视频监控系统在煤矿中的应用方案

1、视频监控系统在巫山煤矿中的应用11前言煤炭是我国重要的能源资源，我国的煤炭工业长期停留在人工开采水平，生产效率低，安全隐患多，如瓦斯爆炸、地下渗水等事故经常发生。我国煤矿安全生产面临着非常严峻的形势。影响我国煤矿安全生产的问题是多方面的，要彻底解决煤矿安全生产问题，必须强化管理，采取多种措施，付出长期艰苦努力。解决煤矿安全生产问题是一项长期、艰巨和复杂的工作，但又必须从眼前抓起，甚至采取必要的强制手段推行，而广泛应用信息技术是加强和改进煤矿安全生产工作的有效手段。随着计算机应用在各行各业的逐步普及，煤炭生产水平目前逐步实现了自动化，生产效率大大提高。因为煤矿开采的特殊环境，容易发生事故，煤矿行

2、业也被称为高危险的行业。利用视频监控系统，地面或中心监控人员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，通过在井下安装温湿传感器瓦斯探测器，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，为将来的安全生产，提供可靠的保证。因此视频监控系统是现代矿井安全生产监控系统的重要组成部分。一些煤矿在早期使用的视频监控系统都是早期的模拟监控，扩展性能和稳定性不高，管理也不方便。现在随着网络技术和计算机技术的发展，基于TCP/IP协议的IP网的应用得到广泛普及。高速宽带主干网的建成和各地区高速接入系统的迅速发展，促进了基于IP技术的各种视频通

3、信应用,如网络远程视频监控系统的发展。所以在煤矿安全监控系统中引入现代网络远程视频监控系统将是一种趋势。为了进一步满足社会经济发展与人们文明生活的高标准要求，创造一个安全、方便、快捷、高效的采矿环境，并根据各种不同矿井的需要，从项目的具体实际出发，做到配置合理，留有扩展余地，技术先进，性能价格比高，确保系统性能高质量，高可靠性。12煤矿行业监控系统需求分析煤矿安全生产是关系煤炭工业持续健康发展的头等大事，在党和国家的关怀下，全国煤矿安全生产自80年代以来，出现了逐步好转的趋势。但是，由于许多方面的问题还未得到很好解决，煤矿事故多、伤亡大转，我国煤矿的百万吨死亡率仍远远高于世界一些发达国家。20

4、04年1月13日，国务院笫397号令公布了安全生产许可证条例，自公布之日起施行。这对煤矿企业来说是一件大事。条例对于严格规范安全生产条件，进一步加强安全生产监督管理，防止和减少生产安全事故，将发挥保障作用。我国煤矿与世界各主要产煤国家比较，不仅地质构造比较复杂，以井工开采为主，而且自然灾害也较为严重。据1996年国有重点煤矿矿井瓦斯等级鉴定统计，在621处矿井中，高瓦斯矿井和煤与瓦斯突出矿井298处，占48%；低瓦斯矿井323个，占52%；具有自然发火危险的矿井363处，占57.62%；具有煤尘爆炸危险矿井555处，占88.1%。随着矿井延深，矿井瓦斯涌出量增大，突出频繁及自然发火和煤尘爆炸危

5、险性增大的实际，使得全国煤矿实现安全生产在客观上难度越来越大。我国煤矿点多面广，多种所有制并存，经济状况多为亏损，装备水平和人员素质参差不齐， 总体上比较落后。矿井总数在关井压产后仍达33500个左右， 其中国有重点煤矿矿井600多个，地方国有煤矿2000多个，各类乡镇集体煤矿31000个。国有重点煤矿基础相对好点，机械化程度达75%左右；国有地方煤矿采煤机械化程度只有25%左右 ；而乡镇集体煤矿大多数是非常落后的近乎原始的开采方式，安全生产基本无保障,因此，加强对安全信息的管理是非常重要的。煤矿与自然灾害斗争，必须有相应的物质手段保障。如瓦斯灾害的防治，必须从通风、抽放 、监测、科研等诸多方

