分析变坡运输无线视频安全监控系统

1、分析变坡运输无线食品安全监控系统1 引言轨道运输是我国大多数煤矿采用的主要辅助运输方式，而变坡运输则是井下辅助运输一个相对薄弱的环节。坡道起伏变化，经常出现上坡、下坡和拐弯，而且坡度较大，一般均在2 -15。这种情况下，多数矿山基本采用一坡接一部的绞车接力或对拉的方式来解决，造成了大量人力物力的占用和浪费，同时，在运输大吨位设备时，普通调度绞车由于拉力较小，无法解决问题。无极绳连续牵引车的应用很好的解决了上述问题。无极绳连续牵引车是一种新型井下轨道运输设备，产品为成套设备，由牵引绞车、张紧装置、梭车、尾轮等组成，目前已在国内大规模使用2。变坡运输主要是由无极绳连续牵引车完成，用于工作面顺槽、采

2、区上下山和采掘大巷。无极绳连续牵引车直接利用井下现有轨道系统，在一条巷道上坡、下坡和拐弯等处只使用一部绞车，代替原来多部绞车，省去了大量的打点、挂钩、联钩等的工序，也就节约出了大量的运输时间，同时操作也更加方便，由于减少了运输系统的人员配置数量，增设了断绳保护装置，相比普通绞车运输，运输安全性大大提高。同时它以循环钢丝绳牵引矿车、平板车等运输设备，输出力矩大，实现了材料及大（重）型设备，如液压支架等的长距离上坡、下坡和拐弯运输。但是变频运输距离长（一般在1000-2000 米），而且经常出现上坡、下坡和拐弯以及运输监控系统的局限性，绞车司机对巷道运行的车辆状态及巷道中是否有行人不能了解，对安全

3、造成威胁。因此，我们设计变坡运输无线视频安全监控系统，是在对变坡运输系统安全运行进行科学论证后研发的新项目，创建矿山井下变坡运输图像无线视频传输的平台，为变坡运输系统提供安全保障。2 变坡运输安全监控系统2.1 系统的基本组成根据变坡运输系统的特点和无极绳连续牵引车在井下工作的实际情况，设计的系统总体结构如图1 所示。系统主要由视频采集发射系统、视频传输中继系统、视频接收监控系统三个部分组成。系统通过安装在梭车上的前后两台光纤摄像仪，在绞车运行时沿途摄取前后的环境图像，然后通过发射器的天线将图像信号发送至巷道内连接中继器的漏缆上，图像信号经过漏缆传输至中继器，中继器将图像信号放大后再通过漏缆传

4、送到接收系统，接收系统接收到图像信号后，将图像信号转发给监控器，绞车司机便可以通过监控器观察矿车前后的画面，掌握巷道环境情况操纵绞车，通过相应的措施，譬如提醒行人及时避让或停车以避免事故的发生。2.2 系统主要模块的设计2.2.1 视频采集发射系统视频采集发射系统由安装在梭车上的摄像仪、无线视频发射器和其它一些辅助设备组成，其总体设计。梭车前后各装一台摄像仪，摄像仪采集的图像信号（6mhz）传送到无线视频发射器，无线视频发射器将图像信号的功率提升后（1095-1105mhz）发送至变频器，经过变频后（445-455mhz）发送至合路器，合路器将2 路图像信号合成1 路信号，再经过天线发送出去，

5、发送到巷道内的漏缆上，即发送到射频中继系统。梭车上前后还要各安装一台矿灯，矿灯负责对巷道内梭车前后进行照明，保证摄像仪采集图像的清晰度。整个模块由12v 电池组负责对车上的设备进行供电。2.2.3 视频传输中继系统变坡运输的距离一般都比较长，但是无线视频信号在巷道内无法实现长传输传输，所以视频信号要经过中继系统传送至监控器上。中继系统主要由中继器组成，每2 个中继器之间的距离大约为400-500 米，用漏缆进行连接。中继器的设计如图3 所示。漏缆的作用和天线类似，接收来自发射系统的视频信号。视频信号首先传送至双工器，双工器接收到信号后将信号传送到放大器，经过放大的信号到达另一端的双工器，然后经

