礦井斜井巷道運輸視頻監控系統的設計

董永昌

（霍州煤電晉北能化金能煤業有限公司， 山西 忻州 035100）

引言

絞車司機可以借助絞車系統發出的信號對現場進行安全監測，因此不能時刻對絞車系統的運行情況進行檢測，存在一定的視覺盲區，為此開發了一款能夠適用于斜巷運輸系統的視屏監控系統以及信號控制系統。該系統包括先進的視屏監控系統、采集沿線軌道數據以及相應的斜巷道絞車系統，這樣絞車司機可以在車內及時了解巷道的各種情況，不僅可以有效地滿足現場工作的需要，而且能夠為煤炭公司節約大量的人力物力，給公司帶來經濟效益。

1 視頻監控系統簡介

某軌道上山大約長930 m，相應的坡度傾角設置為15°，設置有3 個片盤，4 個檔桿，主要能夠運送設備、材料以及相應的矸石等。該視屏監測系統能夠給絞車的安全運行提供保障。在監測系統的協助下，能夠在斜巷道內對車間進行視頻監控，這樣能夠在絞車房內控制臺實現照片的實時監控以及圖片儲存，對絞車的運行狀態進行實時監控，這樣可以為絞車的運行提供保障，提升工作效率[1-2]。

2 監控系統架構與設計

2.1 監控系統總體架構

斜巷視頻監控系統（見圖1）包括如下幾個主要單元：前端設備、中心控制設備、傳輸設備、傳感器設備等。其中，前端是由本安型攝像機組成，能夠對視頻信號進行采集以及傳輸。傳輸單元，對于網絡傳輸平臺而言，可以在斜巷內設置專用電纜，可以選用本安型光端機進行復雜數據的傳輸工作，這樣可以實現遠距離的數據傳輸。對于控制中心而言，其主要包含礦用隔爆計算機，以及地面中心控制單元，能夠對視頻信息進行處理。對于傳感器檢測而言，選用礦用本安型旋轉脈沖編碼器，以及本安位置傳感器等，能夠對礦車運行的行程數據進行采集。

圖1 礦用斜巷運輸視頻監控系統設計示意圖

2.2 詳細方案設計

依據現場需要以及設備的需要，制定下面的配置方案：第一，可以在絞車控制室內部設置1 臺礦用隔爆計算機，同時在隔爆計算機上設置一個北路音視頻監控系統軟件，這樣能夠實時監測斜巷道的運行情況。第二，在斜巷道口位置分別安裝1 臺礦用本安型攝像儀。第三，可以在絞車房設置1 臺礦用擺臺攝像儀。第四，可以在候車洞室設置1 臺礦用本安型顯示器，其可以收集圖片信息以及顯示圖片等。第五，可以在絞車位置安裝1 臺礦用隔爆兼本安型網絡接口，其型號為KJJ85，其可以收集傳感器輸送的信號，并將其傳輸給隔爆計算機，實現對車輛動態的監控。第六，在上山斜巷位置設置1 臺絞車，其上設置1 臺旋轉脈沖編碼器，其可以實現對軌道礦車信息的監測，同時在絞車房設置礦用安全型接近開關，其可以有效地校準車輛信息。第七，可以在地面機房設置1 臺高清編碼器，其可以將井下視頻接收到礦廠總平臺上，這樣能夠監測井下工作。

3 系統主要設備及參數

3.1 礦用本質安全型攝像儀KBA12（見下頁圖2）

圖2 礦用本質安全型攝像儀

礦用本質安全型的防爆標志選用Exib I Mb，所采取的工作電壓為DC 12 V，相應的工作電流不大于900 mA。

成像參數：分辨率可以達到1 080 P（MAX），相應的灰度值不小于7，鏡頭選用2.8～12 mm@F1.4，其可以實現強光抑制、數字降噪以及相應的移動偵測等。

以太網電接口：共計兩個接口，選用RJ45，信號輸送方式選用全雙工TCP/IP 電信號，最大電壓峰值在1～5 V 范圍內，最遠的輸送距離為100 m。

以太網光接口：設置兩個管接口，所選用的形式為FC，相應的工作波長為1 310 nm，光信號的功率范圍在-12～-3 dBm 之間，同時把光信號當作評頻光信號。

補光設備：設置三個紅外燈，波長可以達到850 nm，功率不大于500 MW。

麥克音頻輸入：其輸入的峰值范圍在20～40 mV之間，相應的諧波失真小于15%。

音頻輸出：諧波失真小于15%，相應的聲音強度不小于85 dB（A）。

外形尺寸及重量：體積參數長、寬、高分別為：320 mm、201 mm、184 mm，重量可以達到5 kg，外殼的防護等級設置為IP54。

3.2 礦用隔爆兼本安直流穩壓電源（見圖3）

圖3 礦用隔爆兼本安直流穩壓電源

技術參數: 對應的輸入電壓為AC100-240V；本安額定輸出電壓與額定電壓分別為12 V、1 600 mA；支持電源管理功能；備用電池所能承擔的工作時間≤2 h，長、寬、高對應為333 mm、251 mm、136 mm，重量可以達到15 kg。

3.3 礦用本安型光端機KTG12(A)（見圖4）

技術參數：選用的輸入電壓為DC12V，相應的工作電流不大于700 mA，支持4 路百兆光口以及電口，光信號輸送的距離可以到達10 km。而相應的電信號輸送的距離可以到達100 m。

圖4 礦用本安型光端機

4 監控系統功能

1）對監控畫面進行實時切換（見圖5）：通常依據絞車的位置，對監測主體進行實時切換，同時避免出現對同一個畫面進行監測。絞車司機在監控室內借助計算機監控梭車的運行情況，這樣可以有效地消除盲區，便于作業，從而能夠有效地降低事故率。

圖5 絞車監控畫面實時切換

2）實時定位：可以借助傳感器對絞車的位置進行實時監測，同時以圖像以及數據的形式展示車輛的位置，同時絞車控制系統便于車輛運輸。

3）實時錄像：能夠借助監控系統對人車等情況進行全面的監控。

4）動態監測：可以使用速度傳感器對車輛速度進行監控，這樣能夠給車輛檢測人員提供便利。

5）聯網管理：借助該系統能夠把數據實時傳遞給地面，這樣能夠使得井下人員車輛安全校驗。

6）設備遠程配置管理:能夠對網絡攝像機進行批量控制，實現遠程開啟攝像機以及自動報警，與此同時能夠對故障點進行檢測等[3-4]。

5 結論

1）通常斜巷視頻檢測系統包含前端單元、中心控制單元、傳輸單元、傳感器監測單元等。

2）可以依據工程實際選用設備，同時制定設備配置方案，其主要包括設備布局、數量以及相應的功能介紹等。

3）主要設備有礦用本質安全型攝像儀（KBA12）、礦用隔爆兼本安直流穩壓電源，（KDW127/12B）、礦用本安型光端機（KTG12）。

4）該監控系統可以實現遠程控制、車輛定位，以及動態監測功能，同時可以實現聯網以及設備遠程配置的功能等。