井下监控视频（精选8篇）
井下监控视频 篇1
煤矿斜巷轨道运输坡道起伏变化, 经常出现片盘口, 且坡度大、运输距离长 (一般1 000～2 000 m) , 需要绞车司机及时了解斜巷巷道、各车场甩车道岔及车场入口等位置的人员及设备运行情况, 否则将会发生安全事故。而现有的斜巷综合监测系统均通过大量的传感器进行信号监测, 监测参数单一, 性能较差, 无法实时掌握现场视频信息, 存在安全隐患, 难以满足现代化煤矿安全生产的需要。因此, 设计研发了斜巷运输视频安全监控系统。
1系统组成
煤矿井下斜巷运输视频监控主要是针对监测各车场及片盘口人员流动情况进行设计, 因此, 需要在在轨道车前后、确定的片盘口及上下车场安装摄像机, 在绞车房安装隔爆监视器, 实现监测目的。根据斜巷运输系统的特点和无极绳连续牵引车在井下工作的实际情况, 设计系统的总体结构如图1所示。
系统主要由有线/无线视频终端、网络传输平台、绞车房监控指挥系统3部分组成。
系统通过安装在轨道车前后的2台无线摄像机、各片盘口及上下车场本安光纤摄像机, 在绞车运行时沿途拍摄前后的环境视频、轨道各片盘口以及上下车场的人员情况, 然后将视频信号发送至巷道内无线基站上, 基站和光端机组成的网络传输平台将视频信号传输到绞车房监控指挥系统的隔爆计算机, 绞车司机便可以通过隔爆计算机显示器了解矿车前后的环境及人员情况, 实现安全操纵绞车[1,2,3]。
2系统主要模块设计
2.1无线视频终端
无线视频终端由安装在轨道车上的无线摄像机、固定在运输大巷的有线或无线摄像机、本安红外照明灯、隔爆兼本安电源组成。采用KBA12矿用本质安全型摄像机, 工作电压DC 12.9 V, 工作电流≤500 mA, 通信协议为IEEE802.11b/g, 采用无线或有线方式连接网络。采用DHS 5/12H (A) 矿用本质安全型红外线照明灯, 工作电压12.9 V, 工作电流≤500 mA, 照射角度>60°, 照射距离10～30 m。
对于部分甩车道岔、车场入口处人员情况、设备运行情况及其他人流较多的位置, 采用固定方式进行视频监控。即将摄像机固定在对着片盘口的巷道壁上, 安装时尽可能考虑能够兼顾捕捉道岔和片盘口两处的视频图像;若实在无法兼顾, 应考虑实现片盘口监测功能需要的安装方式。摄像机安装位置如图2所示。
2.2网络传输平台
斜巷运输距离一般比较长, 无线网络传输平台主要由光端机、无线本安基站组成, 由于网络传输距离不能超过100 m, 需要用光端机延长网线, 每2个无线本安基站之间的距离为400～700 m, 基站均采用单芯光缆连接。若大巷无线覆盖环境较好 (大巷无起伏且中间没有大型物体遮挡) , 2 个无线本安基站之间也可采用无线方式连接, 但无线跳接次数最好不要超过3级。本方案中, 无线基站均采用单芯光缆连接。基站采用KT162-F矿用本质安全型无线基站, 工作电压DC 12.9 V, 工作电流≤500 mA, 以太网接口 (本安) , RJ11电接口 (本安) 2个, 工作频率在2 400.0～2 483.5 MHz范围, 通信协议IEEE802.11b/g, 通信信道3个。矿用通信电缆采用MKVV4×0.75、MKVV10×0.75;电源电缆采用MYQ3×2.5;采用MSYV-75-5 1×0.75矿用视频线;矿用阻燃光缆为单模6芯。
2.3绞车房监控指挥系统
监控指挥系统主要由PLC控制箱、KDW99电源、触摸屏、隔爆计算机、智能视频分析软件等组成。隔爆计算机可以配置9路以下的视频信号并在显示器上同时显示, 绞车司机可以通过显示器了解轨道车当前的运输情况和各片盘口及上下车场的人员情况, 通过隔爆计算机画面切换, 操纵绞车[4,5]。绞车房PLC控制箱和KDW99电源安放在绞车操控室外隔爆电源附近, 距显示控制箱和隔爆监视器30 m左右;隔爆监视器放置在绞车滚筒和控制台之间;触摸屏设置在绞车司机控制台处 (图3) 。
选用KXJ-24矿用隔爆兼本质安全型PLC控制箱, 额定工作电压DC 24 V;工作电流≤3 A。以太网传输参数。①开关量输入:48路无源触点信号;②开关量输出:16路常开触点型 (36 V/0.5 A) ;③模拟量输入:8路4～20 mA;④模拟量输出:2路4～20 mA;⑤以太网接口:3路100 M/10 M自适应。采用KXH0.4-18矿用本安型显示控制箱, 供电电源DC 18 V, 额定工作电压DC 18 V, 输入功率不大于8 W, 工作电流不大于0.4 A。采用KDW99-660/24B矿用隔爆兼本安型直流稳压电源和JBY1.0/127矿用隔爆型监视器。采用KJD127矿用隔爆兼本安型计算机, 支持Windows XP系统, CPU为Intel Atom 双核1.6 GHz, 内存 2 GB, 内置闪存16 G以上。
3系统主要功能
3.1无线数字视频传输
由于斜巷运输中轨道车是移动的, 系统采用无线信号传输方式, 高速移动物体成像清晰可辨, 解决了终端设备的线路拖动问题, 减少巷道内的布线, 并实现一定时间段内全实时录像存储功能, 且方便显示、存储、检索和回放;高清晰画面的实时显示, 易于轮巡切换。
3.2信号抗干扰性强
无线数字信号传输避免了因线路故障而发生的视频信号中断, 信号抗干扰能力强, 不易失真, 传输无延时, 新增节点时不用重新布线, 只需接入主干电缆即可, 出现故障时查找容易, 维护方便, 简单可靠。
3.3本安技术
除安装在绞车房的隔爆型计算机外, 安装在运输大巷中的所有设备均为本安型的。
3.4与地面安全生产监控系统联网
该系统通过井下工业以太网与地面安全生产监控系统联网, 实现了地面监控室值班人员对井下情况的实时监控, 不仅能直观了解井下工作现场的安全生产情况, 对存在隐患迅速处理, 避免事故发生, 也可为事后事故分析提供第一手图像资料。该系统可融入全矿视频监控系统, 成为现代化矿井安全生产监控系统的重要组成部分。
4结语
煤矿井下斜巷运输视频监控系统在平煤股份一矿井下2条斜巷轨道试用1 a来, 确保了斜巷运输的安全, 使绞车司机能够实时监控轨道车前后巷道情况及时采取措施, 为斜巷运输系统的安全运行提供了可靠保障。
摘要：针对传统斜巷综合监测系统无法实时掌握现场视频信息的问题, 研发了斜巷运输视频安全监控系统。该系统主要由有线/无线视频终端、网络传输平台、绞车房监控指挥系统等组成。介绍了系统总体结构原理、主要模块选型以及系统主要功能。运行情况表明, 该系统可使绞车司机实时监控轨道车前后巷道内的情况, 为斜巷运输安全提供可靠的保障。
关键词：煤矿,斜巷运输,视频监控系统
参考文献
[1]吉顺平.西门子PLC与工业网络技术[M].北京:机械工业出版社, 2008.
[2]胡学林.可编程控制器教程[M].北京:电子工业出版社, 2005.
[3]魏臻.矿井移动目标安全监控原理及关键技术[M].北京:煤炭工业出版社, 2011.
[4]魏巍.矿井斜巷运输综合监控系统[D].淮南:安徽理工大学, 2006.
[5]沈红卫.基于单片机的智能系统设计与实现[M].北京:电子工业出版社, 2005.
井下监控视频 篇2
随着我国经济实力的发展，城市区域不断扩大、人口增多、流动加快，各种不安全因素随之增多。由于经济发展的不平衡性，两极分化在我国国内也是越来越严重，社会存在着许多不安全因素。国际上，反恐形势严峻，不容乐观。
几十年来，虽然我国公安警力也不断增长，但不能满足实际需求。2005年伦敦爆炸案的所有嫌疑人全部落网的事实给我们很好的启示，视频监控等科技手段可以转化为城市安全的直接战斗力。实践证明，“综合监控”是解决城市安全问题的重要手段之一。为了国家的安宁，为了2008年奥运的顺利进行，国家启动了“3111”平安城市工程。
中国平安城市工程，其规模之大、投资之大、影响之大是前所未有的，也是举世瞩目的。工程具有极其显著的中国特色，没有现成的模式，也没有统一的模式。
几个月来，政府、社会和产业界一直在努力工作着，取得了许多很好的共识。到目前为止，“分区监视、集中管理、统一协调”，“整体设计，分步实施，预留扩充”等指导原则被确定，“数字化、网络化”也获得共识，系统整体架构基本定型。本方案正是在这些原则之下，提供实现高效益的解决办法。仅供业界参考和指正。本方案的突出要点是：数字化、网络化、标准化、智能化、兼容性。
数字化、网络化----只有数字化易于组网、存储和应用，只有网络能实现广域和远程。
标准化----采用国际标准的MPEG4/H.264 编解码，避免非标准而造成的消耗和困扰。
智能化----大量视频监控的出路是自动化处理，只有视频智能处理和识别能实现自动化，体现监控的价值。
兼容性----要最大限度利用现有基础、系统和投资，现有监控系统和设备需要有一个平滑过渡的方法。二．需求分析
某市某区作为平安城市的试点，需要新增视频监控点8000个，多数为分散分布的高速球机。该区原有公安等模拟CCTV系统27套，相关的DVR 120 台，需要加入到本系统。某区平安城市综合视频监控系统要求以省为一级监控中心，市为二级监控中心，区公安分局为三级监控中心，派出所为四级监控中心，治安监控点为五级监控中心。本工程为三至五级中心组网，实现综合视频监控功能，要求一半的监控点有存储视频图像15天的能力，各级监控中心有海量存储系统1至多套，可以选择性存储重要的视频图像，投影大银幕1个。五级、四级多层监控中心设置64、128、256屏幕的电视墙，分别有256、512、1024路中心同时存储的能力。三级监控中心有两个，分别设在区政府和公安分局，要求所有监控中心均有对辖区的指挥调度功能。网络现有资源为百兆带宽。要求采用最佳方案，实现最大效益。
这是一个典型的城市综合视频监控系统。系统需求有如下明显特点：
实时监控和全程录像要求高：对于要求全程录像的监控点，采用与地理分布相适应的单/多路嵌入式DVR，本公司的嵌入式DVR EDVR7XXX系列，体积小，适合野外环境，可以承担此任。对于实时录像要求不高的视频监控点，可以使用性能更好的单/多路视频服务器VS 3XXX 系列和网络摄像机 EVS 4XXX 系列。
系统新增的高速球机：本公司的网络高速球 DVS 53XX 系列完全满足性能需求。
现有的模拟CCTV系统：可以采用本公司的协议网关 PG9XXX 系列，实现模拟与数字系统的无缝连接。
现有的DVR系统：多数可以与本公司的综合监控平台兼容，少数不兼容的系统，建议改用本——————————————————————————————
公司的NDVR 系列产品。
综上所述，视频监控前端的主要问题基本解决。
各级监控中心的综合管理：本公司的综合监控平台完全可以胜任。
中心存储的设备：采用网络海量存储器和本公司的录像服务器 DVMS系列可以满足需求。
各级监控中心的电视墙：采用本公司的虚拟矩阵 完全满足需求。
各级监控中心的指挥功能：由于采用本公司的嵌入式设备均具有双向语音功能，完全满足语音指挥和音频监控的需求。
两个同级监控中心的问题：本公司的综合监控平台完全支持。
复杂的管理功能：由于采用了本公司的综合监控平台，多数功能为平台固有功能，少数功能可以在极短时间内完成开发，而且性能可以得到保障。
综上所述，监控中心的主要问题基本解决。
网络带宽如果固定在百兆，按照MPEG4/H.264的压缩率，只能传输实时CIF图像350路或D1图像70路。因此，1024路同时录像的需求只能将画质降到QCIF实时，或CIF 及D1非实时。
