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礦用監控方案

礦用防爆工業電視方案


我國是世界上最大的煤炭消費國和生產國,煤礦行業的持續、健康、穩定發展事關國民經濟的健康運行和人民基本生活需求的保障,煤礦行業在不斷增長的同時,也面臨著安全生產的壓力。本文針對煤礦行業的特殊需求,設計其方案。

近十幾年來,礦難事故不絕于耳,礦難事故頻發、死亡人數之多讓人觸目驚心。今年僅長白山礦難、湖南湖南耒陽礦難、四川攀枝花礦難就造成了80人多人死亡的悲劇,因此煤礦的安全生產問題日益成為全社會關注的焦點。國家安全監管總局、國家煤礦安監局相繼發布《關于加強安全生產科技成果推廣工作的指導意見》和《關于印發安全生產先進適用技術工藝裝備和材料推廣目錄的通知》,這些政策標志著我國煤礦安全監察工作將由“人防”向“技防”轉變,安防技術和產品在煤礦行業的應用不斷深入。

煤礦行業對視頻監控系統的特殊需求

煤礦行業因一般為地下作業,遠離地面,地形復雜,環境惡劣,特別容易發生事故,且一旦發生事故,搶救工作也十分困難,煤礦視頻監控是煤礦安全生產最為重要的安全需求,煤礦行業對視頻監控系統的特殊要求如下。

· 煤礦井下環境惡劣,空氣中瓦斯和粉塵含量較高,容易發生爆炸,所以使用的所有視頻監控設備需滿足煤礦防爆、隔爆、防塵、防潮、防高溫、防低溫、防雷擊、防強磁場、防腐蝕等要求;

·煤礦視頻監控系統對網絡會話的要求較高,萬一發生事故,井上指揮平臺可以與井下人員取得聯系;

·煤礦往往有多個部門監管,因此要求視頻監控系統可以實現各級相關部門的聯網監控,指揮終端、中心控制室以及上級領導終端可通過語音對講對煤礦開采企業進行遠程指揮和調度;

·煤礦礦井采光條件極差,攝像頭需適應這一特殊環境,要保證圖像質量,能夠對礦井全程視頻圖像進行實時日期和時鐘預覽和錄像,保證采礦過程的完整性和真實性;

·要求視頻監控系統的附屬設備不易損壞,易操作,易維護,故障率低,設備維修成本低,壽命長。

系統架構

本文根據煤礦行業對視頻監控的特殊要求,提出的煤礦視頻監控解決方案包括前端監控,主監控中心的布設以及視頻監控指揮調度系統,三者的結合能夠充分保證視頻監控發揮良好的效用。

前端監控設備

前端監控設備主要包括攝像機和井下夜視儀,它們接收的視頻信息將通過BNC連接到網絡視頻服務器并與網絡相連接。網絡視頻服務器擁有固定的IP地址后,就可以依托已有的快速局域網,授權用戶在局域網的任何地方都可以利用瀏覽器來觀看井下的作業情況。另外,各類報警器的信號輸出也可以通過相關輔助設備連接到網絡視頻服務器上,網絡視頻服務器內置的 WEB服務器可以增強傳統監視系統的性能,并為在一個安全的內部網或者互聯網上發布監控圖像提供了網絡連通性。

主監控中心

主監控中心主要由監控服務器、監控客戶終端等組成,其主要任務是接收和顯示礦區現場圖像,管理用戶登錄信息,進行優先權的分配,控制信號的協調,圖像的實時監控以及錄像的備份、存儲、檢索、回放、恢復等。

廠區網絡安裝攝像機、監控服務軟件以及視頻服務器后,就可以對后端所有上網用戶進行管理,其錄像、報警等功能也能發揮出來。在登陸監控服務器、輸入用戶名密碼、獲得相應的授權后,即能訪問到前端的攝像機,同時也可以安裝一臺大屏幕顯示器(或背部投影機、等離子顯示器等),利用系統軟件的強大功能,在大屏幕上同時顯示出 1/4/6/8/9/10/16個攝像機的畫面。因此,系統能夠對各礦區進行監控和監視,以便能夠實時、直接地了解和掌握各礦區的情況,并及時對發生的情況做出反應。

視頻指揮調度系統

本方案中的視頻指揮調度系統主要包括營運公司指揮調度中心系統、煤廠調度室子系統、監控現場子系統,這些子系統必須部署在相應位置,“各司其職”,完成不同的功能。

營運公司指揮調度中心系統

指揮調度中心系統是對下屬所有煤礦監控室進行控制和指揮的中樞。布置在指揮中心總部的是指揮調度中心系統,它具有最大的權限,能夠對系統內所有煤廠調度室進行指揮調度。該中心具有的功能主要是瀏覽所有現場視頻圖像\對所屬煤礦的調度功能。

煤礦調度室子系統

煤礦調度室子系統布置在各個煤礦的機房以及調度室內,該系統的主要職責分別是:對煤礦現場和其他部門進行指揮調度;接受營運公司指揮調度中心的指揮調度。煤廠調度室子系統由用戶終端設備及音視頻輸入輸出設備等組成。本解決方案中使用的綜合視頻交換機能夠提高煤廠內系統的獨立運行能力,以增強該調度系統的調度能力。這將實現終端雙向、單向音視頻編譯碼,提供用戶數據交互和功能操作接口,實現視頻指揮、遠程視頻瀏覽等功能。

