煤矿井下视频监控系统施工方案.docx

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煤矿井下视频监控系统施工方案

煤矿井下视频监控系统

施工案

2014-04

1.概述

视频监控系统的特点是对监控目标的可视性和直观性，煤矿工业视频监控系统可直观地监视矿区各重要生产环节、设备运行和人员动态等情况。

重点监控如井口、工业广场、煤场、采煤面上下口、井底车场、皮带机、给煤点，装载点、炸药库、磅房、办公场地等；除在调度室实现对监控点的实时监控外，同时还可以通过光纤网络将图像上传至监控中心，实现视频系统联网，相关人员亦可依据授权上网查看实时监控图像。

煤矿事故的发生，造成了重的人员伤亡、经济及政治损失。

要降低煤矿事故的发生率，除了各级管理部门加强监督和管理之外，还须完善煤矿安全监控系统的装备建设，工业视频监控系统就是煤矿安全监控系统的一个重要组成部分。

通过工业视频监控系统对煤矿进行全面有效的监视控制，及时发现事故苗头和隐患，及时发出预警采取相应措施，做到防患于未然，降低事故的发生率，为煤矿的安全生产保驾护航。

而且工业电视系统能通过接口与其它系统进行有机结合，在某些地点可实现无人值守，进而达到安全高效生产的目的。

生产数字化。

煤矿视频监控系统，将给煤矿的管理工作带来极大的便，领导、管理人员可以根据工作需要，通过网络查看各个生产区域的现场情况，延伸管理人员的观察围，使管理人员在办公室就可及时、准确地了解到现场的情况，做出相应的决策，有效地提高了办公、生产效率，提高矿井的生产能力，加大安全管理力度。

2.需求分析

在发达，煤矿已实现高度机械化，井下工作人员很少，作业规，巷道通畅，一旦发生事故，易于撤离，伤亡不大。

而在我国，采煤机械化程度还相对较低，矿工队伍很大一部分是文化水平较低、培训时间有限的农民工，甚至存在井下抽烟等重违章现象。

这样的千军万马集中在高度危险的作业环境中，极易发生事故，造成重大伤亡。

我们在分析近期几个煤矿发生的特大事故时发现主要存在以下几类问题：

⏹地面与井下人员的信息沟通不及时；

⏹地面人员难以及时动态掌握井下人员的分布及作业情况；

⏹一旦煤矿事故发生，抢险救灾、安全救护的效率低，搜救效果差。

目前，煤矿井下作业因为远离地面，地形复杂，环境恶劣与地面人员间沟通不便，如果利用远程视频监控系统，地面监控人员则可以直接对井下情况进行实时监控，不仅能直观的监视和记录井下工作现场的安全生产情况，而且能及时发现事故苗子，防患于未然，也能为事后分析事故提供有关的第一手图像资料。

同时要求上级有关监管部门可以通过网络远程查看进行状况，提出整改法。

现在一些煤矿使用的视频监控系统都是早期的模拟监控，性能和稳定性不高，具有很大的局限性。

⏹模拟视频信号容易产生衰耗、畸变、延时，并且易受井下各种设备干扰，使图像质量下降，用于煤矿复杂的工作现场时，效果不好。

⏹其次，视频信号的传输对距离十分敏感，当传输距离大于几百米时，不便于系统的维护和升级。

⏹最后，传统的模拟视频监控系统，由于可靠性和性能差，灵活性和扩展性差，查询取证时十分烦琐，难以维护，不能实现多监控中心和多级监控管理，不适合当前有关领导部门对煤矿安全生产监督、管理的要求。

