智能化圖像圖形系統在煤礦調度工作中的應用

劉曉賓

摘要： 本文基于筆者國家能源集團神東保德煤礦多年工作經驗，在理論結合實際的前提下根據自身理解對智能化圖像圖形系統在煤礦中樞調度中的作用展開相應探討，為同行提供建設性意見。

關鍵詞： 智能化;圖像;煤礦;調度

引言

調度工作對于煤礦企業安全高效發展具有十分重要的意義，為了做好調度指揮這項工作，我們首先需要充分了解智能化系統的內涵。在當今社會，智能已經成為了一種時尚，很多企業和部門都想要把智能化融入到自身的工作之中，很多信息化和數字化的系統都被冠以智能兩個字，例如智能地球、智能醫療、智能交通、智能安防等等。其中，圖形圖像直觀控制就是智能化一個重要表現，其應用了計算機系統、數字化系統、采集系統、顯示執行系統等使得現場操作指揮變得足夠靈活。大體上而言，智能化圖像圖形系統根據不同應用范疇分為不同層次。其最直接的就是基于視頻監控為媒介的生產工作界面的實時監控、實時預警與綜合調度指揮。本文基于筆者國家能源集團神東保德煤礦多年工作經驗，在理論結合實際的前提下根據自身理解對智能化圖像圖形系統在煤礦中樞調度中的作用展開相應探討，為同行提供建設性意見。

智能化圖像圖形系統的構成

隨著安全生產領域對計算機、紅外探測等高科技技術的運用與推廣。在成本和可操作性框架考量下視頻監控系統成為了當前的首選。該系統能在直觀而有效的前提下進行多維度的報警預警、動態監控、過程控制和信息記錄等工作。相關數據只需操作人員運用計算機平臺進行維護和調取。從而實現不同時間的全天候圖像信息錄像功能還提供識別查找和多重在線觀看功能，并調取不同時段的圖形數據進行分析，在工業制造和關鍵施工現場質量監督方面具有較好的能動性。減少了人員勞動強度，全面提高生產生活安全可靠性。在煤炭開采領域，《煤炭工業調度現代化建設總體規劃綱要（草案）》中就明確規定了圖像圖形裝備的建設標準。①圖像采集、加工、處理、存儲、傳輸（字符、圖表;靜態圖像;動態圖像）。②礦井主要生產環節關鍵部位用動態圖像進行監視、監測、監控。③調度室內部動態圖像圖形信息顯示（大屏幕、投影機、電視屏幕）。④遠距離圖像圖形信息傳輸（閉路電視網絡、多媒體視頻網絡、電視電話會議）。鑒于神東保德煤礦生產實際，優選裝備有中煤科工集團重慶研究院生產的KJ90X型安全監控系統。新系統采用工業以太環網+現場總線+無線通信技術傳輸方式，實現多路數據并行快速傳輸。模擬量傳感器到分站數據傳輸實現數字化，傳感器使用RS485總線傳輸技術，數據傳輸采用CRC16校驗，確保數據傳輸的可靠性。系統在設備抗干擾、實時性、可靠性、穩定性、擴容接入能力、防護等級、數字化、數據分析應用、數據融合、新技術應用等方面技術水平進一步提升，從而使監控系統運行可靠性得到了極大的提高。該系統由地面中心站、井下隔爆兼本安網絡傳輸接口、井下分站、井下防爆電源、各種礦用傳感器、礦用機電控制設備及KJ90X監測軟件組成。

圖像圖形顯示部分

該部分需要大規模硬件及配網保障下的多部件協調配合，以給用戶提供較好的使用體驗。依據系統搭建原則，其相應組件主要包括多媒體計算機、單片微機驅動、網絡接口器（NIC）、監測系統接口、工業電視切換器接口、TV/VGA接口、LED控制器等。其中操控界面為友好菜單式多等級賬戶保護顯示。能在不同權限下進行視頻監控設備的調用、調試和使用。此外為避免系統錯誤或者斷電引起的故障，相應圖像圖形顯示部分還配備有多電源分路保護模式，全方位控制啟動電源的狀態。并基于當前工作環境與設備散熱量進行延時啟動和自動關閉。全面保障硬件系統壽命和通訊系統暢通。將工業電視系統運維工作做到最優。

圖形部分

該部分工作原理簡便，主要依靠計算機網絡自我識別功能，在預設地質模塊和安全模塊幫助下自定義識別現場圖像，并開機錄制，并在中控系統上產生報警，提示操作員異常情況的發生。同時，接受到的圖像文件還能進行監控組態下的數據共享，以告知其他工作界面的人員（圖1）。

智能化圖像圖形系統在實際生產中的運用

當前煤炭開采行業由于工程進度緊，施工過程復雜。技術要求和質量監護要求嚴等多重因素導致在采掘面推進等關鍵工序上需要強化施工過程的全面監督。根據當前智能化生產監控系統的行業發展和運用現狀，做實例展示如下。

