全景可視化監(jiān)管系統(tǒng)在綜采工作面上的實(shí)踐與應(yīng)用

張慶華 段成相 吳云軍

摘要：綜采工作面全景可視化監(jiān)管系統(tǒng)是在綜采工作面建設(shè)一套監(jiān)控系統(tǒng)，將工作面機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行信息傳輸?shù)降孛嬲{(diào)度指揮控制中心，實(shí)現(xiàn)在井下順槽監(jiān)控中心對(duì)綜采工作面進(jìn)行視頻監(jiān)控，圖像通過(guò)光纖網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)降孛孢M(jìn)行監(jiān)視，通過(guò)軟件進(jìn)行分析及拼接處理，實(shí)時(shí)觀察工作面設(shè)備運(yùn)行情況。

Abstract： The panoramic visual supervision system of the comprehensive mining face is to build a monitoring system in the comprehensive mining face， transfer the operation information of the mechanical and electrical equipment of the work face to the ground dispatching command and control center， and realize the video monitoring of the comprehensive mining face at the downhole trough monitoring center. The image is transmitted to the ground through optical fiber network for monitoring， and the operation of the working surface equipment is observed in real time through software analysis and splicing.

關(guān)鍵詞：全景可視化;監(jiān)管監(jiān)控;綜采工作面

Key words： panoramic visualization;regulatory control;comprehensive mining face

中圖分類號(hào)：TD672? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006-4311（2019）25-0224-02

1? 概述

綜采工作面全景可視化監(jiān)管系統(tǒng)主要由三部分組成：工作面部分、順槽監(jiān)控中心、地面部分。

①工作面部分：網(wǎng)絡(luò)攝像儀與工作面垂直，照向煤壁，采集采煤機(jī)視頻。采用數(shù)字網(wǎng)絡(luò)攝像儀，相互之間用礦用阻燃網(wǎng)線級(jí)聯(lián)。

②順槽監(jiān)控中心部分：安裝2臺(tái)隔爆計(jì)算機(jī)，用于顯示工作面圖像，圖像可人工切換、自動(dòng)循環(huán)切換，也可隨采煤機(jī)的移動(dòng)定位切換。安裝本安型信號(hào)轉(zhuǎn)換器，將圖像上傳至地面。

③地面部分：安裝全景圖像拼接裝置及流媒體傳輸軟件，實(shí)現(xiàn)圖像的全景拼接、顯示和網(wǎng)絡(luò)共享、錄像等功能。

2? 可視化監(jiān)控系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)

綜采工作面全景可視化監(jiān)管系統(tǒng)是綜采自動(dòng)化控制系統(tǒng)的“眼睛”，工作面視頻圖像監(jiān)控系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)工作面可視化的重要組成部分，將視頻數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)焦ぷ髅婕仄脚_(tái)，主要由視頻攝像儀、視頻顯示器、視頻操作臺(tái)、數(shù)據(jù)傳輸、圖像拼接等設(shè)備組成。實(shí)現(xiàn)在順槽監(jiān)控中心和地面監(jiān)控中心對(duì)綜采工作面的視頻實(shí)時(shí)顯示，為綜采設(shè)備的遠(yuǎn)程遙控提供直觀的依據(jù)。綜采工作面全景可視化監(jiān)管系統(tǒng)拓?fù)涫疽鈭D如圖1所示。

3? 可視化監(jiān)控系統(tǒng)的功能

系統(tǒng)可以就地監(jiān)視工作面采煤機(jī)、運(yùn)輸機(jī)等設(shè)備的實(shí)時(shí)運(yùn)行情況，將監(jiān)控圖像實(shí)時(shí)的傳輸至順槽監(jiān)控中心及地面調(diào)度中心，操作司機(jī)或調(diào)度員可以根據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)控信息，對(duì)綜采工作面發(fā)生的緊急情況第一時(shí)間進(jìn)行分析、處理。該系統(tǒng)為煤礦安全生產(chǎn)提供了第一手的處理依據(jù)。見(jiàn)圖1。該系統(tǒng)對(duì)煤礦安全生產(chǎn)起到了重要作用。具體表現(xiàn)以下幾個(gè)方面。

3.1 視頻監(jiān)視功能

工作面視頻通過(guò)礦井自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)可上傳到地面，通過(guò)客戶端軟件或IE瀏覽器實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)攝像頭訪問(wèn)，從而實(shí)現(xiàn)工作面視頻在地面實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、顯示。對(duì)工作面實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控，顯示移動(dòng)設(shè)備周圍人員的分布狀況以及各相關(guān)裝置的實(shí)際工作狀態(tài)，大大提高了監(jiān)督效率。調(diào)度員能及時(shí)發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程中存在的違規(guī)現(xiàn)象，及時(shí)糾正，防微杜漸。

3.2 顯示界面切換功能

視頻系統(tǒng)通過(guò)通信獲取采煤機(jī)運(yùn)行位置和方向，實(shí)現(xiàn)在隔爆計(jì)算機(jī)上跟隨采煤機(jī)自動(dòng)切換視頻攝像儀畫面。

