隨著信息化技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，自動(dòng)化程度的提高，部分設(shè)備的操作逐步向無(wú)人值守方向發(fā)展，重要工作地點(diǎn)可視化以及視頻信息的存儲(chǔ)與共享成為必不可少的安全措施和手段。作為高危的煤碳行業(yè)，實(shí)行數(shù)字化改造，提高煤礦的自動(dòng)化程度，對(duì)減少煤礦安全事故的發(fā)生具有重要的意義。
煤礦監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用發(fā)展現(xiàn)狀
PradeepK.Mohanty和MoiseNdoh最早提出在煤礦井下大巷中利用WSN實(shí)現(xiàn)煤礦工人的跟蹤定位及井下環(huán)境監(jiān)測(cè)。在國(guó)內(nèi)，中國(guó)礦業(yè)大學(xué)得到了2007年國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“煤礦工作面無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)研究”和2009年國(guó)家自然基金項(xiàng)目“長(zhǎng)距離WMSN的礦井多媒體救災(zāi)通信系統(tǒng)”的資助，將無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于煤礦井下監(jiān)測(cè)監(jiān)控和井下救災(zāi)；中國(guó)科技大學(xué)在國(guó)家發(fā)展改革委員會(huì)資助下立項(xiàng)研究“基于CNGI和WSN的礦山井下定位與應(yīng)急聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)”，通過(guò)無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)對(duì)每個(gè)礦工進(jìn)行實(shí)時(shí)定位，期望實(shí)現(xiàn)與各種災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)。
中國(guó)礦業(yè)大學(xué)在3月15日與江蘇省徐州市政府簽署了共建“感知礦山”工程研究中心的協(xié)議，集全校的科研力量，研究和開(kāi)發(fā)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)，以期將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)早日應(yīng)用到煤礦中。讓我們看看國(guó)外煤礦的情況吧，有感于英國(guó)采礦零死亡率氣體檢測(cè)報(bào)警儀我們國(guó)家也有，但很貴，不會(huì)每個(gè)人都配備，一般是瓦斯巡檢員帶著，定時(shí)去巡檢，有問(wèn)題通過(guò)調(diào)度電話通知撤離。”中國(guó)礦業(yè)大學(xué)博士研究生趙端說(shuō)。美國(guó)作為世界第二采煤大國(guó)，2008年的煤礦事故死亡人數(shù)為29人，而英國(guó)、澳大利亞等國(guó)家甚至實(shí)現(xiàn)了多年煤礦開(kāi)采零死亡率。
在美國(guó)，危險(xiǎn)的采掘工作大多無(wú)需工人爬到井下，而是用機(jī)器代勞。德國(guó)的采礦工人在井下作業(yè)時(shí)，會(huì)攜帶一種“氣體檢測(cè)報(bào)警儀”，一旦瓦斯?jié)舛冗^(guò)高，就會(huì)自動(dòng)報(bào)警。拋開(kāi)監(jiān)控系統(tǒng)，其他的煤礦井下設(shè)備的成套系統(tǒng)，除了氣體檢測(cè)報(bào)警儀，還有很多可以用的信息化設(shè)備沒(méi)有被利用，比如數(shù)字傳感器。我們知道井下工作環(huán)境要監(jiān)測(cè)很多環(huán)境數(shù)據(jù)，瓦斯?jié)舛?、皮帶速度、轉(zhuǎn)機(jī)轉(zhuǎn)速、通風(fēng)量、液位等。單拿皮帶這一項(xiàng)來(lái)說(shuō)，就涉及速度、跑偏、急停裝置、溫度、CO濃度等，使用模擬傳感器只能單路傳輸，而采用數(shù)字傳感器可以同時(shí)傳輸多路信號(hào)，傳輸速度不可同日而語(yǔ)。再如，無(wú)線傳感器。
