電子監(jiān)控在煤礦安全生產(chǎn)中的應(yīng)用

於帆　戴敏

摘要：我國(guó)的煤炭行業(yè)屬于高危行業(yè)，具有有毒、高溫高壓、易燃易爆的特點(diǎn)，因此煤礦生產(chǎn)安全工作是煤炭行業(yè)的重中之重。盡管社會(huì)各界不斷強(qiáng)調(diào)提高煤礦生產(chǎn)安全性，然而井下的惡性傷亡事故屢禁不止。通過(guò)應(yīng)用電子監(jiān)控能夠提高煤礦生產(chǎn)安全性。文章介紹了煤礦行業(yè)中電子監(jiān)控的發(fā)展和應(yīng)用情況，并提出了相應(yīng)的應(yīng)用方案。

關(guān)鍵詞：電子監(jiān)控；煤礦；安全生產(chǎn)；煤炭行業(yè)；防爆監(jiān)視控制系統(tǒng) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TD676 文章編號(hào)：1009-2374（2015）31-0157-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.31.081

20世紀(jì)末我國(guó)開(kāi)發(fā)研制了一批煤礦防爆監(jiān)視控制系統(tǒng)以及相關(guān)的系列產(chǎn)品。在煤礦安全生產(chǎn)中積極應(yīng)用電子監(jiān)控技術(shù)能夠有效地杜絕違規(guī)操作，提高煤礦井下作業(yè)的安全性，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決安全隱患，減少煤礦生產(chǎn)中的惡性事故。

1 電子監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展

1.1 微處理器監(jiān)控系統(tǒng)

20世紀(jì)80年代開(kāi)始出現(xiàn)了微處理器，在電子監(jiān)控系統(tǒng)中應(yīng)用微處理器能夠?qū)⒖刂坪颓袚Q結(jié)合起來(lái)。

1.2 外掛多媒體監(jiān)控系統(tǒng)

20世紀(jì)90年代，可以通過(guò)計(jì)算機(jī)來(lái)傳輸視頻，并使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行顯示，仍然使用傳統(tǒng)的單片機(jī)主機(jī)來(lái)進(jìn)行控制和切換。通過(guò)連接計(jì)算機(jī)和串口能夠完成簡(jiǎn)單的控制工作。雖然外掛多媒體監(jiān)控系統(tǒng)并非真正的多媒體系統(tǒng)，然而人機(jī)界面已經(jīng)比較良好。

1.3 多媒體監(jiān)控系統(tǒng)

多媒體監(jiān)控系統(tǒng)是一套結(jié)合軟件和硬件的監(jiān)控體系，刪減了多余的環(huán)節(jié)，反應(yīng)速度也有所提高。與此同時(shí)也可以實(shí)現(xiàn)行動(dòng)處理、報(bào)警采集、云臺(tái)鏡頭控制、視頻切換、音頻切換等內(nèi)容的模塊化，各部分之間的沖突得以消除。

1.4 網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視控制系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要是利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來(lái)形成監(jiān)視網(wǎng)，能夠?qū)崿F(xiàn)有限范圍內(nèi)的局域網(wǎng)建設(shè)或者使用互聯(lián)網(wǎng)來(lái)擴(kuò)大監(jiān)視的范圍。如果使用無(wú)線通信網(wǎng)，也能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)煤礦井下生產(chǎn)的移動(dòng)監(jiān)控。

2 煤礦安全生產(chǎn)中電子監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

當(dāng)前，煤礦安全生產(chǎn)中的電子監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展得比較成熟，將模擬和數(shù)字混合逐漸向數(shù)字系統(tǒng)過(guò)渡。當(dāng)前主要的電子監(jiān)控系統(tǒng)產(chǎn)品有兩類：數(shù)字視頻監(jiān)控和模擬視頻監(jiān)控。

模擬視頻監(jiān)控又分為兩種：（1）以PC機(jī)為基礎(chǔ)的監(jiān)控系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)多媒體的系統(tǒng)管理和對(duì)矩陣主機(jī)的控制和切換。主要使用軟件設(shè)計(jì)，報(bào)警設(shè)備的報(bào)警信息通過(guò)串口連接，并且使用程序編程來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制報(bào)警錄像、報(bào)警聯(lián)動(dòng)、云臺(tái)控制、視頻切換。該系統(tǒng)能夠利用PC機(jī)的資源，具有開(kāi)放性的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，能夠與其他系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)互動(dòng)集成，例如煤礦安全參數(shù)信息管理系統(tǒng)、煤礦瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)等。（2）以單片機(jī)為基礎(chǔ)的監(jiān)控系統(tǒng)，結(jié)合PC機(jī)的多媒體管理類型。矩陣切換器主要是由單片機(jī)進(jìn)行控制，能夠集中原來(lái)分散的全解視頻監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)一機(jī)處理。通過(guò)圖形管理軟件能夠?qū)崿F(xiàn)單片機(jī)控制的矩陣視頻切換。