由于采用了本公司的流媒体服务器，网络运行架构是健壮的，系统前端设备运行有保障。
系统的主要瓶颈是网络带宽。
以上为网络资源的主要考虑。
三．方案设计
作为一个大的网络工程，最重要的是选择一个好的平台。INTERCTRL深圳微控科技有限公司自主开发的综合监控平台集成了目前国外顶尖几个主流平台的核心，在此基础上加入了本土化特色，这个全新的平台健壮、高效、实用，是一个值得业界信赖的支撑软件。
根据视频监控的普遍原则和本系统特点，决定选用性价比高、功能强大的数字视频管理系统及其相关设备，组成强有力的视音频监控系统，实现网络视音频监控，并将报警系统与之无缝连接。微控科技的数字视频和安防前端系列产品皆自主研发，采用国际标准的编解码和精心定制的嵌入式操作系统，品质高、性能稳定，没有死机和病毒的问题产生。而且在视音频压缩码流的储存速度、分辨率及画质上都有很大的改善，以高性价比、实用可靠为特点，在国际同行中居领先地位。其综合监控软件平台和应用子系统流媒体服务器、录像服务器、虚拟矩阵、协议网关等具有底层健壮、接口规范、组合灵活、系统开放、逻辑清晰、大格局架构、兼容性强、界面友好等众多优点。微控科技的综合监控平台ICP 8000 系列的功能基本涵盖了平安城市的所有需求，性能稳定可靠。该平台支持各种模拟和数字视音频设备、报警系统、周界系统、门禁系统、对讲系统及无线系统，具有强大的监控管理功能。
——————————————————————————————
微控科技的综合监控平台ICP 8000 系列具有以下优点，可满足本平安城市的总体要求：
控制工业的核心支撑软件，覆盖安防、建筑、工控、家居等多个领域；
兼容国内外数字/模拟视音频、报警、门禁、周界、对讲、无线系统；
智能识别，互联互控，连锁反应；
数字与模拟互补，前端与监控中心互补，网络主机/PC/嵌入式互补；
电子地图、自由组态、面向对像、虚拟设备、远程热机备份；
前端独立工作/中心调度监控/网络资源共享；
网络分布式文件管理；
基于网络、面向监控的综合平台；
国内外优秀系统结构和解决方案的组合和集成；
基于核心技术、基于底层、基于现有设备；
一体化技术责任，解决根本性技术问题；
大格局架构，分布式跨平台系统，支持B/S、C/S；
并行处理，网络均衡，流媒体服务；
稳定可靠，高可用性，支持多级远程冗余热备份；
详细的运行及报警记录；
易于客户化定制。
图1 微控科技综合视频监控系统
四．系统架构
——————————————————————————————
根据客户需要以及实际操作的可行性，组成多层分布式系统架构模式，以总监控中心为核心，从下而上分级传输，从上而下分级控制。
监控子网处于整个监控网络结构的底层，在这一层根据需求设置视频监控点、报警点和应用逻辑，采集满足需求的高清晰或基本的视音频信号。监控子网通过网络设备与底层监控中心网络相连，将所采集的视音频信号传送到底层监控中心，然后逐层上传到最高层总控中心。
底层监控中心由于处于整个分布体系的底层位置，设置存储服务器，流媒体服务器，设置存储服务器的目的是中心录像，在系统靠前位置存储可以减轻网络的压力。提供对所监控的信号进行实时无损的高质量24小时连续录像的能力，并可以通过刻录等手段进行定期备份。设置流媒体服务器的目的是保护视频前端，转发视频流媒体，承受网络视频访问的所有压力。监控主机用于管理本层监控中心内部视频监控网络，对监控子网中各个视频编码器所采集到的视音频信号进行设置、控制，包括视频质量、音频质量、云台的控制以及录像的没置等操作。监控电脑用于职能部门和领导的日常巡视，配备无线的笔记本电脑或掌上型电脑作为移动监控点。
各层监控中心电视墙通过网络虚拟矩阵与视频监控点相连接，将其所监控到的视频画面通过电视墙显示，可可应用于日常监控以及突发情况下召开紧急现场会议及实行现场指挥。
底层监控中心通过本地网连接所有监控设备，最高层、总监控中心通过专网或宽带网的若干路由与底层网络互连。平安城市的基础网络是专网，而不是资源和性能不易控制的公共网。
总监控中心是整个分布式监控系统中的核心，处于整个网络结构的核心层，总监控中心主要是集中视音频信息，保持通道畅通。主要的反应层和管理层是区县级监控中心。区县级监控中心与底层监控中心相比，增加了中心管理服务器，中心管理服务器所负责所有监控服务器和监控点的分配，即具体调配系统资源，如监控服务器负责哪几路视音频编码器上传，而每个监控点又从哪个监控编解码器来获取所需要获得监控的视音频信号，当然也包括智能识别系统和电视墙信道分配，设置控制逻辑，管理设备和所有分布的录像文件。
通过多层分布式的管理架构和流媒体服务器组网，将网络带宽的需求降到最底，即每个监控点并不是直接到视频编码器获取视音频，而是直接从管理服务器所分配的流媒体服务器上去获取，这样就避免了当发生多个监控点同时获取一个视频编码器所采集的信号时，对此视频编码器的上行网络带宽要求非常高的局面，只需在最底层视频监控服务器的上行带宽进行一定保障即可。本方案系统结构可以保障在网络瘫痪的情况下，系统仍有基本监控能力。整个网络的结构图如下：
图2平安城市综合视频监控网络拓扑图
——————————————————————————————
图3 监控中心网络拓扑图
1、监控中心
监控中心主要设备如下：
流媒体服务器：采用微控科技 SVS 762Q , 支持2000个监控客户端连接；
录像服务器：采用微控科技 DVMS 6900R，每一台服务器支持32路同时录像；
视频工作站：采用微控科技 DVMS 6900，每一个工作站支持16路画面监控选择；
视频识别工作站：采用微控科技 DVW 7200，每一个工作站支持8路视频识别；
虚拟矩阵：采用微控科技 VIS 3200，支持4-256路电视墙；
数据采集工作站：一台PC机运行数据采集软件；
其它配套设备：如数据库，管理工作站等，与现有网络管理设备复用。
图4 底层监控中心网络拓扑图
——————————————————————————————
2、底层监控中心
底层监控中心主要设备如下：
流媒体服务器：采用微控科技 SVS 762H , 支持200个监控客户端连接；
录像服务器：采用微控科技 DVMS 6900R，每一台服务器支持32路同时录像和回放；
视频工作站：采用微控科技 DVMS 6900，每一个工作站支持16路画面监控选择；
虚拟矩阵：采用微控科技 VIS 3200，支持4-256路电视墙；
视频识别工作站：采用微控科技 DVW 7200，每一个工作站支持8路视频识别；
编解码器群：将模拟视频与数字视频转换，可根据实际情况选择路数，如本方案的16路；
DVR：对分布集中的视频监控点（摄像机/云台），可以采用微控科技的NDVR系列和嵌入式DVR系列，路数为1路，4路，6路，8路，16路，32路；
视频服务器：对分布分散的视频监控点（摄像机/云台），可以采用微控科技的视频服务器系列，路数任选；
其它配套设备：如数据库，管理工作站等，与现有网络管理设备复用。
3、功能监控点
根据总体设计，在本地专网/INTERNET的任意点，经过授权和配置可以成为视频和数据的监控点，对设备没有特殊的要求。
五．方案的核心特点
1、全数字网络视频监控
20多年来，视频监控系统经历了从第一代百分之百的模拟系统（VCR），到第二代部分数字化的系统（DVR/NVR），再到第三代完全数字化的系统（网络摄像机、视频服务器、DVX）三个阶段的发展演变。第三代数字视频监控系统以视频压缩、传输、存储和播放为核心，以网络为拓扑，以智能实用的图像分析为特色，引发了视频监控行业的技术革命，受到了学术界，产业界和社会的高度重视。微控全数字网络视频监控系统以全新的视频编码技术和网络控制技术为核心，使得长期以来困扰大多数用户的远程监控等关键性问题得以解决。
本方案采用的技术是全数字网络监控技术。以数字模拟兼容，视频服务器，嵌入式DVR、网络存储，虚拟矩阵，流媒体服务器等为主要设备，监控范围不受区域限制，数量不受限制，——————————————————————————————
结构灵活，更加实用。
2、标准视频编解码方式
基于远距离的网络视频监控一个重要的难题就是视频码流的大小，过去监视系统之所以不能实现远距离监视和智能识别，就是监控的视频码流较大，不符合国际标准，需投入大量的金钱用于网络的改造，现在，微控科技的H.264/MPEG4视频服务器和DVR，DVX，DVMS采用最先进的标准视频编码技术解决了该问题。
由于采用先进的MPEG4/H.264视频压缩技术。压缩比和帧率可调，图像压缩比率400-900：1，传输质量非常理想(最高可达30帧／秒，分辨率为DVD级（704*576），每通道只占据32K-2M带宽，还可以通过降低帧数来减小网络带宽——当每秒传输为5帧时，带宽只占用60K。这种很高的图像压缩比可以适应于在窄带上的传送。
无论是与同族的视频压缩算法MPEGl和MPEG2相比，或是与ITU的H.263算法相比，H.264／MPEG4算法对视频数据的压缩率都占有明显优势，这对于有效节省视频监控中宝贵的IP带宽资源具有巨大的优势。ITU(国际电信联盟)推出的MPEG4 /H.264的图像编解码标准。在同样图像质量的情况下，MPEG4 /H.264编码数据量仅为H.263的50％左右，而且对网络传输具有更好的支持功能，MPEG4 /H.264能适应于不同网络中的视频传输，支持不同网络资源下的分级编码传输，从而获得平稳的图像质量。H.264不仅可以应用在窄带上(带宽小于64Kbps)，还可以灵活的扩展到高质量、高清晰度的宽带卜。这就保证可以满足不同用户的需求。随着网络技术的不断发展，MPEG4 /H.264的应用已经越来越普遍，成为了视频编码最新标准。微控科技的数字视频设备不是自称或号称的H.264,是完全符合国际标准的,可用官方和公用H.264播放器。
本系统选择国际标准MPEG4 /H.264编码作为首选方式。监控系统的视频编码采用H.264方式，保证较小带宽下非常好的动态视频效果，并攻克了网络不稳定下画面的流畅播发这一业界公认的技术难题。
3、多级分层分布式结构体系
全数字化技术是构成分布式系统的根本所在，正是由于全数字化的技术的全面使用，使整个监控系统的体系结构发生了根本性变化，从编码器开始，到流媒体服务器．系统监控平台，已经从传统的一个复杂而庞大的信号传输、控制、矩阵、存储等系统转变为标准的IP网络，稳定且具有管理特性的计算机网络，使得整个监控网络数字化、网络化、模块化、标准化、智能化。
分布式计算机控制。系统由中心服务器软件平台、各级流媒体服务器和视频编解码器组成，通过网络连接构成蹩个监控网。视频编码器独立完成某一区域的控制或实现某一控制功能，当系统要扩大规模时，只需在某一地市的视频监控服务器增加管理一个监控点即可，所以监控点的多少几乎没有限制且不增加系统的复杂性，系统配置十分灵活，扩展性好，极易实现大区域的监控。整个系统采用并行连接的模式，某一视频编码器本身的设备故障不影响其他视频编码器的正常工作，体现系统整体的高可靠性。
在监控中心设置流媒体服务器群集，单台容量为支持数百上千路视频监控信号同时接入。——————————————————————————————
另通过流媒体服务器群集实现多级监控点同时监看的要求。
六．功能性能特性
1、硬件配置
