淺析煤礦井下監(jiān)控系統(tǒng)的研究與應用

韓玲杰

摘要：煤礦產(chǎn)業(yè)是我國工業(yè)化發(fā)展的重要保障，煤炭工業(yè)對于促進經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展、增加國家能源、提升國民生產(chǎn)總值等方面具有重要意義。但是，在推動經(jīng)濟增長的同時，煤炭產(chǎn)業(yè)也是我國安全事故多發(fā)的行業(yè)之一。從現(xiàn)階段的情況來看，煤礦的安全事故對人們的生命、財產(chǎn)安全造成了極大的威脅，所以，煤礦井下監(jiān)控系統(tǒng)變得越來越重要。文章主要對煤礦井下監(jiān)控系統(tǒng)的應用和結構進行了探究。

關鍵詞：煤礦；井下監(jiān)控系統(tǒng)；研究；應用

引言

煤礦井下監(jiān)控系統(tǒng)是一種重要的煤礦安全管理手段，目前監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)在煤礦生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)中有了比較廣泛的應用，應用監(jiān)控系統(tǒng)工作人員在地面監(jiān)控中心就可以實時監(jiān)控井下的生產(chǎn)現(xiàn)場作業(yè)，為煤礦井上調(diào)度人員對井下人員及設備工作情況的監(jiān)控工作提供了較大的便利，因此，煤礦監(jiān)控系統(tǒng)的應用具有較大的現(xiàn)實意義。煤礦企業(yè)應該不斷加強對監(jiān)控系統(tǒng)的研究，使其向著自動化、網(wǎng)絡化、智能化的方向發(fā)展。

1我國煤礦井下安全問題產(chǎn)生的重要原因

1.1煤礦缺乏監(jiān)控系統(tǒng)的應用

由于許多小型煤礦企業(yè)缺乏對自身的嚴格要求，且部分企業(yè)在資金周轉方面存在問題，所以煤礦管理者為了降低自己的開發(fā)成本，就不采用或者采用劣質(zhì)的監(jiān)控系統(tǒng)，這就造成了礦井下的情況不能被及時的關注，進而使得煤礦安全事故頻發(fā)，因此，缺乏監(jiān)控系統(tǒng)的應用成為了影響煤礦生產(chǎn)安全的重要阻礙。

1.2煤礦井下監(jiān)控系統(tǒng)不完善

煤礦安全事故發(fā)生率較高的原因還有監(jiān)控系統(tǒng)不完善。由于礦井安全系統(tǒng)的控制子系統(tǒng)大多處于封閉和保密狀態(tài)，且生產(chǎn)廠家在監(jiān)控系統(tǒng)的通信協(xié)議和信息交換標準方面都設置了嚴格的限制措施，這樣的限制導致各種子系統(tǒng)之間的聯(lián)系和交流較為困難，很難將收集到的數(shù)據(jù)分享給其他系統(tǒng)，也可能導致維修工作安排方面出現(xiàn)各種紕漏，例如維修工作人員的重復設置、企業(yè)資源配置不合理等情況，使得煤礦井下安全監(jiān)測系統(tǒng)維護成本增加，無法得到有效使用。

1.3煤礦井下監(jiān)控系統(tǒng)的人員監(jiān)控功能沒有得到充分的開發(fā)

現(xiàn)階段，發(fā)生煤礦安全事故的主要原因是煤礦管理者對井下工作人員的定位工作做得不到位，有效信息的反饋性不高，對相關事故不能及時地采取補救措施，導致煤礦井下監(jiān)控系統(tǒng)的實時性和穩(wěn)定性都處于低效狀態(tài)。除了缺乏一套較為完整的安全生產(chǎn)管理體系之外，我國從事煤礦開采的生產(chǎn)者與管理者缺乏較強的安全意識也是目前的重要問題。

2煤礦井下視頻監(jiān)控系統(tǒng)的應用

2.1實現(xiàn)特定人員跟班管理

在交接班處安裝攝像頭，實現(xiàn)對特定人員的跟班管理。首先采集需要進行跟班管理的人員的人臉信息，建成人臉數(shù)據(jù)庫。采集的人臉信息包含四種狀態(tài)：面部干凈時的人臉、下井后的人臉、未戴安全帽的人臉、戴著安全帽的人臉。瓦斯檢測員、安檢員、跟班礦長交接班時需要在攝像頭前進行人臉信息采集，監(jiān)控系統(tǒng)對人臉進行識別，判斷是否是當值人員。

2.2實現(xiàn)非生產(chǎn)人員進入預警

將攝像頭按照一定的角度安裝到定制的支架上，支架頂端配有固定裝置，可將支架固定到錨桿上。在安裝時，工作人員要將支架掛在緊鄰破碎機后端的頂部錨桿上。攝像頭支架隨著破碎機移動。在監(jiān)控畫面中破碎機的后方設置視頻警戒線，通過讀取煤礦人員定位系統(tǒng)信息判斷觸碰或越過視頻警戒線人員的身份信息，當出現(xiàn)非生產(chǎn)人員時，系統(tǒng)進行告警。當破碎機啟動時，控制系統(tǒng)向視頻監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)送啟動信號，視頻警戒線生效；當破碎機停止時，控制系統(tǒng)向視頻監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)送停止信號，視頻警戒線失效。

