川南煤业石屏一矿工业电视监控系统设计

川南煤业石屏一矿工业电视监控系统设计1.概述随着矿井生产自动化程度的不断提高和生产工艺的改进，为达到高产高效、安全生产的目的，须对煤矿安全生产重要环节、岗位、场所进行视频监控。通过本系统，地面监控人员能直观的监视和记录井下工作现场的安全生产情况，及时发现各监控点的违章作业情况，防患以未然，为煤矿的安全生产保驾护航。充分考虑石屏一矿的各种具体要求：系统按照全数字工业电视监控设计，实现“数字存储、数字发布、数字浏览”，保持国内领先。2.系统设计依据和原则2.1.设计依据《安全防范工程程序与要求》（GA/T75-94）；《民用建筑电气设计规范》（JGJ/T16-92）；《工业电视系统工程设计规范》（GBJll5-87）；《工业企业通信设计规范》（GBJ42-81）；《计算机软件开发规范》（GB8566-88）；《安全生产信息系统建设技术指导书（一）》，国家煤矿安全监察局《煤矿安全规程》；《安全生产法》；《煤炭工业设计规范》；《煤矿安全装备基本要求》；2.2.设计原则基本原则本系统拟在生产部分的工业电视系统中将井下或地面的各个监测点，如井下各部胶带机头、机尾、转载点、行人车场、无人值守变电所、地面工业区的要害部位、生产场地等进行图像监视，再通过传输线（光纤或者网线）就近接入环网交换机，视频服务器通过工业以太环网采集监控点图像进行处理与录像，在调度台可以显示各个被监测点的实时情况，同时通过图形控制器，在调度台的拼接大屏幕上显示各个重要的监测点或计算机图像，从而进行有针对性的显示与控制，为生产调度指挥提供方便。系统具有调度的可靠性和工作连续性，最大限度地减少各方面的维护工作；系统可扩展性及兼容性很强，使用方便；系统能有效地与瓦斯监控系统、人员定位系统、电网监控系统等在同一平台有机运行；具体原则先进性、安全性本方案基于IP网的全数字视频监控系统解决方案，采用最新数字技术，符合国际流行视频压缩标准实现视/音频信号以统一的TCP/IP协议在已建设好的工业以太网上自由的传输。采用开放式的TCP/IP协议作为传输视音频及数据的标准协议，在工业以太网络平台上建立视音频图像传输和多级控制系统。视频压缩标准采用国际标准H.264标准，是当今国际压缩标准的主流发展方向。在线路设计和设备定位配置上采用隐蔽保密方式。采用分布计算/集群管理的结构方式。破坏者破坏一部分设备，其他设备照常工作。系统具有完善的系统安全性管理及权限管理的设计，保证视频图像资源可靠、安全的传输和共享；通过对操作员的身份鉴别、分级别授权等手段实现该级别的安全性。为信息现代化建设提供一个优秀的支撑平台。可靠性、稳定性系统的稳定性是指系统具有长期连续运行的能力，要求硬件，特别是应用软件能够经受长时间运行的考验。本系统主要设备选型采用高性能、高可靠性产品，选用的系统、设备均经过用户广泛使用验证。所有产品均具有正式的出厂合格证明和国际权威机构的质量认证。整个应用系统的设计、实施过程中严格按照IS09001国际标准执行，以此来保证系统的安全、可靠、稳定性原则。完整性、扩展性本方案的设计充分考虑了系统功能的全面性及完整性，不存在音视频流交换的瓶颈，网络服务器控制点数不受限制，使得网络服务器造价较低，系统规模扩容能力强。系统的建设同时考虑到今后网络结构的改变和系统功能的升级。实用性、经济性本方案所作的系统配置和设备选型都在国内的大型监控系统工程中有过成功的应用实例。又针对煤矿行业特殊性作了特殊的设计，具有在带宽比较窄的情况下能传输实时、清晰的图像；高度可靠的传输保证；保密性强、完善的系统安全性管理及权限管理的设计；操作、维护简单性、扩容升级好等特点。如果单纯追求技术的先进性，可能是片面的，因为在同一层面比较，最先进的技术其价格可能也是最高的，因此在系统造价与技术先进性之间应该有一个权衡。我们可以在保持系统主体技术先进性的同时，通过应用系统自主开发和资源配置等手段，努力追求性能/价格比的最优。