煤礦斜井巷道運輸視頻監(jiān)控系統(tǒng)設計與研究

王 強

（平煤神馬機械裝備集團有限公司，河南 平頂山 2739812）

煤礦井下斜巷運輸絞車司機只是通過絞車系統(tǒng)的自身保護信號對現(xiàn)場安全進行監(jiān)測，無法對絞車運行狀態(tài)進行視覺上的實時監(jiān)視，某種程度上存在盲開問題。針對絞車司機盲開問題，開發(fā)了適用于斜巷運輸系統(tǒng)的視頻監(jiān)控及信號控制系統(tǒng)以滿足斜巷絞車安全運輸?shù)男枨?。系統(tǒng)將先進的視頻監(jiān)控技術(shù)、采集沿線軌道控制數(shù)據(jù)與斜巷絞車系統(tǒng)相結(jié)合，使絞車司機在絞車房可直觀的了解礦車在斜巷內(nèi)運動情況，以及道岔、擋車桿等位置情況，滿足了現(xiàn)場的安全生產(chǎn)需要，使用效果良好，為煤炭企業(yè)的安全生產(chǎn)，節(jié)約了人力物力，并提高了礦井的生產(chǎn)效率，有較高的應用價值。

1 視頻監(jiān)控系統(tǒng)簡介

平煤八礦己一軌道上山長約930m，坡度傾角為15°，有3個片盤，4處檔桿，主要用于運輸設備、材料和矸石等。在己一軌道上山建設一套視頻監(jiān)控系統(tǒng)，保障絞車安全運行。通過建設視頻監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)斜巷內(nèi)車輛的視頻監(jiān)控，通過絞車房操作控制臺實時監(jiān)控畫面顯示和圖像存儲，絞車司機可以實時的看到絞車運行狀況，對車輛、擋車桿、道岔口進行視頻監(jiān)控狀態(tài)顯示，有效保障絞車運行安全，提高運輸效率和煤礦安全管理水平。

2 監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)與設計

2.1 監(jiān)控系統(tǒng)總體架構(gòu)

圖1 礦用斜巷運輸視頻監(jiān)控系統(tǒng)設計示意圖

斜巷視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要由前端設備、傳輸設備、中心控制設備、傳感監(jiān)測部分等四部分組成。①前端部分：主要包括本安型攝像機，它的主要作用是負責視頻信號的采集，發(fā)送視頻信號。②傳輸部分：網(wǎng)絡傳輸平臺主要在斜巷內(nèi)敷設專用電纜，礦用本安型光端機負責數(shù)據(jù)的傳輸，實現(xiàn)遠距離傳輸。③中心控制部分：主要包括礦用隔爆計算機，地面中心控制部分主要包含硬盤錄像機、工控機及配套軟件，主要負責視頻信號的處理。④傳感監(jiān)測部分：礦用本安型旋轉(zhuǎn)脈沖編碼器、礦用本安位置傳感器等組成。通過礦用本安型旋轉(zhuǎn)脈沖編碼器采集礦車運行里程，在絞車房安裝礦用本質(zhì)安全型接近開關用于校準里程數(shù)據(jù)的精度。

2.2 詳細方案設計

根據(jù)現(xiàn)場實際情況和材料設備要求，制定如下配置方案：①在絞車控制室安裝1臺礦用隔爆計算機作為顯示控制終端，在隔爆計算機上安裝1套北路音視頻監(jiān)控系統(tǒng)軟件，實時顯示和操控斜巷礦車運行情況。②在斜巷岔道口處各安裝1臺礦用本安型攝像儀，每臺攝像機自帶紅外燈，已一上山巷設計KBA12礦用本安型攝像儀9臺，安裝在己一上車場、上平臺、一片、二片、四片、四個阻擋器等地點。③在絞車房位置設計1臺礦用云臺攝像儀。④在候車洞室安裝1臺礦用澆封兼本安型顯示器作為顯示終端，采集的圖像信息，顯示圖像，監(jiān)控候車運行情況。⑤在絞車位置設置1臺KJJ85礦用隔爆兼本安型網(wǎng)絡接口，采集傳感器信號，提供給隔爆計算機的系統(tǒng)軟件，實現(xiàn)監(jiān)控車輛狀態(tài)功能。⑥已一上山斜巷有1臺絞車，在絞車安裝1臺礦用旋轉(zhuǎn)脈沖編碼器，實時監(jiān)測軌道礦車的位置信息，在絞車房安裝礦用本質(zhì)安全型接近開關，用于校準礦車位置，精確到正負2m內(nèi)。⑦在地面機房設置一臺16路高清解碼器把井下視頻接入礦方視頻平臺，把井下視頻信號顯示、存數(shù)、回放等功能。

3 系統(tǒng)主要設備及參數(shù)

