煤礦井下無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計探索

軒紅新

（開灤（集團）信息與控制中心，河北唐山 063000）

煤礦井下無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計探索

軒紅新

（開灤（集團）信息與控制中心，河北唐山 063000）

隨著我國煤礦產(chǎn)業(yè)的發(fā)展與成熟，國家對煤礦產(chǎn)業(yè)井下作業(yè)的安全重視程度越來越高，為了保證井下作業(yè)人員的人身安全，提高煤礦作業(yè)效率，建立煤礦井下的無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)成為了目前面臨的主要任務。本文首先介紹了煤礦井下無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計方案，然后，對如何實現(xiàn)這一方案進行探索。

煤礦井下 無線視頻 監(jiān)控系統(tǒng) 設(shè)計

煤礦井下作業(yè)是指作業(yè)人員下到離地面較遠的煤井深處進行作業(yè)的工作方式。建立煤礦井下視頻監(jiān)控系統(tǒng)可以有效地防止事故的發(fā)生，地面的監(jiān)控人員可以通過視頻看到井下的具體作業(yè)情況，并對此進行監(jiān)管與記錄，與此同時，還可以針對不同情況對危險源進行防患處理，在事后對事故的分析與總結(jié)時，可以提供有利的視頻影像資料。從目前的形勢來看，多數(shù)煤礦使用的都是有線的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，這種監(jiān)控系統(tǒng)存在許多缺點，如，檢測能力較低，使用程序較為繁瑣等。目前，許多煤礦產(chǎn)業(yè)已經(jīng)建立了初步的井下無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)，現(xiàn)對其具體的計劃方案和實施方案進行簡單分析。

1　煤礦井下無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計方案

1.1井下無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成

無線局域網(wǎng)絡(luò)相比于傳統(tǒng)的有線網(wǎng)絡(luò)有許多優(yōu)點，例如：接入方式簡捷，建立的成本較低，對于網(wǎng)絡(luò)的維和管理方法也很簡單等。煤礦井下無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)的建立主要依托于無線局域網(wǎng)絡(luò)的使用，主要包括無線接入點、無線介質(zhì)（無線路由器）、分布系統(tǒng)（地面接收器和光纖）。無線接入點作為連接無線網(wǎng)絡(luò)與有線網(wǎng)絡(luò)的重要節(jié)點，起到了網(wǎng)絡(luò)監(jiān)管的作用，其主要有兩個接口，一個是有線的網(wǎng)絡(luò)接口，另一個是無線輸出接口。無線路由器是無線介質(zhì)的一種具體形式，在起到分路功能同時，還可以對數(shù)據(jù)包進行高速的轉(zhuǎn)發(fā)。地面服務器主要是管理局域網(wǎng)絡(luò)中的各個設(shè)備，通過接收接入點發(fā)送的數(shù)據(jù)，對局域網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備進行監(jiān)管。

1.2視頻壓縮的標準選取與傳輸協(xié)議

通常情況下，煤礦井下無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)選用的標準有許多，權(quán)衡利弊大多數(shù)都會選擇H.264/AVC視頻壓縮標準對視頻進行壓縮，主要是因其相比其他標準來說具有更高的視頻壓縮比例，可以有效降低視頻的比特率，具有良好的網(wǎng)絡(luò)親和力。視頻傳輸協(xié)主要以TCP和UDP這兩種傳輸協(xié)議為主，兩種協(xié)議適用于的場合有所不同，對視頻的傳輸效率要求較高時可以用TCP協(xié)議；當要求視頻進行實時傳輸時可以應用UDP協(xié)議。另外，值得注意的是，在設(shè)置網(wǎng)絡(luò)攝像器材的相關(guān)參數(shù)以及訪問其用戶信息時，為保證參數(shù)的合理性和用戶信息的真實可信性，一定要使用TCP協(xié)議。

1.3無線網(wǎng)絡(luò)攝像器材與開發(fā)環(huán)境

在煤礦井下無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)中使用嵌入式無線網(wǎng)絡(luò)攝像器材，是一種需要一些輔助設(shè)施的攝像機，具體包括云臺和解碼器等。這種無線網(wǎng)絡(luò)攝像機可以采用H.264/AVC的壓縮標準，并且支持多種清晰度、轉(zhuǎn)碼率和幀率的視頻播放，是一款綜合性和實用性較強的無線網(wǎng)絡(luò)攝像機。煤礦井下無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的視頻監(jiān)控軟件主要采用C#語言進行編程和開發(fā)，無線網(wǎng)絡(luò)攝像機采用C++語言進行編程，其中兩者的語言對接主要依賴于動態(tài)鏈接庫進行。