经济性原则就是在考虑系统技术先进性的同时，又充分考虑系统的总体拥有成本(TCO)，使系统建设在一个比较高的技术水准之上，又降低用户的初期建设造价和后期维护成本。操作、维护简单性系统的功能应该完善、全面、强大，但同时必须强调保证操作、使用、维护尽量简单，这就是操作、维护简单性原则。简单性原则对用户来说，即操作使用人员只需一些基本的知识，不需经过长时间、复杂的培训即可熟练进行系统操作，在系统出现问题时，经过简单的技术处理，即可快速恢复：（包括硬件的修复替换和软件的升级，更新）。本系统的设计、实施中，操作、维护简单性原则是指：整个系统建立在流行的窗口操作系统之上，只要操作人员看的懂图形标志，懂得基本设备名称含义，即可用鼠标点按进行工作：监控软件为中文窗口界面，图标形象直观易懂；对整个系统提供完整的操作说明手册，并对用户的网管及相关人员进行严格的培训，以帮助用户快速掌握系统的使用、维护。3.系统现状工业电视系统根据煤矿行业应用分为：纯模拟、传输采用模拟，局中心数字化和全数字化三种方式。纯模拟方式技术非常成熟、性能稳定，在实际工程中得到广泛应用，特别是在大、中型视频监控工程中的应用尤为广泛；其缺点：不能直接联网、监控图像一般只能在控制中心查看；模拟信号传输距离短，信号质量号；系统的扩展能力差；无法形成有效的报警联动。全数字方式新近崛起的以计算机网络技术及图像视频压缩、视频传输的新型视频监控系统，该系统解决了模拟系统部分弊端，相关技术在飞速的发展和完善，不断适应未来视频监控的需求。目前石屏一矿已搭建千兆工业以太网平台，本次方案按全数字化方式设计；4.网络现状目前石屏一矿已搭建千兆工业以太网平台，地面机房安装1台EDS-510A环网交换机，井下安装2台KJJ137环网交换机、一工区安装1台EDS-510A环网交换机、二工区安装1台EDS-510A环网交换机、瓦斯抽放泵站安装1台EDS-510A环网交换机。建议对现有网络改造，在井下再增加一台KJJ137交换机，水车坝增加1台EDS-510A环网交换机。5.系统组成KJ90-1型煤矿数字工业电视监控系统在煤矿采用已建设的1000M工业以太环网平台作为传输介质，将井下、井上的主要生产环节、重要设备及关键场合的实时图像传送到矿调度指挥中心和矿领导办公室。使调度指挥人员和矿领导能够直观、快捷地了解生产一线情况，掌握全井重要设备的实时工作情况，提高科学调度指挥和管理的现代化水平。该系统的组成主要由井上、井下视频监控前端部分、传输部分及监控中心部分组成。系统结构如图：KJ90-1工业电视监控系统结构图所示。图：KJ90-1工业电视监控系统结构图5.1.井下部分要求井下以监视各变电所、主运输皮带、主煤仓等要害场所为主。共计安装40套矿用本安网络摄像仪。要求具有超高分辨率（500TVL）、高灵敏度、高信噪比（50dB）,在极低照度（0.003Lux）环境中可获得真实自然的图像，适合煤矿井下光照条件差、监视点多的使用要求。同时具有红外拍摄功能，在无光的情况下，摄像仪可自动开启红外功能，照射距离可达20m。本安网络摄像仪就近通过防爆网线或光纤接入井下网络交换机传输到综合调度指挥中心。井下摄像仪布置序号地点摄像仪类型数量1一、二采区机尾矿用本安网络摄像仪62煤仓上、下口矿用本安网络摄像仪63675、535区段矿用本安网络摄像仪64一、二采区变电所（575、535、495、435、768、720、675、640、435）矿用本安网络摄像仪95出煤平硐长皮带矿用本安网络摄像仪86一、二采区猴车上、下口矿用本安网络摄像仪47炸药库矿用本安网络摄像仪1小计405.2.井上部分要求井上以监视公司广场、抽放站、物供部、水车坝、一工区、二工区等要害场所为主。安装40套固定彩色网络摄像仪、6套全方位旋转摄像仪，共计安装46套地面摄像仪。地面摄像仪通过视频编码器接入工业以太环网交换机传输到综合调度指挥中心。其他矿方已建或在建电视监控预留接口接入即可。