2.3實現(xiàn)帶式輸送機機頭堆煤監(jiān)測

通過在輸送帶搭接處上方安裝礦用攝像儀，來采集輸送帶沿線視頻，后臺服務器進行分析并實現(xiàn)報警。監(jiān)控系統(tǒng)的服務器通過視頻來監(jiān)測輸送帶搭接處是否有堆煤，當視頻中出現(xiàn)少量堆煤時，視頻軟件發(fā)出“提醒告警”；當視頻中出現(xiàn)大量堆煤現(xiàn)象時，視頻直接顯示“危險報警”。

3井下監(jiān)控系統(tǒng)的結構

3.1系統(tǒng)組成

煤礦井下監(jiān)控系統(tǒng)通常都采用數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)，主要包括視頻監(jiān)控前端、傳輸部分以及監(jiān)控中心。井下各個監(jiān)控點的監(jiān)控視頻經(jīng)由網(wǎng)絡傳輸至地面的核心交換機，視頻信號經(jīng)過分析，根據(jù)設定的監(jiān)控規(guī)則生成控制信號，一方面可與自動化設備聯(lián)動，通過生產(chǎn)控制平臺實時啟動控制命令；一方面可由調(diào)度臺人為下發(fā)報警通知至井下生產(chǎn)現(xiàn)場。

3.2前端監(jiān)控攝像機

煤礦井下監(jiān)控系統(tǒng)通過攝像機采集礦井下的視頻圖像，并實時傳輸?shù)降孛娴谋O(jiān)控中心，值班人員可以實時監(jiān)視和記錄井下的安全生產(chǎn)情況，并及時做出判斷和處理，發(fā)布調(diào)度指令。視頻的采集需要通過前端監(jiān)控攝像機來實現(xiàn)。由于煤礦內(nèi)坑道照明不足，光線差，而且環(huán)境濕度大，所以選擇設備時必須選用低照度攝像機，攝像機要有防爆防護罩，確保防爆、防潮、防塵。目前，礦用隔爆光纖攝像機使用比較廣泛，其具備百兆光口/RJ45接口，可就近通過阻燃光纖/網(wǎng)線接入井下環(huán)網(wǎng)交換機，具備級聯(lián)傳輸功能。為保證智能視頻攝像機報警信息及時反饋至井下，可在報警點處配置報警器來實現(xiàn)聲光報警聯(lián)動，聲光報警器可內(nèi)置網(wǎng)絡接口，這樣便于就近接入礦用隔爆型攝像儀。

3.3硬盤錄像機

監(jiān)控系統(tǒng)可以通過硬盤錄像機的方式，與網(wǎng)絡服務器進行配合實現(xiàn)圖像的有效傳輸。井下攝像機的視頻輸出通過光纜連接到硬盤錄像機，然后通過RJ45接頭連接到WEB服務器，再通過煤礦內(nèi)部主頁上建立的超鏈接，就可以依托已有的快速局域網(wǎng)，實現(xiàn)在局域網(wǎng)的任何地方授權用戶都可以瀏覽監(jiān)控井下的工作情況。監(jiān)控中心或局域網(wǎng)內(nèi)部各終端機可以通過辦公局域網(wǎng)查看視頻，也可以輸入到畫面分割器使用大屏幕等離子電視監(jiān)看。視頻監(jiān)控系統(tǒng)與辦公局域網(wǎng)配合使用，可將視頻監(jiān)控的圖像在煤礦的局域網(wǎng)上進行傳輸。

3.4傳輸網(wǎng)絡和傳輸設備

因為煤礦井下生產(chǎn)作業(yè)面比較分散，所以就造成了攝像機安放位置比較分散的情況，若只采用光纜、光端機傳輸視頻信號，不僅投資費用高、施工難度大，而且維修維護也不方便，因此可以兼用光纜、光端機與視頻線傳輸信號?；贗P網(wǎng)絡的監(jiān)控系統(tǒng)可利用煤礦已有的工業(yè)環(huán)網(wǎng)進行網(wǎng)絡視頻圖像傳輸。為了減少監(jiān)控系統(tǒng)占用井下環(huán)網(wǎng)交換機接口數(shù)量，也可采用光纖級聯(lián)的方式將幾臺礦用隔爆光纖攝像儀串連在一起，這樣就可以通過工業(yè)環(huán)網(wǎng)交換機的1個百兆光口實現(xiàn)幾路高清視頻圖像上傳，既簡化了線纜敷設，又能確保系統(tǒng)傳輸?shù)姆€(wěn)定性。

3.5視頻信號的顯示及存儲

液晶顯示器是監(jiān)控中心主要的顯示設備，其與硬盤錄像機相連接。井下各監(jiān)控點的視頻信號傳輸?shù)接脖P錄像機后，就會及時在顯示器上顯示。硬盤錄像機自帶錄像及播放軟件，操作簡單，使用方便，而且還具有錄像實時播放、回放查看、備份等功能，內(nèi)置硬盤最好應用容量大的品牌硬盤，以確保能連續(xù)儲存井下多個監(jiān)控點的視頻錄像至少1個月。監(jiān)控中心的地面視頻分析中心是整個系統(tǒng)的大腦和轉發(fā)中心，所以監(jiān)控中心要配置智能視頻分析服務器，以便于對井下的生產(chǎn)視頻圖像進行實時分析。

結束語

綜上所述，煤礦企業(yè)加強煤礦井下的安全監(jiān)控系統(tǒng)的合理應用，才能有效提升其煤礦安全管理水平，保障煤礦的安全生產(chǎn)以及相關工作人員的生命安全，進而促進企業(yè)的健康、可持續(xù)發(fā)展，為我國工業(yè)的發(fā)展、國民經(jīng)濟的提升做出貢獻。

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