礦井斜井巷道運輸視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計

董永昌

（霍州煤電晉北能化金能煤業(yè)有限公司， 山西 忻州 035100）

引言

絞車司機可以借助絞車系統(tǒng)發(fā)出的信號對現(xiàn)場進(jìn)行安全監(jiān)測，因此不能時刻對絞車系統(tǒng)的運行情況進(jìn)行檢測，存在一定的視覺盲區(qū)，為此開發(fā)了一款能夠適用于斜巷運輸系統(tǒng)的視屏監(jiān)控系統(tǒng)以及信號控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括先進(jìn)的視屏監(jiān)控系統(tǒng)、采集沿線軌道數(shù)據(jù)以及相應(yīng)的斜巷道絞車系統(tǒng)，這樣絞車司機可以在車內(nèi)及時了解巷道的各種情況，不僅可以有效地滿足現(xiàn)場工作的需要，而且能夠為煤炭公司節(jié)約大量的人力物力，給公司帶來經(jīng)濟效益。

1 視頻監(jiān)控系統(tǒng)簡介

某軌道上山大約長930 m，相應(yīng)的坡度傾角設(shè)置為15°，設(shè)置有3 個片盤，4 個檔桿，主要能夠運送設(shè)備、材料以及相應(yīng)的矸石等。該視屏監(jiān)測系統(tǒng)能夠給絞車的安全運行提供保障。在監(jiān)測系統(tǒng)的協(xié)助下，能夠在斜巷道內(nèi)對車間進(jìn)行視頻監(jiān)控，這樣能夠在絞車房內(nèi)控制臺實現(xiàn)照片的實時監(jiān)控以及圖片儲存，對絞車的運行狀態(tài)進(jìn)行實時監(jiān)控，這樣可以為絞車的運行提供保障，提升工作效率[1-2]。

2 監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)與設(shè)計

2.1 監(jiān)控系統(tǒng)總體架構(gòu)

斜巷視頻監(jiān)控系統(tǒng)（見圖1）包括如下幾個主要單元：前端設(shè)備、中心控制設(shè)備、傳輸設(shè)備、傳感器設(shè)備等。其中，前端是由本安型攝像機組成，能夠?qū)σ曨l信號進(jìn)行采集以及傳輸。傳輸單元，對于網(wǎng)絡(luò)傳輸平臺而言，可以在斜巷內(nèi)設(shè)置專用電纜，可以選用本安型光端機進(jìn)行復(fù)雜數(shù)據(jù)的傳輸工作，這樣可以實現(xiàn)遠(yuǎn)距離的數(shù)據(jù)傳輸。對于控制中心而言，其主要包含礦用隔爆計算機，以及地面中心控制單元，能夠?qū)σ曨l信息進(jìn)行處理。對于傳感器檢測而言，選用礦用本安型旋轉(zhuǎn)脈沖編碼器，以及本安位置傳感器等，能夠?qū)ΦV車運行的行程數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。

圖1 礦用斜巷運輸視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計示意圖

2.2 詳細(xì)方案設(shè)計

依據(jù)現(xiàn)場需要以及設(shè)備的需要，制定下面的配置方案：第一，可以在絞車控制室內(nèi)部設(shè)置1 臺礦用隔爆計算機，同時在隔爆計算機上設(shè)置一個北路音視頻監(jiān)控系統(tǒng)軟件，這樣能夠?qū)崟r監(jiān)測斜巷道的運行情況。第二，在斜巷道口位置分別安裝1 臺礦用本安型攝像儀。第三，可以在絞車房設(shè)置1 臺礦用擺臺攝像儀。第四，可以在候車洞室設(shè)置1 臺礦用本安型顯示器，其可以收集圖片信息以及顯示圖片等。第五，可以在絞車位置安裝1 臺礦用隔爆兼本安型網(wǎng)絡(luò)接口，其型號為KJJ85，其可以收集傳感器輸送的信號，并將其傳輸給隔爆計算機，實現(xiàn)對車輛動態(tài)的監(jiān)控。第六，在上山斜巷位置設(shè)置1 臺絞車，其上設(shè)置1 臺旋轉(zhuǎn)脈沖編碼器，其可以實現(xiàn)對軌道礦車信息的監(jiān)測，同時在絞車房設(shè)置礦用安全型接近開關(guān)，其可以有效地校準(zhǔn)車輛信息。第七，可以在地面機房設(shè)置1 臺高清編碼器，其可以將井下視頻接收到礦廠總平臺上，這樣能夠監(jiān)測井下工作。

3 系統(tǒng)主要設(shè)備及參數(shù)

