前言
    近年來，煤礦發(fā)生事故的數(shù)量在不斷增加，如何加強(qiáng)安全生產(chǎn)，提高預(yù)警和事后搜救工作效率，擺到了國家各級(jí)主管部門和領(lǐng)導(dǎo)的面前。在經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展、能源供應(yīng)緊張的形勢下，如何處理好保證安全和提高產(chǎn)量的關(guān)系，需要深入研究，發(fā)展不能以犧牲環(huán)境和生命為代價(jià)。

    為此，如何正確處理安全與生產(chǎn)、安全與效益的關(guān)系，如何準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)、快速履行煤礦安全監(jiān)測職能，有效進(jìn)行礦工管理，保證搶險(xiǎn)救災(zāi)、安全救護(hù)的高效運(yùn)作顯得尤為重要和緊迫。面對(duì)新形勢、新機(jī)遇和新挑戰(zhàn)，國家各級(jí)主管部門的領(lǐng)導(dǎo)對(duì)安全生產(chǎn)工作提出了很高的要求和期望。我們認(rèn)為提升安全生產(chǎn)信息化管理水平，加強(qiáng)以災(zāi)害預(yù)防、搜救為主要目標(biāo)的安全生產(chǎn)長效機(jī)制，是我國安全生產(chǎn)工作的必由之路。

    在此環(huán)境下，深圳市雙盈科技有限公司率先推出適用于煤礦的數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)，本系統(tǒng)從視頻監(jiān)控、信號(hào)傳輸、中心控制、遠(yuǎn)程監(jiān)管等各方面提出全方位的解決辦法，可以實(shí)現(xiàn)井下監(jiān)控中心、地、市煤礦安全監(jiān)控指揮中心與省局監(jiān)控指揮中心聯(lián)網(wǎng)，使煤礦安全管理工作向科學(xué)化、規(guī)范化、數(shù)字化管理軌道邁進(jìn)，提高煤礦安全管理水平。

需求分析
    在美國，煤礦已實(shí)現(xiàn)高度機(jī)械化，井下工作人員很少，作業(yè)規(guī)范、巷道通暢，一旦發(fā)生事故，易于撤離，傷亡不大。而在我國，采煤機(jī)械化程度僅為45％，礦工隊(duì)伍很大一部分是文化水平較低、培訓(xùn)時(shí)間有限的農(nóng)民工，甚至存在井下抽煙等嚴(yán)重違章現(xiàn)象。這樣的千軍萬馬集中在高度危險(xiǎn)的作業(yè)環(huán)境中，極易發(fā)生事故，造成重大傷亡。我們在分析近期幾個(gè)煤礦發(fā)生的特大事故時(shí)發(fā)現(xiàn)：
①地面與井下人員的信息溝通不及時(shí)；
②地面人員難以及時(shí)動(dòng)態(tài)掌握井下人員的分布及作業(yè)情況；
③一旦煤礦事故發(fā)生，搶險(xiǎn)救災(zāi)、安全救護(hù)的效率低，搜救效果差。

    目前，煤礦井下作業(yè)因?yàn)檫h(yuǎn)離地面，地形復(fù)雜，環(huán)境惡劣與地面人員間溝通不便，如果利用遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)，地面監(jiān)控人員則可以直接對(duì)井下情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，不僅能直觀的監(jiān)視和記錄井下工作現(xiàn)場的安全生產(chǎn)情況，而且能及時(shí)發(fā)現(xiàn)事故苗子，防患于未然，也能為事后分析事故提供有關(guān)的第一手圖像資料。同時(shí)要求上級(jí)有關(guān)監(jiān)管部門可以通過網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程查看進(jìn)行狀況，提出整改方法。

    煤礦井下環(huán)境惡劣：第一，煤礦內(nèi)坑道沒有光線，且不能使用紅外射燈，需要使用低照度攝像機(jī)；第二，坑道內(nèi)只有660V、127V兩種電壓，需要考慮電源轉(zhuǎn)換；第三，井下空氣中瓦斯和粉塵含量較高，容易發(fā)生爆炸，所以必須使用經(jīng)過煤安認(rèn)證的隔爆防護(hù)罩。

    現(xiàn)在一些煤礦使用的視頻監(jiān)控系統(tǒng)都是早期的模擬監(jiān)控，性能和穩(wěn)定性不高，具有很大的局限性。[nextpage]

    首先，模擬視頻信號(hào)容易產(chǎn)生衰耗、畸變、延時(shí)，并且易受井下各種設(shè)備干擾，使圖像質(zhì)量下降，用于煤礦復(fù)雜的工作現(xiàn)場時(shí)，效果不好。

