煤矿掘进面远程视频监控系统的设计与应用.pdf

第 3 9卷 第 1期 2 0 1 3年 1 月 工矿 自 动化 I ndu s t r y a n d M i ne Au t oma t i o n VoI ． 3 9 NO ． 1 J a n ．2 O1 3 文章 编 号 1 6 7 1 ～ 2 5 1 X 2 0 1 3 0 1 0 1 1 0 0 3 DO I 1 0 ． 7 5 2 6 ／ j ． i s s n ． 1 6 7 1 2 5 1 X． 2 0 1 3 ． 0 1 ． 0 2 9 李平 ， 张生旺 ， 张会柱， 等． 煤矿掘进面远程视频监控系统 的设计与应用[ J ] ． 工矿 自动化， 2 0 1 3 ， 3 9 1 1 1 0 11 2． 煤矿掘进面远程视频监控系统的设计与应用 李平 ， 张生旺。 ， 张会柱 ， 孙晋永 ， 彭庆虎 1 ． 徐州中矿大华洋通信设备有限公司，江苏 徐州 2 2 1 1 1 6 ； 2 ． 冀中能源邯郸矿业集 团 云驾岭煤矿 ，河北 邯郸0 5 6 3 0 0 摘 要 针 对煤矿 井下工作 面掘进 机 采 用人 工操 作方 式 而导致操 作人 员得 不到人 身安 全保 障的 问题 ， 设 计 了一套基 于无线 网络 传 输 的煤 矿 掘 进 面远 程 视 频 监 控 ， 介 绍 了该 系统 的 组 成 、 功 能特 点 及 在 云 驾 岭 煤 矿 1 2 1 1 3工作 面的应 用情况 。应 用结 果表 明 ， 该 系统运行 状 况 良好 ， 能在 多煤 尘且 剧 烈振 动 的环 境 下进 行视 频 采 集 、 分 析 、 处理及 数据 传输 ， 在掘进 巷道 中的无 线视 频 传输 距 离达 4 0 m， 视 频监 控 距 离达 5 0 0 ～2 0 0 0 0 m， 实现 了掘 进机 的远 程 可视 化 监控 。 关键 词 工作 面 ；掘进机 ；可视 化监控 ；视 频监 控 ；远程 监控 ；无线传 输 中图分类 号 TD 7 6 文献 标 志码 B 网络 出版 时间 2 0 1 2 1 2 2 8 1 7 4 1 网络 出版 地址 ww w． c n k i ． n e t ／ k c ms ／ d e t a i l ／ 3 2 ． 1 6 2 7 ． T P ． 2 0 1 2 1 2 2 8 ． 1 7 4 1 ． 0 2 9 ． h t ml De s i g n o f r e mo t e v i d e o mo n i t o r i ng s y s t e m o f u n de r gr o u n d t u n ne l i n g f a c e a nd i t s a p p l i c a t i o n L I P i n g ， Z HANG S h e n g wa n g ， Z HANG Hu i z h u ， S UN J i n y o n g ，P ENG Qi n g h u 1． Xuz ho u H xy t e c h Co． ，Lt d． ，Xuz h ou 2 21 1 1 6，Ch i na； 2 ． Yu n j i a l i n g Co a l Mi n e ，J i z h o n g En e r g y Ha n d a n Mi n i n g Go u p，Ha n d a n 0 5 6 3 0 0，Ch i n a Ab s t r a c t I n o r de r t o s ol v e p r ob l e m o f pe r s on ne l s a f e t y c a us e d b y m a nua l ope r a t i o n m o d e o f r o a d he a d e r i n u n d e r g r o u n d t u n n e l i n g f a c e a t p r e s e n t ，a r e mo t e v i d e o mo n i t o r i n g s y s t e m o f u n d e r g r o u n d t u n n e l i n g f a c e wa s de s i g ne d ba s e d on wi r e l e s s ne t wo r k t r a ns m i s s i o n， a nd c ompo ne nt s， f unc t i o n a n d a p pl i c a t i o n o f t he s y s t e m o n 1 2 1 1 3 t u n n e l i n g f a c e i n Yu n j i a l i n g C o a l Mi n e we r e i n t r o d u c e d ．