田坝煤矿二号井监控系统设计方案.doc

项目名称：田坝煤矿二号井图像监控设计方案 设计单位：宣威市矿安电子技术服务有限公司 时 间： 2011年12月1日 一、煤矿监控系统设计原则煤矿图像监控系统方案设计时应遵循技术先进、功能齐全、性能稳定、节约成本的原则。并综合考虑施工、维护及操作因素，并将为今后的发展、扩建、改造等因素留有扩充的余地。本系统设计内容是系统的、完整的、全面的；设计方案具有科学性、合理性、可操作性。其具有以下原则：1.1先进性与适用性煤矿监控系统的技术性能和质量指标应达到领先水平；同时，系统的安装调试、软件编程和操作使用又应简便易行，容易掌握，适合本项目的特点。该系统集众多先进技术于一身，体现了当前计算机控制技术与计算机网络技术的最新发展水平，适应时代发展的要求。同时系统是面向各种管理层次使用的系统，其功能与配置能给煤矿监控中心提供直观、全面、方便、快捷为准则，其操作应简便易学。1. 2经济性与实用性充分考虑煤矿监控系统实际需要和信息技术发展趋势，根据煤矿现场环境，设计选用功能适合现场情况、符合煤矿监控要求的系统配置方案，通过严密、有机的组合，实现最佳的性能价格比，以便节约工程投资，同时保证系统功能实施的需求，经济实用。1.3可靠性与安全性煤矿监控系统的设计具有较高的可靠性，在系统故障或事故造成中断后，能确保数据的准确性、完整性和一致性，并具备迅速恢复的功能，同时系统具有一整套完成的系统管理策略，可以保证系统的运行安全。1. 4开放性以现有成熟的产品为对象设计，同时还考虑到周边信息通信环境的现状和技术的发展趋势，可以与灯光、瓦斯等系统实现联动，具有RJ-45网络通讯口，可实现远程联网控制。1.5可扩充性煤矿监控系统设计中考虑到今后技术的发展和使用的需要，具有更新、扩充和升级的可能。并根据今后该项目工程的实际要求扩展系统功能，同时，本监控系统设计中留有冗余，以满足今后的发展要求。1.6追求最优化的系统设备配置在满足煤矿监控系统对功能、质量、性能、价格和服务等各方面要求的前提下，追求最优化的系统设备配置，以尽量降低系统造价。1.7保留足够的扩展容量该项目设备的控制容量上保留一定的余地，以便在系统中改造新的控制点；系统中还保留与其他计算机或自动化系统连接的接口；也尽量考虑未来科学的发展和新技术的应用。1.8提高监管力度与综合管理水平本项目系统设备控制需要高效率、准确及可靠。本系统通过煤矿监控中心系统对煤矿各监控点进行综合监控，时时动态撑握矿区里面重要的情况，及时处理各类警情。闭路电视监控大大减少劳动强度，减少设备运行维护人员；另外，系统的综合统筹管理可使设备按最优组合运行，在最佳情况下运行，既可节能，又可大大减少设备损耗，减少设备维修费用，从而提高监管力度与综合管理水平。二、煤矿监控系统设计要点2.1整个煤矿监控覆盖率考虑到本系统为煤矿监控保安系统,主要用于对煤矿各个出入口、副井口、库房、及其他重要区域监控,整个系统监控范围覆盖面广,不同监控点需求不同等特点。我们选用设备时要考虑到室外环境，根据环境来制定设备的要求；井下的摄像机要采用符合国家相关标准的照度和防爆等级带MA的防护罩。本设计主要贯彻“高质量”及“低成本”两条主线来进行设计的。根据田坝二号井的现场实际情况，前端设计采用高清晰度彩色摄像机，视频传输采用抗干扰高屏蔽同轴电缆，考虑以后上网络高清摄像机尽量采用超5类网线，控制信号传输采用专用控制电缆，保证视频信号和控制信号的准确传输。主监控中心：暂定原瓦斯监控室为整个系统的中心，管理所有矿区监控点图像。设置系统主服务器。根据具体情况，在主控或者分控中心添加电视墙功能。