无线音视频系统在胡家河煤矿副立井提升中的研究与应用

杨景峰

(西安科技大学,陕西省西安市,710054)

无线音视频系统在胡家河煤矿副立井提升中的研究与应用

杨景峰

(西安科技大学,陕西省西安市,710054)

阐述了煤矿副立井提升安全的重要性,根据胡家河煤矿副立井提升安全存在的通信和监控盲区,设计了胡家河副立井罐笼无线音视频系统建设方案。实际应用表明,基于工业以太环网和无线WiFi技术实现了副立井罐笼运行期间无线信号的全覆盖,保障罐笼内人员与地面调度中心实时进行音视频通信,对副立井提升安全运行管理有着实际意义。

胡家河煤矿 副立井提升 无线通信 视频监控

1 引言

胡家河煤矿副立井提升系统采用洛阳中信重工JKMD－5×4(Ⅲ)E型提升机,电机功率为2240 k W,提升机摩擦滚筒及天轮直径为5 m,配套先进的ABB液压闸控技术,由西安利雅得电气公司配套的电控系统设备为提升机提供电源和后备综合保护。井筒装备有1.5 t非标双层四车宽罐笼和窄罐笼各一个,宽度分别为2.7 m和1.27 m。窄罐笼上层提升人员,下层为配重;宽罐笼下层提升运输车辆,上层在交接班期间提升人员,其余时间用来提升无轨胶轮车。

副立井提升系统在运行过程中,无法监控罐笼内部的情况,且在提升系统出现故障时无法及时与罐笼内部的人员进行通讯联络,导致不安全因素的存在。针对副立井提升系统存在的盲点和问题,根据煤矿监控系统建设的要求和国家有关法规(系统要具有性能稳定、质量可靠和经济实用等特点,具有方便扩展、与数字电子信息系统实现无缝连接等要求),提出了安装无线音视频等设备,同时采用无线WiFi技术,彻底解决副立井内存在的罐笼音视频布线不易、可靠性差、信号易受干扰以及视频监控死角等问题,为煤矿副立井提升系统的应急通讯联络提供安全保障。

2 无线音视频系统架构设计

整个系统主要由前端设备、传输设备和调度中心控制设备3部分组成。本安摄像仪的视频信号通过本安型无线基站、本安型光端机、本安型交换机以及网络延伸器等设备传输至地面,通过流媒体服务器实现视频图像的浏览及转发。同时可以通过解码器解码完成数字信号到模拟信号的转换,接入现有的大屏幕系统进行显示。在井下特殊环境下,可以将信号接入井下隔爆兼本安型计算机,实现在井下计算机上浏览和存储视频数据。胡家河煤矿副立井罐笼无线音视频系统架构图如图1所示。

图1 胡家河煤矿副立井罐笼无线音视频系统架构图

2.1 前端设备

视频系统的前端设备主要由矿用本安型无线摄像仪和矿用本安型红外灯组成,主要负责视频信号的采集,并以无线的方式发送视频信号。

2.2 传输设备

网络传输平台主要由矿用本安型无线基站、矿用隔爆兼本安型电源、矿用本安型网络交换机、矿用本安型网络延伸器、矿用本安型光端机、矿用网线和矿用通信线缆等组成,主要负责设备接口的转换和与矿上现有网络平台的对接,达到远距离传输音视频信号的目的。

2.3 调度中心控制设备

井下调度中心控制设备主要由矿用隔爆兼本安型计算机及配套软件组成。地面调度中心控制设备主要包含流媒体服务器、扩展存储设备、数字矩阵、视频解码器、视频分配器、硬盘录像机、地面交换机及配套软件组成,主要负责对摄像仪的视频信号进行处理、存储和显示,完成监控、控制和记录等功能。

3 无线音视频系统实现的功能

3.1 实时监控

调度中心的监控人员可以通过无线音视频系统直接监控副立井罐笼内人员的活动情况,方便了解现场环境,提高副立井运输的安全性,避免意外事故的发生。标准的网络协议能够方便的接入环网或单独组网传输至地面监控中心,实现地面的实时监控,为决策者提供第一手的视频资料。

3.2 实时录像

无线音视频系统中使用的数字摄像技术可以很方便地对罐笼的运行情况进行录像,同时可以对录像的视频信息进行检索回放等操作。

3.3 无线通信

罐笼内部的摄像机配置防爆MIC,罐笼内部的人员可以通过按对讲按钮和调度中心进行语音对讲,同时调度员可以随时喊话或发语音通知。无线音视频系统支持WiFi手机,可以为绞车司机与罐笼处安检人员提供可靠的语音通信服务,代替原有单调的到位振铃信号,及时沟通罐笼现场人员上下罐笼情况和罐笼运行情况。

3.4 广播对讲警示

根据需要可以扩展广播告警等功能,在罐笼运行时播放语音提示信息,使罐笼内部乘车人员注意安全,提高罐笼运行的安全性。同时罐笼上安装的广播具备对讲功能,只需按下对讲键即可和后方计算机操作人员对讲,实现紧急情况下的通信联络功能。

3.5 视频管理

提供标准的视频图像信号,支持矿上的实时管理,可选择一路或多路接入矿上现有的电视墙,做到全屏、画面分割、轮巡显示以及自定义字符叠加等视频管理功能。

3.6 前端设备管理

各监控设备可按名称和IP地址等进行管理,支持对网络摄像机进行批量管理,实现设备远程校时重启、远程自动侦测前端摄像机参数更改以及发现参数修改后自动报警等功能。设备状态信息查询检测可以自动定时检测、维护并显示故障点。