整个系统可以全部采用工业级计算机，以确保性能需求。
服务器全部采用群集化多机冗余热备份方式
CPU：双核
内存：256M或以上
硬盘：支持IDE、SATA及SCSI接口的硬盘，硬盘容量视录像资料所需保存时间而定
LAN：100MB以上
主板：尽量使用性能稳定的名牌同型号的硬件。
本系统选用的嵌入式设备如视频服务器、网络摄像机、编解码器、协议网关等，均为微控科技开发的高性能设备。所有设备集系统的应用软件与硬件于一体，具有易于使用、系统稳定性高、软件代码小、设备尺寸小、高度自动化、响应速度快、免病毒感染等特点，特别适合于视频监控的应用。
微控科技视频服务器系列
编解码器系列
微控科技网络摄象机系列
微控科技协议网关系列
图5 微控科技部分数字视频前端产品
——————————————————————————————
2、软件配置
本方案对服务器、工作站、监控PC没有过多的要求。为便于维护，建议采用同一的系统软件。
操作系统：WINDWS系列，LINUX 系列
数据库：ORACLE 或 SQL Server 以上
3、资源配置管理
本方案提供对系统资源和设备集中配置和管理及状态监控。系统资源包括本系统的所有视频源、报警源、数据库和系统动态信息。设备包括最高层至底层的所有管理设备。
底层监控中心可以对本地系统设备集中配置和管理及状态监控，但不负责提供外界接口。由系统组织者决定对外开放的接口和层次，以保障系统的安全可靠性能。
录像文件也是系统的重要资源。由于存储系统和设备不同，地理和物理分布各异，录像设备采用的编码方式不同，常常造成不能访问、不兼容等问题，使得录像文件的应用受到限制或造成困难。本系统新添的设备和应用采用了国际标准和先进的文件管理机制，避免了诸如此类问题的发生。
实际上，中国目前绝大多数DVR的视频流和文件是不标准的，更谈不上兼容性。由于本系统方案采用国际标准并有极强的兼容性，有能力解决过往文件和非标准系统的资源共享，此类特殊需求不在本方案范围内。
产品功能特性
4、视频监视
监控屏幕画面简洁明了：设置多个功能隐藏面板（云台控制，录像控制、控制菜单），可按需屏蔽各功能项。
支持多通道多种风格的画面预览：①支持1至最大64通道的画面，显示画面的切换模式灵活多样；②支持多分控组间的快速切换、不同分控组中任意通道的灵活切换。
客户端预览画质多样化：支持双码流功能，可根据实际应用情况，实现D1、2CIF、DCIF、CIF、QCIF等多种模式的画面预览，以适应不同场合的需要。局域网用户适合使用以上所有模式；监控主机使用ADSL上网的，建议使用CIF、QCIF传输和监控。
模拟和数字兼容：采用协议转换器控制不同厂家的CCTV矩阵和云台，采用编码技术实——————————————————————————————
现模拟/数字转换和解码技术实现数字/模拟转换。
图6 数字／模拟兼容模式
5、视频控制
主控与分控一体：软件自识别工作状态，当作为主控时，也可以兼作分控，监控本地的同时，也可以监控其它远程主机，接受远程主机报警信息，进行通道控制、分控录像等。
云台控制：直接在云台所在通道的画面上对云台进行控制。
兼容数字矩阵和模拟矩阵：可将数字视频图像画面进行多种方式的组合，然后解码还原为模拟信号，投送到电视墙上；同时可以通过串口控制模拟矩阵。
本地可直接控制控制报警盒输出：提供开关信号（开关门、警号输出等）。
提供音频监控的功能和选择。
可以远程关机和开机（选项）。
6、录像和回放
录像模式多样：按照分辨率划分，支持CIF、DCIF、2CIF、4CIF（D1），每种分辨率又分为多级。
录像触发类型多样：主控具有正常录像、视频丢失报警录像、视频运动报警录像、硬件探测报警录像四种模式，同时具有预录像功能，将报警触发前一段时间内的录像也进行打包，弥补了报警延时带来的缺陷。
根据自动工作计划中的设置，可按时、按需求选择任意报警类型组合进行布防。
回放模式灵活：
1、兼容欧美流行的时区；
——————————————————————————————
2、步进、时间进度条方式，回放模式及传统的文件列表回放模式；
3、支持画中画；，4、面可随意分配、拖曳，可以保存配置和随时调用；
5、录像回放具有参照性；
6、色彩提示使回放更加直观：回放日期搜索直观快捷；
7、同日期的录像状态由不同色彩标注；发挥数据备份功能可将有价值的视频或图片信息备份到指定设备中（备份模块支持DVD刻录数据）；
8、支持视频图像格式转换。
7、报警功能
独特的四种报警类型：视频丢失、视频运动、硬件探测、手动报警。
报警联动类型多样：硬件探头与视频探头，可以建立一对一、一对多、多对一的联动模式。
通过电子地图报警，同时通过报警盒联动警号、灯光等设备。
通过网络向监控中心报警等。
本地报警：支持多通警触发全屏，与报警盒联动，多种报警模式。
IP视频前端报警声音输出。
远程报警功能：监控主机通过网络将警信号传送至客户端。
——————————————————————————————
客户端以文字信息、屏幕叠加、电子地图、报警声音及视频通道自动连接报警通道等方式进行报警。
手动报警功能：
1）通过设置手动报警网络上传，可以将报警信息向指定IP上传；
2）客户端自动弹出远程报警信息，同时视频道自动切换至报警通道；客户端自动弹出电子地图告知报警方位。
支持求助、紧急按扭报警功能
报警联动快球：报警通道与快球关联，报警后讯速调整快球预置位。
手机短消息功能：报警触发后以短消息的方式通知相关人员对报警信息进行处理处理，将报警范围逐渐延伸（需相关硬件支持）。
8、用户和设备权限管理
本地用户权限管理
用户管理实行多级管理体制，管理权限更加明确，操作范围精细，避免受限用户误操作或接触敏感信息（音视频信息、系统设置信息及操作权限设置等）。
网络用户权限管理
网络管理实行多层管理体制，不同级别客户的操作都到一定程度的约束。例如对于云台控制权限管理，不同的用户同时控制云台时：
1）主控用户在操作时，分控用户不能控制；
2）当高级别的用户正在操作时，低级别的用户不能控制；
3）当低级别的用户正在操作时，系统可以中断低级别用户，把控制权限交给高级用户；
4）同级别的用户竞争操作同一设备时，系统响应优先取得控制权的用户，其他用户需要等待对方操作完毕之后才可以获得操作权限；
5）网络用户认证采用用户名密码或IP认证相结合的方式，使网络访问更加安全。
设备权限管理
——————————————————————————————
对每一个设备和对像实行权限管理机制和动态权限管理机制，使系统有极高的安全管理功能。
9、B/S 和C/S 结构
支持通用监控的B/S结构，在网络的任意点实行监控。
系统管理、维护采用C/S模式。
10、其它功能
电子地图：与报警联动；
提供多方位的报警方式；
色彩调整：自动按照预定时间进行多种视频参数方案的切换，达到不同光线强度下的最佳预览效果；
清盘及写盘故障信息：自动检查磁盘状态，如有磁盘损坏（物理或者逻辑损坏），及时提示；
语音广播：向指定客户端或其他主控端发送语音信息；
聊天室：向多个IP发送文字信息，作为公告、通知用；
网络状态督察：通过查看远程主机（多台/组）的运行状态，了解设备远行情况，及时处理故障信息；
文件传送：主分控之间进行数据文件传输，不必依赖第三方软件；
WEB SERVER管理：自定义IE方问的端口，避免与系统其它服务冲突；
端口信息：可自定义软件所需的传输端口，避免与网络中的其它软件发生冲突。[端口的开放性，使用户可以根据实际需要任意制定端口使用规则，所有端口都向客户开放]
免费提供IE控件开发包：用户可根据自己的喜好或者应用环境，自定义IE浏览的方式。
客户端（远程监控端）
11、视频监控
支持多通道多种风格的画面视频监控：①支持1至最大32通道的画面预习浏览，显示画面的切换模式更加灵活多样；②支持多分控组间的快速切换、不同分控组中任意通道的灵活切换（兼作客户端状态下）。
——————————————————————————————
客户端视频监控画质多样化：基于对码流功能，可根据实际应用情况，实现D1、2CIF、DCIF、CIF、QCIF等多种模式的画面视频监控效果，适应不同场合的需要。
12、远程录像
多分控组同时录像，报警触发分控录像。
录像回放灵活：同主机端功能。
13、远程报警
接受多通道、多分控组（不同IP）报警：发挥网络报警中心的作用。
报警方式多样：文字显示、电子地图告警、报警声音提示、视频提示（自动连接报警通道）。
电子地图报警：对于监控主机（组）地域上分布比较分散的情况，使用电子地图可直观反映报警的，第一时间作出反映。
14、远程控制
视频监控画面控制云台：直接在云台所在通道的画面上对云台进行控制。
远程控制矩阵：通过网络控制画面的组合、切换输出等。
远程控制主机工作状态：启/停录像，布/撤防报警，设置系统时间，启/停自动工作计划。
15、远程监察
网络督察：通过查看远程主机（多台/组）的运行关态，了解设备运行情况，及时处理故障信息。
16、远程维护
维护简便：通过网络，即可对远程主机进行参数设置与调整，免除了现场维护。
17、其它功能
站点分布：方便将地图中将相关站点视频快速切换到视频监控通道中。
语音广播：向指定客户端或其他主控端发送语音信息。
聊天室：向多个IP发送文字信息，可作公告用。
清盘写盘故障息：分控录像过程中自动检查分控磁盘状态，如有磁盘损坏（物理或者逻辑的），及时提示。
——————————————————————————————
文件传送：主分控之间进行数据文件传输，不必依赖第三方软件。
IE远程客户端
18、支持两种IE浏览方式
采用与主、分控相似的界面（功能），保持产品视觉上的一直性；
精简方式采用单路视频监控，同时可提供经客户IE界面个性化设置。
19、利用IE功能
通过IE远程监控进行多画面视频监控、监听、云台（快球控制）、远程回放录像资料、远程控制主机工作状态；
远程查看主机磁盘关况和日志情况；
可进行文字交流。（类似聊天）
20、分组同时监控
通过同一浏览器窗口；
实现对多台监控主机同时监控。
七．智能视频识别
1、基本原理
视频监控系统与设备虽然在功能和性能上得到了极大的提高，但是仍然受到了一些固有因素的限制，其中包含人类作为监控者自身生理上的弱点，也包含视频监控系统配置和以及视频监控设备在功能和性能上的局限性。这些限制因素使各类视频监控系统均或多或少的存在报警精确度不够、发生误报和漏报、报警响应时间长、录像数据分析困难等缺陷，从而导致整个系统的安全性和实用性降低。
近年来，随着网络带宽、计算机处理能力和存储容量的迅速提高，以及各种视频信息处理技术的出现，全程数字化、网络化的视频监控系统优势愈发明显，其高度的开放性、集成性和灵活性为视频监控系统和设备的整体性能提升创造了必要的条件，同时也为整个安防产业的发展提供了更加广阔的发展空间，崭新的应用模式和市场机遇不断涌现，而智能视频监控则是网络化视频监控领域最前沿的应用模式之一。
智能视频（IV，Intelligent Video）源自计算机视觉（CV，Computer Vision）技术。计算机视觉技术是人工智能（AI，Artificial Intelligent）研究的分支之一，它能够在图像及图像描述之间建立映射关系，从而使计算能够通过数字图像处理和分析来理解视频画面——————————————————————————————