该煤矿前端共有16个监控点：井上部分，分别为院外公路口、矿部大门口共2个球机；摩托车存放处1个、监控室后停车场1个、办公室前2个、轨道边1个、材料仓库2个、矸石山绞车坡脚1个、木材库房顶1个以上共9个白光摄像机；人行副井口安装2个红外摄像机；地面皮带机2个，轨道矸石山1个由于距离远用光缆传输以上3个白光摄像机；井下部分分别为采煤工作面、掘进工作面、中央变电所、主运输大巷（略）。设备包括有网络设备（待选）、数字硬盘录像机和白光摄像机、红外摄像机、IP网络摄像机（待选）、高速球机等。2.2煤矿图像监管联网（扩展）煤矿监控中心可任意调看整个煤矿各个分监控点的情况；能升级联网到矿务局主管部门，矿务局主管部门可以远程监控煤矿的情况，了解煤矿的生产情况；煤矿管理领导者可以通过网络在远程实时监看到煤矿的情况；并可以远程监看煤矿安全生产情况，发现安全隐患及时处理。三、煤矿监控工程设计规范3.1 设计依据本方案设计根据甲方常规要求，并遵循以下国家相关部门制定的设计规范要求。主要包括：电子计算机机房设计规范（GB50174-93）建筑物防雷设计规范（GB50057-2010）安全技术防范规范工程技术规范GB/T75-94民用闭路监视电视系统工程技术规范（GB5019894）安全防范工程程序与要求（GAT7594）工业自动化仪表工程施工及验收规范GBJ93-86建筑智能化系统工程设计管理暂行规定(建设部1997-290)建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范（GB/T503112000）防盗报警控制器通用技术条件GB1266390煤矿对系统工程的提出的要求四、系统设计整个系统有井下视频采集、监控中心控制室和网内视频监看指挥系统三部份组成，网内指挥终端可通过网络访问监控中心的数字主机监看井下视频，还可以使用双向对讲向煤矿企业进行远程指挥。前、后端设备有多种构成方式，它们之间的联系（也可称作传输系统）可通过电缆、光纤等多种方式来实现。4.1、系统示意图考虑到各个监控点的具体情况不同，我们针对不同的地点采用了不同型号的摄像机，4.1.1井下监控（待选） 煤矿井下作业因为远离地面，地形复杂，环境恶劣与地面人员间沟通不便，利用远程视频监控系统，地面监控人员则可以直接对井下情况进行实时监控，不仅能直观的监视和记录井下工作现场的安全生产情况，而且能及时发现事故苗子，防患于未然，也能为事后分析事故提供有关的第一手图像资料。同时要求上级有关监管部门可以通过网络远程查看进行状况，提出整改方法。针对井下的复杂环境，综合考虑各种因素，视频采集我们选择NPE具有超低照度高清晰的CC-228摄像机，配备专用自动光圈镜头，它可以在仅照度低的环境中,可以达到黑白高清晰的效果。防护罩我们选择矿用隔爆型防护罩，该设备为全不锈钢构造，密封性能好，并且防腐、防尘、防水，可装定焦镜头，已经通过煤安隔爆等级认证D级标准并取得MA标志，适用于有瓦斯或煤尘爆炸危险的煤矿井下。4.1.2矿井上动点监控矿井上面场地非常广阔，为了加强这些区域的管理，需要在矿井上设置多个动点监控点，考虑到夜晚的光线很差，并且要求每监控点可监看范围大，为矿井上的安全综合管理提供事实依据。在矿井上面设计2台彩色转黑白低照度室外智能高速球，此智能高速球可以全方位转动，能全方位多角度监控矿井周围的情况；内置36倍光学变倍，12倍电子放大镜头，可以远距离监控，达到整个矿井区域都能得到清晰图像的目的；220个预置点选择，可以选择矿井周围重要区域进行多点方式巡视；具有花样和巡行扫描方式供选择，可以采用多种方式对矿井周围重要区域进行监控；具有彩色转黑白功能，照度彩色低,保证矿井周围区域光线变化都能得到清晰的图像；外观设计符合煤矿整体环境布局。