視頻跟機切換系統在采煤工作面綜合自動化中的應用

韓 偉，趙金升，陳坤鵬，黃玉冬，丁少華，鄧明亮（.華洋通信科技股份有限公司，江蘇 徐州 6；.河南龍宇能源股份有限公司車集煤礦；.河南龍宇能源股份有限公司城郊煤礦，河南 永城 476600）

視頻跟機切換系統在采煤工作面綜合自動化中的應用

韓 偉1，趙金升1，陳坤鵬2，黃玉冬2，丁少華3，鄧明亮3
（1.華洋通信科技股份有限公司，江蘇 徐州 221116；2.河南龍宇能源股份有限公司車集煤礦；3.河南龍宇能源股份有限公司城郊煤礦，河南 永城 476600）

目前自動化設備及技術在煤炭開采領域得到廣泛應用，工作面的可視化也是自動化建設不可或缺的一部分。現視頻監控系統技術已很成熟，但由于煤礦綜采工作面采煤機不斷移動和礦用隔爆監視器空間尺寸的局限性，監控人員不能及時準確的追蹤工作面采煤機的變化，無法保障安全高效的生產。本文主要介紹視頻跟機切換在綜采工作面自動化系統中的運用過程，配合全景拼接應用，最終實現工作面安全高效生產。

可視化；跟機切換；全景拼接

1　引言

煤炭是我國的基礎產業，又是高危行業，采煤工作面作為生產的第一線，生產環境差，工作場所處于不斷變化中，確保其安全性才能保障煤礦企業的安全生產。實現采煤機的可靠實時遠程監控，建立一個統一的通信平臺是采煤機可靠遠程監控的重要內容，對底層監控網絡，尤其是綜采工作面的通信網絡，即采用什么樣的技術實現統一的通信平臺，是煤礦信息化發展和實踐中必須面對和解決的問題。

2　項目背景

實現煤炭安全、高效開采是國家重要的產業政策和目標，實現工作面三機自動化控制技術以及減少工作面人力物力的投入是煤炭行業先進生產力的重要體現。生產中確保集控中心操作人員能夠清楚的掌握采煤機的動向。

根據實際功能需求，在采面區域內每4組支架安裝一臺網絡攝像儀，主要監控采煤機和刮板輸送機的運行情況。采面區域內共計40臺網絡攝像儀，對采煤機進行實時監視并在顯示器上顯示視頻圖像信息。跟機切換系統是將采煤機的運行狀態畫面實時顯示在監視器指定位置，避免了監控操作人員不能及時跟蹤采煤機運行帶來的安全隱患。

3　系統運用的關鍵技術

跟機切換系統的運用，主要包含以下4個部分：

3.1IP網絡攝像機

網絡攝像機是一種結合傳統攝像機與網絡技術所產生的新一代攝像機，它可以將影像通過網絡傳輸至地球另一端，且遠端訪問者只需要標準的網絡瀏覽器即可監視其影像。

網絡視頻監控系統巨大優勢是∶

簡便性-所有網絡攝像機都可以通過經濟高效有線或者無線以太網簡單連接到網絡，能夠充分利用現有局域網基礎設施。

圖1　跟機切換畫面顯示

圖2　跟機切換畫面顯示

可擴展性-可增加更多攝像機。中心服務器將來能夠方便升級到更快速處理器、更大容量磁盤驅動器及更大帶寬等。

全方位遠程監視-在任何經授權的計算機上安裝客戶端都可以訪問。您也可通過中央服務器訪問監視圖像。

堅固冗余存儲器-利用SCSI、RAID及磁帶備份存儲技術永久保護監視圖像不受硬盤驅動器故障影響。

3.2流媒體軟件

流媒體軟件包含管理中心、流媒體服務器、客戶端及錄像存儲回放等功能。

3.2.1管理中心

對整個網絡視頻監控系統的信息進行集中處理，其中主要包括信息的設置、信息的記錄、信息的轉發及信息的查詢。對監控地點及用戶信息的編輯，包括新建、修改、刪除，用戶進行權限設置，采用靈活的菜單級權限設置方式。

