浅谈智能视频监控技术在煤矿安全生产中的应用.pdf

多媒体技术及其应用本栏目责任编辑 唐一东 Computer Knowledge and Technology电脑知识与技术第16卷第15期 2020年5月第16卷第15期 2020年5月 浅谈智能视频监控技术在煤矿安全生产中的应用 叶群 （湖南安全技术职业学院， 湖南 长沙 410151） 摘要 在煤矿安全生产的过程中， 视频监控技术已经是一种非常重要的技术手段。智能视频监控技术是一种更加实时和 高效的监测监控技术。将光载无线通信技术融入智能视频监控系统中， 对于提高煤矿安全生产的信息化水平和减少安全 事故的发生都有着非常重要的意义。 关键词 安全生产； 智能视频监控； 光载无线通信技术 中图分类号 TP393文献标识码 A 文章编号 1009-3044202015-0241-02 开放科学 （资源服务） 标识码 （OSID） Application of Intelligent Video Monitoring Technology in Coal Mine Safety Production YE Qun Hunan Vocational Insitute of Safety Technology, Changsha 410151， China Abstract In the process of coal mine safety production, video monitoring technology has been a very important technical means. In⁃ telligent video monitoring technology is a more real-time and efficient monitoring technology. It is very important to integrate the optical wireless communication technology into the intelligent video monitoring system for improving the ination level of coal mine safety production and reducing the occurrence of safety accidents. Key words Safe Production; Intelligent Video Monitoring; Optical Wireless Communication Technology 1视频监测监控系统应用于煤矿安全生产中的作用和 意义 在煤矿的安全生产的过程中， 视频监测监控系统发挥着非 常重要的作用， 一般来说， 此系统主要包括的内容就是一通三 防， 从地理位置来分， 主要分为两部分 地面部分、 井下部分。 地面上的任务主要是通过先进的电子设备对各种信息进行采 集、 分析和处理， 然后将这些获取的数据和信息通过传输系统 传送到井上的监控指挥中心， 由监控中心的专业技术人员对这 些数据和信息应用专业的技术和手段进行分析、 处理， 再根据 统计分析得出的分析报告结果对煤矿井下的各种监测监控设 备进行准确的操作和控制， 其根本目的就是保证煤矿井下工作 人员能够在一个相对安全的环境中进行作业。而视频监测监 控系统的井下部分的主要任务就是负责信号或者信息的采集 和监控。由于煤矿井下的工作环境非常的恶劣和复杂， 所以， 对于井下的各种设施设备和技术手段都要更高的要求。根据 井下的具体环境和可能产生危险的因素， 主要是对于环境的温 度、 瓦斯的浓度、 粉尘的浓度、 一氧化碳的含量、 通风机的风速 等各种参数进行时时、 准确地监测监控， 一旦发现数据有任何 异常， 都要及时地进行应对和处理， 保障了井下工作人员的 安全[1,2]。 对于煤矿的各级生产和管理部分来说， 安全生产是最重要 的， 所以， 安全是煤矿生产的各个环节的重中之重。每一个煤 矿企业的视频监测监控系统中的预警部分就起到了非常重要 的作用， 它是安全生产的关键环节。一旦煤矿井下的各种监测 监控设备发现了异常信息或信号， 矿井上面的监控指挥中心就 会果断地发出控制信号和指令， 预警事故的发生[3,4]。但是， 由 于煤矿井下阴暗、 潮湿的特殊环境， 而且空气中还悬浮着大量 的粉尘颗粒， 使得监控系统中监测到的视频图像能见度及对比 度大幅度降低， 煤矿井下的现场工作画面的可辨识度也大大降 低， 为监测监控系统的准确性产生了一定的影响。 对于煤矿的安全监测监控技术， 国内和国外都有广泛的研 究。据了解， 国外比国内要早一些， 国外最早是从20世纪60年 代开始就有人对将监测监控技术应用于煤矿领域开始有所研 究的。随着科学技术的飞速发展， 特别是当通信技术和网络技 术的进一步发展和成熟后， 国外的煤矿视频监测监控技术也飞 速发展起来[5,6]。特别是像高清晰度的红外线摄像机等一系列 智能化的设施和设备问世以来， 对于环境的温度、 瓦斯的浓度、 粉尘的浓度、 一氧化碳的含量、 通风机的风速等各种参数的监 测监控， 越来越自动化、 智能化， 为安全生产提供了有力的技术 保障。 我国将安全监测监控技术应用于煤矿领域的研究稍微晚 收稿日期 2020-02-15 作者简介 叶群 （1978） ， 女， 湖南临澧人， 副教授， 安全生产监测监控专业带头人， 主要从事数字信号处理、 电子仿真技术的研究。 