随着传输技术和计算机技术的发展，数字化的视频传输应用将得到广泛普及，在煤矿安全监控系统中引入数字化远程视频监控系统也是大趋势。

3.设计依据和原则

1）.设计依据

⏹《人民国矿山安全法》

⏹《低压电气设计规》（GB50054—95）

⏹《工业企业通讯设计规》（GBJ42-81）

⏹《工业企业通信接地设计规》（GBJ115-87）

⏹《人民全防行业标准》（GA/T74-94）

⏹《信息技术设备（包括电气事务设备）安全规》（GB4943-1995）

⏹《电子计算机机房设计规》（GB50174-93）

⏹《防静电工作区技术要求》（GJB3007—1997）

⏹《煤矿安全规程》

⏹《爆炸性环境用防爆电气通用设备要求》

⏹《工业电视系统工程设计规》（GBJ115-87）

⏹《安全防工程设计规》（GB/T16571-1996）

⏹《安全防工程程序与要求》（GA/T75-94）

⏹《视频安防监控系统技术要求》（GB/T367-2001）

2）.设计原则

任一个设计案的最根本前提是用户的需求，而先进、成熟的技术，可靠、灵活的应用，技术发展的趋势和良好的性能/价格比是设计案的最基本依据。

在不失先进性、成熟性、可靠性、可扩展性的基础上，充分考虑用户的需求，照顾长远利益，最大限度地保护用户投资。

同时系统选择的产品已根据煤矿安全生产的技术要求和安全标准进行独立设计，完全可以满足煤矿井下人员监测的自动化和信息化管理要求，同时可充分利用矿井已有的平台资源联网运行，有效节约投资。

1、先进性原则

工业电视监测系统采用的是先进的、开放的体系结构。

整个系统能体现目前监控成熟技术的发展水平。

2、成熟性、实用性原则

监控调度中心是整个信息网络的心脏，作为全矿生产、安全的指挥调度中心，必须保证实用并切实满足多功能视讯控制的需要。

能够最大限度的满足实际工作的要求，把满足业务管理作为第一要素进行考虑，系统采用集中管理控制的模式，在满足功能需求的基础上操作便、维护简单、管理简便。

3、集成性、可扩充性、可维护性原则

为系统以后的升级预留空间，系统维护是整个系统生命期中所占比例最大的，要充分考虑结构设计的合理、规对系统的维护可以在很短时间完成。

4、经济型原则

在保证系统先进、可靠和高性能价格比的前提下，通过优化设计达到最经济性的目标,追求最合理的配置和尽可能高的性能价格比。

5、规性原则

系统在选用控制技术和设备时，符合国际标准，充分利用各种产品的优势，将它们有机地结合起来。

也就是说，要求系统的通信环境、硬件环境、软件环境相互间的依赖减至最小，充分发挥自身优势；同时，系统的互联为信息互通和网上控制创造有利条件。

系统符合和行业相关标准，具有开放性。

6、稳定性原则

系统具有自动检测诊断功能,保障系统长时间稳定运行。

7、操作便利性、可靠性和安全性原则

为了满足显示系统每天24小时的连续运行，因而其设计必须遵循可靠性的原则，在系统设计时，关键部位选用了高可靠性设备，对于重要的控制节点采用先进的高新技术来保障。

系统易于被普通用户掌握、操作，易于维护，易于管理。

在操作便利的前提下，建成后的系统具有高度安全性、可靠性和稳定性。

系统具有统一的登录认证体系，只有授权用户才能够访问系统。

4.系统设计

整个系统有井下视频采集、监控中心控制室和网视频监看指挥系统三部份组成，网指挥终端可通过网络访问监控中心的数字主机监看井下视频，还可以使用双向对讲向煤矿企业进行远程指挥。

1）.系统示意图

考虑到各个监控点的具体情况不同，为了经济的实现监控的功能，我们针对不同的地点采用了不同型号的摄像机，具体如下：

⏹磅房及主扇风机房：

由于在室光线比较好；且所需监控的对象位置比较固定；因此采用室彩色摄像机，这样图像既清晰又明显；

⏹办公楼口：

考虑到监控的围较大；在室外，光线好，人员流动量大；因此采用室外彩色全球摄像机，对全局进行监控；为了保证办公楼夜间的安全，在门口大厅安装了红外阵列灯，以弥补门口摄像机在夜间无法工作的缺陷；