6、面予以保障。当安全与生产、安全与效益发生矛盾的时候，往往容易产生忽视安全与健康工作倾向；短期行为也表现突出；对现场管理工作、质量标准化工作也有不同程度放松，这都是煤矿安全生产不利因素。为了扭转煤矿安全状况，使我国煤矿在加入WTO以后具有较强的国际竞争基础和实力，总结吸取国内外煤矿安全的经验教训，针对煤矿瓦斯检查、通风检查、设备检查、安全检查等一系列关系到煤矿企业的生产效益、矿工的生命安全的重要岗位，需一套煤矿安全信息管理系统，有效解决了由于检查人员空班、漏班而导致事故隐患不能及时发现和解决的问题，有效监督煤矿瓦斯检查员、安全检查员、防爆检查员等巡回检查工作，确保安全信息检查的到位，及时发现和处

7、理危险情况，确保安全生产。巫山煤矿监控系统建设要求l 井下采掘点（监测点）分散，并随着生产不断改变； l 要求系统安装、维护方便；l 系统监测数据准确；l 能够在环境恶劣的条件下稳定、可靠的工作l 一个主监控中心：暂定主控机房为整个系统的中心，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要具有图像存储和电视墙功能。l 分监控中心：设置在矿区的监控值班室，可以设置33大屏幕显示器，或者由常规监视器组成电视墙。并需设置网络视频解码设备，可根据具体情况选择是否设置存储图像功能。l 多级分控端：在县级相关部门、市级安全管理部门设置分控端，通过网络登录系统，即可看到实时监控

8、图像，并根据权限对系统进行各种操作。l 该煤矿前端共有9个监控点：井上4个，分别为主井口、副井口、监控值班室、主扇机房；井下5个，分别为采煤工作面一个、掘进工作面2个、中央变电所1个、主运输大巷1个。设备包括有网络设备、网络数字硬盘录像机和监控模拟摄像机、IP网络摄像机等。1.3煤矿视频监控系统功能叙述l 统一管理软件具有统一的中心管理服务，中心管理服务实现对系统所有机构、人员、设备、用户角色、设备配置、报警关联策略、自定义任务、电子地图、流媒体转发、集中存储服务的集中设置管理，而不是采用相互独立的管理系统。l 实时图像调阅有权限的终端用户可选择前端的任意一台摄像机的实时画面进行监控。l 录像

9、数据查询及调阅权限许可范围内的用户可通过该平台对系统中的录像数据进行查询及调阅。系统提供录像回放控制功能，可实现快进播放等功能。系统提供多画面同时回放及多文件循环播放功能。l 报警接收及处理有权限的用户可以设置报警时的联动方式，可以根据需要手动或自动进行布防。系统实现对操作员信息及操作时间、报警设备信息及报警时间等信息自动存档；实现与其他报警子系统等警用系统联动。监控前端能自动打开声光等报警联动设备，并发送相关的报警信息至服务器；报警时，授权遥控监视点能自动弹出报警信息窗口和发出声音提示，并显示报警点的具体位置，报警类型及现场图像，并存储相关摄像机的图像及联动录像等。l 门禁管理联动支持门禁联

10、动附近门口的视频图像，如正常开门和非正常开门均可实现视频联动。l 电子地图功能用户通过简单的点击可直接查看地图上某个位置的图像。现场地图可以是图片，区域地图，建筑物布置图，楼层平面图；多个地图按分层顺序进行组织；在地图上可放置摄像机图标，用户通过点击图标，可快速选择所要观察的监视点。l 用户及权限管理功能网络客户端采用集中管理模式，统一管理设置参数、权限等；系统管理员具有最高权限，能对相关人员的权限和初始口令进行设置，能设置操作人员的连接权限、控制权限、管理登记等使用权限；终端用户对监控软件和设备的操作记录将自动存档，并且不能删除修改l 中心录像功能监控联网系统实施后，除了原有每个网点的本地录