E-mail eduf http // Tel 86-551-65690963 65690964 ISSN 1009-3044 Computer Knowledge and Technology电脑知识与技术 Vol.16, No.15,May.2020 241 本栏目责任编辑 唐一东 多媒体技术及其应用 Computer Knowledge and Technology电脑知识与技术第16卷第15期 2020年5月第16卷第15期 2020年5月 于国外。在20世纪80年代初， 我们积极向国外取经、 学习， 特 别是向美国、 德国等科学技术比较发达的国家， 并结合我们国 家煤矿的具体情况， 同时， 在他们那里引进了一批先进的安全 监控系统， 并在我国的部分煤矿进行了安装和使用， 使得我们 国家的煤矿安全监测监控系统有了突飞猛进的进步。近年来， 由于计算机网络技术、 嵌入式系统、 光纤通信等先进技术的发 展， 以及数字化矿山发展的必然趋势， 构建了更加实时、 高校的 智能监测监控系统[7,8]。 2基于光纤无线通信技术的煤矿安全生产监测监控系 统的设计 随着科学技术的飞速发展， 特别是各行各业的科技含量逐 年攀升， 使得煤矿安全生产监测监控领域也是不断地发展和进 步。“智能化矿山预警系统” 这一概念的提出， 对于煤矿监测监 控系统的自动化、 智能化提出了更高的要求。跨领域、 跨知识 点的结合是很多研究者们常用的思维形式， 在此， 我们将信息 处理、 光纤无线通信、 智能感知等现代化的知识和技术应用于 煤矿安全生产领域， 围绕煤矿安全生产的监测监控等技术需 求， 基于光载无线通信技术构建了有线与无线混合结构的大数 据监控预警系统。 光载无线通信技术和智能监测监控技术在煤矿中的应用 主要内容包括以下几个方面 （1） 井下基站的建立 在煤矿复杂的环境下建立适合井下 煤矿基站和通信构架， 建立高效的煤矿安全监控预警感知 平台； （2） 建立传输大数据的高带宽、 覆盖广的光载无线通信模 块， 将各种单一探测器、 监控设备、 通信设备的信息融合到基 站， 将各种信号通过时分复用、 码分复用等技术形成帧信号， 再 通过OFDM高效编码实现各种信息的融合高效传输， 以期得到 煤矿安全状况的及时全面分析和判断， 实现了井下和井下信息 的顺畅互通， 对于煤矿安全生产领域的监测监控系统提供了更 为准确、 高效的评判。 （3） 预警技术研究 信息采集处理中心获取 “人， 机， 环” 信 息全面感知因素， 研究瓦斯、 水、 火、 粉尘等重大灾害预警模型 及方法， 把预测有危害的节点反馈给基站以便做出相应的预 警， 并研究煤矿重大灾害多因素全过程监控大数据的预警系 统， 有效提高我国煤矿灾害防治技术水平。 其具体的设计思路为 首先通过无线形式传输到基站， 在 基站进行数据融合， 然后进行编码处理等， 再进行电光转换， 再 通过光纤传输至中心站， 如下图1所示。 图1 基于光载无线通信的煤矿大数据监控预警系统框图 3实现的效果 在此煤矿安全生产监测监控系统中， 将矿井中各种探测、 监控、 通信设备获得的庞大数据进行了高效的处理和传输， 由 于， 一个典型的光载无线通信系统包含中心站、 基站、 光纤链路 和 用户单元四个部分。其最大的特点就是利用光纤作为基站 与中心站之间的传输链路， 基站发射出来的无线射频信号， 再 通过光载波链路连接到煤矿地面上的中心站， 这些复杂的信号 处理部分不在无线接入点中进行， 同时还将煤矿井下的远程终 端用户集中接入到地面上的中心站中， 大大减少了信号处理单 元的数量， 降低了基站的功耗和成本， 从而大大提高了信号传 输的大容量和效率。 本系统的设计思想就是利用了光载无线通信技术在传输 数据和信息方面的高效和准确， 为煤矿安全生产的管理， 提供 更加有力的技术支持和保障。所以， 该系统具有超大带宽和覆 盖面积， 损耗低， 抗干扰能力强， 结构简单， 成本低廉， 传输透 明， 易于安装和维护升级等， 使得能够在中心站综合处理各种 大数据以获取预警需要的全面信息， 大大地提升煤矿安全生产 的实时监测监控能力和安全事故的应急处理能力。基于上述 的分析可以看出， 将光载无线通信技术应用于煤矿安全监测控 制系统中， 具有非常重要的意义。 4 结语 在煤矿视频监测监控系统中引入光载无线通信技术， 大大 提高了信息传输的速率和数据处理的效率， 及时预测煤矿井下 的各种突发事件， 同时， 由于光载无线通信的快速和高效， 使得 各种突发事件的响应时间大大缩短,提高了监测监控系统的精 确度和效率,为煤矿企业的安全生产提供了非常有力的保障。 参考文献 [1] 胡景波.浅析监测监控系统在煤矿安全生产中的应用[J].新 丝路下旬,20167147. [2] 张秋良.视频监控系统在煤矿企业中的应用[J].中国科技信 息,201413209-210. [3] 尚守恭.煤矿安全监测控制系统的现状及应用[J].山西科技, 2015,301122-123. [4] 赵亚军,薛峰,熊仆.无线技术在煤矿安全监控系统中的应用 趋势[J].煤炭技术,2016,351286-287. [5] 潘杰,盛光磊.煤矿安全生产网络视频监控系统设计和实现 [J].煤炭技术,2013,3211177-178,179. [6] 齐娜. 煤矿安全生产监控系统的研究与实现[D]. 济南 山东 师范大学, 2009. [7] 谢杨洋.我国煤矿安全生产网络视频监控系统的设计与实现 [J].煤炭技术,2013,32973-75. [8] 王军号. 基于物联网感知的煤矿安全监控信息处理方法研 究[D]. 淮南 安徽理工大学, 2013. 【通联编辑 唐一东】 242