當(dāng)前使用比較廣泛的KJ28礦井上/井下光纖工業(yè)，電視系統(tǒng)分為數(shù)字視頻部分、調(diào)度室主控部分、井下部分和井上部分，傳輸介質(zhì)為光纖，能夠?qū)⒕暇碌年P(guān)鍵場(chǎng)合、重要設(shè)備和主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)的實(shí)時(shí)圖像輸送到礦領(lǐng)導(dǎo)辦公室和礦調(diào)度指揮中心，具有直觀、清晰的特點(diǎn)，能夠使礦領(lǐng)導(dǎo)和指揮調(diào)度人員快速地掌握井上井下的實(shí)時(shí)工況。

3 電子監(jiān)控下煤礦安全生產(chǎn)中的具體應(yīng)用

在煤礦安全生產(chǎn)中，傳統(tǒng)的模擬閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)具有很大的局限性，由于使用銅線作為模擬視頻信號(hào)的傳輸線，傳輸距離如果超過(guò)了1000米，信號(hào)就容易出現(xiàn)延時(shí)、畸變和衰耗，圖像的質(zhì)量也容易受到干擾的影響。有線模擬視頻監(jiān)控也難以實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)，只能進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的連接，具有較大的布線工程量。查詢?nèi)∽C時(shí)還會(huì)受到存儲(chǔ)介質(zhì)的限制，具有比較繁瑣的取證環(huán)節(jié)。

當(dāng)前煤礦安全生產(chǎn)中，使用的電子監(jiān)控主要是數(shù)字化的視頻監(jiān)控：（1）其可以通過(guò)廣域網(wǎng)或者局域網(wǎng)來(lái)傳輸圖像數(shù)據(jù)，不會(huì)受到距離的限制，圖像數(shù)據(jù)的傳輸信號(hào)不會(huì)受到外界的干擾，圖像的穩(wěn)定性和品質(zhì)得到保障；（2）通過(guò)利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字視頻的互聯(lián)，從而無(wú)需重復(fù)布線，極大地節(jié)約了電子視頻系統(tǒng)的布置經(jīng)費(fèi)；（3）能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)字化存儲(chǔ)，簡(jiǎn)化了查詢?nèi)∽C的步驟。

為了適應(yīng)煤礦安全生產(chǎn)的需要，電子監(jiān)控系統(tǒng)的硬件設(shè)備必須進(jìn)行防爆設(shè)計(jì)。煤礦安全生產(chǎn)對(duì)于電子監(jiān)控系統(tǒng)的配套性、可操作性、可靠性和兼容性有著較高的要求。因此主要是使用MPEG-4，H.264壓縮標(biāo)準(zhǔn)和光纖傳輸，其具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔、技術(shù)先進(jìn)的優(yōu)勢(shì)。通過(guò)煤礦企業(yè)的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)來(lái)傳輸工業(yè)電視圖像，從而在調(diào)度室的大屏幕投影電視墻或者辦公室的計(jì)算機(jī)上顯示煤礦安全生產(chǎn)視頻圖像，并且通過(guò)網(wǎng)絡(luò)來(lái)控制攝像頭的光圈、焦距和方位，將聲音、圖像和數(shù)據(jù)集成起來(lái)，實(shí)現(xiàn)煤礦安全生產(chǎn)的綜合調(diào)度指揮。

該電子監(jiān)控系統(tǒng)的主要特點(diǎn)在于具有較強(qiáng)的抗干擾能力，存儲(chǔ)時(shí)間較長(zhǎng)、數(shù)據(jù)量較小，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)字網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控。其服務(wù)器集合了網(wǎng)絡(luò)通信、權(quán)限管理、矩陣切換、疊加、回放、儲(chǔ)存、云臺(tái)編碼控制、實(shí)時(shí)顯示等功能，能夠?qū)γ旱V生產(chǎn)過(guò)程中的主副井提升、皮帶運(yùn)輸、采掘面、選煤廠等關(guān)鍵環(huán)節(jié)的工礦進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

