煤矿斜井巷道运输视频监控系统设计与研究

王 强

（平煤神马机械装备集团有限公司，河南 平顶山 2739812）

煤矿井下斜巷运输绞车司机只是通过绞车系统的自身保护信号对现场安全进行监测，无法对绞车运行状态进行视觉上的实时监视，某种程度上存在盲开问题。针对绞车司机盲开问题，开发了适用于斜巷运输系统的视频监控及信号控制系统以满足斜巷绞车安全运输的需求。系统将先进的视频监控技术、采集沿线轨道控制数据与斜巷绞车系统相结合，使绞车司机在绞车房可直观的了解矿车在斜巷内运动情况，以及道岔、挡车杆等位置情况，满足了现场的安全生产需要，使用效果良好，为煤炭企业的安全生产，节约了人力物力，并提高了矿井的生产效率，有较高的应用价值。

1 视频监控系统简介

平煤八矿己一轨道上山长约930m，坡度倾角为15°，有3个片盘，4处档杆，主要用于运输设备、材料和矸石等。在己一轨道上山建设一套视频监控系统，保障绞车安全运行。通过建设视频监控系统，实现斜巷内车辆的视频监控，通过绞车房操作控制台实时监控画面显示和图像存储，绞车司机可以实时的看到绞车运行状况，对车辆、挡车杆、道岔口进行视频监控状态显示，有效保障绞车运行安全，提高运输效率和煤矿安全管理水平。

2 监控系统架构与设计

2.1 监控系统总体架构

图1 矿用斜巷运输视频监控系统设计示意图

斜巷视频监控系统主要由前端设备、传输设备、中心控制设备、传感监测部分等四部分组成。①前端部分：主要包括本安型摄像机，它的主要作用是负责视频信号的采集，发送视频信号。②传输部分：网络传输平台主要在斜巷内敷设专用电缆，矿用本安型光端机负责数据的传输，实现远距离传输。③中心控制部分：主要包括矿用隔爆计算机，地面中心控制部分主要包含硬盘录像机、工控机及配套软件，主要负责视频信号的处理。④传感监测部分：矿用本安型旋转脉冲编码器、矿用本安位置传感器等组成。通过矿用本安型旋转脉冲编码器采集矿车运行里程，在绞车房安装矿用本质安全型接近开关用于校准里程数据的精度。

2.2 详细方案设计

根据现场实际情况和材料设备要求，制定如下配置方案：①在绞车控制室安装1台矿用隔爆计算机作为显示控制终端，在隔爆计算机上安装1套北路音视频监控系统软件，实时显示和操控斜巷矿车运行情况。②在斜巷岔道口处各安装1台矿用本安型摄像仪，每台摄像机自带红外灯，已一上山巷设计KBA12矿用本安型摄像仪9台，安装在己一上车场、上平台、一片、二片、四片、四个阻挡器等地点。③在绞车房位置设计1台矿用云台摄像仪。④在候车洞室安装1台矿用浇封兼本安型显示器作为显示终端，采集的图像信息，显示图像，监控候车运行情况。⑤在绞车位置设置1台KJJ85矿用隔爆兼本安型网络接口，采集传感器信号，提供给隔爆计算机的系统软件，实现监控车辆状态功能。⑥已一上山斜巷有1台绞车，在绞车安装1台矿用旋转脉冲编码器，实时监测轨道矿车的位置信息，在绞车房安装矿用本质安全型接近开关，用于校准矿车位置，精确到正负2m内。⑦在地面机房设置一台16路高清解码器把井下视频接入矿方视频平台，把井下视频信号显示、存数、回放等功能。

3 系统主要设备及参数

1）矿用本质安全型摄像仪KBA12（数字光口）。

图2 矿用本质安全型摄像仪

矿用本质安全型的防爆标志为ExibⅠMb，工作电压为DC12V，工作电流≤900mA。

成像参数：分辨率为1080P（MAX），灰度为≥7级，镜头为2.8mm～12mm@F1.4，高级功能包括强光抑制、背光补偿、宽动态、数字降噪、移动侦测。

以太网电接口：接口数量为2，接口形式为RJ45，传输方式为全双工TCP/IP电信号传输，传输速率为10/100Mbps自适应，信号工作电压峰峰值为1V～5V，最大传输距离为100m。（使用MHYV 4×2×1/0.97 mm矿用通信电缆）

以太网光接口：光接口2个，光接口形式为FC，工作波长为1310nm，光纤模式为单模，光信号功率（dBm）为-12～-3，光信号类别为视频光信号。

补光设备：红外灯数量3颗，红外光波长为850nm，单颗红外灯功率≤500mW。

麦克音频输入：麦克音频输入1路，麦克音频输入峰峰值为 20～40mV，频响优于±6dB（350～3000Hz），谐波失真＜15%，

音频输出：音频输出1路，频响优于±6dB（350～3000Hz），谐波失真＜15%，声音强度≥85dB（A）（在输入 1000Hz，40mV时）。

外形尺寸及重量：长 (mm)×宽 (mm)×高(mm)=319×200×184，重量约5kg，外壳防护等级IP54。

2）矿用隔爆兼本安直流稳压电源KDW127/12B。

图3 矿用隔爆兼本安直流稳压电源

主要技术参数：输入电压为AC100-240V；本安额定输出电压为DC 12V；本安额定输出电流为1600mA；支持电源管理功能；备用电池：工作时间不小于2h；长宽高分别为333mm、251mm、136mm。重量约为15kg。

3）矿用本安型光端机 KTG12（A）。

图4 矿用本安型光端机

主要技术参数：输入电压为DC12V，工作电流≤700mA，支持4路百兆光口、4路百兆电口，光信号支持10/100Mbps传输速率，传输距离为10km；电信号支持10/100Mbps，传输距离100m；长宽高分别为408mm、357mm、128mm，重量约为 5.25kg。

4 监控系统功能

1）监控画面实时切换：可根据绞车位置，实时自动切换监控主画面，避免常规监控多画面，无法及时查看绞车运行画面的尴尬局面。绞车司机可在绞车控制室内通过计算机直接监控梭车经过挡车栏或者进入偏口、车场等动态情况，满将盲开变为可视化开车，更方便的指挥现场作业，并且提高了安全性，避免意外事故的发生。

图5 绞车监控画面实时切换

2）实时定位：通过传感器可实时监测到绞车的实时位置信息，在软件平台上以图形化方式实时显示车辆的具体位置以及位置数据，配合绞车控制系统作为辅助运行工具。

3）实时录像：通过该监控系统可以实现对人车运行情况的24h实时监控。

4）动态监测：借助速度传感器可以时刻监测轨道车的速度，为监控人员对车速掌控提供方便。

5）联网管理：通过该监控系统可以将监控信息实时传送至地面，保持地面对井下人车安全监控的实时一致性。

6）设备远程配置管理：该监控系统可以实现对网络摄像机的批量控制，能够进行远距离重启和自动报警，并自动定时检测、维护并显示故障点。

5 结 论

1）斜巷视频监控系统主要由前端设备、传输设备、中心控制设备、传感监测部分等四部分组成。

2）根据现场实际情况和材料设备要求，制定的配置方案，主要包括布局安装设备及其数量，并阐述各自的功能。

3）系统主要设备包括矿用本质安全型摄像仪KBA12、矿用隔爆兼本安直流稳压电源KDW 127/12B、矿用本安型光端机KTG12（A）。

4）监控系统能够实现监控画面实时切换功能、实时定位功能、实时录像功能、动态监测功能、联网管理功能和设备远程配置管理功能。