l 人行副井口：由于在室内光线比较好；且所需监控的对象位置比较固定；因此采用红外摄像机，这样图像既清晰又明显；l 办公楼口：考虑到监控的范围较大；在室外，光线好，人员流动量大；，为了保证办公楼夜间的安全，安装白光摄像机，以弥补门口摄像机在夜间效果差的缺陷；l 矿部大院门口、公路路口：由于监控范围广，需转动；晚上需红外；因此采用带解码器的室外高速球机。l 井下：由于环境复杂，光线低，采用经过煤安MA认证的摄像机。4.1.3煤矿监控传输设计煤矿井下的监控点分散、距离远，对信号的传有一定的难度。摄像机输出的是模拟的视频信号，由于传输中有信号衰减和干扰,传输距离有限,用SYV75-5的视频线传输时在500米内的图像还可以应用。在距离过远时必须加其它设置进行传输,本方案中距离远的监控点我们建议配置直接用光纤传输接光端机转成视频监控信号，保证视频监控的图像质量。将摄像机信号汇聚到地面中心调度室视频录像机上。4.2、前端设备(待选)前端设备要满足煤矿防爆安全标准，并且适应井下比较恶劣的环境，在经过深入考察研究后，我们推荐选择以下产品：4.2.1矿用隔爆型光纤摄像仪（井下）l 防爆型式：Exdl 供电电压：AC127V10%l 工作电流：200mAl 环境温度：-20+60l 外形尺寸：370(长)x133(宽)x155(高) mml 内径尺寸：250(长)x60(宽)x75(高) mml 重量：10kgl 特点：全不锈钢、防腐、防尘、防水、可装定焦镜头、适用于有瓦斯或煤尘爆炸危险的煤矿井下。详细参数产品型号：KBA115 配 置：矿用隔爆摄像仪护罩、WATCE超低照度摄像机（星光级）或其他品牌系列摄像机、Computer3.58自动光圈镜头或三可变等其他型号、AC85265V宽电压电源模块、单模视频光端机（可选反向数据）、重型安装支架、安装备件；视频输出和光纤输出两种模式可选产品指标： 气 压：80KPa106KPa 温度范围：-25+60 相对湿度：不大于95%（+25） 工作电压：AC85V265V （频率50Hz） 工作电流：不大于350mA 防爆标志：Exd(H2)防护等级： IP65 外形尺寸：370X133X155 重 量：9.8Kg 最低照度：0.0003Lux; 工作波长：1310nm; 光信号功率（dBm）：-15-4; 传 输：20公里；（或选配40/60/80公里） 材 料：304不锈钢； 安装方式：壁装，推荐支架ZAZ100B支架4.2.2 地面白光摄像机：CF-02 540线变频白光摄像机1.功能特点：1)夜间和白天都能呈现高清晰的彩色图像2) 高导热铝基灯板、物理散热结构3)恒流电源供电，变频调光4) 数字光强传感器5)1/3”SONYExviewCCD6) 650线SonyEffio-EDSP7) 有效像素达976x582的高清晰CCD摄像机8)宽动态、强光抑制、2D降噪2.适用场所：围墙监控、公共场所、道路、楼道、仓库、小区、学校等。型号CF-02处理器SONYEffio-EDSP成像元件1/3”SONYExviewHADCCD有效像素976(H)x582(V)（1024x596）同步内同步水平清晰度彩色540TVL最低照度0.3Lux/F1.0(Color)自动光圈AES;DC-IRIS宽动态ATR(低照度CCD独有模式X128WDR)日夜切换菜单控制/IR-CUT电源DC12V1V照射距离30米50米80米100米电流530mA700mA980mA23800mA视频输出1.0Vp-p复合信号（75欧姆）操作温度30+504.2.3 视频光端机l 产品特点：l 钢质Q座、自恢复保险开关电源，追求细节完美。