工業電視監控系統在現代煤礦中的應用

摘要:本文根據目前工業電視監控系統的發展和數字視頻技術的逐漸成熟，提出工業電視監控技術在煤礦中應用的要求、可能性以及設計方法，著重介紹了流媒體視頻技術。通過傳統的模擬視頻采集技術對礦井的實時狀況進行采集，再利用標準的視頻模數轉換技術和成熟的高寬帶數字通信網，把高質量視頻信號和環境數據實時的傳送至監控中心，實現礦井的高可靠性和高穩定性的集中管理和調度。

關鍵詞:遙視 數字視頻 工業電視監控 流媒體視頻

0 引言

當前在我國煤炭礦山領域，隨著綜采、綜掘及電力系統自動化的實施，實現了“無人值班、少人值守”的運行管理模式，運行管理人員借助計算機監控系統進行煤礦內部設備監視控制的同時能夠觀看遠方穩定而且清晰的現場圖像信息的愿望更為迫切。但是，在煤礦行業視頻監控系統(即工業電視)一般運行在高瓦斯、潮濕、水淋、大煤塵、強電磁場干擾等惡劣的環境條件下，組建一個能夠長期可靠穩定運行，并且能夠遠程轉送清晰的圖像，操作又十分便捷的視頻監控系統就成為我們研究的內容。

1 工業電視監控目的

視頻監控系統主要根據現場需要來放置攝像機，并通過通信電纜將攝像機解碼器的圖像數據傳送到視頻控制中心，以現場的實時圖像作為信息內容;在控制中心通過對實時圖像的處理，實現中控室對遠方現場的實時監控，以直觀的視頻圖像信號及時了解現場環境、人員工作和設備運行情況，還可以將圖像信息作為歷史資料加以保存，供以后使用。同時還可利用視頻監視系統兼作安全保衛，信號可以在電腦網絡上傳輸，這樣管理人員通過計算機網絡，直接觀察現場的圖像，隨時了解現場的工作人員和設備的工作情況。

2 工業電視系統要求

煤礦井下光纖通信是以礦用阻燃光纜為信道進行信息傳輸的技術，具有信息容量大、無電磁干擾、頻帶寬、本質安全、重量輕、耐水火、抗拉強度高、無中繼遠距離傳輸等優點，特別適合于環境惡劣的煤礦井下條件。實踐證明，用光纜傳輸圖像，不管是從圖像質量、抗干擾能力、傳輸距離、性能價格比方面都比用電纜傳輸具有明顯的優越性。因此在煤礦礦井的傳輸中采用光纜傳輸方式。

考慮到信息化發展的趨勢，局礦視頻連網勢在必行，我們認為在此次工業系統中采用流媒體技術非常有必要，流媒體技術是計算機網絡通訊的一項重要技術，它解決了音頻、視頻等媒體信息在計算機網絡中的實時傳輸問題，能夠完全解決礦上的視頻到局視頻傳輸的過去那種線路鋪設復雜，施工量大而且傳輸效果不好的缺點。

3 工業電視系統簡介

3.1 工業電視系統結構 KJ28礦井上/下光纖工業電視系統是利用光纖作為傳輸介質，將井下、井上的主要生產環節、重要設備及關鍵場合的實時圖像傳送到礦調度指揮中心和礦領導辦公室。使調度指揮人員和礦領導能夠直觀、快捷地了解生產一線情況，掌握井上下重要設備的實時工況，提高科學調度指揮和管理的現代化水平，系統組成如圖1所示。

3.2 安防報警 夜間我礦井的辦公樓里很少有人值班且辦公室都有貴重的辦公用品， 為了防止犯罪分子進入辦公樓內進行作案，使不因該發生的意外損失降到最低，現在給辦公樓中的每個辦公室一個無線門磁傳感器，來防范礦上財產安全不受任何侵害。

3.3 硬盤錄像及視頻服務 數字視頻服務及硬盤錄像系統V2.0是基于Windows操作平臺，采用先進的圖像壓縮算法并與網絡技術有機結合，構成一套多功能的數字網絡視頻系統。采用通道方式，確保每路的圖像均為25幀/秒，是真正能夠取代傳統的數字網絡視頻服務器。強大的網絡傳輸功能，為圖像傳輸創造了有利條件，可滿足用戶不同的要求。

通過本系統我們能夠通過互聯網實現集團內部瀏覽實時和錄制回放圖象的功能，極大的方便了領導能夠準確的各種意外情況做出快速準確的判斷。

4 工業電視主要功能:

4.1 管理服務功能 對整個網絡監控系統的信息進行統一處理，其中包括信息的設置、信息的記錄、信息的轉發及信息的查詢。①對監控地點及用戶信息的編輯，包括新建、修改、刪除。②對用戶進行權限設置，采用靈活的菜單級權限設置方式。③對用戶的操作請求進行權限認證。④實時記錄來自客戶端的操作，同時生成操作日志，并可對其進行維護與查詢。⑤巡檢與校時功能。

4.2 視頻監控功能 視頻監控模塊是系統的主要客戶端軟件，根據不同設置可以實現類似主控和分控功能。①遠程設置DVRDVS參數，包括通道參數、報警參數、串口參數及視頻參數。②遠程實時瀏覽視頻圖像。③遠程控制云臺、鏡頭。④DVRDVS視音頻文件的回放，提供快放、慢放及本地逐幀回放。⑤遠程對DVRDVS軟件版本升級，系統校時，遠程重啟。

4.3 流媒體服務功能 響應用戶對DVRDVS的訪問請求，實現對DVRDVS視音頻流的轉發功能。每個流媒體服務器可連接前端1-1000臺DVRDVS，支持1-200個并發用戶。

流媒體視頻服務器在視頻監控系統中，主要完成兩個工作:一是通過網絡接口與遠端編碼器相連，實時接收視頻流數據，并臨時存儲在緩沖區;二是實時偵聽客戶端的請求，把緩沖區的視頻數據轉發給客戶端，從而完成視頻傳輸。其優點是在不改變當前網絡配置的情況下，實現視頻流的可靠傳輸控制。

4.3.1 流媒體技術特點 數字視頻服務器(DVS)是集計算機技術、網絡技術、圖像壓縮與處理技術為一體并結合監控行業實際特點而產生的高科技產品。數字視頻服務器將現場攝像儀的模擬信號進行采集和數字化處理，轉化為數字流在網絡中傳輸。網絡中任何一臺計算機通過授權，即可觀看圖像，并且，網絡帶寬可復用，節省設備成本，與傳統的模擬圖像相比，傳輸圖像品質好，穩定性高。

設置流媒體服務器的目的在于緩解前端視頻服務器的負載和避免網絡帶寬緊張而引起的網絡阻塞。無論多少個接收端接收同一路圖像時，控制編碼器和流媒體服務器之間只有一路視頻流量，從而保證視頻流的可靠傳輸。其結構如圖3所示。

網絡中有N個客戶端接收視頻時，流媒體源通過發送端只需向網絡中傳輸一個視頻信息流，通過流媒體服務器，給不同的接收端發送復制視頻數據包，無論有多少接收端，保證不同的鏈路，只傳輸一個視頻信息流，減少不必要的視頻復制，節省網絡帶寬。HxVideoStream采用分布式的系統架構，基于TCP/IP網絡平臺如圖(4)。

4.3.2 流媒體組成 系統由以下部分組成:①管理服務模塊。②流媒體服務模塊。③視頻監控模塊。

結合我礦井的實際情況，我們井下采用光纖攝像儀，通過光接收機把光信號轉成電信號，再通過視頻分配器把視頻信號分成四路，一路到電視、一路到大屏幕、一路到嵌入式網絡視頻服務器，而井上的攝像儀直接接入到視頻分配器，最后全部通過嵌入式網絡視頻服務器接入到網絡上，從而實現將模擬視頻信號轉換為數字視頻信號。

5 結論與展望

本文根據我礦雙突礦井的實際結合現代工業電視監控技術，對電視監控系統進行了設計。目前此系統已經在我礦得到了良好的應用，系統運行穩定可靠。但是對電視監控系統的大量現場數據，進行進一步的數據發掘，是一個長期的工作，需要在未來的實際運行中進行技術更新和完善。

參考文獻:

[1]孔俊寶.數字會議電視系統.電視技術.1998(6).

[2]錢建生.煤礦井下光纖工業電視監控系統.電視技術.1998(5).

[3]黃孝建，門愛東，楊波.數字圖像通信.北京:人民郵電出版社.1998.

[4]朱宗玖，韓迎鴿.煤礦工業電視系統中視頻光纖傳輸系統的設計.煤礦機械.2004(4).

[5]田金澤.黃志成.馬東迎 森透里昂監測監控系統在煤礦中的應用 煤炭技術.2006(2).

[6]朱宗玖，姚善化，韓迎鴿.煤礦工業電視系統的設計.煤礦機械.2003(3).