中的内容。而视频监控中所提到的智能视频技术主要指的是：“自动的分析和抽取视频源中的关键信息。”如果把摄像机看作人的眼睛，而智能视频系统或设备则可以看作人的大脑。智能视频技术借助计算机强大的数据处理功能，对视频画面中的海量数据进行高速分析，可以过滤掉用户不关心的信息，仅仅为监控者提取有用的关键信息。
智能视频监控以数字化、网络化视频监控为基础，但又有别于一般的网络化视频监控，它是一种更高端的视频监控应用。智能视频监控系统能够识别不同的物体，发现监控画面中的异常情况，并能够以最快和最佳的方式发出警报和提供有用信息，从而能够更加有效的协助安全人员处理危机，并最大限度的降低误报和漏报现象。在世界反恐斗争日趋严峻的今天，智能视频监控显然能够成为应对恐怖主义袭击和处理突发事件的有力辅助工具。此外，智能视频监控还可以应用在交通管理、客户行为分析、客户服务等多种非安全相关的场景，以提高用户的投资回报。
智能视频的优势
智能视频监控以普通的网络视频监控为基础，除了具备广为人知的网络视频监控的优势外，智能视频监控系统还能为用户带来更大收益：
· 24x7全天候可靠监控：彻底改变以往完全由安全工作人员的眼睛对监控画面进行监视和分析的模式，通过嵌入在前端设备（网络摄像机或视频服务器）中的智能视频模块对所监控的画面进行不间断分析。
· 大大提高报警精确度：前端设备（网络摄像机和视频服务器）集成强大的图像处理能力，并运行高级智能算法，使用户可以更加精确的定义安全威胁的特征，有效降低误报和漏报现象，减少无用数据量。
· 大大提高反应速度：识别可疑活动（例如有人在公共场所遗留了可疑物体，或者有人在敏感区域停留的时间过长），在安全威胁发生之前就能够提示安全人员关注相关监控画面以提前做好准备，还可以使用户更加确切的定义在特定的安全威胁出现时应当采取的动作，并由监控系统本身来确保危机处理步骤能够按照预定的计划精确执行，有效防止在混乱中由于人为因素而造成的延误。
· 有效扩展视频资源的用途：将视频资源应用到非安全领域，如利用商场大堂的监视系统自动识别重要用户的特征，并通知客服人员及时做好服务工作；发现人群中有人不慎跌倒时，及时通知附近的商场工作人员提供帮助。此外，智能视频系统还可以帮助零售店的老板统计当天光顾的客户数量，用以分析销售情况等等。
智能视频的主要潜在应用
智能视频的应用大体上可以分为安全相关应用和非安全相关应用两大类。安全类相关的应用是目前市场上存在的主要智能视频应用，特别是在911恐怖袭击、马德里爆炸案以及伦——————————————————————————————
敦爆炸案发生之后，市场上对于此类应用的需求不断增长。这些应用主要作用是协助政府或其他机构的安全部门提高室外大地域公共环境的安全防护。此类应用主要包括：高级视频移动侦测（Advanced VMD）、物体追踪（Motion Tracking）、人物面部识别（Facial Detection）、车辆识别（Vehicle Identification）和非法滞留（Object Persistence）等。
除了安全相关类应用之外，智能视频还可以应用到一些非安全相关类的应用当中。这些应用主要面向零售、服务等行业，可以被看作管理和服务的辅助工具，用以提高服务水平和营业额。此类应用主要包括：人数统计（People Counting）、人群控制（Flow Control）、注意力控制（Attention Control）和交通流量控制（Traffic Flow）等。
从市场的需求情况来看，随着反恐形势的不断严峻，智能视频监控系统正在越来越多的引起人们的关注，需求量处于不断上升的过程当中。从总体上看，国外的智能视频应用市场正在从“概念验证”阶段向“规模应用”阶段转化，智能视频已经慢慢开始形成为一个产业。在智能视频应用的概念模型出现后不久，一些国外的公司就已经开始着手研发相关的软硬件产品。与国外相比，国内的智能视频市场还有很大的差距，目前基本上还处于空白状态。一般在监控系统中提到的“智能视频监控”实际上还停留在普通的网络视频监控（IP监控、数字化监控、简单移动侦测）的概念上。
智能化、数字化、网络化是视频监控发展的必然趋势，智能视频监控的出现正是这一趋势的直接体现。智能视频监控设备比普通的网络视频监控设备具备更加强大的图像处理能力和智能因素，因此可以为用户提供更多高级的视频分析功能，它可以极大的提高视频监控系统的能力，并使视频资源能够发挥更大的作用。
2、基本应用模式
微控科技在自己的监控平台和视频前端引入了国外知名的智能视频识别产品和技术，其安全应用模式切合平安城市的应用，适用于室内和室外的全天候环境，可以提供一套完整的解决方案。要点如下：
在平安城市的监控中心增加视频识别模块，用于识别的视频源从视频前端中选择，是一个可组合的视频流。用于识别的路数、模式和连锁反应方式方法也是可选的。连锁反应主要是与监控、门禁系统、报警系统、执勤单位等联动。
主要识别模式如下：人群密度、定向、尾随、游荡、周边入侵、移走物体、遗留物体、敏感区域靠近等。可以根据实际情况开发和调整。
智能视频监控的结果是达成了视频监控的连续性、高精准度和快速反应，实现了视频监控的自动化。
煤矿井下防爆视频监控系统的设计 篇3
关键词：煤矿,视频监控,监控网络,防爆控制
0 引言
目前,在煤矿生产的安全控制中已广泛使用各种安全生产监测监控系统,包括危险气体浓度(主要指瓦斯浓度)、各种危险压力数据的监控、设备运行状况的监控、通风状况的监控、视频监控等系统。现阶段的煤矿井下防爆视频监控系统主要是将煤矿井下特殊场合的声音、视频信息反馈到地面监控调度室,工作人员在地面根据观察到的井下情况作出判断并加以处理控制。显然,这不利于井下工作人员实行人机交互、实时直接的控制,不能提高煤矿井下防爆视频监控系统的效率,有一定的局限性。
目前所开发的煤矿井下视频监控系统的防爆产品主要集中在摄像单元,如摄像仪防护罩、云台、解码器外壳等部分设备,而对于控制单元和监视记录单元,防爆产品还不多见。在分析总结现阶段煤矿井下防爆视频监控系统的基础上,笔者设计了一种煤矿井下防爆视频监控系统。该系统可大大提升煤矿视频监控系统的安全性和可靠性,对保障煤矿安全生产具有重要意义。
1 煤矿井下防爆视频监控系统的发展
1.1 早期防爆视频监视系统
最早期的煤矿防爆视频监视系统多以摄像仪与监视器(电视)一对一的监视系统为主,如图1所示。其工作原理:将井下防爆摄像仪与地面监控室监视器或调度室电视屏通过井下视频电缆一对一直接相连,有多少个摄像仪就有多少个监视器。该系统监控设备繁多、复杂,没有任何技术含量,是闭路监视系统发展的最初阶段,其主要目的还是以监视为主。后来出现了控制器、视频服务器、变倍镜头及云台,使得多个井下防爆摄像仪通过视频电缆进入地面视频服务器,这样就可以共用一台监视器相互切换监控画面,或者共用一道电视墙来对井下各场所进行实时监控。由于引入了云台,井下人员可以根据井下实时情况来控制井下防爆摄像仪的监控方向,进一步扩大了监视范围。此时的切换控制电路因受技术的限制,只是简单的硬件电路组合,视频切换和控制还是分开独立的,所以视频监控系统的性能和功能都不高[1]。
1.2 防爆视频监视控制系统
20世纪90年代,随着计算机多媒体技术的发展,开发出了防爆视频监视控制系统。该系统通过视频捕捉卡将一路视频采集到计算机进行显示;以此为主,建立一套完善的软硬件结合的系统,将视频监视中采集到的声音、视频信号通过开发的图像分析处理系统软件进行分析处理,然后根据处理的数据与指定的控制数据相对照,根据结果操控井下的云台及镜头,自动或者人为地把控制等具体行动有机结合起来,使得煤矿井下防爆视频监控系统真正摆脱了只监视不控制的时代。
1.3 网络化的防爆视频监控系统
随着电视技术、摄像技术、计算机技术的迅猛发展,尤其是1994 年以后,网络技术的迅猛发展及通信技术的高速发展,为视频监控系统的完善和网络化提供了更加广泛的技术基础,因此,许多煤矿井下防爆监控设备都增加了网络接口,甚至是光纤接入功能,为煤矿井下监控网络提供了硬件设备。后来随着煤矿信息化的发展,全矿井光纤环网的配置又为煤矿井下监控网络提供了传输设备,这样就逐步形成了视频监控网络系统。该系统最大的特点是采用了网络技术构成监视网,方便了数据的传输与共享。这样的监控网可以构成某一范围内的局域网实现有限范围内的监控(见图2) ,也可以进入 Internet实现更大范围内的监视(见图3)[2,3]。
现阶段视频监控系统的网络化相当普及,这主要是因为现阶段煤矿井下大多采用光纤采集井下各种信息,以及工作站点和各种网络构架的运用,使得井下数据采集、上传与控制信号的下传、反馈更加有效。这不仅让视频监视与控制结合更加紧密,还使视频监控系统功能更全、稳定性更高。
1.4 防爆视频监控系统的无线移动化
无线局域网络的运用是构建数字综合无线局域网络系统的无线通信平台的基础,而无线网络的优势是布线简单、成本低;信号通过微波传输,降低了系统成本和施工难度;信号抗干扰性强,不易失真;系统设备可以将高清晰的摄像头信号高保真地传送,其传输速度快,没有延时;采用2.4 GHz和5.8 GHz频率技术,可以在较远的范围内传输,而且可以添加放大器或者无线数字微波中继传输机以延长传输距离,监控距离可达数十千米;后期维护简单方便;系统结构简单,如果有新增节点加入不用重新布线,只需插入到主干电缆上即可,出现故障查找容易,维护方便,简单可靠。现阶段主要用于煤矿井下无线接入的网络类型有GPRS、GSM、CDMA、WiFi、Zigbee技术等。但基于井下复杂的环境与无线传输的局限性, 煤矿井下监控系统的无线传输尤其是视频监控系统的无线传输技术还不成熟(见图4),因此,煤矿井下的防爆视频监控系统的无线灵活化还有待开发与研究。而地面的无线监控不受这些影响,完全可以开发出更完善、更灵活的移动监控网[4]。
2 煤矿井下防爆视频监控系统的设计
笔者设计了一套煤矿井下防爆视频监控系统,如图5所示。该系统使得井下工作人员观察与操控
可以相互挂钩,方便作业,也能在井下发生事故时起到“黑匣子”的作用,完善了煤矿井下防爆视频监控系统体系,提高了系统的安全性和可靠性。
该系统在防爆区域使用标准防爆设备,在安全区域结合现代化监控的特点,综合了计算机技术、IP视频技术、视频数据的压缩及解压处理技术、互联网应用技术,实现了基于TCP/IP的点对点、点对多点、多点对多点等远程视频实时编码组播(广播)和监控、远程控制摄像机和云台的功能。该典型防爆视频监控系统还可扩展至气体防爆、粉层防爆等各种危险环境的视频监控中。在今后的开发过程中,如果将矩阵控制器、多画面分割器以及多媒体等设备放入井下,则会形成一套更加完善的系统;如果进一步研究开发对视频监控对象的控制功能,那么对煤矿安全监控系统的性能将是一个极大的提高。
3 结语
从煤矿井下防爆视频监控系统的发展历程出发,总结了现阶段煤矿井下防爆视频监控系统的不完善,尤其是矿用防爆视频监控设备开发的不全面。研制了一种新型煤矿井下防爆视频监控系统,完善了井下防爆视频监控体系,有利于井下工作人员实行人机交互、进行实时控制、直接作业,提高了煤矿井下视频监控的效率。但防爆视频监控系统的开发及利用还刚刚起步,还要再开发特殊环境应用的视频监控系统,对视频监控对象的控制功能也需要进一步研究开发。
参考文献
[1]周金良,陈亮.防爆监视控制系统的发展及应用[J].中国安防产品信息,2004(6):44-47.
