視頻跟機切換系統(tǒng)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(tǒng)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(shù)在煤炭開采領(lǐng)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(xiàn)視頻監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)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(jiān)視器空間尺寸的局限性，監(jiān)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(chǎn)。本文主要介紹視頻跟機切換在綜采工作面自動化系統(tǒng)中的運用過程，配合全景拼接應用，最終實現(xiàn)工作面安全高效生產(chǎn)。

可視化；跟機切換；全景拼接

1　引言

煤炭是我國的基礎產(chǎn)業(yè)，又是高危行業(yè)，采煤工作面作為生產(chǎn)的第一線，生產(chǎn)環(huán)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(yè)的安全生產(chǎn)。實現(xiàn)采煤機的可靠實時遠程監(jiān)控，建立一個統(tǒng)一的通信平臺是采煤機可靠遠程監(jiān)控的重要內(nèi)容，對底層監(jiān)控網(wǎng)絡，尤其是綜采工作面的通信網(wǎng)絡，即采用什么樣的技術(shù)實現(xiàn)統(tǒng)一的通信平臺，是煤礦信息化發(fā)展和實踐中必須面對和解決的問題。

2　項目背景

實現(xiàn)煤炭安全、高效開采是國家重要的產(chǎn)業(yè)政策和目標，實現(xiàn)工作面三機自動化控制技術(shù)以及減少工作面人力物力的投入是煤炭行業(yè)先進生產(chǎn)力的重要體現(xiàn)。生產(chǎn)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(jù)實際功能需求，在采面區(qū)域內(nèi)每4組支架安裝一臺網(wǎng)絡攝像儀，主要監(jiān)控采煤機和刮板輸送機的運行情況。采面區(qū)域內(nèi)共計40臺網(wǎng)絡攝像儀，對采煤機進行實時監(jiān)視并在顯示器上顯示視頻圖像信息。跟機切換系統(tǒng)是將采煤機的運行狀態(tài)畫面實時顯示在監(jiān)視器指定位置，避免了監(jiān)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(tǒng)運用的關(guān)鍵技術(shù)

跟機切換系統(tǒng)的運用，主要包含以下4個部分：

3.1IP網(wǎng)絡攝像機

網(wǎng)絡攝像機是一種結(jié)合傳統(tǒng)攝像機與網(wǎng)絡技術(shù)所產(chǎn)生的新一代攝像機，它可以將影像通過網(wǎng)絡傳輸至地球另一端，且遠端訪問者只需要標準的網(wǎng)絡瀏覽器即可監(jiān)視其影像。

網(wǎng)絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)巨大優(yōu)勢是∶

簡便性-所有網(wǎng)絡攝像機都可以通過經(jīng)濟高效有線或者無線以太網(wǎng)簡單連接到網(wǎng)絡，能夠充分利用現(xiàn)有局域網(wǎng)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(qū)動器及更大帶寬等。

全方位遠程監(jiān)視-在任何經(jīng)授權(quán)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(jiān)視圖像。

堅固冗余存儲器-利用SCSI、RAID及磁帶備份存儲技術(shù)永久保護監(jiān)視圖像不受硬盤驅(qū)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(wǎng)絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)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(zhuǎn)發(fā)及信息的查詢。對監(jiān)控地點及用戶信息的編輯，包括新建、修改、刪除，用戶進行權(quán)限設置，采用靈活的菜單級權(quán)限設置方式。

管理中心具備對設備參數(shù)、通道參數(shù)進行設置功能，對用戶的操作請求進行權(quán)限認證。用戶權(quán)限不可越級，當用戶請求的操作不具備相應操作權(quán)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(tài)，巡視其工作是否正常（如硬盤錄像、網(wǎng)絡是否正常等工作狀態(tài)），定時進行系統(tǒng)時間校正。

3.2.2流媒體服務器轉(zhuǎn)發(fā)功能

每個流媒體服務器具有對音視頻流轉(zhuǎn)發(fā)功能，可連接前端1-1000 臺DVR/DVS，支持1-200個并發(fā)用戶，確保用戶瀏覽不出現(xiàn)卡頓、延時等現(xiàn)象。

3.2.3網(wǎng)絡視頻監(jiān)控客戶端功能

視頻監(jiān)控客戶端通過流媒體服務器轉(zhuǎn)發(fā)，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(xiàn)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(shù)調(diào)節(jié)，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(tǒng)服務器功能

錄像系統(tǒng)服務器主要實現(xiàn)對監(jiān)控錄像數(shù)據(jù)的統(tǒng)一保存，對監(jiān)控地點實現(xiàn)實時預覽、錄像參數(shù)配置、錄像回放等功能。存儲服務器軟件以數(shù)據(jù)塊的方式保存在預分配的磁盤空間中，通過磁盤數(shù)據(jù)的索引文件保存錄像數(shù)據(jù)信息。

3.2.5集中式流媒體錄像結(jié)構(gòu)圖，如圖3。

圖3　集中式流媒體錄像結(jié)構(gòu)圖

3.3紅外感應傳感器

目前，現(xiàn)有技術(shù)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(tǒng)，該系統(tǒng)包括電源、紅外發(fā)射、紅外接收三部分組成。電源部分主要實現(xiàn)對發(fā)射裝置和接收裝置的電源共給；紅外發(fā)射裝置安裝在采煤機上，用于發(fā)射紅外信號；紅外接收裝置安裝在液壓支架上，用于接收發(fā)射裝置發(fā)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(tǒng)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(fā)生變化。檢測其中某一性能的變化，便可探測出輻射。多數(shù)情況下是通過熱電變化來探測輻射的。

3.4OPC視頻聯(lián)動

本系統(tǒng)通過將OPC程序嵌入到流媒體客戶端軟件內(nèi)。為能夠讀取采煤機位置數(shù)據(jù)，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(xiàn)為基于Windows的應用程序和現(xiàn)場過程控制應用建立了橋梁。在過去，為了讀取現(xiàn)場設備的數(shù)據(jù)信息，每一個軟件開發(fā)商都需要編寫專用的接口函數(shù)，操作比較繁瑣。OPC標準以微軟公司的OLE技術(shù)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(qū)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(shù)中使用的是OLE 2技術(shù)，OLE標準允許多臺計算機之間交換數(shù)據(jù)、文檔、圖形等。

4　結(jié)論

通過跟機切換系統(tǒng)對采煤機的實時監(jiān)控，更有利于實現(xiàn)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(chǎn)模式，實現(xiàn)工作面無人跟機作業(yè)，有人安全值守的開采理念，盡可能減少工作面操作工人數(shù)量，降低勞動強度，合理控制設備運行，節(jié)支降耗，提高節(jié)能效率。

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

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

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

2015省經(jīng)信委物聯(lián)網(wǎng)和新一代信息技術(shù)項目（煤礦采、掘裝備智能控制系統(tǒng)的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)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。