地面摄像仪布置序号安装地点摄像仪类型数量公司广场1职工宿舍（1楼电梯处）固定彩色网络摄像仪12单身宿舍A（1楼电梯处）固定彩色网络摄像仪13单身宿舍B（1楼电梯处）固定彩色网络摄像仪14联建大楼（玻璃大门处）固定彩色网络摄像仪15综合楼（玻璃大门处）固定彩色网络摄像仪17公司大门（门卫处）全方位摄像仪18主平硐（435大巷入井处）固定彩色网络摄像仪19矿灯房（大门及室内）固定彩色网络摄像仪410食堂（一、二楼）固定彩色网络摄像仪2物供部1库房大门（2处大门）全方位摄像仪22油脂库（大门处）固定彩色网络摄像仪1抽放站1大门（门卫处）全方位摄像仪12发电厂（室内、背后）固定彩色网络摄像仪23抽放站（室内）固定彩色网络摄像仪1水车坝1水车坝大门全方位摄像仪12办公楼大门全方位摄像仪13电子秤房固定彩色网络摄像仪14斜坡转弯处固定彩色网络摄像仪15出煤平硐固定彩色网络摄像仪16煤仓处固定彩色网络摄像仪17原煤仓储场固定彩色网络摄像仪38原煤仓固定彩色网络摄像仪29产品装车仓固定彩色网络摄像仪310筛分破碎车间固定彩色网络摄像仪3一工区1抽风机房固定彩色网络摄像仪12排矸斜井广场（广场及翻矸处）固定彩色网络摄像仪23排矸斜井（斜井井口、翻矸处）固定彩色网络摄像仪24压风机房固定彩色网络摄像仪1二工区1抽放机房固定彩色网络摄像仪12压风机房固定彩色网络摄像仪13轨道上山（入井口）固定彩色网络摄像仪1小计465.3.传输系统根据上面数字视频的分析，在传输主干上我们将采取网络传输的方式，这样就充分利用了现有的环境条件，充分降低了布线对环境美观的影响。工业电视井下视频信号就近接入的工业以太环网交换机，通过划分的独立工业电视监控环网，传输到地面核心交换机进入管理网；地面工业电视信号通过地面视频编码器接入地面视频接收柜。所有视频信号进入中心机房的网络视频管理服务器（服务器+磁盘阵列柜）进行录像存储，网络用户通过授权访问服务器能够监控图像定点、循环或选择循环显示,还能够控制全方位摄像仪的动作（云台的上、下、左、右旋转，镜头的变焦大小、调焦远近、光圈明暗等），并可通过网络对录像文件进行查询回放，处于矿区内局域网任何一台机器，只需要合法的ID信息，便可对视频服务器进行视频的接收、控制、录像了。5.4.监控中心石屏一矿目前调度中心已有一套DLP大屏显示系统，包含2*2四块DLP大屏幕及12台液晶显示器。监控中心由视频管理服务器、数字视频矩阵组成。用以实时接收来自网络的视频信号以及报警信号，并可以对前端进行实时的方向控制，以及录像的回放操作等功能。6.系统接入设计6.1.井下摄像仪接入图6.2.公司地面广场周围摄像仪接入图6.3.抽放站周围摄像仪接入图6.4.水车坝周围摄像仪接入图6.5.一工区周围摄像仪接入图6.6.二工区周围摄像仪接入图7.系统特点及功能系统特点※光纤传输工业电视图像，距离远，抗干扰能力强；※采用MPEG-4或H.264视频、音频压缩标准，数据量小，存储时间长；※通过Ethernet/Internet网络平台，实现真正的数字网络视频监控；※数字网络视频服务器集图像实时显示、云台控制、存储、回放、字符叠加、矩阵切换、权限管理、网络通信为一体，功能强大，操作方便；※接口兼容、界面友好、易于使用；※实现对动点摄像机的远程控制，包括P/T/Z功能；※采用B/S结构，在各联网计算机上均可实时浏览、查询、录像等功能；※录像方式灵活，可连续录像、动态录像、手动录像、报警录像；※以图像方式直观实时监控采掘面、皮带运输、主副井提升、选煤厂、工业广场等关键生产环节情况；※在计算机屏幕上可同时显示一个、四个、九个、十六、二十四、三十二个摄像机的图像，画面格式可选，并可对其进行图像冻结、放大、缩小等操作；※实现集团与矿之间联网，远程传输图形、图像、数据，在网络上共享各矿多媒体监控信息；※与煤矿安全生产监控系统实现无缝连接，在煤矿调度中心配置大屏幕电视墙，形成集数据、图像和声音为一体的多媒体安全生产综合调度指挥系统；※监控系统有安全密码，没有权限的人员将不能对监控系统进行查询、设置