1）礦用本質(zhì)安全型攝像儀KBA12（數(shù)字光口）。

圖2 礦用本質(zhì)安全型攝像儀

礦用本質(zhì)安全型的防爆標志為ExibⅠMb，工作電壓為DC12V，工作電流≤900mA。

成像參數(shù)：分辨率為1080P（MAX），灰度為≥7級，鏡頭為2.8mm～12mm@F1.4，高級功能包括強光抑制、背光補償、寬動態(tài)、數(shù)字降噪、移動偵測。

以太網(wǎng)電接口：接口數(shù)量為2，接口形式為RJ45，傳輸方式為全雙工TCP/IP電信號傳輸，傳輸速率為10/100Mbps自適應，信號工作電壓峰峰值為1V～5V，最大傳輸距離為100m。（使用MHYV 4×2×1/0.97 mm礦用通信電纜）

以太網(wǎng)光接口：光接口2個，光接口形式為FC，工作波長為1310nm，光纖模式為單模，光信號功率（dBm）為-12～-3，光信號類別為視頻光信號。

補光設備：紅外燈數(shù)量3顆，紅外光波長為850nm，單顆紅外燈功率≤500mW。

麥克音頻輸入：麥克音頻輸入1路，麥克音頻輸入峰峰值為 20～40mV，頻響優(yōu)于±6dB（350～3000Hz），諧波失真＜15%，

音頻輸出：音頻輸出1路，頻響優(yōu)于±6dB（350～3000Hz），諧波失真＜15%，聲音強度≥85dB（A）（在輸入 1000Hz，40mV時）。

外形尺寸及重量：長 (mm)×寬 (mm)×高(mm)=319×200×184，重量約5kg，外殼防護等級IP54。

2）礦用隔爆兼本安直流穩(wěn)壓電源KDW127/12B。

圖3 礦用隔爆兼本安直流穩(wěn)壓電源

主要技術(shù)參數(shù)：輸入電壓為AC100-240V；本安額定輸出電壓為DC 12V；本安額定輸出電流為1600mA；支持電源管理功能；備用電池：工作時間不小于2h；長寬高分別為333mm、251mm、136mm。重量約為15kg。

3）礦用本安型光端機 KTG12（A）。

圖4 礦用本安型光端機

主要技術(shù)參數(shù)：輸入電壓為DC12V，工作電流≤700mA，支持4路百兆光口、4路百兆電口，光信號支持10/100Mbps傳輸速率，傳輸距離為10km；電信號支持10/100Mbps，傳輸距離100m；長寬高分別為408mm、357mm、128mm，重量約為 5.25kg。

4 監(jiān)控系統(tǒng)功能

1）監(jiān)控畫面實時切換：可根據(jù)絞車位置，實時自動切換監(jiān)控主畫面，避免常規(guī)監(jiān)控多畫面，無法及時查看絞車運行畫面的尷尬局面。絞車司機可在絞車控制室內(nèi)通過計算機直接監(jiān)控梭車經(jīng)過擋車欄或者進入偏口、車場等動態(tài)情況，滿將盲開變?yōu)榭梢暬_車，更方便的指揮現(xiàn)場作業(yè)，并且提高了安全性，避免意外事故的發(fā)生。

圖5 絞車監(jiān)控畫面實時切換

2）實時定位：通過傳感器可實時監(jiān)測到絞車的實時位置信息，在軟件平臺上以圖形化方式實時顯示車輛的具體位置以及位置數(shù)據(jù)，配合絞車控制系統(tǒng)作為輔助運行工具。

3）實時錄像：通過該監(jiān)控系統(tǒng)可以實現(xiàn)對人車運行情況的24h實時監(jiān)控。

4）動態(tài)監(jiān)測：借助速度傳感器可以時刻監(jiān)測軌道車的速度，為監(jiān)控人員對車速掌控提供方便。

5）聯(lián)網(wǎng)管理：通過該監(jiān)控系統(tǒng)可以將監(jiān)控信息實時傳送至地面，保持地面對井下人車安全監(jiān)控的實時一致性。

6）設備遠程配置管理：該監(jiān)控系統(tǒng)可以實現(xiàn)對網(wǎng)絡攝像機的批量控制，能夠進行遠距離重啟和自動報警，并自動定時檢測、維護并顯示故障點。

5 結(jié) 論

1）斜巷視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要由前端設備、傳輸設備、中心控制設備、傳感監(jiān)測部分等四部分組成。

2）根據(jù)現(xiàn)場實際情況和材料設備要求，制定的配置方案，主要包括布局安裝設備及其數(shù)量，并闡述各自的功能。

3）系統(tǒng)主要設備包括礦用本質(zhì)安全型攝像儀KBA12、礦用隔爆兼本安直流穩(wěn)壓電源KDW 127/12B、礦用本安型光端機KTG12（A）。

4）監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)監(jiān)控畫面實時切換功能、實時定位功能、實時錄像功能、動態(tài)監(jiān)測功能、聯(lián)網(wǎng)管理功能和設備遠程配置管理功能。