隨著信息化技術(shù)的發(fā)展和進步，自動化程度的提高，部分設備的操作逐步向無人值守方向發(fā)展，重要工作地點可視化以及視頻信息的存儲與共享成為必不可少的安全措施和手段。作為高危的煤碳行業(yè)，實行數(shù)字化改造，提高煤礦的自動化程度，對減少煤礦安全事故的發(fā)生具有重要的意義。
煤礦監(jiān)控系統(tǒng)應用發(fā)展現(xiàn)狀
PradeepK.Mohanty和MoiseNdoh最早提出在煤礦井下大巷中利用WSN實現(xiàn)煤礦工人的跟蹤定位及井下環(huán)境監(jiān)測。在國內(nèi)，中國礦業(yè)大學得到了2007年國家自然科學基金項目“煤礦工作面無線傳感器網(wǎng)絡組網(wǎng)關鍵技術(shù)研究”和2009年國家自然基金項目“長距離WMSN的礦井多媒體救災通信系統(tǒng)”的資助，將無線傳感器網(wǎng)絡應用于煤礦井下監(jiān)測監(jiān)控和井下救災；中國科技大學在國家發(fā)展改革委員會資助下立項研究“基于CNGI和WSN的礦山井下定位與應急聯(lián)動系統(tǒng)”，通過無線傳感網(wǎng)絡對每個礦工進行實時定位，期望實現(xiàn)與各種災害預警系統(tǒng)的聯(lián)動。
中國礦業(yè)大學在3月15日與江蘇省徐州市政府簽署了共建“感知礦山”工程研究中心的協(xié)議，集全校的科研力量，研究和開發(fā)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)，以期將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)早日應用到煤礦中。讓我們看看國外煤礦的情況吧，有感于英國采礦零死亡率氣體檢測報警儀我們國家也有，但很貴，不會每個人都配備，一般是瓦斯巡檢員帶著，定時去巡檢，有問題通過調(diào)度電話通知撤離。”中國礦業(yè)大學博士研究生趙端說。美國作為世界第二采煤大國，2008年的煤礦事故死亡人數(shù)為29人，而英國、澳大利亞等國家甚至實現(xiàn)了多年煤礦開采零死亡率。
在美國，危險的采掘工作大多無需工人爬到井下，而是用機器代勞。德國的采礦工人在井下作業(yè)時，會攜帶一種“氣體檢測報警儀”，一旦瓦斯?jié)舛冗^高，就會自動報警。拋開監(jiān)控系統(tǒng)，其他的煤礦井下設備的成套系統(tǒng)，除了氣體檢測報警儀，還有很多可以用的信息化設備沒有被利用，比如數(shù)字傳感器。我們知道井下工作環(huán)境要監(jiān)測很多環(huán)境數(shù)據(jù)，瓦斯?jié)舛?、皮帶速度、轉(zhuǎn)機轉(zhuǎn)速、通風量、液位等。單拿皮帶這一項來說，就涉及速度、跑偏、急停裝置、溫度、CO濃度等，使用模擬傳感器只能單路傳輸，而采用數(shù)字傳感器可以同時傳輸多路信號，傳輸速度不可同日而語。再如，無線傳感器。
有線傳感器在井下復雜的環(huán)境中，極容易被破壞，比如一塊煤可能就把皮帶上的傳感器砸壞。無線傳感器則能很大程度上避免傳感器失靈的問題，提高了監(jiān)測的準確度。當然有些我們期待的信息化現(xiàn)在還做不到。比如，每個工人身上都帶著電子標簽，實現(xiàn)精確定位。雖然好多廠商這么忽悠，但實際上目前的技術(shù)和產(chǎn)品只能做到非常粗略的定位，就相當于一般公司里的打卡，只能實現(xiàn)管理功能?，F(xiàn)在用物聯(lián)網(wǎng)手段實現(xiàn)精確定位首先要攻克井下無線信號衰減的問題，用無線傳感網(wǎng)和定位算法實現(xiàn)人員精確定位也是目前一些廠商和科研機構(gòu)的研究方向。信息化作為支撐業(yè)務和管理的重要手段，在提高業(yè)務響應速度和管理水平上，在很多行業(yè)都做到了令人吃驚的程度。我們有理由相信，信息化幫助我們保護礦工的生命并不是幻想。
煤礦視頻監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)字化改造
1、煤礦現(xiàn)有條件
現(xiàn)在大多數(shù)中小型煤礦已經(jīng)建立了自己的模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)，采用點對點光纖模擬視頻信號傳輸方式，將井下各監(jiān)視點攝像信號傳輸?shù)降孛嬲{(diào)度室，經(jīng)視頻矩陣切換器，輸送至電視墻進行顯示。但是隨著煤礦生產(chǎn)規(guī)模的擴大，視頻監(jiān)視點愈來愈多，相應的礦用光纜芯數(shù)大大增加。這不僅提高光纜造價，還大大增加了線路故障的搶修難度和時間，系統(tǒng)的穩(wěn)定、可靠性也隨著光纜芯數(shù)的增加而降低。此外，只有在礦調(diào)度室才能看到井下生產(chǎn)情況，而相關的領導、業(yè)務科室及基層單位不能了解職工在現(xiàn)場操作的具體情況，不能通過系統(tǒng)及時指揮生產(chǎn)，造成信息不能共享，形成生產(chǎn)指揮中的不連續(xù)現(xiàn)象。