計(jì)算機(jī)屏幕可以同時(shí)顯示16個(gè)攝像機(jī)的圖像，并且選擇畫(huà)面格式，能夠?qū)D像進(jìn)行縮小、放大和凍結(jié)。通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，能夠?qū)η岸说募訜?、雨刷、風(fēng)扇、鏡頭和云臺(tái)進(jìn)行直接控制。與集團(tuán)之間也可以實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)，從而對(duì)數(shù)據(jù)圖像和圖形進(jìn)行傳輸，并將監(jiān)控信息在網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行共享。該電子監(jiān)控系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)方式包括公用電話網(wǎng)、無(wú)線網(wǎng)、光纖局域網(wǎng)，硬盤(pán)錄像的方式有報(bào)警錄像、手動(dòng)錄像、動(dòng)態(tài)錄像、連續(xù)錄像，并且設(shè)置有安全密碼。只有擁有權(quán)限的工作人員才能夠刪除文件、設(shè)置系統(tǒng)和查詢監(jiān)控系統(tǒng)。不同的視頻圖像監(jiān)控畫(huà)面可以在網(wǎng)絡(luò)終端和監(jiān)控中心站進(jìn)行同時(shí)顯示。該電子監(jiān)控系統(tǒng)還預(yù)留有報(bào)警接口，具有對(duì)突發(fā)事件進(jìn)行報(bào)警錄像的功能，能夠連接被動(dòng)式緊急按鈕和主動(dòng)探測(cè)器。

4 電子監(jiān)控在煤礦安全生產(chǎn)中的應(yīng)用方向

4.1 移動(dòng)化

無(wú)線網(wǎng)絡(luò)要能夠提供視頻圖像、高速數(shù)據(jù)、多媒體等服務(wù)。當(dāng)前的無(wú)線通信環(huán)境比較惡劣，無(wú)法滿足煤礦安全生產(chǎn)中傳輸大數(shù)據(jù)量視頻信號(hào)的需要，這是由無(wú)線信道的物理特點(diǎn)決定的。因此在煤礦安全生產(chǎn)中，電子監(jiān)控的一個(gè)重要發(fā)展方向就是移動(dòng)化，能夠采集和處理掘進(jìn)機(jī)、采煤機(jī)等移動(dòng)設(shè)備的工況參數(shù)，并且適應(yīng)煤礦生產(chǎn)中的溫度、風(fēng)速、一氧化碳濃度和瓦斯?jié)舛取?/p>

4.2 數(shù)字化

數(shù)字化是電子監(jiān)控系統(tǒng)的重要發(fā)展方向，也就是從模擬狀態(tài)向數(shù)字狀態(tài)轉(zhuǎn)化，形成信息流的開(kāi)放式、編碼壓縮和數(shù)字化協(xié)議，能夠無(wú)縫連接視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的各個(gè)子系統(tǒng)，并使用統(tǒng)一的操作平臺(tái)來(lái)進(jìn)行控制和管理。

5 結(jié)語(yǔ)

在煤礦安全生產(chǎn)中用電子監(jiān)控是非常重要的，電子監(jiān)控系統(tǒng)具有價(jià)格低廉、無(wú)線傳輸方便可靠、體積較小的優(yōu)點(diǎn)，能夠?qū)γ旱V安全生產(chǎn)中的重要設(shè)備、選煤廠、主副井提升、皮帶運(yùn)輸?shù)汝P(guān)鍵作業(yè)環(huán)節(jié)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并且直接反饋給調(diào)度人員和礦領(lǐng)導(dǎo)，最大程度地杜絕不當(dāng)操作和安全隱患，提高煤礦生產(chǎn)的安全性。

參考文獻(xiàn)

[1] 鄭小龍.談數(shù)字視頻監(jiān)控的集大成時(shí)代[J].電子產(chǎn)品世界，2010，（5）.

[2] 楊竹青.數(shù)字視頻監(jiān)控技術(shù)研究與應(yīng)用[J].江蘇教育學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)），2013，（2）.

[3] 周建.淺談數(shù)字視頻監(jiān)控的未來(lái)發(fā)展[J].信息通信，2013，（6）.

作者簡(jiǎn)介：於帆（1989-），男，江蘇南京人，中煤科工集團(tuán)常州自動(dòng)化研究院助理工程師，研究方向：礦用通信監(jiān)控產(chǎn)品的檢測(cè)檢驗(yàn)。

（責(zé)任編輯：蔣建華）endprint