煤礦井下無(wú)線視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)探索

軒紅新

【摘 要】 隨著我國(guó)煤礦產(chǎn)業(yè)的發(fā)展與成熟，國(guó)家對(duì)煤礦產(chǎn)業(yè)井下作業(yè)的安全重視程度越來(lái)越高，為了保證井下作業(yè)人員的人身安全，提高煤礦作業(yè)效率，建立煤礦井下的無(wú)線視頻監(jiān)控系統(tǒng)成為了目前面臨的主要任務(wù)。本文首先介紹了煤礦井下無(wú)線視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，然后，對(duì)如何實(shí)現(xiàn)這一方案進(jìn)行探索。

【關(guān)鍵詞】 煤礦井下 無(wú)線視頻 監(jiān)控系統(tǒng) 設(shè)計(jì)

煤礦井下作業(yè)是指作業(yè)人員下到離地面較遠(yuǎn)的煤井深處進(jìn)行作業(yè)的工作方式。建立煤礦井下視頻監(jiān)控系統(tǒng)可以有效地防止事故的發(fā)生，地面的監(jiān)控人員可以通過(guò)視頻看到井下的具體作業(yè)情況，并對(duì)此進(jìn)行監(jiān)管與記錄，與此同時(shí)，還可以針對(duì)不同情況對(duì)危險(xiǎn)源進(jìn)行防患處理，在事后對(duì)事故的分析與總結(jié)時(shí)，可以提供有利的視頻影像資料。從目前的形勢(shì)來(lái)看，多數(shù)煤礦使用的都是有線的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，這種監(jiān)控系統(tǒng)存在許多缺點(diǎn)，如，檢測(cè)能力較低，使用程序較為繁瑣等。目前，許多煤礦產(chǎn)業(yè)已經(jīng)建立了初步的井下無(wú)線視頻監(jiān)控系統(tǒng)，現(xiàn)對(duì)其具體的計(jì)劃方案和實(shí)施方案進(jìn)行簡(jiǎn)單分析。

1 煤礦井下無(wú)線視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案

1.1 井下無(wú)線視頻監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成

無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)相比于傳統(tǒng)的有線網(wǎng)絡(luò)有許多優(yōu)點(diǎn)，例如：接入方式簡(jiǎn)捷，建立的成本較低，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)的維和管理方法也很簡(jiǎn)單等。煤礦井下無(wú)線視頻監(jiān)控系統(tǒng)的建立主要依托于無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)的使用，主要包括無(wú)線接入點(diǎn)、無(wú)線介質(zhì)（無(wú)線路由器）、分布系統(tǒng)（地面接收器和光纖）。無(wú)線接入點(diǎn)作為連接無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與有線網(wǎng)絡(luò)的重要節(jié)點(diǎn)，起到了網(wǎng)絡(luò)監(jiān)管的作用，其主要有兩個(gè)接口，一個(gè)是有線的網(wǎng)絡(luò)接口，另一個(gè)是無(wú)線輸出接口。無(wú)線路由器是無(wú)線介質(zhì)的一種具體形式，在起到分路功能同時(shí)，還可以對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行高速的轉(zhuǎn)發(fā)。地面服務(wù)器主要是管理局域網(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)設(shè)備，通過(guò)接收接入點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)，對(duì)局域網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備進(jìn)行監(jiān)管。

1.2 視頻壓縮的標(biāo)準(zhǔn)選取與傳輸協(xié)議

通常情況下，煤礦井下無(wú)線視頻監(jiān)控系統(tǒng)選用的標(biāo)準(zhǔn)有許多，權(quán)衡利弊大多數(shù)都會(huì)選擇H.264/AVC視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)對(duì)視頻進(jìn)行壓縮，主要是因其相比其他標(biāo)準(zhǔn)來(lái)說(shuō)具有更高的視頻壓縮比例，可以有效降低視頻的比特率，具有良好的網(wǎng)絡(luò)親和力。視頻傳輸協(xié)主要以TCP和UDP這兩種傳輸協(xié)議為主，兩種協(xié)議適用于的場(chǎng)合有所不同，對(duì)視頻的傳輸效率要求較高時(shí)可以用TCP協(xié)議；當(dāng)要求視頻進(jìn)行實(shí)時(shí)傳輸時(shí)可以應(yīng)用UDP協(xié)議。另外，值得注意的是，在設(shè)置網(wǎng)絡(luò)攝像器材的相關(guān)參數(shù)以及訪問(wèn)其用戶信息時(shí)，為保證參數(shù)的合理性和用戶信息的真實(shí)可信性，一定要使用TCP協(xié)議。

1.3 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)攝像器材與開(kāi)發(fā)環(huán)境

在煤礦井下無(wú)線視頻監(jiān)控系統(tǒng)中使用嵌入式無(wú)線網(wǎng)絡(luò)攝像器材，是一種需要一些輔助設(shè)施的攝像機(jī)，具體包括云臺(tái)和解碼器等。這種無(wú)線網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)可以采用H.264/AVC的壓縮標(biāo)準(zhǔn)，并且支持多種清晰度、轉(zhuǎn)碼率和幀率的視頻播放，是一款綜合性和實(shí)用性較強(qiáng)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)。煤礦井下無(wú)線視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的視頻監(jiān)控軟件主要采用C#語(yǔ)言進(jìn)行編程和開(kāi)發(fā)，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)采用C++語(yǔ)言進(jìn)行編程，其中兩者的語(yǔ)言對(duì)接主要依賴于動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)進(jìn)行。

