淺談無(wú)線視頻監(jiān)控技術(shù)在煤礦生產(chǎn)中的應(yīng)用

楊 俊

（同煤集團(tuán)忻州窯礦機(jī)電科，山西 大同 037003）

1 無(wú)線視頻監(jiān)控技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生

隨著社會(huì)與科技的進(jìn)步，煤礦企業(yè)已經(jīng)從原來(lái)的臟、亂、差，技術(shù)力量薄弱，科技水平不高的現(xiàn)狀中悄然走出，眾多新技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用使得這個(gè)落后的產(chǎn)業(yè)走在了科技的最前沿。眾所周知，在我們的日常生活與工作當(dāng)中，攝像監(jiān)控已經(jīng)成為生活中不可或缺的一部分。同樣的，在煤礦生產(chǎn)中視頻監(jiān)控也扮演著越來(lái)越重要的角色。一些煤礦早期使用的視頻監(jiān)控系統(tǒng)都是模擬監(jiān)控，擴(kuò)展性能和穩(wěn)定性不高，管理也不方便?，F(xiàn)在隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，基于TCP/IP協(xié)議的IP網(wǎng)的應(yīng)用得到廣泛普及，無(wú)線監(jiān)控系統(tǒng)在此的優(yōu)勢(shì)更能得到體現(xiàn)。由于煤礦井下作業(yè)遠(yuǎn)離地面，地形復(fù)雜，環(huán)境惡劣，瓦斯爆炸、地下滲水等事故時(shí)有發(fā)生，利用無(wú)線視頻監(jiān)控系統(tǒng)，地面監(jiān)控值班人員可以直接對(duì)井下工作面情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，不僅能直觀的監(jiān)視和記錄井下工作現(xiàn)場(chǎng)的安全生產(chǎn)情況，對(duì)于存在的隱患能夠迅速做出處理，避免可能發(fā)生的事故，也能為事后分析事故提供有關(guān)的第一手圖像資料。無(wú)線視頻監(jiān)控系統(tǒng)正逐漸成為現(xiàn)代化礦井安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)的重要組成部分。

2 無(wú)線視頻監(jiān)控技術(shù)的工作原理

無(wú)線視頻監(jiān)控技術(shù)的核心是無(wú)線局域網(wǎng)技術(shù)，無(wú)線局域網(wǎng)具有快捷方便的無(wú)線接入、靈活多變的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、易于維護(hù)管理、建設(shè)成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，能有效構(gòu)建數(shù)字礦山綜合無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的無(wú)線通信平臺(tái)。數(shù)字礦山綜合無(wú)線局域網(wǎng)主要由無(wú)線接入點(diǎn)AP、網(wǎng)絡(luò)路由器／交換機(jī)、地面服務(wù)器和數(shù)據(jù)電纜／光纖構(gòu)成。無(wú)線接入點(diǎn)AP是井下無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)中有線、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)之間的橋梁，由一個(gè)無(wú)線輸出口和一個(gè)有線的網(wǎng)絡(luò)接口構(gòu)成。AP本身又兼具網(wǎng)管功能，可針對(duì)無(wú)線設(shè)備進(jìn)行必要的管理。網(wǎng)絡(luò)路由器，交換機(jī)在網(wǎng)絡(luò)中除了作為路由／分路功能之外，還用于數(shù)據(jù)包的快速轉(zhuǎn)發(fā)，它為數(shù)據(jù)幀從一個(gè)端口到另一個(gè)任意端口轉(zhuǎn)發(fā)提供了低時(shí)延、低開銷的通路。地面服務(wù)器用于對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的所有設(shè)備進(jìn)行管理，接收網(wǎng)絡(luò)中AP發(fā)送的數(shù)據(jù)包，管理網(wǎng)絡(luò)中的無(wú)線接入設(shè)備。調(diào)度人員可以通過(guò)局域網(wǎng)或Internet登錄服務(wù)器，通過(guò)用戶端（軟件）或?yàn)g覽器了解煤礦井下的生產(chǎn)、安全狀況，并可對(duì)設(shè)備進(jìn)行控制。

無(wú)線視頻監(jiān)控系統(tǒng)的前端設(shè)備為無(wú)線網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)實(shí)質(zhì)上是一個(gè)帶WLAN無(wú)線收發(fā)模塊的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，通過(guò)輸入接口可以和鏡頭、云臺(tái)等連接。網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的主要任務(wù)是完成視頻采集、壓縮、打包及無(wú)線傳輸，同時(shí)提供透明通道，支持無(wú)線網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)云臺(tái)控制及視頻信號(hào)的在線檢測(cè)等。地面服務(wù)器包括視頻錄像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)器與視頻監(jiān)控服務(wù)器。視頻錄像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)器可采用磁盤陣列實(shí)現(xiàn)對(duì)錄像文件的大容量存儲(chǔ)；視頻監(jiān)控服務(wù)器實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的訪問(wèn)、視頻預(yù)覽、網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)配置、轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)絡(luò)視頻等功能。

