移动视频对讲控制装置在煤矿自动化中的应用研究

摘 要：随着煤矿自动化的持续建设，越来越多的设备已经实现了自动化控制，为满足井下泵房自动化发展需要，本文介绍了移动视频对讲控制装置。通过本装置，可以在地面集中控制室可远程方便控制井下泵房智能云台的移动位置，使泵房每台水泵运行画面实时传递到地面控制中心，远程观测所有水泵及电气控制设备的运行状况，并能够与井下现场实现视频语音对话，侦听水泵电机运行声响，具备区域异常扑捉报警、人员入侵抓拍报警等功能，发生异常故障时可第一时间掌握了解现场信息，及时采取有效维修措施。移动视频对讲控制装置的应用提升了煤矿自动化控制方面的技术积累及沉淀，也进一步推进了绿色智慧矿山建设。

关键词：移动视频对讲控制装置;煤矿;自动化;应用

1、背景介绍

随着煤矿自动化的持续建设，越来越多的设备已经实现了自动化控制，某矿三水平 -700泵房于2016年完成自动化升级改造，实现了地面远程控制井下泵房水泵开停。现泵房装设了一台防爆监控摄像头，泵房画面实时传输于地面控制中心，但由于泵房监控摄像头安装固定于巷道壁，仅能采集到局部区域视频信息，不能全面覆盖整个泵房每台水泵及每台电气控制设备状况。工作中远程起停水泵作业时存在死角盲区，不能观察到水泵的现场状况，存在安全隐患。同时，井下发生紧急故障时，地面不能与井下实时沟通，不能够及时掌握现场状况采取有效措施，给水泵维护检修工作带来不便。

为满足井下泵房自动化发展需要，研制出了可移动视频对讲智能云台控制装置。通过本装置，可以在地面控制室远程控制井下泵房智能云台的移动位置，使泵房每台水泵运行画面实时传递到地面集中控制中心，远程观测到每台水泵及电气控制设备的运行状况。并能够与井下现场实现视频语音对话，侦听水泵电机运行声响，并可具备区域异常扑捉报警、人员入侵抓拍报警等功能，发生异常故障时可第一时间掌握了解现场信息，及时采取有效维修措施。

2、系统原理组成

移动视频对讲控制装置系统设计以立足信息化为前提，利用先进的网络技术、自动控制技术、通信技术、计算机技术、语音云台视频技术等技术手段，稳固了煤矿自动化的技术积累，也进一步推进了绿色智慧矿山的建设。

移动视频对讲控制装置由可移动摄像架装置单元、可编程控制单元、视频传输单元、上位机组态控制单元组成。系统中可移动摄像行走架安装于-700泵房巷道壁上，通过地面控制中心计算机可远程操作控制云台移动，实时监控1-5#水泵的详细运行状况。PLC控制云台前进与后退，以及接收过卷信号自动停止行走。控制指令的传输采用井筒的光纤传输通道，把移动云台视频信号和控制信号传输到地面控制中心。在地面控制中心的工控机上，使用wincc组态软件制作控制界面，在界面上可操作控制泵房云台的移动行走，同时实时显示反馈出摄像头行走状态信号。

2. 1可移动云台机架装置单元

可移动摄像装置主要由（1）电动机（含减速机），（2）线缆，（3）线缆吊钩、牵引绳，（4）语音云台，（5）挂线绳，（6）导轨，（7）过卷开关，（8）尾部张紧器，（9）定滑轮，（10）固定架，（11）移动带载小车，（12）驱动轮等部件组成。其中，固定框架选择40mm角钢加工而成，行走导轨采用角钢加工成6m 一段的标准件，除锈喷漆处理;导轨一端安装一台1.5kW电机，自带减速装置，减速后的轴上嵌套直径为 100mm 的转盘，导轨另一端安装有定滑轮转盘，配有拉紧装置防止牵引绳打滑;牵引绳本系统选择直径5mm 钢丝绳，挂线绳选择直径 10mm 钢绞线;带载小车由角钢和直径40mm 滑轮加工而成，云台安装固定在小车上，通过电机驱动带动牵引绳，牵引绳牵引小车实现摄像头行走。

