煤礦斜井巷道運輸視頻監控系統設計與研究

王 強

（平煤神馬機械裝備集團有限公司，河南 平頂山 2739812）

煤礦井下斜巷運輸絞車司機只是通過絞車系統的自身保護信號對現場安全進行監測，無法對絞車運行狀態進行視覺上的實時監視，某種程度上存在盲開問題。針對絞車司機盲開問題，開發了適用于斜巷運輸系統的視頻監控及信號控制系統以滿足斜巷絞車安全運輸的需求。系統將先進的視頻監控技術、采集沿線軌道控制數據與斜巷絞車系統相結合，使絞車司機在絞車房可直觀的了解礦車在斜巷內運動情況，以及道岔、擋車桿等位置情況，滿足了現場的安全生產需要，使用效果良好，為煤炭企業的安全生產，節約了人力物力，并提高了礦井的生產效率，有較高的應用價值。

1 視頻監控系統簡介

平煤八礦己一軌道上山長約930m，坡度傾角為15°，有3個片盤，4處檔桿，主要用于運輸設備、材料和矸石等。在己一軌道上山建設一套視頻監控系統，保障絞車安全運行。通過建設視頻監控系統，實現斜巷內車輛的視頻監控，通過絞車房操作控制臺實時監控畫面顯示和圖像存儲，絞車司機可以實時的看到絞車運行狀況，對車輛、擋車桿、道岔口進行視頻監控狀態顯示，有效保障絞車運行安全，提高運輸效率和煤礦安全管理水平。

2 監控系統架構與設計

2.1 監控系統總體架構

圖1 礦用斜巷運輸視頻監控系統設計示意圖

斜巷視頻監控系統主要由前端設備、傳輸設備、中心控制設備、傳感監測部分等四部分組成。①前端部分：主要包括本安型攝像機，它的主要作用是負責視頻信號的采集，發送視頻信號。②傳輸部分：網絡傳輸平臺主要在斜巷內敷設專用電纜，礦用本安型光端機負責數據的傳輸，實現遠距離傳輸。③中心控制部分：主要包括礦用隔爆計算機，地面中心控制部分主要包含硬盤錄像機、工控機及配套軟件，主要負責視頻信號的處理。④傳感監測部分：礦用本安型旋轉脈沖編碼器、礦用本安位置傳感器等組成。通過礦用本安型旋轉脈沖編碼器采集礦車運行里程，在絞車房安裝礦用本質安全型接近開關用于校準里程數據的精度。

2.2 詳細方案設計

根據現場實際情況和材料設備要求，制定如下配置方案：①在絞車控制室安裝1臺礦用隔爆計算機作為顯示控制終端，在隔爆計算機上安裝1套北路音視頻監控系統軟件，實時顯示和操控斜巷礦車運行情況。②在斜巷岔道口處各安裝1臺礦用本安型攝像儀，每臺攝像機自帶紅外燈，已一上山巷設計KBA12礦用本安型攝像儀9臺，安裝在己一上車場、上平臺、一片、二片、四片、四個阻擋器等地點。③在絞車房位置設計1臺礦用云臺攝像儀。④在候車洞室安裝1臺礦用澆封兼本安型顯示器作為顯示終端，采集的圖像信息，顯示圖像，監控候車運行情況。⑤在絞車位置設置1臺KJJ85礦用隔爆兼本安型網絡接口，采集傳感器信號，提供給隔爆計算機的系統軟件，實現監控車輛狀態功能。⑥已一上山斜巷有1臺絞車，在絞車安裝1臺礦用旋轉脈沖編碼器，實時監測軌道礦車的位置信息，在絞車房安裝礦用本質安全型接近開關，用于校準礦車位置，精確到正負2m內。⑦在地面機房設置一臺16路高清解碼器把井下視頻接入礦方視頻平臺，把井下視頻信號顯示、存數、回放等功能。