2、煤礦本地數(shù)字化改造
整個系統(tǒng)主要由以下模塊組成：攝像頭、硬盤錄像機（DVR）和瀏覽器。攝像頭負責視頻圖像的采集，根據(jù)需求，可以配備不同分辨率的;硬盤錄像機和攝像頭間用標準的BNC視頻接口（75R）連接，把攝像頭采集來的視頻數(shù)據(jù)進行數(shù)字化處理、壓縮，發(fā)布到網(wǎng)絡上，并存儲在本地硬盤，以便提供歷史回放功能。
該類型改造只是在原來監(jiān)控系統(tǒng)的基礎上將一部分模擬視頻信號經(jīng)過網(wǎng)絡硬盤錄像機編碼轉(zhuǎn)換成可以進行網(wǎng)絡傳輸?shù)臄?shù)字視頻信號，送入礦區(qū)的局域網(wǎng)，將監(jiān)控點的信息實時地提供給煤礦各部門。這種改造相對比較簡單，改造成本較低，基本不會帶來監(jiān)控資源的浪費，比較適合小型煤礦的使用。
3、煤礦遠程數(shù)字化改造
前端圖像采集設備采用一體化攝像機和球形攝像機，根據(jù)需要安裝紅外等其他探測設備。前端視頻處理設備采用DVS，將模擬信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換后編碼，通過IP網(wǎng)絡發(fā)送給系統(tǒng)中的其他模塊。
監(jiān)控中心采用軟件實現(xiàn)，將管理中心、報警主機、主控管理、分控管理等功能根據(jù)系統(tǒng)需求和系統(tǒng)規(guī)模部署在一臺或者數(shù)臺服務器上，連接到IP網(wǎng)絡中，實現(xiàn)各種管理功能。電視墻管理主機通過在高性能PC上安裝多路硬件解碼卡實現(xiàn)視頻流的解碼，解碼后轉(zhuǎn)換成AV信號后輸出，同時亦可實現(xiàn)音頻信號的輸出。單臺主機通過搭載多塊視頻解碼卡可實現(xiàn)同時最多對24路視頻信號的解碼和AV輸出;畫面具有靈活的排列組合方式和輪巡機制;配套軟件支持與前端設備（DVR、DVS）進行雙向語音對講。
當增加新的監(jiān)控點時，最好采用網(wǎng)絡攝像機，其具有網(wǎng)絡功能，可以在井下搭建樹形或環(huán)形系統(tǒng)，通過一根光纜將視頻信號傳到井上，可以節(jié)約大量光纜，降低系統(tǒng)成本。此外，可提高系統(tǒng)的擴展性。
新技術(shù)：移動監(jiān)控入駐煤礦安防
一項將改變山西省煤炭安全生產(chǎn)監(jiān)控手段的新技術(shù)，去年12月3日通過新產(chǎn)品鑒定和科技成果鑒定。這項新技術(shù)的獨創(chuàng)與亮點是首次結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)、云計算、SOA等前沿技術(shù)的綜合遠程監(jiān)控平臺，應用于煤炭監(jiān)控領域，并結(jié)合移動互聯(lián)技術(shù)，開發(fā)形成的一個包含瓦斯監(jiān)測，人員定位、產(chǎn)銷存、水情與電力監(jiān)測等子系統(tǒng)的大容量，高可用性的遠程移動互聯(lián)監(jiān)控平臺，尤其是實現(xiàn)了同一路視頻同時在各種類型終端設備上的實時調(diào)閱。專家認為，這項技術(shù)應用前景廣闊，在國內(nèi)同類研究中處于領先水平。
查閱了相關資料，現(xiàn)場觀看并感受了系統(tǒng)演示，不論是不足千元的普通安卓手機，還是高端的蘋果智能手機或者平板電腦，一機在手就可實時調(diào)看監(jiān)控范圍內(nèi)的各種數(shù)據(jù)和視頻，徹底實現(xiàn)了任何時間、任何地點，對現(xiàn)場情況的掌握。據(jù)業(yè)內(nèi)人士介紹，只要與網(wǎng)絡聯(lián)通，所需資料與視頻均可顯現(xiàn)，這項軟件系統(tǒng)實現(xiàn)了對不同廠家、不同編碼格式的視頻進行多路轉(zhuǎn)碼，其兼容性是目前國內(nèi)最大化、最流暢的。新產(chǎn)品鑒定指出，該產(chǎn)品是將煤礦軟件監(jiān)控系統(tǒng)實時監(jiān)測數(shù)據(jù)，綜合應用3G、無線、專線、DSC等多種網(wǎng)絡接入方式傳輸?shù)揭苿又悄芙K端，使各級決策者和不同層次用戶隨時掌控情況。
目前這項新技術(shù)已率先在太原東山煤礦和山西潞安集團部署，并分期投入應用，系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠。煤礦安全生產(chǎn)移動監(jiān)控是山西四和交通工程有限公司研發(fā)，省經(jīng)信委、省機電行業(yè)辦和省科技廳分別組織了新產(chǎn)品鑒定和科技成果鑒定。
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