    其次，視頻信號(hào)的傳輸對(duì)距離十分敏感，當(dāng)傳輸距離大于幾百米時(shí)，不便于系統(tǒng)的維護(hù)和升級(jí)。
最后，傳統(tǒng)的模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)，由于可靠性和性能差、靈活性和擴(kuò)展性差，查詢?nèi)∽C時(shí)十分煩瑣，難以維護(hù)，不能實(shí)現(xiàn)多監(jiān)控中心和多級(jí)監(jiān)控管理，不適合當(dāng)前有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)部門對(duì)煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)督、管理的要求。

    隨著傳輸技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字化的視頻傳輸應(yīng)用得到廣泛普及，在煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)中引入數(shù)字化遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)也是大趨勢。

    深圳市雙盈科技有限公司展開深入調(diào)研，憑借不斷創(chuàng)新的理念以及豐富的系統(tǒng)業(yè)務(wù)整合經(jīng)驗(yàn)，推出了煤礦監(jiān)控“三位一體”管理平臺(tái)系統(tǒng)，“三位一體”指的是把井下集中監(jiān)控、井上統(tǒng)一管理、監(jiān)管部門分別監(jiān)督三個(gè)組成部分進(jìn)行一體化管理，下面將就“三位一體”的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行說明。

井下監(jiān)控
    針對(duì)井下的復(fù)雜環(huán)境，綜合考慮各種因素，視頻采集我們選擇具有超低照度的星光級(jí)攝像機(jī)，配備專用鏡頭，它可以在僅有一點(diǎn)星光的環(huán)境中,就可以達(dá)到白天的效果，免于安裝紅外燈，其最低照度僅為0.0003Lux，但可以達(dá)到570線高清晰畫面效果。

    防護(hù)罩我們選擇礦用隔爆型光纖攝像儀，該設(shè)備為全不銹鋼構(gòu)造，密封性能好，并且防腐、防塵、防水，可裝定焦鏡頭，已經(jīng)通過煤安隔爆等級(jí)認(rèn)證D級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，適用于有瓦斯或煤塵爆炸危險(xiǎn)的煤礦井下。防護(hù)罩內(nèi)可以安裝一臺(tái)單路視頻光端機(jī)用于視頻傳輸，同時(shí)內(nèi)置127V轉(zhuǎn)12V的電源適配器可以滿足井下的電力使用標(biāo)準(zhǔn)，符合集中供電的要求。

    煤礦井道中采用光纜進(jìn)行視頻傳輸，因?yàn)槭褂霉庑盘?hào)傳輸杜絕了以往傳統(tǒng)視頻線纜傳輸產(chǎn)生的電信號(hào)，減少隱患，而且光纖傳輸距離很長，可達(dá)30km，便于煤礦企業(yè)合理布線設(shè)置監(jiān)控中心。我們選擇數(shù)字視頻光端機(jī)，它采用鋼質(zhì)Q座、自恢復(fù)保險(xiǎn)開關(guān)電源，追求細(xì)節(jié)完美。超級(jí)光學(xué)動(dòng)態(tài)范圍，允許最大鏈損26dB。無電磁干擾、無射頻干擾、無地電流。通過機(jī)身指示燈狀態(tài)可判別出線路故障點(diǎn)。獨(dú)特光功率自適應(yīng)電路設(shè)計(jì)，即插即用，使用無需任何調(diào)節(jié)。采用頻率調(diào)制方法，降低了重影、抖動(dòng)及通道間串?dāng)_，從而達(dá)到極佳的傳輸質(zhì)量?？蛇m應(yīng)多種惡劣的環(huán)境，兼容NTSC、PAL、SECAM多種制式。支持通過一根光纖傳輸八路視頻，獨(dú)立式和插卡式結(jié)構(gòu)。帶電熱插拔，即插即用。自動(dòng)恢復(fù)過載保護(hù)；實(shí)時(shí)傳輸；表面貼裝技術(shù)；BNC視頻連接器。ST、FC光學(xué)連接器單模光纖允許最大鏈損為18dB（DFB可達(dá)29dB）。超級(jí)光學(xué)動(dòng)態(tài)范圍，使用無需調(diào)節(jié)。

井上統(tǒng)一管理
    井下視頻傳輸?shù)奖O(jiān)控中心后使用接收光端機(jī)將光信號(hào)還原為視頻信號(hào)，經(jīng)過視頻分配器后接入硬盤錄像、矩陣進(jìn)行視頻監(jiān)看，也可以輸入到畫面分割器使用大屏幕等離子電視監(jiān)看。中心控制室的視頻服務(wù)器安裝一臺(tái)8～36路的數(shù)字監(jiān)控主機(jī)，對(duì)井下狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控和錄像。[nextpage]

