淺談智能視頻監(jiān)控技術在煤礦安全生產(chǎn)中的應用

葉群

摘要：在煤礦安全生產(chǎn)的過程中，視頻監(jiān)控技術已經(jīng)是一種非常重要的技術手段。智能視頻監(jiān)控技術是一種更加實時和高效的監(jiān)測監(jiān)控技術。將光載無線通信技術融入智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，對于提高煤礦安全生產(chǎn)的信息化水平和減少安全事故的發(fā)生都有著非常重要的意義。

關鍵詞：安全生產(chǎn);智能視頻監(jiān)控;光載無線通信技術

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2020）15-0241-02

1視頻監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)應用于煤礦安全生產(chǎn)中的作用和意義

在煤礦的安全生產(chǎn)的過程中，視頻監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)揮著非常重要的作用，一般來說，此系統(tǒng)主要包括的內(nèi)容就是一通三防，從地理位置來分，主要分為兩部分：地面部分、井下部分。地面上的任務主要是通過先進的電子設備對各種信息進行采集、分析和處理，然后將這些獲取的數(shù)據(jù)和信息通過傳輸系統(tǒng)傳送到井上的監(jiān)控指揮中心，由監(jiān)控中心的專業(yè)技術人員對這些數(shù)據(jù)和信息應用專業(yè)的技術和手段進行分析、處理，再根據(jù)統(tǒng)計分析得出的分析報告結果對煤礦井下的各種監(jiān)測監(jiān)控設備進行準確的操作和控制，其根本目的就是保證煤礦井下工作人員能夠在一個相對安全的環(huán)境中進行作業(yè)。而視頻監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的井下部分的主要任務就是負責信號或者信息的采集和監(jiān)控。由于煤礦井下的工作環(huán)境非常的惡劣和復雜，所以，對于井下的各種設施設備和技術手段都要更高的要求。根據(jù)井下的具體環(huán)境和可能產(chǎn)生危險的因素，主要是對于環(huán)境的溫度、瓦斯的濃度、粉塵的濃度、一氧化碳的含量、通風機的風速等各種參數(shù)進行時時、準確地監(jiān)測監(jiān)控，一旦發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)有任何異常，都要及時地進行應對和處理，保障了井下工作人員的安全。

對于煤礦的各級生產(chǎn)和管理部分來說，安全生產(chǎn)是最重要的，所以，安全是煤礦生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)的重中之重。每一個煤礦企業(yè)的視頻監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)中的預警部分就起到了非常重要的作用，它是安全生產(chǎn)的關鍵環(huán)節(jié)。一旦煤礦井下的各種監(jiān)測監(jiān)控設備發(fā)現(xiàn)了異常信息或信號，礦井上面的監(jiān)控指揮中心就會果斷地發(fā)出控制信號和指令，預警事故的發(fā)生剛。但是，由于煤礦井下陰暗、潮濕的特殊環(huán)境，而且空氣中還懸浮著大量的粉塵顆粒，使得監(jiān)控系統(tǒng)中監(jiān)測到的視頻圖像能見度及對比度大幅度降低，煤礦井下的現(xiàn)場工作畫面的可辨識度也大大降低，為監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的準確性產(chǎn)生了一定的影響。

對于煤礦的安全監(jiān)測監(jiān)控技術，國內(nèi)和國外都有廣泛的研究。據(jù)了解，國外比國內(nèi)要早一些，國外最早是從20世紀印年代開始就有人對將監(jiān)測監(jiān)控技術應用于煤礦領域開始有所研究的。隨著科學技術的飛速發(fā)展，特別是當通信技術和網(wǎng)絡技術的進一步發(fā)展和成熟后，國外的煤礦視頻監(jiān)測監(jiān)控技術也飛速發(fā)展起來。特別是像高清晰度的紅外線攝像機等一系列智能化的設施和設備問世以來，對于環(huán)境的溫度、瓦斯的濃度、粉塵的濃度、一氧化碳的含量、通風機的風速等各種參數(shù)的監(jiān)測監(jiān)控，越來越自動化、智能化，為安全生產(chǎn)提供了有力的技術保障。

我國將安全監(jiān)測監(jiān)控技術應用于煤礦領域的研究稍微晚于國外。在20世紀80年代初，我們積極向國外取經(jīng)、學習，特別是向美國、德國等科學技術比較發(fā)達的國家，并結合我們國家煤礦的具體情況，同時，在他們那里引進了一批先進的安全監(jiān)控系統(tǒng)，并在我國的部分煤礦進行了安裝和使用，使得我們國家的煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)有了突飛猛進的進步。近年來，由于計算機網(wǎng)絡技術、嵌入式系統(tǒng)、光纖通信等先進技術的發(fā)展，以及數(shù)字化礦山發(fā)展的必然趨勢，構建了更加實時、高校的智能監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)。

