煤礦井下無線人員定位視頻監(jiān)控系統(tǒng)分析與設(shè)計

周芙蓉

摘 要：在我國煤礦行業(yè)不斷發(fā)展的過程中，國家對于煤礦井下安全作業(yè)的重視程度不斷升高，為了確保井下作業(yè)人員的生命安全，提升煤礦作業(yè)的開采效率，使用無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)，已經(jīng)成為煤礦企業(yè)的主要工作任務(wù)之一。本文首先分析煤礦井下無線人員定位視頻監(jiān)控系統(tǒng)的方案設(shè)計，其次探討視頻監(jiān)控系統(tǒng)的具體方案，以期對相關(guān)研究具有一定的參考價值。

關(guān)鍵詞：煤礦井下無線人員;定位視頻;監(jiān)控系統(tǒng)

引言：在煤礦井下安裝視頻監(jiān)控系統(tǒng)，能夠有效降低出現(xiàn)煤礦安全事故的概率，工作人員在地面上即能夠直接通過監(jiān)控視頻清晰的查看煤礦井下的實際作業(yè)狀況，并及時開展監(jiān)督管理和詳細記錄，還能夠結(jié)合具體情況及時處理煤礦井下存在的危險源，在事后進行事故處理和總結(jié)分析的過程中，能夠提供一些視頻影像資料作為研究依據(jù)。

1 煤礦井下作業(yè)的現(xiàn)狀

根據(jù)當前發(fā)展形勢可知，大部分煤礦運用的視頻監(jiān)控設(shè)施都是有線型的裝置，這類監(jiān)控系統(tǒng)通常具有監(jiān)測能力比較低、程序應(yīng)用比較繁瑣的問題。現(xiàn)如今很多煤礦企業(yè)已經(jīng)創(chuàng)建了井下無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)，能夠有效解決上述問題。

2 煤礦井下無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)的方案設(shè)計

2.1 井下無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成條件

和傳統(tǒng)形式的有線監(jiān)控視頻相比較，無線局域網(wǎng)絡(luò)具有的優(yōu)勢主要包括：系統(tǒng)接入方式更加簡單、使用成本比較低、進行網(wǎng)絡(luò)運維管理的方法比較簡單等。在創(chuàng)建煤礦井下使用的無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)時，主要需要運用無線局域網(wǎng)絡(luò)，還應(yīng)該運用無線接入點、無線路由器、地面接收器以及光纖等設(shè)施。無線接入點實際上是連接無線網(wǎng)絡(luò)和有線網(wǎng)絡(luò)的主要節(jié)點，具有一定的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)督管理作用，其一般存在兩個接口，一個是有線的網(wǎng)絡(luò)接口端，另一個接口是無線型網(wǎng)絡(luò)輸出接口端。

無線路由器實質(zhì)上是無線介質(zhì)的一個具體展現(xiàn)形式，具有一定的分路功能，還能夠高速轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)文件。地面服務(wù)器中的接收器以及光纖，主要是運用管理局域網(wǎng)絡(luò)中信息接收點、接入點傳輸發(fā)送的數(shù)據(jù)，即可以實現(xiàn)對局域網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的監(jiān)管作用。

2.2 視頻壓縮使用的標準和傳輸協(xié)議

正常情況下，煤礦井下無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)運用的標準比較多，多數(shù)會運用H.264/AVC的視頻壓縮標準，對監(jiān)控獲取的視頻實施壓縮處理，主要原因是相比于其他標準而言，該標準具備較高的視頻壓縮比例，能夠進一步減少視頻存在的比特率。當前監(jiān)控視頻中使用的傳輸協(xié)議主要包括TCP協(xié)議以及UDP協(xié)議，這兩份協(xié)議適合應(yīng)用的場合存在差異性，在視頻傳輸效率要求比較高的時候，工作人員可以選用TCP協(xié)議，在實時傳輸監(jiān)控時，工作人員可以運用UDP協(xié)議[1]。

除此以外，需要特別注意的是，在預(yù)設(shè)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控攝像器材的具體參數(shù)和訪問其用戶使用信息的過程中，為了確保相關(guān)參數(shù)具有的合理性、提升用戶信息的真實性和可信性，必須應(yīng)用TCP協(xié)議。

2.3 無線網(wǎng)絡(luò)攝像器材與開發(fā)環(huán)境

在煤礦井下使用無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)的過程中，運用嵌入式的無線網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控攝像工具，該器材需要運用一些輔助性設(shè)施，比如說云臺以及解碼器等。這種無線性的網(wǎng)絡(luò)攝像機能夠運用H.264/AVC的監(jiān)控視頻壓縮標準，可以支持以多種清晰度、不同轉(zhuǎn)碼率和不同幀率播放視頻，是一種綜合性較強、實用性比較強的無線網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控攝像機。煤礦井下使用的無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)軟件，大都是運用C#語言實施計算機編程以及開發(fā)設(shè)計的，攝像機則是采用C++語言實施編程設(shè)計，二者進行對接的過程中，主要是依靠動態(tài)化的鏈接庫開展的。