[2]肖涛,马震,付吉奎,等.一种面向中小型煤矿的视频监控系统设计[J].工矿自动化,2009(10):107-109.
[3]黄欢,和卫星,吕继东,等.基于无线局域网的煤矿视频监控系统[J].工矿自动化,2008(2):45-48.
井下监控视频 篇4
关键词：矿井视频监控,无线传输,MPEG-4编码,WiFi通信协议,RTP流媒体协议
0 引言
煤矿井下作业远离地面,地形复杂,安全隐患较多,瓦斯爆炸、地下渗水等事故频发。采用井下视频监控系统不仅可以对井下生产现场进行实时监控,而且能及时发现事故源头,防患于未然,更重要的是可以为事故分析提供第一手现场图像资料,对煤矿井下的安全生产具有重要的指导作用。基于此,笔者研究并实现了井下无线视频监控系统的关键技术[1]。
1 系统总体设计
井下无线视频监控系统主要包括井下数据发送端和地面监控主机(接收端)。井下数据发送端主要包括视频采集模块、视频压缩模块和视频发送模块。地面监控主机包括视频接收模块、视频解码模块和视频显示模块,实现了对视频数据的接收、解码和回显功能。
数据发送端采用三星公司生产的S3C6410作为主控制器,控制数字摄像头tvp5150不断采集视频图像,对采集到的数据进行压缩编码,为视频数据传输做准备。数据发送端应用程序的开发环境选用Linux嵌入式操作系统。结合Linux操作系统的特点和所选用的硬件平台,选用稳定、可靠的日志式文件系统Ext3作为根文件系统。
2 系统关键技术
2.1 视频采集
数据发送端使用Video4Linux2(V4l2)接口设置数据采集摄像头的参数以及调用设备驱动捕捉视频图像。V4l2是嵌入式Linux下视频设备的内核驱动,它为Linux环境下的应用程序提供了一系列接口函数,通过调用这些函数执行打开、读写和关闭设备等基本操作。
系统视频采集流程如图1所示。
2.2 视频编解码
本系统选用MPEG-4标准对采集的视频数据进行压缩编码。MPEG-4是目前网络多媒体传输的主要格式。它利用很窄的带宽通过帧重建技术来压缩图像数据,以求利用最少的数据获得最佳的图像质量[2],满足实时视频数据传输要求。MPEG-4标准占用的带宽可调,占用带宽与图像的清晰度成正比,从根本上解决了图像数字化和带宽之间的突出矛盾,实现了高质量视频图像的极高压缩比。
本系统选择开源软件xvidcore0.9.2版对视频图像进行MPEG-4编码。xvidcore的交叉编译过程:(1) 下载源码,并解压源码;(2) 设置环境变量;(3) 生成Makefile文件,./configure --prefix=/opt/xvid --disable-assembly-host =arm-linux;(4) 编译;(5) 安装。这时在/opt/xvid目录下就会出现所需的头文件和库文件。将库文件复制到开发板,目的是为视频编解码模块编程提供函数接口。
由于地面监控主机采用Windows XP操作系统,因此采用VS2005对xvidcore0.9.2进行编译。
2.3 视频数据网络传输
目前无线通信网络标准主要有3G、WiFi、Bluetooth、ZigBee等。其中WiFi相对于其它无线通信传输标准来说,具有传输速率高、支持协议多、结构灵活、成本低等特点,所以井下无线视频监控系统采用WiFi标准搭建无线网络环境[6]。
2.3.1 WiFi无线网络的搭建
(1) 通过modprobe命令加载WiFi模块。
(2) 用ifconfig eth0 up命令打开WiFi网络接口。
(3) 用wpa_supplicant设置无线网络。wpa_supplicant是WPA/WPA2认证的客户端,同时也适用于WEAP,有线、无线网络都可以使用其进行配置。首先移植wpa_supplicant至开发板,然后执行wpa_supplicant-B-ieth0-c/etc/tkip.conf命令后就可以连接到无线网络上。这里tkip.conf文件保存了可用的无线网络配置。
(4) wpa_supplicant提供了用Qt编写的GUI应用程序wpa_gui。通过该程序可以搜索当前可用的无线网络并对其进行配置。对于已成功配置的无线网络源,可选择将其保存到tkip.conf文件中。在本系统的设计中,笔者对wpa_gui源码进行修改,增加了手动配置和自动配置两种设定IP地址的方法。
2.3.2 基于RTP协议的视频数据传输
RTP(Real-time Transport Protocol,实时传输网络协议)是目前常用的在Internet上处理多媒体数据流的网络协议。利用该协议能够在一对一(单播)或一对多(多播)的网络环境中实现流媒体数据的实时传输。本系统采用Jrtplib-3.7.1实现流媒体数据的网络传输。Jrtplib是一个用C++语言编写的开源RTP库,它完全遵循RFC1889协议设计,可运行在Linux、Windows等多种操作系统上。
在带宽比较低的情况下,图像数据丢帧现象较为严重,对监控主机的视频质量影响很大。本系统采用对一帧视频图像压缩后的数据拆帧再发送的方法来减少丢帧率。监控主机依据RTP包头中的时间戳顺序对接收到的数据重组。由于本系统的网络最大有效载荷为1 500个字节,所以将每个RTP包所包含的数据字段定义为不大于1 400个字节。具体流程如图2所示。
监控主机依据RTP包头中的mark标志位来判断一帧数据是否接收完成。如果mark标志位为0,表示尚未完成当前帧的传送;如果mark标志位为1,表示当前帧接收完成,开始接收下一帧数据。
3 系统实现
井下无线视频监控系统采用Qte4.7.2编程实现。Qte是一个多平台的C++图形用户界面开发包,采用面向对象的编程思想,并且支持组件编程。系统主要实现多路视频监控、拍照、历史视频数据回放、无人值守方式监控等功能。
监控主机应用程序界面可同时显示4路井下视频图像。在正确设置每一路监听端口等网络信息后即可开启视频监控。用户在该界面上可设置无人值守监控方式的视频捕捉时间间隔,设置完后开启无人值守监控功能,系统即可定时捕捉视频图像,并将视频数据以avi格式保存到指定文件夹下。当用户需要查看历史视频图像时,该界面将以avi格式播放指定的监控图像。用户还可通过该界面查询井下违章记录。
数据发送端在发送视频数据前,需要正确设置监控主机的IP地址、监听端口等信息。数据发送端界面如图3所示。点击“显示视频”按钮,可以实时显示本地摄像头采集到的视频图像。
4 结语
在PC机上对井下无线视频监控系统进行测试,结果表明,该系统每秒可传输25帧MPEG-4视频数据,且监控主机端的视频图像清晰流畅。
参考文献
[1]刘艳兵,杨维,王曙光,等.煤矿井下无线视频监控系统的设计与实现[J].湖南科技大学学报:自然科学版,2009,24(4):16-20.
[2]艾书华,徐立鸿,徐盛林.MPEG-4在嵌入式视频监控系统中的实现[J].计算机测量与控制,2006,14(1):67-69.
[3]钱华明,刘英明,张振旅.基于S3C2410嵌入式无线视频监控系统的设计[J].安防科技,2009(9):1132-1134.
[4]刘富强.数字视频监控系统开发及应用[M].北京:机械工业出版社,2003.
[5]李振玉.图像通信与监控系统[M].北京:北京邮电大学出版社,1994.