    為了實(shí)時(shí)監(jiān)控的需要，我們使用天視頻矩陣切換到電視墻上監(jiān)看，純視頻監(jiān)控具有實(shí)時(shí)性好、畫面清楚的特點(diǎn)，可以滿足煤礦中突發(fā)事件的快速發(fā)現(xiàn)與及時(shí)響應(yīng)，音視頻矩陣是具有集成度高、功能全面、性能穩(wěn)定、操作簡便等優(yōu)點(diǎn)，是大中型監(jiān)控系統(tǒng)的理想選擇。系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，內(nèi)部結(jié)構(gòu)為插板連接方式，減少接線，提高可靠性，更利于系統(tǒng)的擴(kuò)展；通訊線路全部采用RS-485通訊，使接線更簡單，同時(shí)提高了抗干擾能力和通訊距離。系統(tǒng)配置靈活，單機(jī)64路輸入、8路輸出，通過擴(kuò)展可達(dá)1024路音視頻同步輸入、64路音視頻同步輸出，系統(tǒng)萬能切換、報(bào)警切換具有功能強(qiáng)大、設(shè)置簡單、操作方便的特點(diǎn)，可編程存儲(chǔ)32組切換序列，每個(gè)序列可達(dá)120個(gè)攝像機(jī)位置；系統(tǒng)支持256路并行或串行報(bào)警輸入、多種實(shí)時(shí)報(bào)警狀態(tài)顯示和報(bào)警輸出，有多種報(bào)警布撤防控制方式和消警方式的選擇；系統(tǒng)支持分級(jí)控制，最多可達(dá)31級(jí)分控，主機(jī)兼容多種控制協(xié)議，控制解碼器、快球方便靈活；系統(tǒng)配備大屏幕中文液晶顯示、搖桿控制鍵盤，擁有強(qiáng)大功能的多媒體控制功能，通過軟件還可實(shí)現(xiàn)電子地圖、視頻報(bào)警和單路硬盤錄像的功能；同時(shí)，系統(tǒng)支持矩陣硬錄集成功能，通過硬錄集成主機(jī)既可以實(shí)現(xiàn)對(duì)矩陣的各種控制，又可以進(jìn)行多畫面顯示和錄像，還可通過網(wǎng)絡(luò)傳輸、進(jìn)行分控；系統(tǒng)還提供網(wǎng)絡(luò)級(jí)聯(lián)的功能，強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，集群化管理，多樣化編程設(shè)置功能，實(shí)現(xiàn)多級(jí)用戶的不同瀏覽和控制權(quán)限，輕松實(shí)現(xiàn)各個(gè)監(jiān)控站點(diǎn)之間的圖像、聲音切換和控制，實(shí)現(xiàn)信息共享。

遠(yuǎn)程指揮中心
    包括若干個(gè)指揮終端，安裝在各級(jí)煤礦監(jiān)管部門，各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)在自己的辦公電腦上使用IE瀏覽器訪問各煤礦企業(yè)數(shù)字監(jiān)控主機(jī)，就可以同時(shí)對(duì)不同的煤礦企業(yè)分別進(jìn)行監(jiān)看。指揮終端可以在煤礦企業(yè)局域網(wǎng)內(nèi)，也可以在遠(yuǎn)端通過Internet或?qū)＞W(wǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)程指揮。

    數(shù)字視頻中心矩陣系統(tǒng)配合主機(jī)使用，實(shí)現(xiàn)對(duì)前端主機(jī)管理、控制、瀏覽、錄像功能，并集成逆向解碼主機(jī)系統(tǒng)的全部功能。本系統(tǒng)使用硬件解碼技術(shù)，系統(tǒng)更加安全可靠，支持更多路視頻同時(shí)預(yù)覽（25路）并能將各視頻外接監(jiān)視器，在屏幕墻上顯示。它支持更復(fù)雜的自動(dòng)切換模式，客戶按需要對(duì)其進(jìn)行設(shè)置，加強(qiáng)了遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)管理與控制的功能。

    綜上所述，用遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)，地面監(jiān)控人員可以直接對(duì)井下情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，不僅能直觀的監(jiān)視和記錄井下工作現(xiàn)場的安全生產(chǎn)情況，而且能及時(shí)發(fā)現(xiàn)事故苗子，防患于未然，也能為事后分析事故提供有關(guān)的第一手圖像資料。另外，煤礦監(jiān)管部門可以從省部管理中心遠(yuǎn)程監(jiān)看井下狀況，提出整改方法，減少事故隱患，因此天地偉業(yè)遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)將是保障礦井安全生產(chǎn)的重要組成部分。