煤矿井下无线视频监控系统的设计探索

轩红新

【摘 要】 随着我国煤矿产业的发展与成熟，国家对煤矿产业井下作业的安全重视程度越来越高，为了保证井下作业人员的人身安全，提高煤矿作业效率，建立煤矿井下的无线视频监控系统成为了目前面临的主要任务。本文首先介绍了煤矿井下无线视频监控系统的设计方案，然后，对如何实现这一方案进行探索。

【关键词】 煤矿井下 无线视频 监控系统 设计

煤矿井下作业是指作业人员下到离地面较远的煤井深处进行作业的工作方式。建立煤矿井下视频监控系统可以有效地防止事故的发生，地面的监控人员可以通过视频看到井下的具体作业情况，并对此进行监管与记录，与此同时，还可以针对不同情况对危险源进行防患处理，在事后对事故的分析与总结时，可以提供有利的视频影像资料。从目前的形势来看，多数煤矿使用的都是有线的视频监控系统，这种监控系统存在许多缺点，如，检测能力较低，使用程序较为繁琐等。目前，许多煤矿产业已经建立了初步的井下无线视频监控系统，现对其具体的计划方案和实施方案进行简单分析。

1 煤矿井下无线视频监控系统的设计方案

1.1 井下无线视频监控系统的构成

无线局域网络相比于传统的有线网络有许多优点，例如：接入方式简捷，建立的成本较低，对于网络的维和管理方法也很简单等。煤矿井下无线视频监控系统的建立主要依托于无线局域网络的使用，主要包括无线接入点、无线介质（无线路由器）、分布系统（地面接收器和光纤）。无线接入点作为连接无线网络与有线网络的重要节点，起到了网络监管的作用，其主要有两个接口，一个是有线的网络接口，另一个是无线输出接口。无线路由器是无线介质的一种具体形式，在起到分路功能同时，还可以对数据包进行高速的转发。地面服务器主要是管理局域网络中的各个设备，通过接收接入点发送的数据，对局域网络中的设备进行监管。

1.2 视频压缩的标准选取与传输协议

通常情况下，煤矿井下无线视频监控系统选用的标准有许多，权衡利弊大多数都会选择H.264/AVC视频压缩标准对视频进行压缩，主要是因其相比其他标准来说具有更高的视频压缩比例，可以有效降低视频的比特率，具有良好的网络亲和力。视频传输协主要以TCP和UDP这两种传输协议为主，两种协议适用于的场合有所不同，对视频的传输效率要求较高时可以用TCP协议；当要求视频进行实时传输时可以应用UDP协议。另外，值得注意的是，在设置网络摄像器材的相关参数以及访问其用户信息时，为保证参数的合理性和用户信息的真实可信性，一定要使用TCP协议。

1.3 无线网络摄像器材与开发环境

在煤矿井下无线视频监控系统中使用嵌入式无线网络摄像器材，是一种需要一些辅助设施的摄像机，具体包括云台和解码器等。这种无线网络摄像机可以采用H.264/AVC的压缩标准，并且支持多种清晰度、转码率和帧率的视频播放，是一款综合性和实用性较强的无线网络摄像机。煤矿井下无线视频监控系统中的视频监控软件主要采用C#语言进行编程和开发，无线网络摄像机采用C++语言进行编程，其中两者的语言对接主要依赖于动态链接库进行。

2 煤矿井下无线视频监控系统的实现方案

2.1 实现视频远程访问

在建立煤矿井下无线视频监控系统时，要实现地面用户对煤矿井下的无线网络摄像机进行远程操控与访问，需要建立视频访问的独立模块。视频访问模块经过一系列的工序完成对网络摄像机的远程实施访问。其中用唯一的名称即IP地址以及端口来使摄像机在整个系统呈现出唯一性，采用用户名和密码的方式来确保摄像机使用的安全性，通过不同的链接方式和多样化的通道号码来体现网络连接的丰富性。

2.2 实现远程参数设置

一般情况下，在无线网络摄像机中都配置了网络服务器，其目的是通过对一些参数的设计，达到优化无线网络摄像机的目标，在煤矿井下无线视频监控系统中设计并研发了远程设置参数的装置，实现了用户对网络摄像机各个参数的访问和设置。在无线网络摄像机远程参数模块开发也需要用到相关的动态数据连接库。在获取参数摒弃对参数进行远程设置时，需要用到两个函数来实现，这两种函数可以获取关于无线网络的所有信息，其中只有软件的版本与设备的序列号等一些本身存在的数据不可更改外，其他的数据都可以进行设置和获取。

2.3 实现录制过程中的抓录功能

在无线网络摄像机对煤矿井下的情况进行实时监控时，一旦发生异常的事情或是需要对某段视频进行特殊关注时，往往需要对系统准确无误的记录下这些视频数据。正因如此，系统中需要设置视频的抓录功能，实现系统对某一特定视频流或某个视频中具体的数据帧的实时抓录。

2.4 实现视频流畅播放

无线网络摄像机不仅需要对井下的环境进行录制，还需要对数据进行储存，以便视频可以顺利的播放，因此需要在系统中建立视频播放模块。视频的流畅播放可以原原本本的重现出摄像机录制出的现场情况，有利于事故发生后的原因分析和责任划分。在具体播放时，还可以显示出时间，并设立了播放、暂停、快进、快退等按钮，使视频播放更为人性化。

3 结语

在实际的煤矿井下环境中，不仅地势复杂、气压较低，而且光线较暗，环境恶劣，非常容易发生各种作业事故。针对这些事故建立出了更为先进的无线视频监控系统，本文主要针对煤矿井下无线视频监控系统的设计与实施进行简单的探讨，其主要运用了无线网络摄影器材对井下的具体情况以视频的形式进行收集，将采集到的信号经过无线网络基站传输输送到地面监控机制，采用国际先进的编码方式，经过专有的视频数据包，转化为视频信号工地面人员实时监控，并对全天的视频进行储存，这种监控系统不仅具有较高地性价比和可靠性，而且从某种程度上讲，大大提高了煤矿产业的信息管理水平。

参考文献：

[1]冯浩.基于Mesh网络井下救灾视频监控系统的设计与实现[D].北京交通大学，2015.

[2]胡继荣.基于嵌入式技术的煤炭运输车辆无线视频监控系统设计[J].煤炭技术，2013（12）：25-26.

[3]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，2013（1）：110-112.

[4]胡恒岩，黄忠光，屈建平等.毛家庄煤矿工作面无线音视频监控系统的设计与实现[J].硅谷，2012（19）：55-56.