3 系統主要設備及參數

1）礦用本質安全型攝像儀KBA12（數字光口）。

圖2 礦用本質安全型攝像儀

礦用本質安全型的防爆標志為ExibⅠMb，工作電壓為DC12V，工作電流≤900mA。

成像參數：分辨率為1080P（MAX），灰度為≥7級，鏡頭為2.8mm～12mm@F1.4，高級功能包括強光抑制、背光補償、寬動態、數字降噪、移動偵測。

以太網電接口：接口數量為2，接口形式為RJ45，傳輸方式為全雙工TCP/IP電信號傳輸，傳輸速率為10/100Mbps自適應，信號工作電壓峰峰值為1V～5V，最大傳輸距離為100m。（使用MHYV 4×2×1/0.97 mm礦用通信電纜）

以太網光接口：光接口2個，光接口形式為FC，工作波長為1310nm，光纖模式為單模，光信號功率（dBm）為-12～-3，光信號類別為視頻光信號。

補光設備：紅外燈數量3顆，紅外光波長為850nm，單顆紅外燈功率≤500mW。

麥克音頻輸入：麥克音頻輸入1路，麥克音頻輸入峰峰值為 20～40mV，頻響優于±6dB（350～3000Hz），諧波失真＜15%，

音頻輸出：音頻輸出1路，頻響優于±6dB（350～3000Hz），諧波失真＜15%，聲音強度≥85dB（A）（在輸入 1000Hz，40mV時）。

外形尺寸及重量：長 (mm)×寬 (mm)×高(mm)=319×200×184，重量約5kg，外殼防護等級IP54。

2）礦用隔爆兼本安直流穩壓電源KDW127/12B。

圖3 礦用隔爆兼本安直流穩壓電源

主要技術參數：輸入電壓為AC100-240V；本安額定輸出電壓為DC 12V；本安額定輸出電流為1600mA；支持電源管理功能；備用電池：工作時間不小于2h；長寬高分別為333mm、251mm、136mm。重量約為15kg。

3）礦用本安型光端機 KTG12（A）。

圖4 礦用本安型光端機

主要技術參數：輸入電壓為DC12V，工作電流≤700mA，支持4路百兆光口、4路百兆電口，光信號支持10/100Mbps傳輸速率，傳輸距離為10km；電信號支持10/100Mbps，傳輸距離100m；長寬高分別為408mm、357mm、128mm，重量約為 5.25kg。

4 監控系統功能

1）監控畫面實時切換：可根據絞車位置，實時自動切換監控主畫面，避免常規監控多畫面，無法及時查看絞車運行畫面的尷尬局面。絞車司機可在絞車控制室內通過計算機直接監控梭車經過擋車欄或者進入偏口、車場等動態情況，滿將盲開變為可視化開車，更方便的指揮現場作業，并且提高了安全性，避免意外事故的發生。

圖5 絞車監控畫面實時切換

2）實時定位：通過傳感器可實時監測到絞車的實時位置信息，在軟件平臺上以圖形化方式實時顯示車輛的具體位置以及位置數據，配合絞車控制系統作為輔助運行工具。

3）實時錄像：通過該監控系統可以實現對人車運行情況的24h實時監控。

4）動態監測：借助速度傳感器可以時刻監測軌道車的速度，為監控人員對車速掌控提供方便。

5）聯網管理：通過該監控系統可以將監控信息實時傳送至地面，保持地面對井下人車安全監控的實時一致性。

6）設備遠程配置管理：該監控系統可以實現對網絡攝像機的批量控制，能夠進行遠距離重啟和自動報警，并自動定時檢測、維護并顯示故障點。

5 結 論

1）斜巷視頻監控系統主要由前端設備、傳輸設備、中心控制設備、傳感監測部分等四部分組成。

2）根據現場實際情況和材料設備要求，制定的配置方案，主要包括布局安裝設備及其數量，并闡述各自的功能。

3）系統主要設備包括礦用本質安全型攝像儀KBA12、礦用隔爆兼本安直流穩壓電源KDW 127/12B、礦用本安型光端機KTG12（A）。

4）監控系統能夠實現監控畫面實時切換功能、實時定位功能、實時錄像功能、動態監測功能、聯網管理功能和設備遠程配置管理功能。