l 超级光学动态范围，允许最大链损26dB。l 无电磁干扰，无射频干扰，无地电流。l 通过机身指示灯状态可判别出线路故障点。l 独特光功率自适应电路设计，即插即用，使用无需任何调节。l 采用频率调制方法，降低了重影、抖动及通道间串扰，从而达到极佳的传输质量。l 可适应多种恶劣的环境。l 兼容NTSC、PAL、SECAM多种制式。l 支持通过一根光纤传输八路视频。l 独立式和插卡式结构。l 带电热插拔，即插即用。l 自动恢复过载保护。l 实时传输。l 无电磁干扰、无射频干扰、无地电流。l 表面贴装技术。l BNC视频连接器。红外智能高速球NO-8809摄像机参数型号 NO-8809供电电源AC220V/50Hz或AC110V/60Hz视频输出1.0V p-p 75通信方式RS485总线 球机地址1-255个（支持软改地址）通讯协议Pelco-D / Pelco-P / SANTACHI 650 / FACTORY通信波特率2400/4800/9600/19200 bps水平旋转速度220/S 水平旋转范围360无限制旋转垂直旋转速度90/S垂直旋转范围0-90 手动控制速度180/S(可根据变焦倍数成比例自动调节)一体机配置兼容SONY、HITACHI、SAMSUNG、LG、SANYO、CNB等品牌协议全系列型号红外灯数量 5灯108颗 ，点阵灯10颗报警联动支持4路输入2路输出，常闭/常开可选预置点最多可设置220个左右扫描4组（1-64级速度可设）巡航扫描4组（每组最多32个预置点）花样扫描4组（每组最多连续100个动作）产品特点该监控摄像机采用高精密度电机，确保转动时图像不抖动，红外距离大于120M应用领域该监控摄像机适用于道路、商场、银行、公共场所、金融、酒店、写字楼、小区等4.3后端设备4.3.1 监控中心数字控制主机硬件配置：CPU：CPU：Intel Pentium2.7 G以上内存：2G以上硬盘：2000G以上网卡：10M/100M PCI网卡功能特点： 最先进的MPEG4音视频混合压缩技术图像质量清晰，每小时硬盘空间占有量为25M/小时100M/小时，通常情况为75M/小时，甚至更低，可大大节省硬盘空间。可以纯视频压缩，也可以音视频同时混合压缩，支持一路音频实时预览。压缩数据率根据图像质量分为五级：最好、良好、好、一般、稍差。音视频的缺省参数可由用户设置。音视频完全同步压缩，支持一路音频实时预览，压缩文件中的音视频完全同步播放。 灵活的字符叠加功能三种视频字符叠加方式：日期时间叠加、通道名称叠加、企业logo叠加，可以在系统设置界面中根据需要设定。叠加的内容在回放时能够显示。叠加字符颜色可调，避免了在反差不大的监看图像中叠加字符看不清晰的问题。 多种录像方式可选包括定时录像、手动录像、移动视频报警录像（提供预录报警功能）、传感器报警录像（提供预录报警功能）、报警主机报警录像（提供预录报警功能）。独特的视频预览遮蔽功能在特定的安防项目中，有的监控图像的局部需要提供保密功能（如金融行业中的储户密码、重点工程的精密机械型号等），本系统提供视频预览遮蔽功能，将需要保密的部分视频图像遮蔽，提高安保性能，加强内外防范。采用此功能的视频录像文件，视频是没有遮蔽的效果。 独特的视频遮蔽录像功能同预览遮蔽功能相比，此功能有类似的作用，具体的区别在于回放录像文件中，采用遮蔽的区域图像是遮蔽的。 支持网络视频解码主机中心控制主机