井下监控视频 篇5
传统的矿用无极绳绞车的运行需要移动信号工跟随梭车运行, 信号工劳动强度大, 且运输效率低下。为解决上述问题, 杨河煤业成立科研小组, 会同相关生产企业对科学化、智能化、自动化的无线视频监控系统进行了研究。
1 概况
郑煤集团杨河煤业位于河南省郑州市西南35km的新密市来集镇境内, 东南距新郑市26 km, 西北距新密市城区8.5 km, 是郑煤集团公司骨干矿井, 目前核定生产能力为205万t/a。杨河煤业井下有3个开采水平, 3 1、3 2及4 2三个采区。井下-180 m轨道巷全长1 800 m, 始建于2008年9月, 采用锚喷支护, 断面13.2 m2, 1 500 m向外为平巷, 1 500~1 800 m为斜巷, 最大坡度11°, 为该矿32采区连接31采区的主运输巷道。巷道中铺设有胶带机1部、架空人车1部、无极绳绞车1部, 主要担负着31采区的人员、物料及原煤运输作业。
2 技术路线及方案论证
2.1 技术路线
为适应矿井当前发展形势, 以“多上设备少上人”为出发点, 考虑到矿井自动化发展的需要, 着重采用新技术、新装备, 改变传统的移动信号工跟车运行的无极绳运输模式, 最终实现无极绳绞车无线视频监控系统与矿井自动化系统相融合, 实现视频化开绞车。方案对比如下。
(1) 使用传统的移动信号工跟车运行的运输模式, 即在运输巷道中铺设漏泄通信系统, 由移动信号工持信号机跟车运行。
(2) 无线视频跟车系统着重采用新技术, 在运输大巷中铺设安装无线Wi Fi信号, 实现在无极绳梭车安装的无线视频与音频集中显示在绞车房中, 使司机集中监控, 司机不但能实时监控梭车前方的异常状况, 还能对梭车进行喊话、预警等。整个系统的投用, 彻底取消了信号工跟车运行的运输模式, 提高工效, 能有效避免不安全事故的发生。
2.2 方案论证
传统的无极绳绞车跟车运行模式系统结构简单, 资金投入小, 但需要信号工跟车运行, 职工劳动强度大, 且运输效率低下, 存在运输不安全的现象。而无线视频跟车系统功能较完善, 可实现运输大巷无线视频与音频的无线传输, 实施后可取消跟车工跟车运行的运输模式, 减少人力资源的投入, 系统还能与矿井自动化系统相融合, 是矿井轨道运输系统发展的方向。
3 技术方案的确定
根据方案设计思路和设计-300 m轨道巷机车运输调度中无线视频技术的应用经验, 结合市场无线视频监控产品的性能与原理, 经多次反复讨论和调研, 确定了杨河煤业-180 m无极绳绞车无线移动视频系统技术方案。
3.1 网络结构设计
(1) 一级网络:系统分站任一网络接入点就近通过光电信号转换, 利用光缆与井下工业环网相连, 上传至地面调度室, 实现远程登录访问。
(2) 二级网络:在无极绳绞车运输大巷中铺设监控基站、车载无线视频与音频发射和接收装置, 无极绳绞车房设置安装控制终端等设备, 用光缆将现场设备和系统分站相连, 实现大巷无线Wi Fi全覆盖, 形成无线视频局域网络系统[1]。
3.2 无线移动摄像仪的选用
根据井下巷道中光线差的特点, 着重采用低照度[2]、强光抑制数字摄像技术的本安摄像仪, 拍摄的图像效果清晰, 克服了井下部分场景摄像仪由于无法避免灯光的直射、画面大面积发白的技术问题, 更利于监控中心观察。
3.3 无线音频的传输
通过无线Wi Fi信号, 实现绞车司机与无极绳梭车司机的无线喊话功能, 便于及时警告前方人员注意避让, 正常运行时音频系统随机播放“正在行车, 严禁行人或作业”的警示语[3]。
3.4 无极绳绞车房设置主控机
正常情况下主控机实时显示移动视频画面, 也可通过主控机对各技术参数进行设置或历史信息查询, 并生成生产报表。
3.5 手持机的选用
通过无线Wi Fi信号, 实现全巷道手持机无盲区漫游[4], 并实现固定信号工与绞车司机无线通话, 通过移动手持机还能对无极绳绞车主控制回路实施紧急停车处理。
4 技术方案的实施
4.1 系统功能设备的设计安装
(1) 系统主控机的设置。主控机设置在井下无极绳绞车房控制操作台处, 便于绞车司机观察画面, 用于管理人员登录控制系统及修改无极绳绞车运行参数、显示梭车运行状态及位置等。
(2) 监控基站及分站的设置。根据杨河煤业-180 m运输大巷的现场状况, 共设置监控基站8台, 每台间隔300 m, 巷道变坡点处适当缩短基站的间隔距离, 基站分别安装在-180 m架空人车横梁上, 基站的天线分别指向无极绳绞车房及尾轮方向, 便于接收、传送无极绳梭车安装的无线音视频信号。
(3) 无线移动摄像仪的设置。根据梭车的结构与作用指标, 无线移动摄像仪的设置必须保证不影响梭车的作用性能, 又能满足运输摘挂车辆及维护设备时的可操作性。经过反复研究, 最终采用2根200 mm×260 mm×1 200 mm的方筒立于梭车中部并与梭车固定牢固, 2根方筒上方分别安装2台移动摄像仪及接收、发射天线, 摄像仪分别指向梭车前后2个方向, 用于监控绞车运行时前方道路及后方运输车辆的运行状况。
(4) 无线音频的设置。无线音频扩音箱安装设置在无线摄像仪立柱前方, 用于传输绞车司机对梭车的喊话及无极绳绞车运行时的随车报警。
4.2 无线移动视频监控系统局域网的搭建
利用光缆将监控主机、监控基站分别相连通, 系统供电电源为127 V, 系统形成后, 实现大巷Wi Fi信号全覆盖。
4.3 无线局域网与矿井自动化环网的融合
无线移动视频监控系统局域网系统中的任一接入点就近接入矿井自动化环网中, 实现调度系统界面远程监控。安装实施后的绞车运输监控系统如图1所示。
5 系统功能的实现
(1) 实现了可视化监视功能。以实时视频显示的形式显示在计算机上并能同时显示梭车的位置及行车方向等[5]。
(2) 重演功能。能全天候24 h实时记录系统运行情况, 并根据记录的运行数据在显示设备上重演规定时间内的实际运行过程, 可为分析事故原因、改进调度策略提供根据。
(3) 故障诊断与维护功能。系统能随时反映系统设备和基站的工作状态, 能自动进行该系统的故障诊断并完成报警。同时远程计算机也可以通过Internet在不影响系统工作的情况下对系统进行诊断和维护。
(4) 系统能自动生成运输报表, 便于查询每班、每天或每月的运输量。
(5) 具备移动手机的语音通信功能。通过在手机上设置快捷键可实现梭车的急停或打点功能, 方便跟车信号工在紧急情况下保证梭车的安全运行。
(6) 实现了联网功能。系统具有OPC软件功能及硬件RJ-45接口功能, 能够直接接入自动化环网与自动化集中控制信息平台。管理系统可共享数据, 可直接采用IE浏览器浏览本系统的监控画面[6]。
6 效益分析
(1) 充分利用矿井原有的自动化工业环网, 节省传输通道 (光纤、通信基站等) 的投资费用和维护费用。
(2) 搭建基站传输平台和监控平台, 一次投资, 长期受益。
(3) 减少了信号工跟车工序, 有效降低人员成本, 取消跟车工跟车运行后, 每天减少用工3人次, 每年为矿节约资金14万余元。
(4) 减少了运输事故发生率, 保证了无极绳绞车运行安全, 提高了煤矿的安全生产运输管理调度水平。
(5) 加强对运输的调度和管理, 提高运输能力及运输效率。原信号工跟车运行时, 无极绳绞车变频速度最快只能达到1 m/s, 以适应信号工跟车步行速度。无线视频投入使用后, 取消了信号工跟车运行, 无极绳绞车速度提高至1.5 m/s, 运输效率提高了近50%。以安装31022工作面为例, 原计划20d安装完成, 而投用无线视频系统后, 运输效率大大提高, 比原计划提前5 d完成31022工作面安装, 为矿井赢得7 000 t的原煤产量 (约280多万元) 。
(6) 提高煤矿整体运输自动化水平, 发挥煤矿运输调度系统的综合管理效益。
7 结语
无线视频监控系统在无极绳绞车运输中应用后, 改变了原有移动信号工跟车运行的传统运输模式, 提高了工效, 降低了生产成本。该系统除对无极绳绞车运行情况的实时监控外, 还配套了通信、打点、无极绳绞车的控制、对讲等功能, 解决了无极绳绞车司机轨道异常情况监控不到位的问题, 做到了现场实时监控, 并与矿井自动化环网平滑对接, 实时信息沟通。绞车的实时控制提高了矿井自动化水平, 降低运输事故发生率, 具有良好的安全技术效益和社会经济效益。
摘要：为了解决无极绳绞车在运输过程中存在的监测监控不到位及调度管理困难问题, 结合矿井实际情况, 对煤矿安全监控技术进行了论证分析, 提出了应用无线移动视频监控新技术解决绞车运输安全问题。实践应用证明, 利用远程视频监控技术, 绞车司机可以随时监控绞车运行状态, 从而提升了煤矿安全管理水平。
关键词：无线移动视频监控技术,无极绳绞车,集中监控
参考文献
[1]杨娟, 郭江涛.WIFI通信技术在煤矿井下的应用[J].煤矿安全, 2008 (2) :49-51.
[2]万云峰.低照度摄像机的现状及建议[J].智能建筑电气技术, 2007 (5) :60-61.
[3]国家安全生产监督管理总局, 国家煤矿安全监察局.煤矿安全规程[M].北京:煤炭工业出版社, 2010.
[4]孙继平.矿井无线传输的特点[J].煤矿设计, 1999 (4) :20-22.
[5]戴如松, 王宝山, 王原会, 等.煤矿井下机车识别、定位、跟踪系统的研制[J].电脑开发与应用, 2003, 16 (9) :23-25.
