煤矿视频监控技术的研究与应用

谷许辉　李旭贞

（平煤股份一矿，河南 平顶山 467000）

【摘　要】煤矿矿井下环境的复杂性，导致事故频出。发生事故的诸多因素中，安全监测设备不完备也是主要原因之一。该文主要介绍了煤矿矿井及矿区视频监控技术的研究及应用，将其分为硬件部分、控制部分、信号传输部分、显示与存储部分、供电部分加以详述。该系统在矿井及矿区的应用取得了良好的社会及经济效益。

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关键词 煤矿；矿井视频监控技术；事故

1　煤矿视频监控技术研究的意义

随着我国经济的发展及工业化进程的加快，煤炭作为自然资源已经显现出紧张的态势，采矿业作为国家的基础工业也已经越来越受到关注。一方面，煤炭的需求量在不断提升，而另一方面，稍显落后的采矿技术也急需更新换代。

众所周知，煤矿矿井下的情况错综复杂，一旦发生安全事故，不但危害矿工人身安全，而且会导致生产停滞。屡屡发生的矿难给煤炭行业造成了两种的不良影响。造成安全事故的诸多因素中，矿井及矿区监控设备不完善也是主要原因之一。煤矿视频监控技术的研究可以为煤矿安全生产提供技术上的支持和保证。

2　煤矿视频监控技术原理及方案设计

煤矿视频监控系统包括以下几部分内容：前端摄像系统、光缆传输系统、数据光纤转换系统、视频监控系统、视频显示和记录系统等。前端摄像系统也即通俗称“摄像头”，其功能是把实时画面转变为一帧一帧的图像信息。图像及视频信息经系统的计算机来控制传输、显示以及存储。

视频监控系统组成框图如图1所示。

2.1　视频监控系统硬件部分

视频监控系统的硬件部分包括安装在工业现场及监控现场上方的摄像机镜头，以及支撑架、防尘罩、云台等。它们能将监控的视频图像等转换成电信号，通过光缆进行数据信号的传输。由于矿井下的视线较差，环境恶劣，因此安装在井下的摄像机要求性能较高。目前我矿井下摄像装置全部采用防爆摄像仪，它的一体化的构造使在较暗的光线下拍摄更清晰，适合远距离传输，且传输损耗小，传输无电流，前端可调整光圈，使拍摄视野更广。而在矿区部分的监控全部采用目前市场上较流行的红外摄像机，这种摄像机拍摄图像分辨率高，而且为彩色显示。

为了增加摄像机的监视范围，使用全方位云台。由两个电机来控制云台的上下和左右方向的灵活转动，由两个微动开关实现水平方向和垂直方向的限位功能。云台的使用相当于拓展了摄像机的监视区域，而且也可以由监控中心技术人员的控制下进行定点跟踪。对室外和室内使用的云台要求稍有不同，室外使用时，要求云台承载能力更强，以便承受室外防护罩的重量，而且考虑到室外的天气变化的因素，还用到的是密封防雨型。

2.2　视频监控系统控制部分

视频监控技术中的信息量的处理由计算机系统控制，以用户软件编程的全键盘方式来完成驱动云台巡视、视频切换、报警处理、设备状态自检等工作。摄像机将监控的图像信息传输到主机，主机中的图像处理器将图像信息转化成数字信息，该信息与事先存储在计算机中的背景图像信息加以比对，发现差异会自动进行全屏幕报警，保证了异常情况的实时处理。

存储在计算机中的报警图像信息可以提供给监控中心及其他各相关部门，可以随时精确查询，以便分析事故或报警原因。监控系统的控制部分将监控、报警、视频图像信息同步完成，对矿井安全提供了技术保障。

2.3　视频监控系统信号传输部分

发送光端机将视频及图像信息转换成能通过同轴电缆传输的数字信号，而接收光端机将数字信号再还原成原来的视频图像信息。这种传输形式在传输过程中无失真，避免了其他信号的干扰，且不受环境影响，传输质量高，稳定性好。为了使视频信号在传输信号过程中不出现干扰和失真，我们在线路敷设过程中，尽量避开动力电缆和其它高频电缆，以防在信号传输过程中出现干扰，使图像产生网纹和失真。

2.4　视频监控系统显示与存储部分

我矿使用的监控摄像机是分辨率在400线以上的彩色监视器，保证了图像画面的清晰。使用多画面分割器可以将一台监控显示器上显示多个画面，如1个画面，4个画面，9个画面，16个画面。视频监控系统中的硬盘录像机提供了存储和重放的功能，存储时间很长，一般在24小时到720小时之间。

2.5　视频监控系统供电部分

视频监控系统的供电部分由UPS不间断电源系统提供。在220V的市电电网电压正常时，市电电压经过UPS稳压后，给监控系统供电。另一方面，市电对系统电池组充电，电能得以储存。在电网电压出现异常情况时，UPS系统又可以将电池组的直流电转换成交流电供给监控系统各个设备使用，为视频监控系统的安全连续运行提供了保障。

3　视频监控系统的应用及效益

视频监控摄像机安装位置涵盖了矿井及矿区周边区域，譬如煤矿进出口、交接班室、暗斜井上平、主斜井大皮带机尾、灯房大厅及拐角、压风机、灌浆、沉淀、溜矸道、绞车房等地方。通过监控系统可监测煤矿的工作及环境变化情况，及时了解矿井口周边的情况，能将矿井安全隐患做到及时清理，保证煤矿安全运作。

安装模拟数字视频监控报警系统之后，每月至少减少7起满眼事故，按500吨/小时、457元/吨算：每月可提高经济效益达7（次/每月）×20（分钟/次）×500（吨/60分钟）×457（元/吨）=53.32（万元/月）。

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参考文献

［1］张文,方飞.视频监控在煤矿中的应用研究[J].煤炭工程,2010（1）.

［2］宋磊,黄祥林,沈兰荪.视频监控系统概述[J].测控技术,2003（5）.

［3］顾永建.视频监控系统在煤矿上的应用[J].能源技术与管理,2005（2）.

［责任编辑：刘展］