2　煤礦井下無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)的實現(xiàn)方案

2.1實現(xiàn)視頻遠程訪問

在建立煤礦井下無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)時，要實現(xiàn)地面用戶對煤礦井下的無線網(wǎng)絡(luò)攝像機進行遠程操控與訪問，需要建立視頻訪問的獨立模塊。視頻訪問模塊經(jīng)過一系列的工序完成對網(wǎng)絡(luò)攝像機的遠程實施訪問。其中用唯一的名稱即IP地址以及端口來使攝像機在整個系統(tǒng)呈現(xiàn)出唯一性，采用用戶名和密碼的方式來確保攝像機使用的安全性，通過不同的鏈接方式和多樣化的通道號碼來體現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接的豐富性。

2.2實現(xiàn)遠程參數(shù)設(shè)置

一般情況下，在無線網(wǎng)絡(luò)攝像機中都配置了網(wǎng)絡(luò)服務器，其目的是通過對一些參數(shù)的設(shè)計，達到優(yōu)化無線網(wǎng)絡(luò)攝像機的目標，在煤礦井下無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)中設(shè)計并研發(fā)了遠程設(shè)置參數(shù)的裝置，實現(xiàn)了用戶對網(wǎng)絡(luò)攝像機各個參數(shù)的訪問和設(shè)置。在無線網(wǎng)絡(luò)攝像機遠程參數(shù)模塊開發(fā)也需要用到相關(guān)的動態(tài)數(shù)據(jù)連接庫。在獲取參數(shù)摒棄對參數(shù)進行遠程設(shè)置時，需要用到兩個函數(shù)來實現(xiàn)，這兩種函數(shù)可以獲取關(guān)于無線網(wǎng)絡(luò)的所有信息，其中只有軟件的版本與設(shè)備的序列號等一些本身存在的數(shù)據(jù)不可更改外，其他的數(shù)據(jù)都可以進行設(shè)置和獲取。

2.3實現(xiàn)錄制過程中的抓錄功能

在無線網(wǎng)絡(luò)攝像機對煤礦井下的情況進行實時監(jiān)控時，一旦發(fā)生異常的事情或是需要對某段視頻進行特殊關(guān)注時，往往需要對系統(tǒng)準確無誤的記錄下這些視頻數(shù)據(jù)。正因如此，系統(tǒng)中需要設(shè)置視頻的抓錄功能，實現(xiàn)系統(tǒng)對某一特定視頻流或某個視頻中具體的數(shù)據(jù)幀的實時抓錄。

2.4實現(xiàn)視頻流暢播放

無線網(wǎng)絡(luò)攝像機不僅需要對井下的環(huán)境進行錄制，還需要對數(shù)據(jù)進行儲存，以便視頻可以順利的播放，因此需要在系統(tǒng)中建立視頻播放模塊。視頻的流暢播放可以原原本本的重現(xiàn)出攝像機錄制出的現(xiàn)場情況，有利于事故發(fā)生后的原因分析和責任劃分。在具體播放時，還可以顯示出時間，并設(shè)立了播放、暫停、快進、快退等按鈕，使視頻播放更為人性化。

3　結(jié)語

在實際的煤礦井下環(huán)境中，不僅地勢復雜、氣壓較低，而且光線較暗，環(huán)境惡劣，非常容易發(fā)生各種作業(yè)事故。針對這些事故建立出了更為先進的無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)，本文主要針對煤礦井下無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與實施進行簡單的探討，其主要運用了無線網(wǎng)絡(luò)攝影器材對井下的具體情況以視頻的形式進行收集，將采集到的信號經(jīng)過無線網(wǎng)絡(luò)基站傳輸輸送到地面監(jiān)控機制，采用國際先進的編碼方式，經(jīng)過專有的視頻數(shù)據(jù)包，轉(zhuǎn)化為視頻信號工地面人員實時監(jiān)控，并對全天的視頻進行儲存，這種監(jiān)控系統(tǒng)不僅具有較高地性價比和可靠性，而且從某種程度上講，大大提高了煤礦產(chǎn)業(yè)的信息管理水平。

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軒紅新（1972—），女，河北唐山人，本科，畢業(yè)于中國礦業(yè)大學（函授），礦山通信高級工程師，現(xiàn)就職于開灤集團信息與控制中心，研究方向：礦山通信。