11、像外，在监控指挥中心还可以对一些重点画面进行网络实时录像，比如主要路口和重要场所的图像。在日常监控工作中，如果发现某个画面可疑，也可以在监控指挥中心立即启动网络录像，第一时间把作案现场的图像保存到监控中心。l 流媒体转发服务为适应多种宽带和大量的并发访问，系统采用了先进的流媒体转发技术。在前端带宽 2M 的网络环境下，依然能够保证远程多用户同时监控，切实解决大规模组网中的网络瓶颈问题 。 l 流量监控功能多个监控终端同时观看同一个监控点的实时图像时，可以设置访问并发上限，以满足实际网络环境的要求。l 日志管理功能系统支持详细的事件日志管理记录，系统可以对用户、对系统、对设备的参数设置、硬盘录像

12、机登陆、报警信息、故障处理信息等项目和操作做详细的记录管理并可实时打印报表，为查证操作记录等提供保证。l 语音对讲功能通过系统中心可以对日常的工作内容实现相互的沟通、引导。可以对前端监控点正在发生的违法事件进行告警。l 自动校时功能监控中心的时间同步服务模块可以向辖内网点的硬盘录像机发出时间同步命令，保证硬盘录像机时间和主控机时间同步。l 视频系统远程管理视频设备参数变更远程监视，可实时监视视频设备的参数配置变化情况，对未经授权的视频设备关键参数变更提供提示功能。l 远程开关机系统可自动或手动对远程出现异常的视频设备进行开机或关机等非常规操作。l 设备联网状态远程诊断系统自动实时地巡查各个设备

13、的联网状态，对网络异常的设备进行提示。l 电视墙显示及控制功能（数字矩阵）本系统可对不同编码格式的视频编码数据进行统一解码，统一模拟输出显示。l 视频智能分析功能接口系统提供视频智能分析接口，通过视频智能分析设备，可实现对特殊场所或者重要场所的视频进行智能分析的功能。同时，软件平台能与多家国内外的视频智能分析产品厂商进行了对接。l 安防系统日常管理功能接口系统提供安防系统设备日常管理功能，建立设备采购、安装、使用及维护台帐系统，对安防系统中使用的设备进行严格管理。l 煤矿人员管理接口系统提供煤矿人员管理接口，通过与煤矿人员信息数据库连接，可以实现煤矿人员的综合管理功能。1.4煤矿监控工程设计规

14、范和依据l 煤矿监控系统总体设计规范l 煤矿安监控系统通用技术要求（AQ6201-2006）l 安全防范工程技术(GB50348-2004)l 视频安防监控系统工程设计规范(GB50395-2007)l 入侵报警系统工程设计规范(GB 50394-2007)l 工业通讯设计规范（GBJ42-81）l 工业电视系统工程设计规范（GBJ115-87）l 工业通讯接地设计规范（GBJ79-85）l 建筑电器设计规范（IGI16-83）l 中华人民共和国公共安全行业标准（GA/T74-94）l 工业与民用闭路监视电视系统工程技术规范（GB50198-94）l 安全防范系统工程程序与要求（GA/T75-

15、94）l 安全防范工程验收规则（GA/T308-2001）l 工业电视系统工程设计规范(GBJ 115)l 安全检查防范系统通作图形符号（GA/74-94）l 软件工程国家标准（GTB856）l 安全防范工程费用预算编制办法（GA/T70-94）l 安全检查防范系统通作图形符号（GA/74-94）l 电气设备安全设计导则GB4064l 电气设备抗干扰特性GB4890l 电气设备雷击保护导则GB7450l 电力设施抗震设计与规范GB50260-96l 中华人民共和国公共安全行业标准（GA/T74-94）l 煤矿安监部门对系统工程的提出的要求1.5煤矿监控系统设计原则煤矿闭路电视监控安全管理系统方

16、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：1.5.1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国际领先水平；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，适合中国国情和本项目的特点。该系统集国际上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

17、、快捷为准则，其操作应简便易学。1.5.2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。1.5.3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。1.5.4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

18、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。1.5.5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。1.5.6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。1.5.7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。1.5.8

19、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。1.6煤矿监控系统设计要点1.6.1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、主井口、副井口、监控值班室、主扇机房；井下通道，采煤工作面、掘进工作面、中央变电所、主运输大巷及其他重要区域监控,整