視頻監控系統

煤礦可視化監控方面，工業電視通過在井下綜采工作面、膠帶機頭、避難硐室、變電所等關鍵點安裝了防爆攝像儀，在調度室可看到井下現場實時狀況，方便調度員對現場的調度和管理。井下安裝有幾十個攝像儀。除此之外，安防監控通過安裝地面各工業廣場及樓宇內的攝像機，實現場區及樓內視頻安全監控管理。主要有工業廣場視頻監控系統、宿舍樓監控系統、辦公樓監控系統、膠輪車庫監控系統、保德生活小區監控系統等，共有攝像頭上百個（圖2）。視頻監控系統自動記錄每日24小時內的全部視頻信息并存儲在電腦硬盤中，可以隨時調出查看。系統設置20天為一周期自動覆蓋上一周期的視頻信息，以確保不會因硬盤容量不足造成信息丟失。視頻監控系統還具備隱患抓拍功能，監控人員發現現場安全隱患后，可立即利用抓拍功能進行資料留存，為安全教育及問題整改提供依據。

調度常用圖形分析系統

人員定位，系統采用“北京天一眾合科技發展有限責任公司”開發的KJ133礦用人員定位安全管理系統，于2008年2月安裝投入使用，2012年5月升級為全公司大中心系統，數據庫服務器位于公司。系統取得了煤礦礦用產品安全標志，定位分站、基站等相關設備符合相應的標準，并滿足AQ6210–2007的要求。井下應急語音廣播系統，采用天地（常州）自動化股份有限公司生產的KXT23礦用IP網絡廣播對講系統，通過在井下建立千兆工業以太環網系統，實現對單獨、分區、組合廣播，支持定時自動播出。井下現安裝環網交換機，礦用本安型IP網絡廣播終端，能夠實現直通井下和井下相互對話，實現應急語音播報等。煤炭產量監控系統，采用山西陽光三極科技有限公司生產的KJ219煤炭產量監控系統，通過安裝在兩主井的傳感器采集重量信號，進行A/D轉換后，經過信號采集分站對所采信號進行處理，利用光纖技術把信號傳輸到機房計算機內，通過軟件對產量數據進行分析處理和顯示，實現產量實時記錄及儲存，這些系統以后的融合與信息交互也是以后的大趨勢。

綜合信息管理系統

除以上圖形圖像應用外，煤礦信息應用管理系統中還有圖形圖像分析引用，主要有OA系統、本質安全管理系統、資產管理系統、調度信息管理系統等。各系統的應用為煤礦提高工作效率和工作質量，降低成本發揮了重要的作用。協同辦公管理系統提供個人郵箱、個人事務、公文管理、公共信息、綜合辦公、合同管理等業務功能。協同辦公管理系統的應用極大的提高了工作效率，節省了運營成本，為領導科學決策、企業規范化管理提供了重要的手段，有力的提高了企業的競爭力和凝聚力。本質安全管理信息系統中圖像統計分析是以“冰山理論”為基礎，以危險源辨識和切斷事故發生的因果鏈為手段，以人員不安全行為管控為重點，以PDCA閉環管理、持續改進為運行模式。其核心理念為“所有意外均可避免，所有危險均可控制”。其它信息系統包括生產管理系統、人力資源管理系統、督辦管理系統、企業主數據管理平臺、煤質管理系統、社保管理系統、業務流程管理系統、視頻會議系統等。

常見的煤礦圖形圖像系統還有：綜采工作面數據上傳系統通過安裝在井下的專用數據傳輸設備，通過光纖與將綜采工作面的煤機、三機、支架等主要設備的運行參數上傳至集控室計算機上，如：電流、速度、割煤刀數、故障等。系統可對綜采工作面壓力大小、分布情況及周期來壓時間、支架初撐力情況、拉架是否及時到位等進行實時監視，有效指導工作面初末采、周期來壓、貫通、過特殊地質構造期間的安全生產。

結語

綜上所述，視頻圖形圖像監控分析系統與常規的信息系統相比有很多的優勢和特點，在采掘現場由于施工現場的揚塵、環境和噪音給安全生產帶來很大隱患，有些現場工人不能到達或維護頻次低的地方使得“智慧調度”圖形畫面監控系統優勢更加突出。在主觀層面給調度工作者起到了重大的利好和重要作用，具體表現在：網絡視頻畫面系統可以遠程監控和控制，無論方位有多遠只要是在視頻監控的范圍內就能看到周圍的一切畫面，系統以網絡媒介作為基礎，全面操控全礦的構架，實現高效有序的調度調控;監控不會存在盲區，各領域中現在的網絡技術日益發展發達，能夠支持任何線路的傳輸，圖形圖像監控能夠實現把攝像機安裝到任何一個角落實行控制，為煤礦和各領域實現安全高效的現代化調度工作和數據分析奠定了基礎。

參考文獻

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