淺談無線視頻監控技術在煤礦生產中的應用

楊 俊

（同煤集團忻州窯礦機電科，山西 大同 037003）

1 無線視頻監控技術應運而生

隨著社會與科技的進步，煤礦企業已經從原來的臟、亂、差，技術力量薄弱，科技水平不高的現狀中悄然走出，眾多新技術的研發與應用使得這個落后的產業走在了科技的最前沿。眾所周知，在我們的日常生活與工作當中，攝像監控已經成為生活中不可或缺的一部分。同樣的，在煤礦生產中視頻監控也扮演著越來越重要的角色。一些煤礦早期使用的視頻監控系統都是模擬監控，擴展性能和穩定性不高，管理也不方便。現在隨著網絡技術和計算機技術的發展，基于TCP/IP協議的IP網的應用得到廣泛普及，無線監控系統在此的優勢更能得到體現。由于煤礦井下作業遠離地面，地形復雜，環境惡劣，瓦斯爆炸、地下滲水等事故時有發生，利用無線視頻監控系統，地面監控值班人員可以直接對井下工作面情況進行實時監控，不僅能直觀的監視和記錄井下工作現場的安全生產情況，對于存在的隱患能夠迅速做出處理，避免可能發生的事故，也能為事后分析事故提供有關的第一手圖像資料。無線視頻監控系統正逐漸成為現代化礦井安全生產監控系統的重要組成部分。

2 無線視頻監控技術的工作原理

無線視頻監控技術的核心是無線局域網技術，無線局域網具有快捷方便的無線接入、靈活多變的拓撲結構、易于維護管理、建設成本低廉等優點，能有效構建數字礦山綜合無線局域網絡系統的無線通信平臺。數字礦山綜合無線局域網主要由無線接入點AP、網絡路由器／交換機、地面服務器和數據電纜／光纖構成。無線接入點AP是井下無線局域網絡中有線、無線網絡之間的橋梁，由一個無線輸出口和一個有線的網絡接口構成。AP本身又兼具網管功能，可針對無線設備進行必要的管理。網絡路由器，交換機在網絡中除了作為路由／分路功能之外，還用于數據包的快速轉發，它為數據幀從一個端口到另一個任意端口轉發提供了低時延、低開銷的通路。地面服務器用于對網絡中的所有設備進行管理，接收網絡中AP發送的數據包，管理網絡中的無線接入設備。調度人員可以通過局域網或Internet登錄服務器，通過用戶端（軟件）或瀏覽器了解煤礦井下的生產、安全狀況，并可對設備進行控制。

無線視頻監控系統的前端設備為無線網絡攝像機。無線網絡攝像機實質上是一個帶WLAN無線收發模塊的網絡攝像機，通過輸入接口可以和鏡頭、云臺等連接。網絡攝像機的主要任務是完成視頻采集、壓縮、打包及無線傳輸，同時提供透明通道，支持無線網絡攝像機云臺控制及視頻信號的在線檢測等。地面服務器包括視頻錄像數據存儲服務器與視頻監控服務器。視頻錄像數據存儲服務器可采用磁盤陣列實現對錄像文件的大容量存儲；視頻監控服務器實現對網絡攝像機的訪問、視頻預覽、網絡攝像機配置、轉發網絡視頻等功能。

3 無線視頻監控技術在煤礦中的實際應用

無線視頻監控技術在煤礦生產中應用廣泛，如∶井下皮帶運輸在線監控系統、綜采工作面在線監控等，在這里我們談談它在煤礦大型設備提升當中的實際應用情況。目前礦井在檢查井筒設備時，多是由檢修人員佩帶安全帶站在罐籠或箕斗上進行的，不僅費時費力，而且存在安全隱患。而常用的有線視頻監控技術在這種井筒中又存在難以布線的問題，無法滿足需求。這時井筒無線網絡移動視頻監控裝置就發揮出了巨大的優勢，它是監控與無線網絡技術的完美結合。

井筒無線網絡移動視頻監控裝置主要由三部分組成∶監控點、無線網絡傳輸設備、監控計算機。監控點由網絡攝像機、無線發射器、供電設備（蓄電池）等組成。無線網絡傳輸設備即是礦用本案型無線網絡WiFi分站，該分站主要是提供無線工作站對有線局域網以及從有線局域網對無線工作站的訪問，在該分站覆蓋范圍內的無線工作站可以通過此分站進行相互通信。在無線網絡中，此分站就相當于有線網絡的集線器，它能夠把各個無線客戶端連接起來，通過無線網絡，對無線視頻和音頻信號進行傳輸和處理，從而實現系統通信的功能。監控計算機即工控機，是一種工業用計算機，它與網絡分站和顯示器相連，能將從網絡分站接受到的視頻信號通過軟件播放在顯示器上，同時操作人員能夠通過軟件控制攝像機調整攝影方向，并能進行抓拍、錄像等。

當整個系統通電啟動后，安裝在罐籠或箕斗上的無線網絡攝像機打開，無線攝像機和無線發射器連接，應用WiFi無線網絡技術實現信號的無線傳輸，發射器可將接收的信號發出。安裝在井口和井底的無線網絡分站上的天線板將發出的信號接收并傳輸到分站中，分站內安裝了光電轉換裝置，將光信號轉換成電信號，電信號再通過網線傳送到監控室的電腦中，最后電腦即可將攝像機所攝情況實時顯示出來。同時又由于各分站之間采用了光纖連接，通信信號得以共享，這樣人員可通過無線網絡手機實現地面和井底、罐籠三點之間的在線通話聯系，方便了煤礦在檢修時檢修工與調度室之間的溝通與調度，提高了檢修效率。其實際工作情況如圖所示∶

該無線視頻監控裝置有很大的靈活性，只要在信號覆蓋范圍內，即可隨意移動監控攝像機，在運動中保持連續攝像的同時上傳設備運動過程中的攝像畫面，能對井筒裝備、罐道木等情況進行監視、監控。并能同時處理多路視頻圖像，而不會發生信號堵塞現象，且有很強的擴充性，可靈活的增加或減少監控點。在總監控中心（調度室）還可實現集中控制管理，通過專門的視頻服務器來控制和調配監控視頻的接入和訪問服務。

基于無線局域網絡系統構建的無線視頻監控技術，采用了H264／AVC視頻壓縮技術，壓縮的視頻數據有利予節約網絡傳輸帶寬，提高無線系統的整體傳輸效率。采用靈活的傳輸協議和傳輸方式作為視頻傳輸的網絡連接方式，有利于提高系統的靈活性和可擴充性。在煤礦生產的實際應用中表明，無線視頻監控系統正以其獨特的功能和先進的技術，逐漸成為礦山安全設備不可缺少的重要組成部分，為加快數字化礦山建設提供了堅實的后盾。