視頻跟機(jī)切換系統(tǒng)在采煤工作面綜合自動(dòng)化中的應(yīng)用

韓 偉，趙金升，陳坤鵬，黃玉冬，丁少華，鄧明亮（.華洋通信科技股份有限公司，江蘇 徐州 6；.河南龍宇能源股份有限公司車集煤礦；.河南龍宇能源股份有限公司城郊煤礦，河南 永城 476600）

視頻跟機(jī)切換系統(tǒng)在采煤工作面綜合自動(dòng)化中的應(yīng)用

韓 偉1，趙金升1，陳坤鵬2，黃玉冬2，丁少華3，鄧明亮3
（1.華洋通信科技股份有限公司，江蘇 徐州 221116；2.河南龍宇能源股份有限公司車集煤礦；3.河南龍宇能源股份有限公司城郊煤礦，河南 永城 476600）

目前自動(dòng)化設(shè)備及技術(shù)在煤炭開采領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，工作面的可視化也是自動(dòng)化建設(shè)不可或缺的一部分?，F(xiàn)視頻監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)已很成熟，但由于煤礦綜采工作面采煤機(jī)不斷移動(dòng)和礦用隔爆監(jiān)視器空間尺寸的局限性，監(jiān)控人員不能及時(shí)準(zhǔn)確的追蹤工作面采煤機(jī)的變化，無(wú)法保障安全高效的生產(chǎn)。本文主要介紹視頻跟機(jī)切換在綜采工作面自動(dòng)化系統(tǒng)中的運(yùn)用過(guò)程，配合全景拼接應(yīng)用，最終實(shí)現(xiàn)工作面安全高效生產(chǎn)。

可視化；跟機(jī)切換；全景拼接

1　引言

煤炭是我國(guó)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，又是高危行業(yè)，采煤工作面作為生產(chǎn)的第一線，生產(chǎn)環(huán)境差，工作場(chǎng)所處于不斷變化中，確保其安全性才能保障煤礦企業(yè)的安全生產(chǎn)。實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)的可靠實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控，建立一個(gè)統(tǒng)一的通信平臺(tái)是采煤機(jī)可靠遠(yuǎn)程監(jiān)控的重要內(nèi)容，對(duì)底層監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，尤其是綜采工作面的通信網(wǎng)絡(luò)，即采用什么樣的技術(shù)實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的通信平臺(tái)，是煤礦信息化發(fā)展和實(shí)踐中必須面對(duì)和解決的問(wèn)題。

2　項(xiàng)目背景

實(shí)現(xiàn)煤炭安全、高效開采是國(guó)家重要的產(chǎn)業(yè)政策和目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)工作面三機(jī)自動(dòng)化控制技術(shù)以及減少工作面人力物力的投入是煤炭行業(yè)先進(jìn)生產(chǎn)力的重要體現(xiàn)。生產(chǎn)中確保集控中心操作人員能夠清楚的掌握采煤機(jī)的動(dòng)向。

根據(jù)實(shí)際功能需求，在采面區(qū)域內(nèi)每4組支架安裝一臺(tái)網(wǎng)絡(luò)攝像儀，主要監(jiān)控采煤機(jī)和刮板輸送機(jī)的運(yùn)行情況。采面區(qū)域內(nèi)共計(jì)40臺(tái)網(wǎng)絡(luò)攝像儀，對(duì)采煤機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視并在顯示器上顯示視頻圖像信息。跟機(jī)切換系統(tǒng)是將采煤機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)畫面實(shí)時(shí)顯示在監(jiān)視器指定位置，避免了監(jiān)控操作人員不能及時(shí)跟蹤采煤機(jī)運(yùn)行帶來(lái)的安全隱患。

3　系統(tǒng)運(yùn)用的關(guān)鍵技術(shù)

跟機(jī)切換系統(tǒng)的運(yùn)用，主要包含以下4個(gè)部分：

3.1IP網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)

