移動視頻采集在煤炭企業安全生產中的應用探索

文｜陳建東

一、應用背景

煤炭是我國重要的能源資源，因為煤礦開采的特殊環境，容易發生事故，煤礦行業也被稱為高危險的行業。煤礦井下作業因為遠離地面，地形復雜，環境惡劣，所以容易發生事故。利用移動視頻監控系統，地面監控人員可以直接對井下情況進行實時監控，不僅能直觀的監視和記錄井下工作現場的安全生產情況，而且能及時發現事故苗頭，防患于未然，也能為事后分析事故提供有關的第一手圖像資料。基于TCP/IP協議的IP網應用得到廣泛普及，高速寬帶主干網的建成和各地區高速接入系統的迅速發展，促進了基于IP技術的各種視頻通信應用，如網絡移動視頻監控系統的發展。所以在煤礦監控系統中引入無線網絡視頻監控系統將是一種趨勢。

二、無線監控需求

在我國，采煤機械化程度僅為45%，礦工隊伍很大一部分是文化水平較低、培訓時間有限的農民工，甚至存在井下抽煙等嚴重違章現象，在高度危險的作業環境中，極易發生事故，造成重大傷亡。我們在分析近期幾個煤礦發生的特大事故時發現事故原因如下：

1) 生產過程中有違章操作；

2) 事故發生后，地面與井下人員的信息溝通不及時；

3) 地面人員難以及時動態掌握井下人員的分布及作業情況；

4) 一旦煤礦事故發生，搶險救災、安全救護的效率低，搜救效果差。

綜合以上分析煤礦移動視頻監控系統需要滿足以下功能要求：

滿足實時監控的要求，使監控無死角，確保沒有違章；

視頻監控設備滿足煤礦行業防爆、隔爆等級國家標準；

可以實現各級部門聯網監控，指揮終端、中心控制室以及上級領導終端可通過語音對講對煤礦開采企業進行遠程指揮；

系統具有通過網絡實現上級領導與礦井監控中心工作人員進行網絡會話的功能，從而保障指揮的有效性和實時性。

三、無線監控系統概述

在很多情況下，由于受到地理環境和工作內容的限制，對有線網絡或有線傳輸的布線工程帶來極大的不便，采用有線的施工周期很長，投資較大，這時，采用無線傳輸可以擺脫線纜的束縛，具有安裝周期短、維護方便、擴容能力強、迅速收回成本的優點，所以在企業內部視頻傳輸建議用無線局域網。

在企業外部遇到突發事件時利用電信運營商的3G網絡作為傳輸通道，近年來，隨著3G、4G的加速來臨，網速的提升，基于電信網絡等移動無線采集和監控成為可能。

（一）軟件架構

1、音視頻采集和編碼功能

音頻通過移動設備的麥克風定時周期性采集和錄制，并使用G.711或wav進行音頻編碼。這兩種格式是比較常用的格式，而且碼率適中，音質也能夠保證。

移動設備通常有前置和后置兩個攝像頭，可以通過切換按鈕在兩個攝像頭之間進行切換。通過系統提供的接口獲取原始的視頻數據，如果是YUV或者RGB格式，再對每一幀數據進行h.264的編碼。使用h.264編碼方式，可以在同樣數據大小中得到更好的效果。所以可以減輕網絡負擔，提高網絡傳輸速度。

2、音視頻解碼和播放功能

對音頻和視頻進行解碼然后轉換成移動設備支持的音視頻格式進行播放。最重要的是保持音視頻同步播放。

3、網絡通信功能

基于實時傳輸協議——RTP協議。將音頻和視頻數據，包括為了保持同步的時間戳代碼，封裝在RTP協議上。

（二）系統組成

1、前端設備

在井下部署無線局域網，利用移動攝像頭和固定攝像頭相互結合的方式對井下生產情況進行全方位監控。

在地面采集端為了彌補固定攝像頭的不足，系統支持智能手機和PAD等移動設備接入，將3G、4G無線技術應用于地面視頻采集端，利用移動設備的攝像頭和網絡，將突發現場情況傳輸到指揮中心。