2.2可编程控制、通信单元

控制单元使用西门子200 plc，并配备ppi转以太网网络模块。通信单元利用井底泵房现有资源，采用副井井底原有的摄像视频光纤传输网络通道设计方案，利用光纤传输转换通道，电脑程序中设定PLC网络模块ip地址参数可直接对200plc进行网络通信，把泵房移动云台移动控制反馈信号和视频图像传输到地面控制室。本系统通信控制技术方案应用成熟，成本投入经济实惠，方便可靠的实现了泵房可移动巡检系统的远程以太网通信控制功能。

2.3上位机组态控制单元

在地面控制室工控机上，安装了西门子wincc工控组态软件，此软件提供了适用于工业的图形显示、信息、归档以及报表的功能模板，通过此软件我们可方便掌握、了解设备实时运行参数和灵活操控设备。例如副井提升控制系统、压风自动化控制系统、井下泵房水泵自动化控制系统等重要系统都有应用此工控软件。

2.3.1制作组态界面

设计画面控制对象，画面中的对象与新建变量关联，在画面中添加网络模块窗口，使组态控制画面显示出移动摄像头的图像。同时设计动态画面，动态画面与摄像头同步动作，操作时更直观。

2.3.2可移动语音对讲智能云台应用分析

（1）远程灵活控制移动，无死角巡检，智能布防。

较原有的固定式摄像装置，可移动语音对讲云台可根据需要在地面控制室远程控制智能云台的移动。智能云台可根据需要360度旋转监测、变焦放大、照片抓拍存档，可设人员闯入布防报警、区域异常扑捉报警、声响突变报警等，使远程监测更加智能化，从而实现机电设备场所硐室的无人值守。

（2）地面远程声响监听，视频语音对话。

云台根据需要可地面远程控制移动觀察设备运行状况，同时还具备现场声音监听与视频语音对话功能。可实时观测监听到井下泵房设备的视频与运行噪声。

（3）传输稳定，建设成本低。

通讯单元采用现场原有的视频光纤通道，传输安全稳定，且建设成本低。

（4）应用推广性强。

此系统也可适用于井下其它水仓泵房、井下变电所以及压风机车间处，配合水泵、供电、压风等自动化控制系统，实现无死角远程监控巡检。

3、经济效益

可移动语音对讲云台整个系统设计安装调试均为本单位自行设计创造，所需材料（包括角铁、钢丝绳、电机、线缆等）与人工安装综合费用约1万元。

改造后实现了对泵房现场的可移动巡检监控，对水泵运行状态和设备缺陷等信息可及时反馈，设备隐患可及时发现，避免了设备故障。远程启动设备时，可实时观察到现场状况，为安全生产提供了保障，可带来的经济效益约50万元。

4、结语

随着科学技术不断进步，现代煤矿生产技术不断提高，生产设备和装置的规模不断壮大，积极推行实施“机械化替人，自动化减人”发展战略。泵房可移动语音对讲云台以立足信息化为前提，利用先进的网络技术、自动化控制技术、通讯技术、视频技术等技术手段，实现了对泵房现场可移动巡检监控远程控制、声音监听、视频对话等功能，并能够与井下现场实现视频语音对话，侦听水泵电机运行声响。并具备区域异常扑捉报警、人员入侵抓拍报警等功能，发生异常故障时可第一时间掌握了解现场信息，及时采取有效维修措施，很好解决了生产现场面临的技术问题。通过此次实践，提升了煤矿自动化控制方面的技术积累及沉淀，也进一步推进了绿色智慧矿山建设。

参考文献：

[1]朱文军;韩小庆.井下中央泵房自动化监控系统的应用[J]山东煤炭科技，2005（02）：17-18.

[2]崔帅.井下中央泵房自动化系统研究与设计[J].河北化工，2017（040）：81-83.117

作者简介：

陈亮，1987年出生，男，籍贯河南省舞阳县，2012年7月毕业于河南理工大学电气工程及其自动化专业，本科学历，职称：工程师，学士学位，研究方向：煤矿机电自动化新技术研究与应用。