網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)是一種結(jié)合傳統(tǒng)攝像機(jī)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)所產(chǎn)生的新一代攝像機(jī)，它可以將影像通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸至地球另一端，且遠(yuǎn)端訪問(wèn)者只需要標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)瀏覽器即可監(jiān)視其影像。

網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)巨大優(yōu)勢(shì)是∶

簡(jiǎn)便性-所有網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)都可以通過(guò)經(jīng)濟(jì)高效有線或者無(wú)線以太網(wǎng)簡(jiǎn)單連接到網(wǎng)絡(luò)，能夠充分利用現(xiàn)有局域網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施。

圖1　跟機(jī)切換畫面顯示

圖2　跟機(jī)切換畫面顯示

可擴(kuò)展性-可增加更多攝像機(jī)。中心服務(wù)器將來(lái)能夠方便升級(jí)到更快速處理器、更大容量磁盤驅(qū)動(dòng)器及更大帶寬等。

全方位遠(yuǎn)程監(jiān)視-在任何經(jīng)授權(quán)的計(jì)算機(jī)上安裝客戶端都可以訪問(wèn)。您也可通過(guò)中央服務(wù)器訪問(wèn)監(jiān)視圖像。

堅(jiān)固冗余存儲(chǔ)器-利用SCSI、RAID及磁帶備份存儲(chǔ)技術(shù)永久保護(hù)監(jiān)視圖像不受硬盤驅(qū)動(dòng)器故障影響。

3.2流媒體軟件

流媒體軟件包含管理中心、流媒體服務(wù)器、客戶端及錄像存儲(chǔ)回放等功能。

3.2.1管理中心

對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的信息進(jìn)行集中處理，其中主要包括信息的設(shè)置、信息的記錄、信息的轉(zhuǎn)發(fā)及信息的查詢。對(duì)監(jiān)控地點(diǎn)及用戶信息的編輯，包括新建、修改、刪除，用戶進(jìn)行權(quán)限設(shè)置，采用靈活的菜單級(jí)權(quán)限設(shè)置方式。

管理中心具備對(duì)設(shè)備參數(shù)、通道參數(shù)進(jìn)行設(shè)置功能，對(duì)用戶的操作請(qǐng)求進(jìn)行權(quán)限認(rèn)證。用戶權(quán)限不可越級(jí)，當(dāng)用戶請(qǐng)求的操作不具備相應(yīng)操作權(quán)限時(shí)，該用戶無(wú)法進(jìn)行相應(yīng)操作。同時(shí)應(yīng)具備巡檢與校時(shí)功能：定時(shí)檢查DVR/DVS工作狀態(tài)，巡視其工作是否正常（如硬盤錄像、網(wǎng)絡(luò)是否正常等工作狀態(tài)），定時(shí)進(jìn)行系統(tǒng)時(shí)間校正。

3.2.2流媒體服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)功能

每個(gè)流媒體服務(wù)器具有對(duì)音視頻流轉(zhuǎn)發(fā)功能，可連接前端1-1000 臺(tái)DVR/DVS，支持1-200個(gè)并發(fā)用戶，確保用戶瀏覽不出現(xiàn)卡頓、延時(shí)等現(xiàn)象。

3.2.3網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控客戶端功能

視頻監(jiān)控客戶端通過(guò)流媒體服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)，遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)瀏覽視頻圖像，支持1/4/6/9/16/36等全屏畫面顯示，上下頁(yè)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換，自定義分組播放等功能。遠(yuǎn)程控制云臺(tái)、鏡頭，控制圖像參數(shù)調(diào)節(jié)，支持多窗口全屏。因不確定因素致使軟件中斷，可以使用恢復(fù)布局功能。

3.2.4錄像系統(tǒng)服務(wù)器功能

錄像系統(tǒng)服務(wù)器主要實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)控錄像數(shù)據(jù)的統(tǒng)一保存，對(duì)監(jiān)控地點(diǎn)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)預(yù)覽、錄像參數(shù)配置、錄像回放等功能。存儲(chǔ)服務(wù)器軟件以數(shù)據(jù)塊的方式保存在預(yù)分配的磁盤空間中，通過(guò)磁盤數(shù)據(jù)的索引文件保存錄像數(shù)據(jù)信息。