Th e a p p l i c a t i o n s h o we d t h a t t h e s ys t e m c a n c o l l e c t ， a n a l y z e ， pr o c e s s a nd t r a n s mi t vi de o d a t a i n e nv i r o nme n t wi t h c o a l d us t a n d vo i l e nt 收稿 日期 2 0 1 2 - 0 9 0 6 。 基金项 目 江苏省科技成果转化基金项 目 B A2 0 1 0 0 5 8 。 作者 简介 李平 1 9 8 6 一 ， 男， 安徽六安人 ， 现主要从事矿井综 合 自动化 、 信息化方面的研究与应用工作 ， E ma i l 0 5 c d a d 1 6 3 ． c o m。 [ 2] 李景禄． 高 电压 技术 [ M] ． 北 京 中国水 利 水 电出 版 社 ， 2 0 0 7 ． [ 3] G B T 7 7 5 ． 2 2 0 O 3绝缘子试验方法第 2部分 电气 试 验方法[ s ] ． 2 0 0 3 ． [ 4] DI ／ T 6 2 0 -- 1 9 9 7交流电气 装置 的过 电压保 护和绝 缘 配合E s ] ． 北京 中国电力出版社， 1 9 9 7 ． [ 5] 申元 ， 李景禄 ， 彭 利强 ， 等． 贵 卅 I 某 3 5 k V变 电站雷 害 事故分析 与防雷 改 造E J 3 ． 电瓷 避雷 器 ， 2 0 1 0 2 3 6 3 9． [6 ] 王春杰 ， 祝令 瑜 ， 汲 胜 昌， 等． 高压 输 电线路和 变 电站 雷电防护 的现 状 与发 展[ J ] ． 电 瓷避 雷 器 ， 2 0 1 0 3 [ 7] [ 8] [ 9] E l O ] 35 46 ． 秦英 杰． 3 5 k V、 1 1 0 k V输 电线路 防雷 保护 间隙 的研 究 [ D ] ． 保定 华北电力大学 ， 2 0 0 5 ． 陈智 ， 陶凤源 ， 周峰 ， 等 ． 某 3 5 k V配 电架空 线路 防雷 保护装置应用研究E J ] ． 电瓷避 雷器 ， 2 0 1 1 6 4 6 4 9 ， 1 07 ． 刘 源 ， 彭利强 ， 王伟平 ， 等． 配 电网架 空线路 并联 可调 间隙保 护装 置 研究 [ J ] ． 高 压 电 器 ， 2 0 1 1 ， 4 7 4 4 7 5l_ 李景禄 ， 仇炜． 用 于电力 系统配 电线路 的可 调 间隙防 雷装置 中国 ， Z L 2 0 0 9 2 0 3 0 7 3 6 7 ． 2 E p ] ． 2 0 1 0 0 5 1 9 ． 2 0 1 3年第 1期 李手等 煤矿掘进 面远程视频监控 系统的设计与应用 1 1 1 vi br a t i o n wi t h s a t i s f a c t o r y o pe r a t i o n，a n d t r a ns m i t t i ng d i s t a nc e o f wi r e l e s s v i d e o s i gn a l s a c hi e v e s 4 0 m i n t un ne l a s we l l a s v i de o m o ni t or i n g d i s t a nc e i s 5 0 0 2 0 00 0 m ．The s ys t e m r e a l i z e s r e m o t e v i s u a l mon i t o r i ng of r o a d he a d e r ． Ke y wo r d s t u nn e l i ng s u r f a c e；r oa d he a de r；v i s ua l mon i t o r i ng；v i d e o moni t o r i ng；r e mo t e mon i t o r i ng； wi r e l e s s t r a ns mi s s i o n 0 引言 云驾岭煤矿隶属于冀中能源邯郸矿业集团 ， 是 现代化标准矿井之一。该煤矿 1 2 1 1 3工作面掘进机 采 用人 工 操作 方式 。 由于 工作 面环 境 恶 劣 ， 煤 尘 污 染严重 ， 对作业人 员的身体健康 造成 了一定 危害。 该 矿 掘进 机 掘进 速 度 缓 慢 ， 约 为 1 0 m／ d 。