3 無(wú)線視頻監(jiān)控技術(shù)在煤礦中的實(shí)際應(yīng)用

無(wú)線視頻監(jiān)控技術(shù)在煤礦生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛，如∶井下皮帶運(yùn)輸在線監(jiān)控系統(tǒng)、綜采工作面在線監(jiān)控等，在這里我們談?wù)勊诿旱V大型設(shè)備提升當(dāng)中的實(shí)際應(yīng)用情況。目前礦井在檢查井筒設(shè)備時(shí)，多是由檢修人員佩帶安全帶站在罐籠或箕斗上進(jìn)行的，不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且存在安全隱患。而常用的有線視頻監(jiān)控技術(shù)在這種井筒中又存在難以布線的問(wèn)題，無(wú)法滿足需求。這時(shí)井筒無(wú)線網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)視頻監(jiān)控裝置就發(fā)揮出了巨大的優(yōu)勢(shì)，它是監(jiān)控與無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的完美結(jié)合。

井筒無(wú)線網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)視頻監(jiān)控裝置主要由三部分組成∶監(jiān)控點(diǎn)、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備、監(jiān)控計(jì)算機(jī)。監(jiān)控點(diǎn)由網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)、無(wú)線發(fā)射器、供電設(shè)備（蓄電池）等組成。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備即是礦用本案型無(wú)線網(wǎng)絡(luò)WiFi分站，該分站主要是提供無(wú)線工作站對(duì)有線局域網(wǎng)以及從有線局域網(wǎng)對(duì)無(wú)線工作站的訪問(wèn)，在該分站覆蓋范圍內(nèi)的無(wú)線工作站可以通過(guò)此分站進(jìn)行相互通信。在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中，此分站就相當(dāng)于有線網(wǎng)絡(luò)的集線器，它能夠把各個(gè)無(wú)線客戶端連接起來(lái)，通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，對(duì)無(wú)線視頻和音頻信號(hào)進(jìn)行傳輸和處理，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)通信的功能。監(jiān)控計(jì)算機(jī)即工控機(jī)，是一種工業(yè)用計(jì)算機(jī)，它與網(wǎng)絡(luò)分站和顯示器相連，能將從網(wǎng)絡(luò)分站接受到的視頻信號(hào)通過(guò)軟件播放在顯示器上，同時(shí)操作人員能夠通過(guò)軟件控制攝像機(jī)調(diào)整攝影方向，并能進(jìn)行抓拍、錄像等。

當(dāng)整個(gè)系統(tǒng)通電啟動(dòng)后，安裝在罐籠或箕斗上的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)打開，無(wú)線攝像機(jī)和無(wú)線發(fā)射器連接，應(yīng)用WiFi無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)信號(hào)的無(wú)線傳輸，發(fā)射器可將接收的信號(hào)發(fā)出。安裝在井口和井底的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)分站上的天線板將發(fā)出的信號(hào)接收并傳輸?shù)椒终局?，分站?nèi)安裝了光電轉(zhuǎn)換裝置，將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，電信號(hào)再通過(guò)網(wǎng)線傳送到監(jiān)控室的電腦中，最后電腦即可將攝像機(jī)所攝情況實(shí)時(shí)顯示出來(lái)。同時(shí)又由于各分站之間采用了光纖連接，通信信號(hào)得以共享，這樣人員可通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)手機(jī)實(shí)現(xiàn)地面和井底、罐籠三點(diǎn)之間的在線通話聯(lián)系，方便了煤礦在檢修時(shí)檢修工與調(diào)度室之間的溝通與調(diào)度，提高了檢修效率。其實(shí)際工作情況如圖所示∶

該無(wú)線視頻監(jiān)控裝置有很大的靈活性，只要在信號(hào)覆蓋范圍內(nèi)，即可隨意移動(dòng)監(jiān)控?cái)z像機(jī)，在運(yùn)動(dòng)中保持連續(xù)攝像的同時(shí)上傳設(shè)備運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的攝像畫面，能對(duì)井筒裝備、罐道木等情況進(jìn)行監(jiān)視、監(jiān)控。并能同時(shí)處理多路視頻圖像，而不會(huì)發(fā)生信號(hào)堵塞現(xiàn)象，且有很強(qiáng)的擴(kuò)充性，可靈活的增加或減少監(jiān)控點(diǎn)。在總監(jiān)控中心（調(diào)度室）還可實(shí)現(xiàn)集中控制管理，通過(guò)專門的視頻服務(wù)器來(lái)控制和調(diào)配監(jiān)控視頻的接入和訪問(wèn)服務(wù)。

基于無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)構(gòu)建的無(wú)線視頻監(jiān)控技術(shù)，采用了H264／AVC視頻壓縮技術(shù)，壓縮的視頻數(shù)據(jù)有利予節(jié)約網(wǎng)絡(luò)傳輸帶寬，提高無(wú)線系統(tǒng)的整體傳輸效率。采用靈活的傳輸協(xié)議和傳輸方式作為視頻傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)連接方式，有利于提高系統(tǒng)的靈活性和可擴(kuò)充性。在煤礦生產(chǎn)的實(shí)際應(yīng)用中表明，無(wú)線視頻監(jiān)控系統(tǒng)正以其獨(dú)特的功能和先進(jìn)的技術(shù)，逐漸成為礦山安全設(shè)備不可缺少的重要組成部分，為加快數(shù)字化礦山建設(shè)提供了堅(jiān)實(shí)的后盾。