⏹变电室：

由于光线好，监控围大；且需看清设备灯的颜色；因此采用室彩色全球摄像机，对室的全部设备进行监控；

⏹财务室：

主要在夜间监控门口部分，看清谁曾进来，因此采用围为10米的红外彩色摄像机。

⏹通风竖井井口、副斜井口、主斜井口、炸药库：

同财务室，只是围要求比财务室大，因此采用20米的红外彩色摄像机。

⏹总厂大院、煤厂、设备库：

由于监控围广，需转动；晚上需红外；因此采用带解码器的室外彩色红外摄像机。

⏹井下：

由于环境复杂，光线低，因此采用经过煤安认证的红外摄像机。

2）.井下视频采集

煤矿井下环境恶劣：

第一、煤矿坑道光线很暗，且不能使用红外灯，由于红外灯的寿命都比较短，加之煤矿井下24小时工作，会大大缩短红外灯的寿命以至于后期维护特别麻烦，另外红外灯需要反光才能取得良好的效果，但是井下的反光条件很差，漆黑一片根本无法反光。

需要使用低照度摄像机；第二、坑道只有660V、127V两种电压，需要考虑电源转换；第三、井下空气中瓦斯和粉尘含量较高，容易发生爆炸，所以必须使用经过煤安认证的隔爆防护罩。

针对井下的复杂环境，综合考虑各种因素，视频采集选择WATCE-902H摄像机，配备ComputarH0614FICS-3高档镜头（6mm手动光圈及调焦CS接口），其最低照度仅为0.0001Lux，但可以达到570线高清晰画面效果。

防护罩选择KBA115矿用隔爆型光纤摄像仪，该设备为全不锈钢构造，密封性能好，并且防腐、防尘、防水，可装定焦镜头，已经通过煤安隔爆等级认证D级标准，适用于有瓦斯或煤尘爆炸危险的煤矿井下。

防护罩可以安装一台单路视频光端机用于视频传输，同时置127V转12V的电源适配器可以满足井下的电力使用标准，符合集中供电的要求。

煤矿井道中采用光缆进行视频传输，因为使用光信号传输杜绝了以往传统视频线缆传输产生的电信号，减少隐患，而且光纤传输距离很长，可达30km，便于煤矿企业合理布线设置监控中心。

3）.监控中心控制室

视频传输到监控中心后使用接收光端机将光信号还原为视频信号，经过视频分配器后接入硬盘录像、矩阵进行视频监看，也可以输入到画面分割器使用大屏幕等离子电视监看。

中心控制室的视频服务器安装一台8～36路的数字监控主机，对井下状况进行实时视频监控和录像，也可以使用MARTRIX-CC064V08视频矩阵切换到电视墙上放大监看。

硬盘录像机与矩阵的完美结合，不仅能实现监看视频上屏幕墙的问题，还可将各自优势特点发挥到极致。

超级切换：

利用DVR控制图像在屏幕墙上的任意切换，实现矩阵控制平台与DVR平台的无缝连接，将矩阵系统并入数字网络，提升系统整体性能

网络控制：

可同时浏览多达16台DVR的不同视频。

灵活控制任一台视频服务器上的云镜设备

完美录像：

定时连续录像、动态报警录像、传感器报警录型，具备娴静的压缩技术，可调压缩比、桢率、录像质量

报警联动：

报警输入输出联动摄像机电源、灯光，具有报警前5-999秒预录功能

抓拍打印：

单桢及多桢画面同时抓拍，并将图像保存为JPG/BMPwenjian，随时打印

检索便：

按照文件、日期、时间、监控点、存储盘符进行便捷检索。

放大功能:

可动态放大正在回放的视频，并可对全部或局部视频进行实时电子放大

密码保护：

采取密码授权的式保护系统设置，防止无授权者修改系统。

4）.远程指挥中心

包括若干个指挥终端，安装在各级监管部门，各级领导在自己的办公电脑上使用IE浏览器访问各煤矿企业数字监控主机，就可以同时对不同的煤矿企业分别进行监看。

指挥终端可以在煤矿企业局域网，也可以在远端通过Internet或专网进行远程指挥。

5）.系统功能

可以实现各级部门联网监控，指挥终端、中心控制室以及上级领导终端可通过语音对讲对煤矿开采企业进行远程指挥；

煤矿领导可通过互联网进行监控。

系统具有特定的视频效果：

以矿井为单元，将一路或多路视频信号进行图像预览和录像。

系统具有实时日期和时钟视频叠加功能：

对矿井全程视频图像进行实时日期和时钟预览和录像，保证采矿过程的完整性和真实性。

其日期和时钟在画面中的显示式和显示位置可根据现场实景进行位置调整。

系统具有单画面、多画面和全屏等多种显示式，预览显示画面在多画面显示式下，其显示位置可进行人为调整。

系统具有录像效果调节功能、网络传输质量，保证其图像在局域网和广域网上都能进行网络传输。

系统具有音、视频实时网络浏览功能，每路图像可允多个网络客户端同时进行网络浏览。

系统具有录像资料转制VCD光盘存储功能，便于资料的保存和资料审阅的便捷。

系统具有对剩余硬盘空间显示和容量不足警示功能，提供线性和循环录像两种模式。

系统具有客户端对录像资料的检索、管理和回放。

系统具有通过网络实现上级领导与矿井监控中心工作人员进行网络会话的功能，从而保障指挥的有效性和实时性。

系统具有易安装性和易维护性。

系统具有操作简单，界面简洁，功能直观明确。

5.设备选型

典型的远程网络监控系统主要由前端设备和后端设备两大部分组成。

前、后端设备有多种构成式，它们之间的联系（也可称作传输系统）可通过电缆、光纤等多种式来实现。

1）.前端设备

前端设备由摄像机、摄像机专用电源、云台、变焦镜头、防护罩、安装支架、光端机、解码器等组成。

摄像机是视频监控的前沿部分，是整个系统的“眼睛”，它把监视的容变为图像信号，传送到控制室的监视器上。

摄像机的好坏以及它产生的图像信号将影响整个系统的质量。

本案室外工业广场等要监控的围较大、较广，所以选择高速球摄像机+全位室外云台，来保证全天候全实时的对室外这些场所进行监控；地面其他位置监控选择美观大的彩色一体化摄像机，性能稳定而功能强大，外观漂亮。