3 煤礦井下使用無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)的具體方案

3.1 實現(xiàn)視頻遠程訪問

在煤礦井下安裝無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)的過程中，工作人員能夠?qū)崿F(xiàn)在地面上借助無線網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控攝像機開展遠程操控處理和訪問，因此應(yīng)該創(chuàng)建一個獨立的訪問板塊[2]。視頻訪問模塊實際上需要運用多個功能模塊，方可完成對監(jiān)控型攝像機的遠程訪問。該系統(tǒng)具有一定的唯一性，也就是其IP地址和計算機端口能夠使攝像機在整個無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)展現(xiàn)出唯一的特性，并可以借助界定用戶名以及密碼的形式，來保證攝像機在應(yīng)用過程中具有的安全性，工作人員可以運用不同的鏈接形式以及多元化的通道號碼來展現(xiàn)出網(wǎng)絡(luò)連接具有的豐富性。

3.2 實現(xiàn)參數(shù)的遠程設(shè)置

正常情況下，在無線網(wǎng)絡(luò)攝像機中安裝一個網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的主要目的，是為了通過設(shè)計相關(guān)參數(shù)，達成優(yōu)化、實現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)攝像機的根本目標，在煤礦井下安裝無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)的過程中，優(yōu)化設(shè)計并不斷研發(fā)遠程設(shè)置參數(shù)的設(shè)備，能夠進一步實現(xiàn)用戶對于攝像機所有參數(shù)的空間訪問以及遠程設(shè)置。無線網(wǎng)絡(luò)攝像機遠程參數(shù)模塊進行優(yōu)化開發(fā)的過程中，還需要運用一些動態(tài)化的數(shù)據(jù)信息連接庫，在獲得相關(guān)參數(shù)的過程中，需要放棄對參數(shù)開展遠程設(shè)置，并運用兩個函數(shù)，即能夠?qū)崿F(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)的信息收集與整合，除了不能夠隨意更改軟件的版本以及攝像設(shè)備的序列編號等其自身具有的數(shù)據(jù)以外，其他類型的數(shù)據(jù)都能夠重新設(shè)置以及遠程獲取[3]。

3.3 實現(xiàn)錄制過程中的抓錄功能

在煤礦井下使用無線網(wǎng)絡(luò)攝像機實時監(jiān)控管理煤礦井下狀況時，工作人員需要對已經(jīng)存在異常的問題或者重點關(guān)注某段時間的視頻，并需要將系統(tǒng)中展現(xiàn)出來的數(shù)據(jù)信息，準確無誤的記錄下來。因此在無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)中需要具備抓錄視頻的功能，方能夠?qū)崿F(xiàn)在系統(tǒng)隨機抽取特定時間區(qū)段的視頻或是達到實時抓錄數(shù)據(jù)幀的效果。

3.4 實現(xiàn)視頻流暢播放

在煤礦井下運用無線網(wǎng)絡(luò)攝像機，攝影機不但應(yīng)該錄制煤礦井下的作業(yè)環(huán)境，還應(yīng)該自行存儲相關(guān)數(shù)據(jù)內(nèi)容，便于工作人員可以順利播放出監(jiān)控視頻的具體內(nèi)容，因此在設(shè)計無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)的過程中，需要創(chuàng)建一些視頻流暢播放模塊，有助于還原重現(xiàn)攝像機錄制現(xiàn)場的具體狀況，工作人員即可以在出現(xiàn)事故以后，結(jié)合視頻監(jiān)控拍攝的內(nèi)容分析原因，避免在日后煤礦開采過程中再次犯下這種錯誤。在實際播放監(jiān)控視頻的過程中，還需要展現(xiàn)出監(jiān)控錄制時的具體時間，并需要設(shè)置一些播放功能、暫停功能、快進功能、快退功能等按鈕，可以使整個監(jiān)控視頻的播放過程處于更加人性化的狀態(tài)。

3.5實現(xiàn)云臺管控功能

在煤礦井下使用的無線攝像機，能夠借助RS485直接管控云臺、攝像機鏡頭、雨刷等各種輔助型設(shè)備，為了進一步提高遠程調(diào)度對于無線攝像機輔助設(shè)備的管控效果，相關(guān)工作人員在研發(fā)設(shè)計無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)的過程中，設(shè)計了云臺管控模塊，該模塊在開發(fā)設(shè)計階段牽涉到的動態(tài)化鏈接庫中，主要涵蓋了VIDEOCAMERA.DLL以及NETCLIENT.LL，即可以在云臺管控模塊中運用CLIENTSTART函數(shù)管控云臺模塊。

4 結(jié)論

在實際進行煤礦井下開采的井下作業(yè)環(huán)境中，不但具有地勢條件比較復(fù)雜、井下氣壓比較低的特點，而且具備光線比較暗、環(huán)境較為惡劣的特征，極易造成各類煤礦危險事故。一些煤礦企業(yè)結(jié)合現(xiàn)在比較先進的視頻監(jiān)控技術(shù)，在井下創(chuàng)建了比較先進的無線監(jiān)控視頻系統(tǒng)，能夠?qū)z像機在井下收集到的信號內(nèi)容，運用無線網(wǎng)絡(luò)直接傳送到地面上的監(jiān)控管理設(shè)備中，工作人員在使用編碼后，能夠?qū)⒁曨l數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)化成視頻信號，地面上的工作人員即能夠進行實時監(jiān)控管理，并自動存儲當天的監(jiān)控視頻，有助于提升煤礦企業(yè)的信息化管理水平。

參考文獻：

[1]許凡非. 煤礦井下無線傳感器網(wǎng)絡(luò)實時RSSI定位算法研究[D].內(nèi)蒙古科技大學(xué)，2019.

[2]王媛媛. 煤礦井下無線人員定位視頻監(jiān)控系統(tǒng)分析與設(shè)計[D].東南大學(xué)，2019.