有線傳感器在井下復(fù)雜的環(huán)境中，極容易被破壞，比如一塊煤可能就把皮帶上的傳感器砸壞。無(wú)線傳感器則能很大程度上避免傳感器失靈的問(wèn)題，提高了監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確度。當(dāng)然有些我們期待的信息化現(xiàn)在還做不到。比如，每個(gè)工人身上都帶著電子標(biāo)簽，實(shí)現(xiàn)精確定位。雖然好多廠商這么忽悠，但實(shí)際上目前的技術(shù)和產(chǎn)品只能做到非常粗略的定位，就相當(dāng)于一般公司里的打卡，只能實(shí)現(xiàn)管理功能?，F(xiàn)在用物聯(lián)網(wǎng)手段實(shí)現(xiàn)精確定位首先要攻克井下無(wú)線信號(hào)衰減的問(wèn)題，用無(wú)線傳感網(wǎng)和定位算法實(shí)現(xiàn)人員精確定位也是目前一些廠商和科研機(jī)構(gòu)的研究方向。信息化作為支撐業(yè)務(wù)和管理的重要手段，在提高業(yè)務(wù)響應(yīng)速度和管理水平上，在很多行業(yè)都做到了令人吃驚的程度。我們有理由相信，信息化幫助我們保護(hù)礦工的生命并不是幻想。
煤礦視頻監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)字化改造
1、煤礦現(xiàn)有條件
現(xiàn)在大多數(shù)中小型煤礦已經(jīng)建立了自己的模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)，采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光纖模擬視頻信號(hào)傳輸方式，將井下各監(jiān)視點(diǎn)攝像信號(hào)傳輸?shù)降孛嬲{(diào)度室，經(jīng)視頻矩陣切換器，輸送至電視墻進(jìn)行顯示。但是隨著煤礦生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，視頻監(jiān)視點(diǎn)愈來(lái)愈多，相應(yīng)的礦用光纜芯數(shù)大大增加。這不僅提高光纜造價(jià)，還大大增加了線路故障的搶修難度和時(shí)間，系統(tǒng)的穩(wěn)定、可靠性也隨著光纜芯數(shù)的增加而降低。此外，只有在礦調(diào)度室才能看到井下生產(chǎn)情況，而相關(guān)的領(lǐng)導(dǎo)、業(yè)務(wù)科室及基層單位不能了解職工在現(xiàn)場(chǎng)操作的具體情況，不能通過(guò)系統(tǒng)及時(shí)指揮生產(chǎn)，造成信息不能共享，形成生產(chǎn)指揮中的不連續(xù)現(xiàn)象。
2、煤礦本地?cái)?shù)字化改造
整個(gè)系統(tǒng)主要由以下模塊組成：攝像頭、硬盤(pán)錄像機(jī)（DVR）和瀏覽器。攝像頭負(fù)責(zé)視頻圖像的采集，根據(jù)需求，可以配備不同分辨率的;硬盤(pán)錄像機(jī)和攝像頭間用標(biāo)準(zhǔn)的BNC視頻接口（75R）連接，把攝像頭采集來(lái)的視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字化處理、壓縮，發(fā)布到網(wǎng)絡(luò)上，并存儲(chǔ)在本地硬盤(pán)，以便提供歷史回放功能。
該類(lèi)型改造只是在原來(lái)監(jiān)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上將一部分模擬視頻信號(hào)經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)硬盤(pán)錄像機(jī)編碼轉(zhuǎn)換成可以進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臄?shù)字視頻信號(hào)，送入礦區(qū)的局域網(wǎng)，將監(jiān)控點(diǎn)的信息實(shí)時(shí)地提供給煤礦各部門(mén)。這種改造相對(duì)比較簡(jiǎn)單，改造成本較低，基本不會(huì)帶來(lái)監(jiān)控資源的浪費(fèi)，比較適合小型煤礦的使用。
3、煤礦遠(yuǎn)程數(shù)字化改造
前端圖像采集設(shè)備采用一體化攝像機(jī)和球形攝像機(jī)，根據(jù)需要安裝紅外等其他探測(cè)設(shè)備。前端視頻處理設(shè)備采用DVS，將模擬信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后編碼，通過(guò)IP網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給系統(tǒng)中的其他模塊。