井下监控视频 篇6
关键词：机车监控系统,发展前景
0前言
目前以轨道传感器为主要技术的系统 (DCS系统) 仍占据着我国煤矿井下运输监控系统设备部分市场。随着国内科研和制造单位的日益发展壮大, 研制水平的不断提高, 品种齐全和多样化, 以及它具有价格低和服务及时等诸多优势, 不言而喻, 以轨道传感器为主要技术的系统将会逐年下降。另外, 随着我国高产高效现代化矿井建设发展的需要, 以轨道传感器为主要技术的系统, 远远不能满足现在煤矿井下辅助运输的需求。KJ221采用无线传感网络+现场总线控制结构 (FCS) , 具有高效能、多用途、灵活方便、高效安全和适应性强等优点, 在功能和控制范围上, 可多可少, 可大可小, 以满足不同矿井井下机车运输的要求, 在追加投资后系统能方便地扩充功能和扩大控制范围。该系统为整体优化设计, 采用以软代硬的设计思想, 强化软件, 简化硬件, 降低设备造价, 减少设备数量, 减少系统的故障点, 提高系统功能及可靠性。而且系统的可扩容性大, 兼容性强, 能够满足国内所有的煤矿企业。系统采用工业以太网满足不同规模煤矿的需求, 也可以接入现有的总线系统内, 从而降低成本。所以井下运输监控系统在我国煤矿井下运输中占有的比例将逐年扩大, 且前景看好。
1 系统概述
(1) KJ221机车运输监控系统用于恶劣环境的无线网络+现场总线式工业控制系统 (FCS系统) , 系统以运输监控系统为基础, 在地面主控室对矿井大巷的矿车运输实现监控和自动调度。能实时显示井下大巷各列车位置、车号及信号灯、道岔状态和区段占用情况, 指挥列车安全运行。系统能随时反映每段设备和传感器的工作状态, 故障自动诊断、报警, 记录运行过程数据, 能生成管理报表和列车循环图;整个系统无动触点, 采用电隔离, 可靠性高。
(2) 系统设计遵循《煤矿安全规程》、《井下机车运输信号系统技术装备标准》、《煤矿井下机车运输信号设计规范》等行业标准, 技术先进, 安全可靠。
(3) 该系统主要由主控设备、通讯站、控制分站、接收器、发射器、司控电动道岔装置、系统显示器、语言告警装置和车辆传感器等设备组成。井下所有设备已通过煤炭工业防爆检验站和煤炭工业安全标志办公室的检验和审核, 并发有防爆和煤安标志证书。
(4) 系统设计采用先进的通信、监测、信息处理、计算机等技术构建以无线传感器网络 (wireless sensor network) 为技术基础的井下轨道运输监控系统。它依靠无线接收网络检测车辆的运行状况, 由就近控制分站传送到运输调度中心, 在图形显示设备上以模拟图显示出来, 供调度人员掌握, 并且依靠计算机强大的记忆、判断和运算能力, 将调度人员的调度意图分解为具体的控制指令, 控制执行设备完成道岔位置与进路开放等调度动作, 从而达到保障运输安全、提高指挥效率、增加经济效益的目的。
2 主要实现功能
(1) 调度功能:
具有自动、手动、检修三种工作方式, 可在上位机或主控台上切换, 检修方式用于人工调整井下车场的信号灯。能根据设计及现场实际情况, 完成信号闭锁和道岔控制。调度员能醒目地监视到矿井运输各主要区域内所有电机车的运行和设备工作状态, 系统能按调度员发出的运行任务指令自动指挥列车循环运行, 根据需要也可随时分进路、分车辆实施调度, 即实现自动或半自动调度。
(2) 闭锁功能:
具有进路与进路之间的开通情况闭锁和区段自动解锁功能。道岔位置指示闭锁, 保证进路上全部道岔闭锁在规定位置。列车占用区间闭塞, 保证其他车辆不得进入占用区间。信号指示和电动转辙机联动并闭锁, 确保信号指示与道岔实际位置相符, 不致错发信号。具有道岔不密贴闭锁和挤岔显示及报警。系统应具备“故障导向安全”的功能及矿井运输“信、集、闭”所需要的其它闭锁功能。
(3) 显示功能:
本系统显示器和计算机进行双屏显示, 显示形式可采用模拟图、表格、汉字、图像等。显示内容包括: (1) 列车位置、运行方向等; (2) 区段车辆情况; (3) 信号灯及闭锁信号灯状态; (4) 道岔位置及挤岔不密贴显示; (5) 机车询问显示; (6) 井下车场的模拟显示。
(4) 管理功能:
管理计算机能自动打印有关管理数据或图表。管理数据内容主要包括: (1) 统计每班、每日、各煤仓的出煤量; (2) 电机车和系统内各种设备的运行情况; (3) 闯红灯时间、地点等。管理图表主要有:机车运行循环图表, 系统运行日志及相关报表等。在计算机中能随时反映系统内设备的工作状态, 并诊断出故障位置, 即具备故障诊断功能。
(5) 超速报警功能:
能够及时提醒由于各种原因导致机车行驶过快, 同时当车辆进入区段时, 设备有语音提示:“该区域车辆占道, 其它车辆禁止进入”。能够在现场提供超速、追尾、掉车等报警, 让机车司机能够及时了解机车的运行状况。
(6) 故障自诊断功能:
能随时反映系统内设备和传感器的工作状态, 能自动进行故障诊断并完成报警。
(7) 可视化监测功能:
在计算机终端和图形设备上以文字、模拟图和表格等形式实时显示各列车位置、车号、运行方向、车皮数及信号机的状态、道岔位置和区段占锁等运行状态信息。实时显示运输大巷运行机车状态, 运行过。操作员能统观全局, 知道每辆车的具体位置, 便于整体控制。
(8) 重演功能:
能够根据记录的运行过程数据, 对记录信息进行分类查询, 在图形设备上以随意速度重现指定时间内的实际运输过程, 重演站场状态, 查看调度主机的各项系统信息, 对记录信息的分类查询, 为分析事故原因、改进调度策略提供技术支持。
(9) 防追尾功能:
通过无线网络传感器获取机车的位置, 同时报警, 避免机车追尾。
(10) 其它功能:
弯道语音报警功能:系统应具备语音功能, 有清晰的语言报警功能, 具备声、光、电一体的提示输出。兼容性和可扩充性:系统具有优良的兼容性和可扩充性, 例如:可接温度、瓦斯、湿度等其它传感器, 并配合相应软件以形成运输、生产和环境三合一的监控系统。远程诊断与维护功能:远程计算机可以通过网络, 在不影响系统运行的情况下对系统进行诊断和维护。
3 工作原理
KJ221井下系统主控器通过网络电缆, 一方面接受工控机的访问, 将所收集的检测信息整理打包, 上传给工控机, 同时接受工控机下发的控制指令;另一方面系统主控器自己将不停地对所连接的检测设备进行检测, 如接收器机车累计请求信息、显示器和司控道岔的回测信息等, 并下达控制命令, 控制司控道岔和显示器。具体处理过程如下:
系统主控器对显示器的处理过程:主控器除按上位机命令以编码方式发送显示器点灯模式外, 还不停地检测显示器的显示状态, 并判断是否与命令模式一致, 否则就向上位机告警。如果和分站失去通讯时间超过10秒, 则显示器将自动归为显示器初始模式。
系统主控器对司控道岔执行器的控制和检测过程:首先将定位或反位命令以编码的形式连续发送给执行器驱动模块, 同时不停地检测执行器的状态回测信号。若回测位置与控制位置不一致或道岔不到位时, 系统主控器将及时把信息上报给上位机, 上位机将给系统主控器连续发3次执行命令, 直到道岔到位, 否则上位机将报警挤岔。
系统主控器对接收器信息的处理过程:接收器将从天线接收到的信号转换成编码信号传给系统主控器, 系统主控器将这些编码转换成固定代码, 如:车类、行车方向、行驶速度等各种请求, 然后传送给上位机。
显示器的基本工作原理是:系统根据路段占用情况和机车位置状况, 决定对显示器发出何种显示信号命令, 显示器接收显示信号命令时, 显示所需的信号, 如红灯或绿灯。同时显示器也将自身当前显示模式, 回送给系统主控器, 以告知自身显示状态。若显示器与系统失去通讯, 10秒钟后自动复位。
在KJ221系统中, 将KJ221-FS发射器安装在机车司机驾驶室内, 天线安装在车顶棚中间, 供电采用机车逆变器输出的24V电源。系统运行时, 发射器将机车车号编码及机车调度、管理所需的其它编码信息键控调制后用无线电的方式发送出去, 这些信息被安装在平巷各监测点的接收器接收后, 传给系统主控器, 再由系统主控器通过网络传至上位机监控系统, 从而使系统实时显示车号、车类等信息。
车辆传感器采用电涡流式无接触传感方式工作, 即当机车车轮经过安装在轨道内侧的一对车辆传感器时, 车辆传感器产生感应信号并上报系统主控器, 从而实现机车车位的监测。另外, 每对车辆传感器的安装均错开一定的距离, 这样除了可以监测机车车位外, 还可以判别机车运行方向以及通过的车轴数, 使计算机能够计算出车皮数, 从而实现运量的月报表统计工作。
4 结语
相对于传统的系统, KJ221优势明显:
KJ221采用无线传感器网络, 把无线网络传感器分布在大巷的顶端或两侧, 信号布满大巷内可以有效解决由于车轮挤压、机车震动、积水的情况造成的信号失灵问题。
KJ221采用无线传感器能够实时、准确的把采集到的信息输送到主控器上, 由主控器发送到工控机上, 达到显示机车的位置、方向、机车的运输过程。通过调节无线网络传感器的分布来精确机车位置, 可以精确到10米, 给机车精确定位提供有效依据。
KJ221系统采用无线传感器网络技术, 每辆机车只有一个发射器相当于每辆车只有一个信号源。从根本上杜绝了传统“信集闭”由于轨道上轨道传感器信号不稳定产生很多信号源造成的大量的假车现象。
KJ221使用无线网络传感器技术, 对机车的精确定位、跟踪、监控、调度全是无线双向传输, 有效解决了这一难题同时也降低了成本。另外, KJ221系统为现场总线控制结构 (FCS) , 各分站就近安装在控制现场, 并联挂接在一条通信电缆上, 比较以集散分布式 (DCS) 控制结构和轨道计轴传感器为技术核心的系统, 节约电缆30%以上;KJ221系统为分布式现场总线控制系统, 只有一条总线, 单个设备都能够直接挂接在总线上, 1000米一台分站, 不需要单独的电源箱和接线箱。
可操作性好, 定位精度可自由选择。煤矿井下机车定位系统采用先进无线网路传感器技术, 识别区域可以准确界定, 通过网络接收机的布局, 机车定位精度为10米, 运行稳定, 计算误差小等优点.与其它常用节点定位技术相比, 无线电干涉测距定位技术具有定位精度高, 传播距离远, 所需硬件设备少等优点。整个系统设计成为“傻瓜型”, 对用户的要求极低, 具有简易可调的功能、故障自动巡检功能等。系统操作简单, 并可对故障地点自动报警, 维护方便。
井下监控视频 篇7
当前我国有很多煤矿企业井下的供电系统都采用的是人工值守的方式, 利用综合保护器进行就地操作, 而由于井下的工作面经常发生变动, 因而变电站需要频繁地移动, 这就导致井下中央变电所和采区变电所分布分散。并且, 由于井下工作条件恶劣, 井下众多的供电设备的运行都会受到一定的影响, 仅仅依靠人力来控制井下供电设备的运行不仅会给相关操作人员带来无法估量的危险, 再加上无法对危险进行及时的反馈, 因而在煤矿的生产过程中仍旧会出现诸多安全隐患。煤炭是我国工业的重要原料, 也是电力供应的最主要能源, 因此实现煤矿井下供电系统的综合自动化对于实现安全生产具有重要意义。
2 煤矿井下供电监控系统概述
井下供电设备的三大被动保护措施。
1) 过电流保护。供电设备中电流异常大的现象称为“过电流”, 当供电设备内通过的电流超过了其设计能够承受的最大电流的时候就会导致供电设备出现损坏。而对于煤矿井下来讲, 过电流所带来的热量很容易导致井下瓦斯的爆炸等安全事故, 因此必须对井下的供电设备进行过电流保护。
2) 漏电保护。漏电是电网经常容易出现的问题, 一般由于电网处在恶劣的环境之下, 导致电缆的绝缘层受到了损伤, 继而发生的漏电现象, 被称为集中性漏电。而整个电网线路的绝缘水平偏低, 从而导致整个线路都发生漏电的现象, 则称为分散性漏电。由此可见, 对井下供电设备进行漏电保护是非常重要的。
3) 保护接地。保护接地是将供电设备的外壳同大地相连接起来, 由此将异常的电流导入地下, 以达到对供电设备的保护的目的。
3 煤矿井下供电设备监测监控系统构成
3.1 地面监控主站硬件构成及功能
地面监控主站由数据服务器、通讯服务器、监控工作站三大部分构成。其具体结构如图1所示。
3.1.1 数据采集服务器
