无极绳绞车无线视频监控系统设计与实现

杨 宇

（山西西山煤电新产业有限公司，山西 太原 030053）

与传统的多部绞车相比，无极绳绞车（也称“变坡运输系统”）凭借其输出力矩大的优势，在工作面顺槽和采掘大巷运输过程中，能够完成对大型设备和材料的长距离运输。调查显示，现阶段，大部分煤矿的无极绳绞车处于盲开阶段，加之上坡、下坡和拐弯的影响，极容易引发安全事故。因此，为方便矿井调度室监控无极绳绞车，解决以往视频监控难的问题，本文结合以往对无极绳绞车无线视频监控系统设计案例，设计一种无线视频监控系统，对西山煤电五沟煤矿无极绳绞车运行进行监控，避免运输事故的发生。

1 无极绳绞车无线视频监控系统的设计方案

无极绳绞车无线视频监控系统主要利用网络摄像仪、CPE以及无线AP实现视频传输功能。在绞车上固定网络摄像仪和CPE的基础上，采用无线形式完成与基站的连接，针对各个接入点，采取有线连接形式。利用CPE将网络摄像仪采集到的数据传送至节点AP，并借助于线缆向主基站传输，利用以太环网将视频码流传送至地面调度室，通过解码，实现实时监控。将绞车行进路线作为参考依据，对无线AP进行排列，实现对井下轨道无线网络的全范围覆盖，为CPE在不同AP节点的切换提供方便。系统网络拓扑图见图1。

图1 系统网络拓扑图

2 系统总体构建

本研究设计的系统主要由隔爆型监视器、隔爆兼本安型无线AP、隔爆兼本安型不间断电源箱以及CPE等构成。通过对无线AP进行级联，形成总线型网络拓扑建构，全面覆盖井下巷道，拓展煤矿工业以太环网，构建科学的无线网络通信系统。系统结构见图2。

图2 系统结构图

3 设计实施方案

在无线AP基站的调试和安装过程中，应充分考虑到五沟煤矿的地理环境因素。将1台无线AP安装在矿口轨道起始处，每隔200m安装1台，共计安装11台基站，实现对无极绳绞车运行全过程的监控。在绞车上分别安装2台网络摄像仪和CPE，利用CPE完成对所采集视频的无线发射。CPE与巷道的无线AP采用无线连接形式，无线AP在接收到无线数据后，利用以太环网将其传送至地面调度室和上位机。

在无极绳绞车运行前，应对CPE、无线AP以及摄像仪的IP地址进行合理设置，并检验各部分是否连通。试验人员跟随无极绳绞车移动，以便能够对CPE在AP子网间的漫游切换情况进行实时查看，完成各项数据记录，并结合实测数据对相关参数进行调试和改进。在反复多次的调整后，方可进行实操试验。

4 系统测试

4.1 地面测试

本次地面测试共涉及1台主站和4台分站，站与站之间的间隔为100m。将主站与显示器、电脑进行连接，实现对各个分站的动态监视。在推车上设置网络摄像仪、CPE和不间断电源，推车自主站向分站运动，第1台分站和最后1台分站处分别设置2处90°的拐角。地面测试情况见表1。

4.2 井下测试

本次井下测试在井下斜巷进行布置，共设置1台主站和10台分站，站与站间隔100m，利用光缆完成连接。将不间断电源、网络摄像仪和CPE安装在绞车上，主基站位于上车场，绞车沿下车场方向行驶。无线AP基站的连接测试情况和井下视频传输测试情况分别如表2和表3所示。在地面调度室的监视器上能够实现对井下视频图像以及上位机与井下基站连接情况的实时显示。

4.3 结果分析与改进

表2结果表明：2台无线AP基站的连接效果不理想。结合现场观测情况分析，原因为第1台和第2台分站间存在变坡点。经测试，连接信号在变坡处发生中断，重启连接需耗时约10s，且第1台和第2台信号分别为-33dBm和-84dBm，第2台趋近于断裂的临界点，据此可认为，信号在变坡处发生丢失。第9台基站前后距离较远，因而连接情况不理想。

通过对表3进行分析可知，与地面测试结果相比，井下各项测试指标效果较差，考虑原因可能与井下空间环境复杂有关。如井下煤层岩层具有导电性会影响到电磁波的传输。因此，为了提升无线视频监控的可靠性，可通过增加无线接入点的排列密度进行优化。经过不断调试和改进，无线视频监控系统的视频传输性能明显提升，基本无延时现象发生，在较小变坡处的切换延时在可控范围内，图像传输质量良好，为边坡运输系统的安全运行提供了保障。

5 结论

（1）设计出一种无极绳绞车无线视频监控系统，系统利用网络摄像仪、CPE以及无线AP实现无极绳绞车运行状态视频传输功能，便于实时监控绞车的运行状况。

（2）根据测试结果，增加无线接入点的排列密度对监控进行优化，提高了无线视频监控的可靠性，经过不断调试和改进，无线视频监控系统的视频传输性能明显提升。

表2 无线AP基站的连接测试情况

表3 井下视频传输测试情况