对于井下视频监控，我们采用矿用防爆光纤摄像仪，达到高质量的图象传输。

2）.传输设备

传输部分由视频线缆、电源线缆、控制线缆等组成。

本系统所有的信号线缆（光纤和同轴电缆）均采用一线贯通式，中间无任接点，具有良好的防护和抗干扰能力，既可保证图像的清晰度和稳定性，又便于对系统故障进行维修维护。

3）.终端设备

终端部分是系统的中枢，由硬盘录像机、矩阵、控制键盘、监视器、电视墙等组成。

可直接连接多路视频输入，是集监视、录像、多种画面分割、画面切换、回放检索、打印、网络远程传输等功能于一体的自动化管理设备。

6.技术性能阐述

1）.H264录像制式性能特点

⏹系统界面：

系统使用全中文界面，操作便。

⏹录像存储特性：

系统支持硬盘循环存储，硬盘存满后按顺序自动删除旧的录像信息，接着存储新的录像，支持定时录像。

可对硬盘录像单个G删除而不是单个分区，实现硬盘的高效使用率。

⏹远程监控性能：

可以通过ADSL和LAN宽带、局域网等途径由TCP/IP协议实现远程实时监视和控制，满足单路、多路录像文件的的便检索查询及传输。

很适合需要联网用户的使用。

⏹录像文件的查询：

对于所摄制的录像文件可以通过时间、镜头、是否为报警录像来查询，迅速准确。

在动态录像中，一般文件很小只有几秒钟，如果一个个查看很麻烦，系统中设置了可以连续播放动态录像文件。

⏹录像回放：

录像文件可以一帧一帧播放，可以细致区分场景图像变化。

对于需要截取的图像可以随时以标准VCD清晰度截取打印。

⏹支持云台控制摄像机：

系统里可以直接对摄像机视频参数进行各种设置，免除了手动设置摄像机的麻烦。

如果同时安装云台，则还可以通过云台对摄像机进行平摇、倾斜、聚焦、窗口缩放等操作。

⏹支持矩阵控制：

通过相关协议直接由计算机对矩阵进行控制，免除了人员手工调整的麻烦。

⏹图像捕捉报警：

系统具有图像捕捉功能，图像背景变化，系统可以捕捉后可以发出报警信号。

⏹录像、报警、控制一体化：

系统除了动态录像报警外，还可直接接入各类报警输入探测器（如红外探头）和各类报警输出设施（如报警器），系统高度智能化。

⏹系统处理多任务功能：

可以设置对多个不同地点进行实时监控和实时录像，回放不影响录像和监控，这些任务都可以同时进行。

⏹多路回放：

可以做到同时回放8路录像文件。

⏹智能化：

对于系统运行过程中的操作，在系统中都留有记录。

系统会在视频卡状态不好时，持续发出指令，恢复其功能，并留有相关记录。

很便对系统的维护。

⏹可添加时间发生器：

MPEG4制式的监控系统除了回放时时在界面显示时间外，还可以通过设置在录像时在画面上打上时间，这样在其他地播放录像时也能知道确切的录像时间。

⏹远程客户端功能：

只要网络带宽允的话，在客户端可以同步与主机实时录像存盘以及播放；

在客户端可以控制远程主机控制的云台；在客户端可以选择多处监控主机的来浏览或者播放。

2）.软件功能

采用专业的RTOS嵌入式操作系统，对视频的处理、录像全部达到世界一流水平，视频信号采用现代化的视频存储、视频回放、视频管理等多种功能。

多功能视频监控软件采用Browser/Server架构，具有以下主要功能：

⏹网络管理：

设置键盘本机的网络参数，包括IP地址、子网掩码、网关、起始端口、WEB端口和物理地址。

⏹用户管理：

修改登录PTZ、DVR以及键盘设置用户的访问权限，限高级管理员登录。

⏹密码管理：

当前登录用户可以修改本用户的密码。

⏹设备管理：

修改设置控制设备的相关参数。

⏹硬件设置：

设置按键音、矩阵报警音和矩阵操作提示音的有无。

⏹锁定设置：

设置键盘延时锁定、液晶背光关闭的延时时间。

⏹硬件检测：

按键检测：

检测每个按键是否正常；

摇杆检测：

检测摇杆是否正常。

⏹摇杆校准：

摇杆中心值校准，控制盲区以及摇杆各个向最大值设置。

⏹报警控制：

【布防】当前报警点的布撤防操作。

【组合】+【布防】对该键盘所在报警分区全部报警点执行布防/撤防操作。

【取消】确认当前报警点的警情（即消警），矩阵停止报警。

【组合】+【取消】对该键盘所在报警分区全部报警点执行消警操作。

⏹系统控制：

对镜头进行灵活的分组，远程控制，对系统日志，输入输出信号的管理；

⏹录像控制：

录像服务程序系统支持多种录像手段，计划录像，报警录像，实时录像；接受客户端的录像请求，按指定的时间或触发条件录像；自动清理过期录像资料、硬盘空间的自动录像。