2、傳輸網絡

搭建無線局域網。在企業內部利用搭建的局域網絡，傳輸視頻、音頻信息。

移動網絡的支持。在企業外部，可以利用運營商的移動網絡接入，移動網絡支持三大運營商的網絡，包括中國移動、中國電信和中國聯通的網絡。

3、監控中心及工作站

監控中心主要由監控管理服務器、存儲服務器、磁盤陣列、流媒體管理服務器、管理PC、電視墻（網絡矩陣硬件、液晶拼接屏及監視器）等組成。主要完成礦區現場圖像接收與顯示，系統支持用戶登錄管理，優先權的分配，控制信號的協調，圖像的實時監控，錄像的存儲、檢索、回放、備份、恢復等。

視頻傳輸到監控中心后可以輸入到畫面分割器使用大屏幕電視監看，同時在視頻服務器上記錄相應的視頻。中心控制室的視頻服務器安裝一臺8～16路的數字監控主機，對生產狀況進行實時視頻監控和錄像。

監控端支持管理者通過安裝監控端軟件的智能手機和PAD利用運營商的3G或4G網絡接入，使管理者第一時間獲得現場實時影像回傳，指揮應變，滿足了突發情況應急指揮的需要。

移動視頻監控系統以綜合管理軟件為核心，結合嵌入式視頻服務器，實現了基于網絡的點對點、點對多點、多點對多點的移動視頻現場監視，彌補固定視頻監控的不足，滿足煤炭企業生產現場的監控需要，通過兼容模擬視頻設備實現模擬視頻系統與數字視頻系統的數字化統一管理。

四、移動視頻監控特色

及時：

能將現場的影音畫面實時回傳，比傳統先錄后送方式更具及時性。

靈活：

將個人隨身攜帶手機或PAD作為影像采集及實時回傳的設備，布署十分方便。

經濟：

突發緊急事件時，不需要等待，任何人都可趕赴現場立即回傳音頻、視頻資料，以相同的人力，可發揮出數倍的采訪戰斗力。

流暢：

特殊的網路及影像處理技術，避免同類產品在快速移動時產生的“馬賽克”現象。

安全：

實時影像數據傳送監控中心后臺進行錄制，避免因攝像器材損毀而丟失材料。

可移植可擴展：

支持WM、iOS、Android、Symbian平臺的移動裝置。

未來可配合移動設備的GPS信息做LBS（位置服務）擴展應用。

五、移動視頻采集的作用和意義

煤炭企業無線移動視頻監控系統實現了視頻完全數字化、網絡化，使用戶隨時隨地都能通過網絡進行遠程監控和集中管理，徹底解決了地域界限的限制，特別適合于分布式監控、集中管理等應用領域，其作用和意義如下：

一、指揮中心隨時、及時動態掌握井下人員的分布及作業情況；

二、當利用無線視頻監控系統，地面監控人員就可以直接對井下情況進行實時監控，不僅能直觀的監視和記錄井下工作現場的安全生產情況，而且能及時發現事故苗子，防患于未然，也能為事后分析事故提供有關的第一手影像資料。

三、企業管理者通過手機和PAD借助3G、4G網絡技術可以及時了解和指揮突發情況。

因此，移動視頻監控系統是現代煤炭企業安全生產的重要組成部分。煤礦視頻監控從視頻監控、信號傳輸、中心控制、遠程監管等各方面提出全方位的解決辦法，未來可以實現監控中心、地、市煤礦安全監控指揮中心與省局監控指揮中心聯網，使煤礦安全管理工作向科學化、規范化、數字化管理軌道邁進，提高煤礦安全管理水平。

六、結束語

近年來，國內煤炭企業特大安全事故頻頻發生，國家對于煤炭企業安全生產的重視也抬到一個歷史性的高度，同時也促使煤炭行業安全生產信息化進程不斷加快。我們有理由相信，煤炭企業安全生產的視頻監控管理將在未來的日子里實現跨越性飛躍。