2基于光纖無線通信技術的煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的設計

隨著科學技術的飛速發(fā)展，特別是各行各業(yè)的科技含量逐年攀升，使得煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)測監(jiān)控領域也是不斷地發(fā)展和進步?！爸悄芑V山預警系統(tǒng)”這一概念的提出，對于煤礦監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的自動化、智能化提出了更高的要求。跨領域、跨知識點的結合是很多研究者們常用的思維形式，在此，我們將信息處理、光纖無線通信、智能感知等現(xiàn)代化的知識和技術應用于煤礦安全生產(chǎn)領域，圍繞煤礦安全生產(chǎn)的監(jiān)測監(jiān)控等技術需求，基于光載無線通信技術構建了有線與無線混合結構的大數(shù)據(jù)監(jiān)控預警系統(tǒng)。

光載無線通信技術和智能監(jiān)測監(jiān)控技術在煤礦中的應用主要內(nèi)容包括以下幾個方面：

（1）井下基站的建立：在煤礦復雜的環(huán)境下建立適合井下煤礦基站和通信構架，建立高效的煤礦安全監(jiān)控預警感知平臺;

（2）建立傳輸大數(shù)據(jù)的高帶寬、覆蓋廣的光載無線通信模塊，將各種單一探測器、監(jiān)控設備、通信設備的信息融合到基站，將各種信號通過時分復用、碼分復用等技術形成幀信號，再通過OFDM高效編碼實現(xiàn)各種信息的融合高效傳輸，以期得到煤礦安全狀況的及時全面分析和判斷，實現(xiàn)了井下和井下信息的順暢互通，對于煤礦安全生產(chǎn)領域的監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)提供了更為準確、高效的評判。

（3）預警技術研究：信息采集處理中心獲取“人，機，環(huán)”信息全面感知因素，研究瓦斯、水、火、粉塵等重大災害預警模型及方法，把預測有危害的節(jié)點反饋給基站以便做出相應的預警，并研究煤礦重大災害多因素全過程監(jiān)控大數(shù)據(jù)的預警系統(tǒng)，有效提高我國煤礦災害防治技術水平。

其具體的設計思路為：首先通過無線形式傳輸?shù)交?，在基站進行數(shù)據(jù)融合，然后進行編碼處理等，再進行電光轉換，再通過光纖傳輸至中心站，如下圖1所示。

3實現(xiàn)的效果

在此煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)中，將礦井中各種探測、監(jiān)控、通信設備獲得的龐大數(shù)據(jù)進行了高效的處理和傳輸，由于，一個典型的光載無線通信系統(tǒng)包含中心站、基站、光纖鏈路和用戶單元四個部分。其最大的特點就是利用光纖作為基站與中心站之間的傳輸鏈路，基站發(fā)射出來的無線射頻信號，再通過光載波鏈路連接到煤礦地面上的中心站，這些復雜的信號處理部分不在無線接入點中進行，同時還將煤礦井下的遠程終端用戶集中接入到地面上的中心站中，大大減少了信號處理單元的數(shù)量，降低了基站的功耗和成本，從而大大提高了信號傳輸?shù)拇笕萘亢托省?/p>

本系統(tǒng)的設計思想就是利用了光載無線通信技術在傳輸數(shù)據(jù)和信息方面的高效和準確，為煤礦安全生產(chǎn)的管理，提供更加有力的技術支持和保障。所以，該系統(tǒng)具有超大帶寬和覆蓋面積，損耗低，抗干擾能力強，結構簡單，成本低廉，傳輸透明，易于安裝和維護升級等，使得能夠在中心站綜合處理各種大數(shù)據(jù)以獲取預警需要的全面信息，大大地提升煤礦安全生產(chǎn)的實時監(jiān)測監(jiān)控能力和安全事故的應急處理能力。基于上述的分析可以看出，將光載無線通信技術應用于煤礦安全監(jiān)測控制系統(tǒng)中，具有非常重要的意義。

4結語

在煤礦視頻監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)中引入光載無線通信技術，大大提高了信息傳輸?shù)乃俾屎蛿?shù)據(jù)處理的效率，及時預測煤礦井下的各種突發(fā)事件，同時，由于光載無線通信的快速和高效，使得各種突發(fā)事件的響應時間大大縮短，提高了監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的精確度和效率，為煤礦企業(yè)的安全生產(chǎn)提供了非常有力的保障。