監(jiān)控中心采用軟件實(shí)現(xiàn)，將管理中心、報(bào)警主機(jī)、主控管理、分控管理等功能根據(jù)系統(tǒng)需求和系統(tǒng)規(guī)模部署在一臺(tái)或者數(shù)臺(tái)服務(wù)器上，連接到IP網(wǎng)絡(luò)中，實(shí)現(xiàn)各種管理功能。電視墻管理主機(jī)通過(guò)在高性能PC上安裝多路硬件解碼卡實(shí)現(xiàn)視頻流的解碼，解碼后轉(zhuǎn)換成AV信號(hào)后輸出，同時(shí)亦可實(shí)現(xiàn)音頻信號(hào)的輸出。單臺(tái)主機(jī)通過(guò)搭載多塊視頻解碼卡可實(shí)現(xiàn)同時(shí)最多對(duì)24路視頻信號(hào)的解碼和AV輸出;畫(huà)面具有靈活的排列組合方式和輪巡機(jī)制;配套軟件支持與前端設(shè)備（DVR、DVS）進(jìn)行雙向語(yǔ)音對(duì)講。
當(dāng)增加新的監(jiān)控點(diǎn)時(shí)，最好采用網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，其具有網(wǎng)絡(luò)功能，可以在井下搭建樹(shù)形或環(huán)形系統(tǒng)，通過(guò)一根光纜將視頻信號(hào)傳到井上，可以節(jié)約大量光纜，降低系統(tǒng)成本。此外，可提高系統(tǒng)的擴(kuò)展性。
新技術(shù)：移動(dòng)監(jiān)控入駐煤礦安防
一項(xiàng)將改變山西省煤炭安全生產(chǎn)監(jiān)控手段的新技術(shù)，去年12月3日通過(guò)新產(chǎn)品鑒定和科技成果鑒定。這項(xiàng)新技術(shù)的獨(dú)創(chuàng)與亮點(diǎn)是首次結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、SOA等前沿技術(shù)的綜合遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)，應(yīng)用于煤炭監(jiān)控領(lǐng)域，并結(jié)合移動(dòng)互聯(lián)技術(shù)，開(kāi)發(fā)形成的一個(gè)包含瓦斯監(jiān)測(cè)，人員定位、產(chǎn)銷(xiāo)存、水情與電力監(jiān)測(cè)等子系統(tǒng)的大容量，高可用性的遠(yuǎn)程移動(dòng)互聯(lián)監(jiān)控平臺(tái)，尤其是實(shí)現(xiàn)了同一路視頻同時(shí)在各種類(lèi)型終端設(shè)備上的實(shí)時(shí)調(diào)閱。專(zhuān)家認(rèn)為，這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用前景廣闊，在國(guó)內(nèi)同類(lèi)研究中處于領(lǐng)先水平。
查閱了相關(guān)資料，現(xiàn)場(chǎng)觀看并感受了系統(tǒng)演示，不論是不足千元的普通安卓手機(jī)，還是高端的蘋(píng)果智能手機(jī)或者平板電腦，一機(jī)在手就可實(shí)時(shí)調(diào)看監(jiān)控范圍內(nèi)的各種數(shù)據(jù)和視頻，徹底實(shí)現(xiàn)了任何時(shí)間、任何地點(diǎn)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況的掌握。據(jù)業(yè)內(nèi)人士介紹，只要與網(wǎng)絡(luò)聯(lián)通，所需資料與視頻均可顯現(xiàn)，這項(xiàng)軟件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)不同廠家、不同編碼格式的視頻進(jìn)行多路轉(zhuǎn)碼，其兼容性是目前國(guó)內(nèi)最大化、最流暢的。新產(chǎn)品鑒定指出，該產(chǎn)品是將煤礦軟件監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，綜合應(yīng)用3G、無(wú)線、專(zhuān)線、DSC等多種網(wǎng)絡(luò)接入方式傳輸?shù)揭苿?dòng)智能終端，使各級(jí)決策者和不同層次用戶(hù)隨時(shí)掌控情況。
目前這項(xiàng)新技術(shù)已率先在太原東山煤礦和山西潞安集團(tuán)部署，并分期投入應(yīng)用，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠。煤礦安全生產(chǎn)移動(dòng)監(jiān)控是山西四和交通工程有限公司研發(fā)，省經(jīng)信委、省機(jī)電行業(yè)辦和省科技廳分別組織了新產(chǎn)品鑒定和科技成果鑒定。
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