所谓的数据采集服务器是利用相关的硬件和软件系统, 实时采集井下供电设备运行的各种数据的关键设备。数据采集服务器能够定时自动采集数据, 根据操作者的要求实时采集数据, 控制对数据的停止采集或者不断采集、修改终端参数, 如各种报警限值、传感器量程等。
通过数据采集服务器的设定和应用, 能够及时监控井下供电设备的运行状态, 当井下供电设备的运行参数超过警戒值, 则自动停机或者提醒操作者。对于井下供电设备的任何异常情况都会记录在案, 以便于接下来的故障维修或者井下机械设备的定期维护工作。一般来说, 井下数据采集服务器是有多套的, 这样才能保证一个数据采集服务器出现问题, 整个系统还能够接着使用。数据采集服务器相当于人类的眼和耳, 能够自主收集各种信息, 为其他供电设备的稳定运行提供参考性的依据。
3.1.2 通讯服务器
在数据采集服务器收集了井下供电设备运行的相关参数之后, 需要利用通讯服务器来将手机的相关数据信息进行传递和处理。通讯服务器中所储存的数据都是经过提炼整理的, 这样就极大地减少了信息的冗余度, 避免没有用的信息占用过大的内存空间, 提高系统的运行的稳定性。用基于JAVA技术开发Web综合信息发布系统, 根据各子系统的数据组织成相应的Web页面发布信息, 从而将收集来的各种信息以良好的人机交互界面呈现出来, 更为直观, 同时也更为有效。
3.1.3 监控工作站 (PC操作员站)
监控工作站是整个煤矿井下供电设备监测监控系统的中心, 主要应该具备以下功能: (1) 实时显示整个井下供电工作设备的系统图, 以及所有供电设备工作的状态, 包括各种工作时参数的设定等。 (2) 报警功能, 由井下各种监测探头监测到的供电设备的运行状态如果超出了预设的警戒值, 如温度、电流、电压等过高, 则自动向监控工作站发出警报, 提醒工作人员注意, 报警功能中还有报警确认和报警启用或禁止等功能。 (3) 系统诊断功能。通过访问系统中保存的历史中的井下供电设备的运行数据, 确认井下设备运行是否稳定, 如果不稳定交由维护人员进行维护, 促使井下供电设备的维护工作由被动向主动转变。 (4) 在线帮助功能。整个系统中应该包含必要的操作指南, 从而让使用者在很短的时间内能了解系统的各项功能, 并且达到熟练运用的程度。
3.2 井下电力监测分站各模块及其功能
3.2.1 工业嵌入式通讯服务器
工业嵌入式通讯服务器是保证井下电力监测分站与地面控制中心主机实现良好地数据交换的保证。
3.2.2 监测主机
一套计算机系统, 采用双机备用模式, 通过RS485接口将井下当地PLC控制模块、综合保护器等数据进行采集、处理、传送, 将井下各供电设备的运行状态及参数实时传送到地面主站, 起桥梁的作用。
3.2.3 信息采集模块
科技的发展带来了数据采集仪器的更新。当前各种采集仪器的精度都非常高, 可以采集现场母线三相电压、电流、功率等随时间连续变化的模拟量, 高低压开关触点的合、分闸状态属于数字量, 设置两个通道, 分别通过光电隔离、滤波装置进行模拟量和数字量的采集和处理, 经过A/D转换器转换后, 存储在监测分站主机存储器, 并通过地面交换机将信息传送给地面监控主站。
以当前使用较为广泛的C2000 MDIA为通道隔离型智能模拟量数字量采集器, 8路电流型模拟量输入 (量程为-20 m A~20 m A) , 采用满量程通道隔离、全差分输入设计。2路数字量 (干接点) 输入, RS485接口光电隔离和电源隔离技术, 有效抑制闪电、雷击、ESD和共地干扰, 为系统集成商、工程商集成了标准的Modbus RTU协议。通过RS-485即可实现对远程模拟量和开/关设备的数据采集和控制。下层设备通常有接近开关、机械开关、按钮、光传感器、LED以及光电开关等数字量开关设备及PH、电导计、温度计、湿度计、压力计、流量计、启动器和阀门等模拟量设备。
3.2.4 综合保护器
综合保护器是保证井下所有机电设备安全的重要手段。综合保护器是集过载、过流、欠压、过压、欠流、短路、缺相、漏电、相位等综合功能于一身的新型控制保护开关电器。井下电力监测分站不仅要能够实时监测井下电力设备的正常运行与否, 还要在井下电力设备出现异常时及时予以保护。因此, 安装综合保护器尤为必要。
3.2.5 光端机
由于一般矿井的深度都有几百米, 信号由井下传输到地面时经过的距离较长, 因而信号的衰减就非常严重, 所以整个井下电力设备的监控系统都采用光纤传输方式来保证信号的质量, 同时提高信号传输的效率。整个信号传输线路采用光端机, 光端机由光收发机和供电电源组成。
4 结语
总而言之, 对于煤炭企业来说煤矿的安全生产是重中之重。一旦煤矿井下供电系统出现问题, 极易导致巨大的安全隐患, 甚至造成巨大的人员财产损失。因此, 要构建科学合理的井下供电设备监控监测系统。当前井下供电设备的保护措施基本上都是被动的保护措施, 为了保证安全生产, 要构建健全的井下供电设备监控监测系统来助动保护井下供电设备的正常运行。通过系统的构建来实时采集井下供电设备的运行情况, 及时对异常情况进行处理, 从而降低井下安全事故发生的隐患, 为企业创造更大的效益。
摘要：为了降低井下供电设备发生故障的几率, 探究了煤矿井下供电设备监测监控系统的构建。通过对煤矿井下供电设备监测监控系统的构建, 能够有效地从地面了解井下各供电设备的运行状态, 保证井下供电设备的有效运行, 降低安全隐患, 从而为煤矿的安全生产提供可靠的保障。
关键词：煤矿,井下,供电设备,监测监控系统
参考文献
[1]廖志伟, 曹培荣.煤矿井下供电设备监测监控系统研究[J].中国科技纵横, 2015 (6) :186.
[2]彭林.刍议煤矿井下供电系统的漏电原因及防治措施[J].中华民居, 2011 (9) :701-702.
[3]强建.煤矿井下低压供电系统漏电保护及分析[J].中国科技纵横, 2015 (2) :156.
井下监控视频 篇8
系统结构简介
整个机车运输监控系统分为井下和井上两部分, 井下部分主要是放置在机车上或轨道上的各节点组成的无线传感网络, 包括移动节点、参考节点和协调器节点。井下运行的机车上都安装有移动节点模块, 可以实时跟踪显示机车的位置信息;参考节点和协调器节点都固定安装在巷道内, 比如事故多发区, 轨道的进出口、工作人员密集区和拐弯处。井上的监控机房装有界面化软件的主机, 通过串口线将上位机和协调器连接起来, 以此来接收井下的信息数据实现监控。
协调器节点的硬件结构
协调器节点主要负责整个无线网络的建立与维护, 同时将收集到的数据信息反馈给上位机它是整个Zig Bee网络的控制中心。
其中LPC2103是支持实时仿真的ARM7TDMI-S CPU, 并自带16k B和32k B嵌入的高速Flash存储器, LPC2103包含两个UART串行接口、2个I2C总线和SPI到SSP总线, 配合片内的存储器一起使用, 实现通信网关和协议转换。协调器节点的结构如图1所示。
参考节点硬件设计
参考节点是由CC3430芯片和一些外围元器件组成, 参考节点硬件结构如图2所示。
电路设计过程中为了方便用户携带安装, 尽量减小节点体积, 除了必要的时钟和程序烧写接口、调试接口, 就没有设计其他的元器件。具体硬件有:
(1) 32MHz系统主时钟。采用贴片晶体, 晶体只有引脚1和引脚3有效, 分别通过电容再各自连接到CC2430芯片的引脚21、引脚29;
(2) CC2430片上系统。利用较低的成本就可以建立强大的网络节点, 性能稳定, 用户可以根据实际需要来选择芯片;
(3) 大功率的参考节点主要是附加了射频前端CC2591, 通过提高无线通信部分的发射功率, 提高信号强度来改善接收灵敏度, 并扩大了通信距离。
移动节点硬件设计
移动节点的硬件结构与参考节点大致相同, 因为移动节点的位置是不断更新的, 为了能及时更新位置, 其内部采用自带定位引擎功能的CC2431芯片。通过接收参考节的RSSI值, 来定位计算自身的位置坐标, 而其他结构相同。
井下机车监控系统的软件设计
参考节点的软件设计
为了移动节点能够更好定位位置坐标, 参考节点会向其提供位置信息的参考数据包, 包括参考节点自身的坐标信息和接收信号强度RSSI均值。首先对参考节点进行初始化设置, 包括设置寄存器、初始化数据变量以及引脚的定义等。首次加入网络时, 协调器节点需要对参考节点的配置位置坐标, 并将坐标值写入存储器, 如果参考节点已经连接到网络, 协调器节点会直接读取存储器内的坐标值。
初始化后, 参考节点会反复确认是否有移动节点向其发送XY-RSSI请求消息 (串ID 0x0012) , 确认请求后回复 (串ID 0x0011) , 并优化计算所收集到的RSSI值得到其均值。移动节点将接收到的坐标值和RSSI均值作为参数来计算本身的位置RSSI信息。除了应答移动节点的请求, 参考节点还要反复检测是否接收到来自上层节点的配置命令。如果有, 参考节点就对 (串ID 0x0012) 进行判断分析, 并将数据包中的坐标信息写入Flash存储器。
移动节点软件设计
为了更新移动节点的坐标 (X, Y) , 移动节点需要向参考节点广播位置更新请求 (串ID 0x0012) , 收到Blast信息广播后, 参考节点会对接收到的RSSI值进行加权计算, 并回复其位置坐标及RSSI平均值。移动节点再根据参考节点发送来的坐标值, 收集其数据和RSSI值, 并按从小到大的顺序排列;通过计算参考节点坐标值的偏移量, 将参考节点的实际坐标值 (X, Y) 转换成定位运算所需要的逻辑坐标;获得逻辑坐标后, 系统根据定位算法进行定位运算, 并将结果转换成实际坐标值。
移动节点完成自己坐标的定位运算后, 首先向定位网络监控管理设备发送请求信息, 并将自身计算出的坐标值 (X, Y) 上传给网络。移动节点参考相邻参考节点所发来的数据信息来获得它们的位置坐标和RSSI值, 再将坐标和相应参数 (, ) A n代入具体的计算公式得出自己的位置坐标 (X’, Y’) , 并发送给协调器节点, 上传给井上的上位机。
协调器节点的软件设计
协调器节点初始化设置后, 为了确定网络的连接会反复的检测是否有来自上位机的控制命令, 直到确定收到上位机的控制命令。协调器节点在收到控制命令后, 首先向各个参考节点广播位置请求信息;同时反复确认是否有来自其他节点的请求信号, 如果有就将数据通过串口发送到上位机, 协调器节点的工作就完成了。
井下机车监控系统仿真
首先对参考节点进行上电复位, 并设置了5个参考节点, 再将移动节点依次放置临近参考节点的位置, 不断调节移动节点的A值和N值, 来提高节点的定位精度。多次实验后确定A值的理想范围是46~49, N值的理想范围是15~25。
设置完成后, 如果不断地改变移动节点的位置, 移动节点坐标会不停的变化, 为了测试定位进精度的准确性, 系统把监控界面上显示的坐标和实际坐标值进行比较, 并对其作出误差分析。从表中可以看出当N值为16、A值为39.00时的误差分析。系统布置的参考节点比较密集, 每15米放置一个, 可以看出误差在1.7m左右。误差分析如表1所示。
结束语
通过上述的实验验证, 实际坐标与监测坐标误差较小, 文章设计的监控系统对井下机车具有一定的定位效果, 节点组成的无线传感网络性能也与实际要求相符, 具有一定的可行性。
观点建议
1.通信技术的迅速发展推进人才培养模式的进行
通信业不仅是一个技术密集型产业, 而且还是一个技术快速革新的产业。这决定了它对人才的要求不仅需要扎实的专业基础知识, 而且需要根据技术的变革迅速进行知识更新和技能提升。
2.通信产业链重构增加了对人才的需求
通信产业链的重构使得越来越多的企业成为通信产业重要的组成部分, 围绕以基础通信运营商为核心的通信基础业务服务市场和增值通信业务服务市场将不断发展壮大, 并由此带来人才需求的大幅扩张。
3.通信业人才队伍建设面临结构性矛盾
随着通信业市场的不断发展, 人才专业结构和素质呈现多元化特点。由此, 通信业人才供求也突出地表现为结构性矛盾:通用性人才供给充足, 专业性人才相对紧缺;一般性人才多, 而高级人才、复合型人才不足。