3.3 錄像及回放功能

系統(tǒng)通過(guò)礦方原有網(wǎng)絡(luò)，將視頻圖像傳輸至調(diào)度中心進(jìn)行錄像存儲(chǔ)。錄像回放主要用于事故發(fā)生后的追查處理。通過(guò)錄像，便于事故發(fā)生后快速明確事故責(zé)任，找出事故發(fā)生的原因，避免今后類似事件的重演。

3.4 工作面全景可視化

安裝全景圖像拼接裝置，實(shí)現(xiàn)綜采工作面圖像的全景拼接、顯示。

4? 系統(tǒng)安裝過(guò)程及步驟

4.1 安裝過(guò)程

主要設(shè)備安裝包括采用本安信號(hào)轉(zhuǎn)換器、隔爆計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)及隔爆兼本安型電源。依照各個(gè)設(shè)備使用說(shuō)明書中的安裝說(shuō)明來(lái)安裝和接線。

①網(wǎng)絡(luò)攝像儀固定：網(wǎng)絡(luò)攝像儀與工作面垂直，照向煤壁，采集采煤機(jī)視頻。網(wǎng)絡(luò)攝像儀之間采用網(wǎng)絡(luò)級(jí)聯(lián)。為了保證圖像效果，配備LED輔助照明燈。

②隔爆計(jì)算機(jī)安裝：順槽監(jiān)控中心安裝2臺(tái)隔爆兼本安型計(jì)算機(jī)和操作鍵盤，隔爆兼本安型計(jì)算機(jī)可以同時(shí)顯示2×4路攝像儀。

③本安信號(hào)轉(zhuǎn)換器安裝：一臺(tái)安裝在順槽監(jiān)控中心，另一臺(tái)安裝在最近交換機(jī)附近，將網(wǎng)絡(luò)視頻信號(hào)通過(guò)雙絞線接入就近的環(huán)網(wǎng)交換機(jī)，上傳至地面。

④隔爆兼本安型電源安裝：考慮隔爆兼本安型電源給攝像儀供電，隔爆兼本安型電源和網(wǎng)絡(luò)攝像儀安裝距離不能太遠(yuǎn)。

⑤線纜敷設(shè)：工作面現(xiàn)場(chǎng)支架要前移情況，線纜敷設(shè)時(shí)候兩支架之間要留有余量，防止支架前移掙斷線纜。

⑥設(shè)備供電：要采用AC127V，設(shè)備供電應(yīng)取用較為穩(wěn)定的電源，電壓和電流均應(yīng)符合設(shè)備的使用范圍。巷道長(zhǎng)度超過(guò)1000米時(shí)，要考慮壓降問(wèn)題，需從機(jī)頭和機(jī)尾分路供電。

4.2 調(diào)試步驟

①上電測(cè)試：對(duì)每個(gè)設(shè)備進(jìn)行通電測(cè)試，設(shè)備供電之前應(yīng)再次檢查設(shè)備是否異常，確保無(wú)誤后再供電。測(cè)試時(shí)要根據(jù)各個(gè)設(shè)備使用說(shuō)明書的步驟和說(shuō)明進(jìn)行。

②網(wǎng)絡(luò)測(cè)試：使用ping命令，在任意點(diǎn)對(duì)系統(tǒng)各攝像儀進(jìn)行測(cè)試，判斷各設(shè)備是否在線，有無(wú)網(wǎng)絡(luò)中斷現(xiàn)象。

③系統(tǒng)聯(lián)試：當(dāng)所有設(shè)備測(cè)試完成后，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)調(diào)，并作相應(yīng)的設(shè)置，看工作面攝像儀采集的圖像在隔爆計(jì)算機(jī)上顯示是否清晰、是否有網(wǎng)絡(luò)延時(shí)現(xiàn)象。

④圖像上傳：檢查隔爆計(jì)算機(jī)與地面調(diào)度中心之間網(wǎng)絡(luò)建立情況，對(duì)調(diào)度中心采集圖像設(shè)備顯示是否正常。

5? 系統(tǒng)常見(jiàn)故障及排除方法

系統(tǒng)常見(jiàn)故障及排除方法見(jiàn)表1。

6? 結(jié)語(yǔ)

無(wú)人值守的煤礦綜采工作面自動(dòng)化控制，是21世紀(jì)采礦工業(yè)的研究熱點(diǎn)，只有通過(guò)自動(dòng)化、智能化技術(shù)和手段將綜采裝備高度整合起來(lái)，形成高度統(tǒng)一的智能化綜采成套裝備。綜采工作面全景可視化監(jiān)管系統(tǒng)的引進(jìn)，提高自動(dòng)化控制的信息化與智能化水平，發(fā)揮煤礦綜采工作面設(shè)備的效能，減少現(xiàn)場(chǎng)操作人員，降低職工的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高安全生產(chǎn)水平，實(shí)現(xiàn)煤礦企業(yè)產(chǎn)能與效益的提高。

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