3.2.5集中式流媒體錄像結(jié)構(gòu)圖，如圖3。

圖3　集中式流媒體錄像結(jié)構(gòu)圖

3.3紅外感應(yīng)傳感器

目前，現(xiàn)有技術(shù)中廣泛使用的采煤機(jī)定位方式是紅外傳感器采煤機(jī)定位系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括電源、紅外發(fā)射、紅外接收三部分組成。電源部分主要實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)射裝置和接收裝置的電源共給；紅外發(fā)射裝置安裝在采煤機(jī)上，用于發(fā)射紅外信號(hào)；紅外接收裝置安裝在液壓支架上，用于接收發(fā)射裝置發(fā)射的紅外信號(hào)。通過(guò)紅外對(duì)射裝置可以判斷出采煤機(jī)所在的位置。

紅外系統(tǒng)的核心是紅外探測(cè)器，按照探測(cè)的機(jī)理的不同，可以分為熱探測(cè)器和光子探測(cè)器兩大類。熱探測(cè)器是利用輻射熱效應(yīng)，使探測(cè)元件接收到輻射能后引起溫度升高，進(jìn)而使探測(cè)器中依賴于溫度的性能發(fā)生變化。檢測(cè)其中某一性能的變化，便可探測(cè)出輻射。多數(shù)情況下是通過(guò)熱電變化來(lái)探測(cè)輻射的。

3.4OPC視頻聯(lián)動(dòng)

本系統(tǒng)通過(guò)將OPC程序嵌入到流媒體客戶端軟件內(nèi)。為能夠讀取采煤機(jī)位置數(shù)據(jù)，必須在OPC服務(wù)器和OPC客戶端建立一個(gè)相同的用戶名和密碼。同時(shí)需要對(duì)DCOM進(jìn)行配置，確保本地安全策略配置正確。OPC的出現(xiàn)為基于Windows的應(yīng)用程序和現(xiàn)場(chǎng)過(guò)程控制應(yīng)用建立了橋梁。在過(guò)去，為了讀取現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的數(shù)據(jù)信息，每一個(gè)軟件開發(fā)商都需要編寫專用的接口函數(shù)，操作比較繁瑣。OPC標(biāo)準(zhǔn)以微軟公司的OLE技術(shù)為基礎(chǔ)，具有高效性、可靠性、開放性、可互操作性的即插即用的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。OPC的制定是通過(guò)提供一套標(biāo)準(zhǔn)的OLE/COM接口完成的，在OPC技術(shù)中使用的是OLE 2技術(shù)，OLE標(biāo)準(zhǔn)允許多臺(tái)計(jì)算機(jī)之間交換數(shù)據(jù)、文檔、圖形等。

4　結(jié)論

通過(guò)跟機(jī)切換系統(tǒng)對(duì)采煤機(jī)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，更有利于實(shí)現(xiàn)工作面的遠(yuǎn)程控制。以工作面自動(dòng)化控制為主，集控中心遠(yuǎn)程干預(yù)控制為輔的自動(dòng)化生產(chǎn)模式，實(shí)現(xiàn)工作面無(wú)人跟機(jī)作業(yè)，有人安全值守的開采理念，盡可能減少工作面操作工人數(shù)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，合理控制設(shè)備運(yùn)行，節(jié)支降耗，提高節(jié)能效率。

［1］劉世陽(yáng).北顧礦綜合機(jī)械化巖巷快速掘進(jìn)技術(shù)研究［J］.煤炭技術(shù)，2010，29（03）.

［2］王東新.綜采工作面設(shè)備故障分析和診斷［J］.現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè)，2010（11）.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.18.064

2015省經(jīng)信委物聯(lián)網(wǎng)和新一代信息技術(shù)項(xiàng)目（煤礦采、掘裝備智能控制系統(tǒng)的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化）

韓偉（1989-），男，江蘇徐州人，主要從事礦井綜合自動(dòng)化、信息化的研究與應(yīng)用工作。