另 外 ， 工 作面 地形 复杂 ， 极易 发生 突发 事故 ， 地 面监 控人员 不 能实 时监 测 工作 面 生 产 情 况 】 ] 。针 对 该 情 况 ， 该 煤 矿采 用远 程视 频监 控 系统对 1 2 l 1 3工 作面进 行 实时 监控 ， 提高 了矿井的安全生产和 自动化水平 。 1 系统 结构 煤 矿 掘进 面远 程视频 监 控系统 主要 由矿 用本 安 型摄像 仪 、 视频 光端 机 、 网 络视 频 服 务 器 、 无 线 交 换 机、 隔爆监 视器 、 地 面监 控计 算 机等组 成 ， 如 图 1 所示 。 隔爆 监视器 地面计算机 图 1 煤矿掘进面远程视频监控 系统组 成及拓扑 在 云 驾 岭 矿 1 2 1 1 3工 作 面 掘 进 机 上 安 装 了 6台摄像 仪 ， 其 中 安 装 于 掘 进 机 前 方 的 4台摄 像 仪 为有线 视 频传输 ， 用 来 观 察 铲 板 和 掘 进 头 的实 际运 转 情况 ； 安 装 于机身 上 方 和 后 下 方 的 2台摄 像 仪 为 无 线视 频传 输[ 2 ] ， 用来 观察 整机 和一 运 的运行 状 态 。 有线视频传输采用同轴电缆将摄像仪输出的模拟视 频信号接人视频光端机 ， 由光端机将视频信号转换 为光 信 号l_ 3 ] ， 再 由光缆 传 输 至 安装 于距 掘 进工 作 面 1 0 0 0 m 外 的 远 程 操 作 硐 室 内 的 隔 爆 监 视 器 中显 示 。无 线 视频传 输 采用 同轴 电缆将 摄像 仪输 出 的模 拟视频 信 号接 入 网络 视 频 服务 器 中 ， 视 频 服 务 器 采 用 H． 2 6 4标 准 对视 频信 号 进行 编码 4 ] ， 将 其转 换 为 网络信 号 ， 再接 入一 对无 线交 换机 中 在 复杂 的掘 进 工作 面巷 道 内 ， 无 线 交 换 机 的传 输 距 离 仍 可 达 到 4 O m ， 将接收到的信 号通过光缆传输至远程操作 硐 室里 的隔爆监 视器 进行 显示 。隔爆 监 视器输 出的 光 信 号接人 云 驾岭 矿 井 下工 业 以太 环 网 ， 在 地 面 调 度 中心利用计算机便可查看掘进机 6 路视频图像 。 2系统硬 件设 计 系统 采用 的摄 像 仪 为 KB A6矿 用 本 安 型摄 像 仪 。其 输 出 模 拟 信 号 ， 使 用 W a t e c ～1 3 7 I H 黑 白 C C D， 水 平 清 晰 度 为5 7 0 T Vl i n e s ， 最 低 照 度 达 0 ． 0 0 2 L u x F 1 ．4 ，手 动 定 焦 镜 头 。 系 统 采 用 K TGl l 6矿 用本 安 型 光 端 机 和 KJ F 3 7矿 用 本 安 型 网络视 频 服务器 分别 将视 频信 号转换 为 光信 号和 网 络信号。井下使用 J B Y1 ． 0 ／ 1 2 7矿用隔爆型监视器 对 监控 图像 进行 8画 面 分 割显 示 ， 地 面使 用 计 算 机 进行 实时 监控 。 系统 采 用 KJ J 2 3矿 用 隔 爆 兼 本 安 型 无 线 交 换 机和 K J J 3 0 9 一 儿 矿 用 隔 爆 兼 本 安 型工 业 以 太 环 网 交换机 作 为信号 传输 的核 心 设备 。KJ J 2 3 矿 用 隔爆 兼 本安 型 无线交 换机 是一 种强 化 的工业 级全 管理 型 模 块式 的 交 换 机 ， 其 核 心 部 件 采 用 加 拿 大 罗 杰 康 RS 9 O O W 无 线交换 机 ， 专 为变 电站 和 工 业 环 境 中严 苛 电气 和 气 候 要 求 下 的 可 靠 工 作 而 设 计 。其 内含 6 个 1 0 ／ 1 0 0 B a s e TX 快速 以太 网 可 选 端 口， 2个 快 速 以太 网 端 口 1 0 ／ 1 O O B a s e T X 或 1 0 0 B a s e F X ， 多 种光纤连 接器 I C， S C， S F P可插拔 光模 块 。其 R S T P快速 生成 树 网络故 障恢 复 时 问小 于 5 ms ， 带 双标记 的 VL AN 及 支 持 GVR P链 路 聚 合 ， 可 限 制 端 口的速 率和 抑制 广 播 风 暴 ， 具 有抗 电磁 干 扰 及 高 压浪 涌 等特点 。除 了利 用 Ru g g e d E y e s网管 软 件 配置 管理 设 备 外 ， 还 支 持 超 级终 端访 问 、 We b浏 览 器用户登陆管理及 网络设备信息 的查看与监控 ， 为 网络 管理 人员 实时 监控 网络 环境 和诊 断 网络故 障提 供 了强有 力 的支持 。