2 煤礦井下無(wú)線視頻監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方案

2.1 實(shí)現(xiàn)視頻遠(yuǎn)程訪問(wèn)

在建立煤礦井下無(wú)線視頻監(jiān)控系統(tǒng)時(shí)，要實(shí)現(xiàn)地面用戶對(duì)煤礦井下的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程操控與訪問(wèn)，需要建立視頻訪問(wèn)的獨(dú)立模塊。視頻訪問(wèn)模塊經(jīng)過(guò)一系列的工序完成對(duì)網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的遠(yuǎn)程實(shí)施訪問(wèn)。其中用唯一的名稱(chēng)即IP地址以及端口來(lái)使攝像機(jī)在整個(gè)系統(tǒng)呈現(xiàn)出唯一性，采用用戶名和密碼的方式來(lái)確保攝像機(jī)使用的安全性，通過(guò)不同的鏈接方式和多樣化的通道號(hào)碼來(lái)體現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接的豐富性。

2.2 實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)置

一般情況下，在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)中都配置了網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，其目的是通過(guò)對(duì)一些參數(shù)的設(shè)計(jì)，達(dá)到優(yōu)化無(wú)線網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的目標(biāo)，在煤礦井下無(wú)線視頻監(jiān)控系統(tǒng)中設(shè)計(jì)并研發(fā)了遠(yuǎn)程設(shè)置參數(shù)的裝置，實(shí)現(xiàn)了用戶對(duì)網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)各個(gè)參數(shù)的訪問(wèn)和設(shè)置。在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)遠(yuǎn)程參數(shù)模塊開(kāi)發(fā)也需要用到相關(guān)的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)連接庫(kù)。在獲取參數(shù)摒棄對(duì)參數(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)程設(shè)置時(shí)，需要用到兩個(gè)函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，這兩種函數(shù)可以獲取關(guān)于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的所有信息，其中只有軟件的版本與設(shè)備的序列號(hào)等一些本身存在的數(shù)據(jù)不可更改外，其他的數(shù)據(jù)都可以進(jìn)行設(shè)置和獲取。

2.3 實(shí)現(xiàn)錄制過(guò)程中的抓錄功能

在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)對(duì)煤礦井下的情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控時(shí)，一旦發(fā)生異常的事情或是需要對(duì)某段視頻進(jìn)行特殊關(guān)注時(shí)，往往需要對(duì)系統(tǒng)準(zhǔn)確無(wú)誤的記錄下這些視頻數(shù)據(jù)。正因如此，系統(tǒng)中需要設(shè)置視頻的抓錄功能，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)對(duì)某一特定視頻流或某個(gè)視頻中具體的數(shù)據(jù)幀的實(shí)時(shí)抓錄。

2.4 實(shí)現(xiàn)視頻流暢播放

無(wú)線網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)不僅需要對(duì)井下的環(huán)境進(jìn)行錄制，還需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行儲(chǔ)存，以便視頻可以順利的播放，因此需要在系統(tǒng)中建立視頻播放模塊。視頻的流暢播放可以原原本本的重現(xiàn)出攝像機(jī)錄制出的現(xiàn)場(chǎng)情況，有利于事故發(fā)生后的原因分析和責(zé)任劃分。在具體播放時(shí)，還可以顯示出時(shí)間，并設(shè)立了播放、暫停、快進(jìn)、快退等按鈕，使視頻播放更為人性化。

3 結(jié)語(yǔ)

在實(shí)際的煤礦井下環(huán)境中，不僅地勢(shì)復(fù)雜、氣壓較低，而且光線較暗，環(huán)境惡劣，非常容易發(fā)生各種作業(yè)事故。針對(duì)這些事故建立出了更為先進(jìn)的無(wú)線視頻監(jiān)控系統(tǒng)，本文主要針對(duì)煤礦井下無(wú)線視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)施進(jìn)行簡(jiǎn)單的探討，其主要運(yùn)用了無(wú)線網(wǎng)絡(luò)攝影器材對(duì)井下的具體情況以視頻的形式進(jìn)行收集，將采集到的信號(hào)經(jīng)過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)基站傳輸輸送到地面監(jiān)控機(jī)制，采用國(guó)際先進(jìn)的編碼方式，經(jīng)過(guò)專(zhuān)有的視頻數(shù)據(jù)包，轉(zhuǎn)化為視頻信號(hào)工地面人員實(shí)時(shí)監(jiān)控，并對(duì)全天的視頻進(jìn)行儲(chǔ)存，這種監(jiān)控系統(tǒng)不僅具有較高地性價(jià)比和可靠性，而且從某種程度上講，大大提高了煤礦產(chǎn)業(yè)的信息管理水平。

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