6、由这个双工器发送出去。中继器的内部设计成对称模式，这样信号可以双向传播，方便井下的部署。由于中继器固定在井下不动，所以整个中继系统由127v 交流电源供电。2.2.4 视频接收系统视频接收系统主要由接收器和监控器组成。监控器用的是已有的井下隔爆本安监控器，接收器的设计。视频信号由视频中继系统传输到视频接收系统，首先传送到放大器，信号经过放大器放大后传送至耦合器，耦合器将1 路视频信号还原成原来的2 路信号后传送至变频器，变频器将信号的频率升高（由445-455mhz 升高到1095-1105mhz）然后传送至无线接收器，无线接收器在将2 路信号传送到画面分割器，然后2 视频便可以在显示器上同时

7、显示，绞车司机可以通过显示器上的显示信息了解梭车当前的运输情况及周围环境，进行安全有效的操作。3 系统的关键技术（1）巷道环境检测技术。对变坡运输中梭车行驶的周围环境进行实时监控，并将视频图像信息传送至监控器，绞车司机根据当前信息，进行安全的操作，确保无事故发生。（2）无线传输+漏缆技术。由于变坡运输中梭车是移动的，传统的有线方式不能满足视频传输，无线方式很好的解决了这个问题。但是电磁波在井下的传输效果和传输距离又受到限制，利用漏缆的性质便可以实现视频信号在井下长距离和高质量的传输。（3）防爆技术。在矿井下进行实时监控，所有设备要进行隔爆加本案处理。（4）供电技术。梭车上的设备无法使用已有的交

8、流电源供电，自行设计电池组（具有ups 功能）安装在梭车上，对梭车上的设备进行供电。电池组的容量应该保证梭车至少工作一个来回。4 系统的性能分析综合分析现在国内外各种现有的矿井巷道安全监测系统，其主要分为两类：kjx 巷道运输监控系统，主要以plc 为核心，通过设置多种传感器来进行巷道当前人员、车辆位置的监控；kj15a 矿井机车监控系统，主要集中在矿井斜巷上升信号系统、挡车装置、变频器控制等。现有的矿井斜巷监测监控系统虽在保证煤矿安全生产方面发挥了一定作用，但由于这些系统监测参数单一，系统性能低，难以满足现代化煤矿安全生产的需要。现有的斜巷综合监测系统基本都是通过大量的传感器进行信号监测，对

9、斜巷各车场的甩车道岔及车场入口处的人员情况以及设备控制情况了解很少，无法实时的掌握现场视频图像信息。变坡运输安全监控系统采用无线视频传输的方式对巷道内的情况进行监控，系统结构简单，安装方便，整个系统的耗资相对较少，可以随时对巷道内梭车前后的环境进行监控，并将视频信息实时的传送给操作人员，让操作人员进行安全、有效的操作。5 系统的测试在徐州华洋公司的车间对系统进行测试，测试主要分为两次，第一次是测试不接中继器时视频信号的最大传输距离（当图像不能清晰连续的传输便认为信号已达到最大传输距离），以确定视频信号传输多远距离时需要连接中继器中继器。第二部分是测试连接中继器时视频信号的传输效果。5.1 不接

10、中继器的测试视频采集发射系统和视频接收系统按照前面的设计连接好，将漏缆的一端直接接在接收器上，然后将漏缆沿地面展开，视频采集发射系统放在拖货车上模拟无极绳梭车。从接收器附近开始沿漏缆推动拖车，在监视器上观察图像的变化以确定视频信号的最大传输距离。测试结果显示，当拖车距离接收器约450 米左右时，图像开始断续传输，并且图像质量开始下降。5.2 接中继器的模拟测试将漏缆的一端接在中继器上，中继器与接收器用一根衰减电缆连接，考虑到井下的特殊情况，视频传输的质量较之车间要差，所以衰减电缆模拟500m 的距离，然后按照5.1 中的方法进行测试。测试结果显示，当拖车距离接收器约450 米左右时，图像的传输出现与第一次测试相同的结果。对测试的结果分析后可以看出，系统的设计达到了预期的效果，视频信号可以传输的有效距离在400 米左右（矿井下的传输环境比较恶劣），4 个中继器便可以满足井下的变坡运输所要求的距离。视频信号清晰、流畅、延时短，完全可以满足井下的监控需要。6 结语本文设计了变坡运输安全监控系统，系统通过安装在梭车上的前后两台摄像仪，使司机可以了解梭车前进过程