏覽終端可實時監(jiān)管井下各個掘進(jìn)面掘進(jìn)過程情況。

在地面控制室可對攝像儀進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，可控制攝像儀的變焦，實現(xiàn)圖像的拉近、推遠(yuǎn)功能。圖像通過光纜傳輸?shù)降孛孢M(jìn)行監(jiān)視、存儲。調(diào)度指揮人員如監(jiān)視到掘進(jìn)面現(xiàn)場有安全隱患等其他情況可及時向下喊話指揮處理，現(xiàn)場工作人員遇到緊急情況可向上緊急呼叫。

2 系統(tǒng)的安裝與應(yīng)用

2.1 六礦設(shè)計情況 六礦現(xiàn)在針對三水平戊二皮帶上山、三水平戊二行人上山（巖）、丁6-21110風(fēng)巷、丁6-21110中風(fēng)巷四個面進(jìn)行可視化變焦監(jiān)控，現(xiàn)四個面均已形成，在每個掘進(jìn)面安裝1套隔爆攝像儀、1套隔爆型LED投光燈、本安型程控免提電話和隔爆本安型電源。該系統(tǒng)采用光纜傳輸方式，攝像儀信號直接通過光信號傳輸至調(diào)度機(jī)房，程控免提電話通過掘進(jìn)面現(xiàn)有電話直接并接即可。

2.2 六礦掘進(jìn)工作面視頻服務(wù)器操作 ①視頻服務(wù)器支持通過監(jiān)控軟件訪問，也支持通過瀏覽器訪問。②準(zhǔn)備一臺電腦，通過網(wǎng)線將電腦和視頻服務(wù)器接入局域網(wǎng)，并設(shè)置好電腦IP地址與視頻服務(wù)器一個網(wǎng)段。③網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控軟件-4000v2.03.06出廠默認(rèn)用戶名均為admin，密碼為12345。④網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控軟件-4000v2.03.06出廠IP默認(rèn)192.0.0.64，應(yīng)礦上局域網(wǎng)需求現(xiàn)改為：192.92.6.121，端口默認(rèn)為8000。

2.3 監(jiān)控軟件安裝 雙擊運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控軟件-4000v2.03.06圖標(biāo)安裝程序，首先出現(xiàn)安裝歡迎界面，點(diǎn)擊下一步。填寫用戶名和所在的公司名稱，然后點(diǎn)擊下一步?？赏ㄟ^點(diǎn)擊“更改”來設(shè)置軟件的安裝目錄，然后選擇下一步。安裝完成。

注冊一個管理員用戶名和密碼，這里注冊為軟件自身注冊注意的是用戶名和密碼不得少于6位數(shù)字。

軟件打開后，頂部為相關(guān)的操作標(biāo)簽，左側(cè)為設(shè)備列表區(qū)和云臺控制區(qū)，圖像預(yù)覽區(qū)。

點(diǎn)擊進(jìn)入軟件配置頁面。左上角添加區(qū)域，右擊區(qū)域名稱選擇添加設(shè)備進(jìn)入設(shè)備選擇界面。

在這里可以選擇直接顯示在線設(shè)備也可手動輸入。在設(shè)備名稱欄目中輸入：六礦掘進(jìn)面，設(shè)備ip：192.92.6.121，用戶名：admin，密碼：12345.將通道數(shù)改為8路。

反正到預(yù)覽界面，雙擊左側(cè)名稱即可進(jìn)入視頻預(yù)覽界面，界面左下角可選擇一畫面、四畫面和多畫面顯示。

預(yù)覽界面右上角中部可對圖像進(jìn)行亮度、飽和度等畫面畫質(zhì)進(jìn)行設(shè)備，注意的是此項設(shè)置是對整個網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備，如果設(shè)置不正確將對整個客戶端和服務(wù)器影響，建議不要隨意設(shè)置。

在這里可以對攝像儀的焦距進(jìn)行調(diào)整。推遠(yuǎn)或者拉近。

在設(shè)備回放欄可以對進(jìn)行錄像的圖像進(jìn)行瀏覽，但前提是客戶端本身已經(jīng)進(jìn)行錄像。

在設(shè)備日志管理欄可以對設(shè)備運(yùn)行情況進(jìn)行查看搜索。得知設(shè)備運(yùn)行狀況。

設(shè)備配置界面可對錄像和截圖等進(jìn)行配置。

2.4 IE瀏覽器訪問操作 IE瀏覽器訪問與客戶端訪問幾乎相同，具體操作如下：在地址欄中輸入服務(wù)器地址：192.92.6.121.點(diǎn)擊回車。瀏覽器會提示安裝插件，根據(jù)提示安裝插件。

用戶名輸入：admin，密碼：12345，端口號為8000，若端口號不是8000的需手動改動后方可進(jìn)入。使用方法與客戶端軟件一致。

2013年1月，該礦將地面中心站設(shè)在礦調(diào)度室，安裝井下掘進(jìn)面現(xiàn)場設(shè)備安裝部分、中間線路傳輸部分和調(diào)度室顯示控制部分。針對丁56-21110風(fēng)巷、丁56-21110中風(fēng)巷、三水平戊二皮帶上山及三水平戊二行人上山四個面進(jìn)行可視化變焦監(jiān)控，現(xiàn)四個面均已形成，在每個掘進(jìn)面安裝1套隔爆攝像儀、1套隔爆型LED投光燈、本安型程控免提電話和隔爆本安型電源。

本文基于井下掘進(jìn)面現(xiàn)場設(shè)備安裝部分、中間線路傳輸部分和調(diào)度室顯示控制部分，介紹了井下可視化系統(tǒng)在掘進(jìn)工作面的實驗與應(yīng)用。結(jié)果表明，井下可視化系統(tǒng)安裝、使用方便，性能穩(wěn)定、可靠，適應(yīng)性強(qiáng)，與國內(nèi)同類技術(shù)比較屬領(lǐng)先水平，可對人員及作業(yè)環(huán)境進(jìn)行監(jiān)控，減少了出勤不出力的現(xiàn)象，增加了工人的勞動效率，以生產(chǎn)小班每年多提高工時8小時，多進(jìn)尺4米，價值20000元，開掘戰(zhàn)線生產(chǎn)小班共48組計算，可創(chuàng)造效益960000元。

通過文中可視化系統(tǒng)適應(yīng)使用要求，能夠?qū)崿F(xiàn)井上下的雙向信息交流。強(qiáng)化了井下人員的安全管理，提高了該礦在突發(fā)事件發(fā)生時的應(yīng)急處理能力，以利于安全生產(chǎn)和完善全礦的安全管理體系，符合安全質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化礦井的有關(guān)要求。對于實現(xiàn)礦山企業(yè)安全、高效生產(chǎn)具有重要的作用和意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]梁貝，胡揚(yáng)宇，朱勇.運(yùn)行方式多層協(xié)同計算系統(tǒng)設(shè)計[J].中小企業(yè)管理與科技（上旬刊），2012（12）.

[2]楊琳.大型工程項目群分類監(jiān)管信息技術(shù)平臺設(shè)計[J].價值工程，2011（23）.

[3]賀貴明，李東輝，陸桑璐.對可視化系統(tǒng)統(tǒng)一性的探討和實踐[J].計算機(jī)工程與應(yīng)用，1998（07）.