管理中心具備對設備參數、通道參數進行設置功能，對用戶的操作請求進行權限認證。用戶權限不可越級，當用戶請求的操作不具備相應操作權限時，該用戶無法進行相應操作。同時應具備巡檢與校時功能：定時檢查DVR/DVS工作狀態，巡視其工作是否正常（如硬盤錄像、網絡是否正常等工作狀態），定時進行系統時間校正。

3.2.2流媒體服務器轉發功能

每個流媒體服務器具有對音視頻流轉發功能，可連接前端1-1000 臺DVR/DVS，支持1-200個并發用戶，確保用戶瀏覽不出現卡頓、延時等現象。

3.2.3網絡視頻監控客戶端功能

視頻監控客戶端通過流媒體服務器轉發，遠程實時瀏覽視頻圖像，支持1/4/6/9/16/36等全屏畫面顯示，上下頁實現自動切換，自定義分組播放等功能。遠程控制云臺、鏡頭，控制圖像參數調節，支持多窗口全屏。因不確定因素致使軟件中斷，可以使用恢復布局功能。

3.2.4錄像系統服務器功能

錄像系統服務器主要實現對監控錄像數據的統一保存，對監控地點實現實時預覽、錄像參數配置、錄像回放等功能。存儲服務器軟件以數據塊的方式保存在預分配的磁盤空間中，通過磁盤數據的索引文件保存錄像數據信息。

3.2.5集中式流媒體錄像結構圖，如圖3。

圖3　集中式流媒體錄像結構圖

3.3紅外感應傳感器

目前，現有技術中廣泛使用的采煤機定位方式是紅外傳感器采煤機定位系統，該系統包括電源、紅外發射、紅外接收三部分組成。電源部分主要實現對發射裝置和接收裝置的電源共給；紅外發射裝置安裝在采煤機上，用于發射紅外信號；紅外接收裝置安裝在液壓支架上，用于接收發射裝置發射的紅外信號。通過紅外對射裝置可以判斷出采煤機所在的位置。

紅外系統的核心是紅外探測器，按照探測的機理的不同，可以分為熱探測器和光子探測器兩大類。熱探測器是利用輻射熱效應，使探測元件接收到輻射能后引起溫度升高，進而使探測器中依賴于溫度的性能發生變化。檢測其中某一性能的變化，便可探測出輻射。多數情況下是通過熱電變化來探測輻射的。

3.4OPC視頻聯動

本系統通過將OPC程序嵌入到流媒體客戶端軟件內。為能夠讀取采煤機位置數據，必須在OPC服務器和OPC客戶端建立一個相同的用戶名和密碼。同時需要對DCOM進行配置，確保本地安全策略配置正確。OPC的出現為基于Windows的應用程序和現場過程控制應用建立了橋梁。在過去，為了讀取現場設備的數據信息，每一個軟件開發商都需要編寫專用的接口函數，操作比較繁瑣。OPC標準以微軟公司的OLE技術為基礎，具有高效性、可靠性、開放性、可互操作性的即插即用的設備驅動程序。OPC的制定是通過提供一套標準的OLE/COM接口完成的，在OPC技術中使用的是OLE 2技術，OLE標準允許多臺計算機之間交換數據、文檔、圖形等。

4　結論

通過跟機切換系統對采煤機的實時監控，更有利于實現工作面的遠程控制。以工作面自動化控制為主，集控中心遠程干預控制為輔的自動化生產模式，實現工作面無人跟機作業，有人安全值守的開采理念，盡可能減少工作面操作工人數量，降低勞動強度，合理控制設備運行，節支降耗，提高節能效率。

［1］劉世陽.北顧礦綜合機械化巖巷快速掘進技術研究［J］.煤炭技術，2010，29（03）.

［2］王東新.綜采工作面設備故障分析和診斷［J］.現代商貿工業，2010（11）.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.18.064

2015省經信委物聯網和新一代信息技術項目（煤礦采、掘裝備智能控制系統的研發及產業化）

韓偉（1989-），男，江蘇徐州人，主要從事礦井綜合自動化、信息化的研究與應用工作。