20、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气候，根据气候来制定设备的防尘、风冷、加热等要求；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的防护罩。1.6.2煤矿图像监管联网煤矿监控中心可任意调看整个煤矿各个分监控点的情况；能升级联网到县、市级矿务局主管部门，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。1.6.3电子地图信息为方便系统的操作，本系统广泛采用用户图形化操作界面，每个前端装置都在控制室控制地图界面上有对应的图标，当鼠标指向这

21、些图标时，系统将以文字显示有关该图标现场装置的详细情况：安装地点、具体配置、使用功能、操纵权限、操作提示等。1.6.4煤矿监控系统防雷雷电的危害对于系统的正常运行威胁很大，所以系统的防雷也是本设计的重点。防雷是一项综合工程，它包括防直击雷、防感应雷以及接地系统的设计。感应雷防护感应雷是造成设备损坏的一个主要原因，当雷电能量作用于与电子设备相连的各种导线上，形成的雷电波或感应过电压沿电源线、信号线、天馈线侵入电子设备，严重干扰通讯和各种电子设备的正常工作，在一定范围内还会对设备造成损坏。对此我们在系统设计中作如下考虑：l 考虑到雷电对电器设备造成的损毁事件中，有80%以上是从供电线路中侵入的事实

22、。对各新建控制室的电源一律加装配电电源过电压保护装置，利用其内部快速响应的非线性将暂态过电压抑制到被保护设备的耐受水平以下。l 尽最大可能对弱电设备信号的传输采用光纤。l 对所有新建控制室制作专门地线。l 对所有野外敷设的数据线、视频线一律穿钢管直埋敷设。l 对重要的设备和/或不可避免的隐患线路（如野外孤立信号集中点等）加装数据线保护装置（RS485、RS422、RS485）和同轴电缆保护器。直击雷的防护室内设备的防雷主要靠建筑物的防雷设计，本系统主要考虑煤矿园区孤立高处安装的设备防雷，包括所有立杆的报警点和摄像机。对这些设备安装出加装避雷针，利用其尖端引起天空电场岐变使雷云对自己放电，保护其

23、覆盖下的设备。1.7煤矿监控系统图1.8煤矿监控系统前端设计综合摄像机性能参数结合NPE的产品及我司多年的煤矿视频监控系统的设计施工经验，煤矿视频监控系统前端摄像机选型如下：（推荐使用）井下监控 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

24、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，免于安装红外灯。井下摄像机的视频输出通过BNC连接到数字硬盘录像机，可以实现多路视、音频同时输入；然后通过RJ45接头将数字硬盘录像机连接到网络，为数字硬盘录像机设置一个IP地址，就可以依托已有的快速局域网，实现在局域网的任何地方，授权用户都可以利用浏览器来观看井下的工作情况。此外，还可以将其他矿井安全监测设备如：瓦斯传感器、通风检测设备、报警设备等通过辅助的输入设备连接到数字硬盘录像机的报警接口上。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

25、焦镜头，已经通过煤安隔爆等级认证D级标准，适用于有瓦斯或煤尘爆炸危险的煤矿井下。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。在矿井上面设计多台日本NPE产N6007CE/36的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

26、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，根据气候来配置设备的防雨、防尘、风冷、加热等要求。1.9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NOD-2000系列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

27、。1.9煤矿各矿井监控室数字硬盘录像机采用NPE产的NDS-4416TD嵌入式数字硬盘录像机，采用嵌入式操作系统，系统稳定、界面简洁，功能齐全； 高压缩比，低成本； 支持四、九、十六画面分割显示，回放时可单路回放；可设定自动录像，定时录像或报警录像等多种方式；同时具备音视频同步，视频码流多档可调，支持可靠性能强 ，支持网络传输、支持USB鼠标操作。前端的视音频信号、云台485信号、报警探测器信号接入嵌入式数字硬盘录像机，通过数字处理以后通过煤矿的专网上传到监控中心进行统一管理、存储、转发等。嵌入式数字硬盘录像机实现本地存储和本地的视音频、云台控制、报警处理、画面控制等等。显示监视器电视墙采用NPE产的专业21”彩色监视器NCM-9921E； 46”液晶监视器NCM-9346组合而成，可以根据要求设置多种方式在电视墙显示。可以让保安人员直观的监控到矿井中、矿井周围各个监控点的情况。1.9煤矿调度中心设计调度中心主