4 无线音视频系统的建设

4.1 通信系统的建设

自2011年起,胡家河煤矿积极建设“六大系统”中的通信联络系统,截至2013年,胡家河煤矿的通信联络系统已经完成以下几个方面的建设:

(1)井上和井下WiFi无线基站建设完毕;

(2)井下主要辅助及运输大巷已实现WiFi信号覆盖;

(3)井下已建立和调度室的直通电话;

(4)井下已建立视频监控系统。

然而,目前胡家河煤矿WiFi信号未能覆盖到副立井井筒的区域,为了便于副立井井筒检修人员方便联系和罐笼提升过程中的应急通讯,需将无线信号覆盖全井筒。

4.2 副立井罐笼无线音视频系统的建设

根据罐笼特殊结构和运行的环境,一体化无线摄像机需要安装在罐笼内部顶侧,用于监控罐笼内部的人员情况和紧急情况下实现对讲功能。无线摄像机的天线置于罐笼上方,保证无线信号的畅通。副立井井口的支架上安装1台无线通信基站,天线向下;也可以将无线基站安装于井口附近,将无线基站的天线延伸至井口的支架上,完成对井筒无线信号的覆盖。通过副立井井口工业环网交换机将音视频数据传输至调度中心机房内的流媒体服务器。

地面调度中心机房内的流媒体服务器配备专业开发的流媒体软件、麦克风和音箱,完成存储、查看以及音视频监控功能,对罐笼的运行情况进行远程视频监控。在紧急情况下,调度中心的管理人员可以通过流媒体服务器向罐笼内喊话,同时罐笼内的人员也可以通过相应的本安型麦克风与调度人员进行对讲。

流媒体软件采用形象的人机对话界面,便于调度人员的操作使用,可以通过软件进行视频的画面保存、查看和处理,也可以通过软件界面直接与罐笼内的人员进行喊话和语音对讲;同时软件支持开放性接口,方便后期对软件的升级和接入矿井综合自动化系统平台。

5 效益分析

5.1 社会效益

(1)改善矿工下井工作环境。系统中的无线语音广播系统在立井罐笼运行时自动播放优美音乐,舒缓矿工下井压力,调节矿工心情,使矿工下井工作的环境得以改善。

(2)尽可能减少人员伤亡。副立井提升出现卡罐时,通过无线音视频系统可以与罐笼内的矿工联系,做到充分了解罐笼内部实际情况,为科学有序地组织救援提供必要的信息。

(3)减少副立井提升系统“三违”事故。无线音视频系统采用具有低照度、宽动态、强光抑制、透雾技术以及自带拾音装置的摄像仪,在罐笼内的成像能够达到人脸可辨和声音可辨的效果,能识别提升过程中罐笼内的“三违”事故具体人员,起到威慑作用,减少“三违”事故的发生。

5.2 经济效益

(1)无线音视频系统在胡家河煤矿副立井改造应用后,可以减少把罐工2人,按照每人每年工资10万元计算,胡家河煤矿年节约工资成本20万元。

(2)消除了副立井通信联络的“孤岛”,提高了罐笼运输的安全性和可靠性,减少了机电运输事故,初步估算可以实现全年减少损失约20万元。

6 结语

无线音视频系统在副立井提升过程中不仅能够对罐笼内进行远程实时监控,而且可以实现广播对讲和视频对讲。在提升过程中,如有违章行为发生时,无线音视频系统能够自动或者人为发出控制信号,驱动声光报警装置发出声光警示,提醒违章人员停止违章,从而避免发生安全事故。

无线音视频系统设计合理、稳定可靠、操作方便且效果良好,完全达到了 预期的目的和效果,一方面为胡家河煤矿实现对罐笼内的不安全行为和违章操作行为进行自动识别及告警,另一方面也为以后全面研究无线网络视频监控在矿井安全管理中的应用奠定了基础。

[1] 刘映群.煤矿井下自动排水远程监控系统的研究与设计[J].中国煤炭,2014(3)

[2] 黎洪松.数字视频技术及其应用[M].北京:清华大学出版社,2002

[3] 刘富强.数字视频监控系统开发及应用[M].北京:机械工业出版社,2003

[4] 张亚琼.基于嵌入式Linux无线远程监测系统的研究[D].山西:太原理工大学,2008

(责任编辑 路 强)

Research and application of wireless audio and video system to auxiliary shaft hoisting in Hujiahe Coal Mine

Yang Jingfeng
(Xi＇an University of Science and Technology,Xi＇an,Shaanxi 710054,China)

In view of the blind area existing in communication and monitoring for auxiliary shaft hoisting in Hujiahe Coal Mine,the wireless audio and video system was designed for the cage in the auxiliary shaft.The architecture of this system was introduced,and its merits and functions were described.The application showed that the full coverage of wireless signals was achieved by this system during the hoisting of cage,and the freeaudio/video communication between those in the cage and the ground dispatching centre was guaranteed,which is significant to the hoisting safety and management of auxiliary shaft.

Hujiahe Coal Mine,auxiliary shaft hoisting,wireless communication,video monitoring

TD53

A

杨景峰(1988－),男,陕西扶风人,助理工程师,现就职于陕西陕煤彬长矿业有限公司信息中心,主要从事煤矿信息化管理工作。