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煤矿井下视频监控系统施工方案

作者:华睿电气小编 | 发布时间:2018-09-29 | 浏览量:

一、概述

近年来,煤矿发生事故的数量在不断增加,如何加强安全生产,提高预警和事后搜救工作效率,摆到了国家各级主管部门和领导的面前。在经济高速发展、能源供应紧张的形势下,如何处理好保证安全和提高产量的关系,需要深入研究,发展不能以牺牲环境和生命为代价。
为此,如何正确处理安全与生产、安全与效益的关系,如何准确、实时、快速履行煤矿安全监测职能,有效进行矿工管理,保证抢险救灾、安全救护的高效运作显得尤为重要和紧迫。面对新形势、新机遇和新挑战,国家各级主管部门的领导对安全生产工作提出了很高的要求和期望。我们认为提升安全生产信息化管理水平,加强以灾害预防、搜救为主要目标的安全生产长效机制,是我国安全生产工作的必由之路。

在此环境下华睿电气率先推出适用于煤矿的数字视频监控系统,本系统从视频监控、信号传输、中心控制、远程监管等各方面提出全方位的解决办法,可以实现井下监控中心、地、市煤矿安全监控指挥中心与省局监控指挥中心联网,使煤矿安全管理工作向科学化、规范化、数字化管理轨道迈进,提高煤矿安全管理水平。

利用远程视频监控系统,地面监控人员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。另外,煤矿监管部门可以从省部管理中心远程监看井下状况,提出整改方法,减少事故隐患,因此华睿电气远程视频监控系统将是保障矿井安全生产的重要组成部分。
 

二、需求分析

在美国,煤矿已实现高度机械化,井下工作人员很少,作业规范,巷道通畅,一旦发生事故,易于撤离,伤亡不大。而在我国,采煤机械化程度仅为45%,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严重违章现象。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:
(1) 地面与井下人员的信息沟通不及时;
(2) 地面人员难以及时动态掌握井下人员的分布及作业情况;
(3) 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,提出整改方法。
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。
 
  1. 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。
  2. 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。
  3. 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。
 

三、设计依据和原则

1、设计依据
  • 《民用闭路监视电视系统工程技术规范》 GB50198-94
  • 《工业电视系统设计规范》 GBJ115-87
  • 《民用建筑电气设计规范》 JGJ/T16-92
  • 《计算机软件开发规范》 GB8566-88
  • 《电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范》 GB50168-92
  • 《安全防范工程程序与要求》 GA/T75-94
  • 《煤矿安全规程》
2、设计原则
任何一个设计方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/价格比是设计方案的最基本依据。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国家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
 

四、系统设计

整个系统有井下视频采集、监控中心控制室和网内视频监看指挥系统三部份组成,网内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。
华睿电气的数字监控主机具有友好的程序接口,可以和煤矿企业自有井下检测设备完美结合起来。
 
1、系统示意图
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:
 
  • 磅房及主扇风机房内:由于在室内光线比较好;且所需监控的对象位置比较固定;因此采用室内彩色摄像机,这样图像既清晰又明显;
  • 办公楼口:考虑到监控的范围较大;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,在门口大厅内安装了红外阵列灯,以弥补门口摄像机在夜间无法工作的缺陷;
  • 变电室内:由于光线好,监控范围大;且需看清设备灯的颜色;因此采用室内彩色全球摄像机,对室内的全部设备进行监控;
  • 财务室内:主要在夜间监控门口部分,看清谁曾进来,因此采用范围为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,只是范围要求比财务室大,因此采用20米的红外彩色摄像机。
  • 总厂大院、煤厂、设备库:由于监控范围广,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、煤矿内坑道光线很暗,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、坑道内只有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,视频采集我们选择具有“黑夜之鹰”称号的星光级WATCE-902H摄像机,配备Computar H0614FICS-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。

防护罩我们选择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。防护罩内可以安装一台单路视频光端机用于视频传输,同时内置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TC-8600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。灵活控制任何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
  • 检索方便: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:采取密码授权的方式保护系统设置,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内,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;
  • 煤矿领导可在家里甚至外地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方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方式,预览显示画面在多画面显示方式下,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,每路图像可允许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。


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