3.1 礦用本質(zhì)安全型攝像儀KBA12（見下頁圖2）

圖2 礦用本質(zhì)安全型攝像儀

礦用本質(zhì)安全型的防爆標(biāo)志選用Exib I Mb，所采取的工作電壓為DC 12 V，相應(yīng)的工作電流不大于900 mA。

成像參數(shù)：分辨率可以達(dá)到1 080 P（MAX），相應(yīng)的灰度值不小于7，鏡頭選用2.8～12 mm@F1.4，其可以實現(xiàn)強光抑制、數(shù)字降噪以及相應(yīng)的移動偵測等。

以太網(wǎng)電接口：共計兩個接口，選用RJ45，信號輸送方式選用全雙工TCP/IP 電信號，最大電壓峰值在1～5 V 范圍內(nèi)，最遠(yuǎn)的輸送距離為100 m。

以太網(wǎng)光接口：設(shè)置兩個管接口，所選用的形式為FC，相應(yīng)的工作波長為1 310 nm，光信號的功率范圍在-12～-3 dBm 之間，同時把光信號當(dāng)作評頻光信號。

補光設(shè)備：設(shè)置三個紅外燈，波長可以達(dá)到850 nm，功率不大于500 MW。

麥克音頻輸入：其輸入的峰值范圍在20～40 mV之間，相應(yīng)的諧波失真小于15%。

音頻輸出：諧波失真小于15%，相應(yīng)的聲音強度不小于85 dB（A）。

外形尺寸及重量：體積參數(shù)長、寬、高分別為：320 mm、201 mm、184 mm，重量可以達(dá)到5 kg，外殼的防護(hù)等級設(shè)置為IP54。

3.2 礦用隔爆兼本安直流穩(wěn)壓電源（見圖3）

圖3 礦用隔爆兼本安直流穩(wěn)壓電源

技術(shù)參數(shù): 對應(yīng)的輸入電壓為AC100-240V；本安額定輸出電壓與額定電壓分別為12 V、1 600 mA；支持電源管理功能；備用電池所能承擔(dān)的工作時間≤2 h，長、寬、高對應(yīng)為333 mm、251 mm、136 mm，重量可以達(dá)到15 kg。

3.3 礦用本安型光端機KTG12(A)（見圖4）

技術(shù)參數(shù)：選用的輸入電壓為DC12V，相應(yīng)的工作電流不大于700 mA，支持4 路百兆光口以及電口，光信號輸送的距離可以到達(dá)10 km。而相應(yīng)的電信號輸送的距離可以到達(dá)100 m。

圖4 礦用本安型光端機

4 監(jiān)控系統(tǒng)功能

1）對監(jiān)控畫面進(jìn)行實時切換（見圖5）：通常依據(jù)絞車的位置，對監(jiān)測主體進(jìn)行實時切換，同時避免出現(xiàn)對同一個畫面進(jìn)行監(jiān)測。絞車司機在監(jiān)控室內(nèi)借助計算機監(jiān)控梭車的運行情況，這樣可以有效地消除盲區(qū)，便于作業(yè)，從而能夠有效地降低事故率。

圖5 絞車監(jiān)控畫面實時切換

2）實時定位：可以借助傳感器對絞車的位置進(jìn)行實時監(jiān)測，同時以圖像以及數(shù)據(jù)的形式展示車輛的位置，同時絞車控制系統(tǒng)便于車輛運輸。

3）實時錄像：能夠借助監(jiān)控系統(tǒng)對人車等情況進(jìn)行全面的監(jiān)控。

4）動態(tài)監(jiān)測：可以使用速度傳感器對車輛速度進(jìn)行監(jiān)控，這樣能夠給車輛檢測人員提供便利。

5）聯(lián)網(wǎng)管理：借助該系統(tǒng)能夠把數(shù)據(jù)實時傳遞給地面，這樣能夠使得井下人員車輛安全校驗。

6）設(shè)備遠(yuǎn)程配置管理:能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)攝像機進(jìn)行批量控制，實現(xiàn)遠(yuǎn)程開啟攝像機以及自動報警，與此同時能夠?qū)收宵c進(jìn)行檢測等[3-4]。

5 結(jié)論

1）通常斜巷視頻檢測系統(tǒng)包含前端單元、中心控制單元、傳輸單元、傳感器監(jiān)測單元等。

2）可以依據(jù)工程實際選用設(shè)備，同時制定設(shè)備配置方案，其主要包括設(shè)備布局、數(shù)量以及相應(yīng)的功能介紹等。

3）主要設(shè)備有礦用本質(zhì)安全型攝像儀（KBA12）、礦用隔爆兼本安直流穩(wěn)壓電源，（KDW127/12B）、礦用本安型光端機（KTG12）。

4）該監(jiān)控系統(tǒng)可以實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制、車輛定位，以及動態(tài)監(jiān)測功能，同時可以實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)以及設(shè)備遠(yuǎn)程配置的功能等。