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  監控現場子系統

監控現場子系統主要布置一些關鍵位置,例如倉儲,軌道廠等,它們負責將現場的圖像及時上傳到營運公司的指揮調度中心以及本煤廠的調度室,接受指揮調度。監控現場子系統包括監控音視頻采集、編碼、壓縮設備、控制設備等,所需的音視頻采集設備包括攝像機、拾音器、揚聲器。音視頻編碼壓縮設備包括數字硬盤錄像機、網絡視頻服務器。系統將與已經建設的通訊系統,如視頻監控系統、視頻會議系統、電話系統等接入綜合應急視頻指揮調度系統中,進行統一指揮調度。

煤礦監控系統設計要點

重點區域重點監控,應需而選

煤礦視頻監控的范圍包括煤礦各個出入口、主井口、副井口、監控值班室、主扇機房、井下通道、采煤工作面、掘進工作面、中央變電所、主運輸大巷等。

整個系統監控范圍覆蓋面廣,不同監控點有不同的需求。因此,選用設備時要考慮到室外溫度、濕度、光線等來制定設備的防塵、風冷、加熱等要求;井下的攝像機要采用符合國家相關標準的照度和防爆等級的防護罩等。

監管聯網,實現多部門實時監控和高效調度

煤礦監控中心與縣、市級礦物局主管部門聯網,實現遠程監控并了解煤礦生產運營狀況。煤礦中心可以任意調看分區域監控點的狀況,各級部門可進行遠程網絡對話,下達指揮命令。在發生安全事故時,實現遠程指揮,減少傷亡和損失。

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  提供電子地圖信息,掌握作業區的詳細信息

地下煤礦布局相對復雜,生產設備種類繁多,為方便準確定位,視頻監控系統需具備定位以及提供具體位置的詳細信息的功能。例如通過用戶圖形化操作接口,在控制室地圖接口上標示對應圖標,當鼠標指向這些圖標時,系統將以文字顯示有關該圖標現場裝置的詳細情況,例如設備的安裝地點、具體配置、使用功能、操縱權限、操作提示等。

煤礦監控系統要有防雷功能

雷電的危害對于系統的正常運行威脅很大,所以系統的防雷是煤礦視頻監控系統設計的重點,煤礦監控系統的防雷已有國家標準的具體規定,因此防雷設計必須達到國家標準,能夠防直擊雷、感應雷等。

保證監控視頻的清晰度、完整性以及傳輸順暢

保證視頻的清晰度是對視頻監控系統的基本要求,煤礦視頻監控必須保證其圖像在局域網和廣域網上的順暢網絡傳輸。同時,視頻監控系統須具有錄像效果調節功能,音、視頻實時網絡瀏覽功能,并且允許多個網絡客戶端同時進行網絡瀏覽。為保證視頻的完整性,系統需具有顯示剩余硬盤空間容量不足的警示功能。

設備安裝、系統調試要符合煤礦的特殊要求

各種電纜走向分布要合理,能夠避免各種電磁干擾;在保障電學、光學、設備與被控制對像相對位置符合技術規范的前提下,盡量避開容易使設備造成人為的有意或無意損壞的安裝位置;精確調試系統設備及器件,使其工作在最佳狀態;視頻監控設備屬于光、機、電一體化產品,各種電學、光學參數要調整到最佳狀態(如:焦距、光圈、白平衡電位器、視場等)。

未來發展趨勢

高清化

煤礦視頻監控對高清有需求,不僅需要能夠做到晝夜采集信息,而且要不受光線限制,保證畫面質量。目前,我國煤礦監控攝像機主要以紅外輔助光源為主,普及程度為66%,只有少數煤礦采用激光光源攝像機。煤礦視頻監控要求對洗煤廠,排水設備,皮帶等設備實施嚴密監控,要求視頻畫面完整、高清。另外,在應對突發事故時,高清視頻畫面能夠有助于迅速找到目標,減少人員傷亡和財產損失。

自動化和信息化

自動化和信息化是我國煤礦安防應用的最新定位,通過信息資源的共享和自動化處理,有效利用各類信息資源以服務于煤礦的安全運營。例如:將煤礦各類預警系統與視頻監控系統相結合,將信息報告智能地回饋到信息中心,然后由信息中心分析數據,根據具體情況,啟用應急預案,積極應對危險事故,有效降低已發生事故的危害程度。與此同時,救援人員可以利用視頻系統及時部署應急措施,如對井下現場況的了解、人員的救助等,對重點監控地段和事發現場進行分析、排查等。

集成化與網絡化

煤礦視頻監控系統除滿足遠距離監控、24小時實時成像的需求之外,還將融合無盲區安防監控系統以適應煤礦的防爆需求。為真正確保煤礦安全生產,晝夜監控設備可以與智能分析軟件的結合是必然趨勢。部分專業集成商有針對性地提出了先進的煤礦井下無盲區安防監控系統,它不僅集成了IVS智能視頻分析技術,防爆視頻產品,還能對危機煤礦安全生產的自然災害、突發事件等進行實時監測分析,判定各類安全隱患,例如災害及故障的類型、性質和級別,從而為監控中心調整運行計劃,下達搶險救援、維修等指令提供依據。毫無疑問,煤礦安防監控系統與先進的IP技術,RFID以及物聯網技術等的結合,對打造現代化、信息化、智能化的煤礦有著極大的推動作用。


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