井下视频监控系统方案

井下视频监控系统解决方案第1页,共17页金矿视频监控系统产品版本Productversion共17页V1.0井下视频监控系统解决方案井下视频监控系统解决方案第2页,共17页系统综述系统背景近几年，各地采矿发生事故的数量在不断增加，如何加强安全生产，提高预警和事后搜救工作效率，摆到了国家各级主管部门和领导的面前。在经济高速发展、能源供应紧张的形势下，如何处理好保证安全和提高产量的关系，需要深入研究，发展不能以牺牲环境和生命为代价。为此，如何正确处理安全与生产、安全与效益的关系，如何准确、实时、快速履行金矿安全监测职能，有效进行矿工管理，保证抢险救灾、安全救护的高效运作显得成为重要和坚迫。面对新形势、新机遇和新挑战，国家各级主管部门的领导对安全生产工作提出了很高的要求和期望。我们认为提升安全生产信息化管理水平，加强以灾害预防、搜救为主要目标的安全生产长效机制，是我国安全生产工作的必由之路。在此环境下深圳旭安推出适用于金矿的视频监控系统，本系统从视频监控、信号传输、中心控制、远程监管等各方面提出全方位的解决办法，可以实现矿产安全管理工作向科学化、规范化、数字化管理轨道迈进，提高安全管理水平。利用先进的视频监控系统，地面监控人员可以直接对金矿情况进行实时监控，不仅能直观的监视和记录金矿工作现场的安全生产情况，而且能及时发现事故苗子，防患于未然，也能为事后分析事故提供有关的第一手图像资料。需求分析目前，金矿作业因为远离地面，地形复杂，环境恶劣与地面人员间沟通不便，如果利用远程视频监控系统，地面监控人员则可以直接对金矿情况进行实时监控，不仅能直观的监视和记录金矿工作现场的安全生产情况，而且能及时发现事故苗子，防患于未然，也能为事后分析事故提供有力的第一手图像资料。用户需求简单描述：1．需要同时显示和监控各作业点的工作状态。2．需要24小时全实时录像，建议格式为H264。设计原则和依据设计原则金矿数字视频监控系统建设应遵循的基本原则是：以需求为导向，以应用为核心，坚持需求与应用相一致，规划与标准相一致，实用性与先进性相一致，科技创新与持续发展相一致的原则。统一标准，规范设计金矿数字视频监控系统要采用开放式架构，确定支持持续发展的技术路线；已经开展建设的系统支持数字视频技术、智能技术平滑融入；系统选用标准化接口和协议，并应具有良好的可扩展性。系统建设将遵循国家和行业有关标准与规范，并具有一定的技术前瞻性。系统设计要充分考虑和利用现有的监控资源、传输资源，在整合基础上实现系统互联、资源整合、信息共享。金矿视频监控系统管理平台采用统一的技术标准，系统选用的设备以满足需求、注重实用为基本原井下视频监控系统解决方案第3页,共17页则，构建的系统将与用户的实际工作紧密结合。确保安全，运行稳定系统能满足可靠性要求，能够长时间不间断运行。对关键的数据、接口和设备采取冗余设计，具有故障检测、故障服务、系统自愈合、系统恢复以及系统健康状态检查等功能；系统使用用户身份认证以及访问控制技术、“水印”等多种技术对用户的各种操作和涉密文件的存取实行认证和限制。加强管理，突出实效金矿视频监控系统是基于金矿内的有线网络而构建的远程视频监控系统，专业化维护保障运行，制度化管理提升运行质量。“三分建设，七分管理”。在系统投入运行后，要有专业技术人员参与系统的管理，建立运行管理的“首问责任制”；要把设备维护和中心平台维护列入常规计划，保证系统可持续发展。建立完善的监控工作制度，强化监管责任，提升监控管理人员素质，保障运行质量。设计依据我们主要依据如下的规范和标准设计本技术建议书：《安全防范工程的程序与要求（GA/T75）》《安全防范系统通用图形符号（GA1T77）》《民用闭路电视监控系统工程技术规范（GB50198）》《民用建筑电气设计规范（JGJ/T16）》《智能建筑设计标准（DBJ08-47）》《安全防范工程费用概算编制方法（GA/T70）》《数字通信接口标准（G.703）》《国际图像音视频编码标准（ISO11172）》《报警图像信号传输装置（GB/T16677）》《安全防范系统验收规则GA308-2001》《中国人民共和国公共安全行业标准》GA/T70-94《中国人民共和国公共安全行业标准》GA/T75-94《中国人民共和国公安部行业标准》GA27-92《电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范》GB50168-92系统设计整个系统有井下视频采集、提升机及信号操作室、监控中心控制室三大部分组成，指挥终端可通过监控中心的视频监控平台监控井下视频。摄像机建议：考虑到各个监控点的具体情况不同，为了经济的实现监控的功能，我们对重点要监控的分布点如下：竖井口安装4台防爆摄像机进行全方位监控；竖井内共6条矿道，每条矿道口安装四台防爆摄像仪共24台防爆摄像仪器。6条矿道内按30米距离安装1台防爆摄像仪每条矿道先装两台，以后根据矿道的延伸，可以续加；井下水泵房处安装1台防爆摄像仪对水泵及矿井水位监控；变电所房内安装1台防爆摄像仪对供电设备监控；井下视频监控系统解决方案第4页,共17页提升机及信号操作室各安装一台监控电脑便于操作人员对井内各的安全操作监控。；井下视频采集：应用特点：矿山的各个点中，有部分点在井下，距离井口有几百米深，而且，井下工作环境复杂，受网线最大长度等方面限制，采用一般的以太网方式不适合此种应用。因此，一般使用光纤搭建前端网络。矿山环境比较恶劣，矿物粉尘很大，因此必须考虑摄像头和视频服务器的防尘问题。井下环境非常恶劣：第一，矿内坑道光线很暗，且不能使用红外灯，由于红外灯的寿命都比较短，加之井下24小时工作，会大大缩短红外灯的寿命以至于后期维护特别麻烦，另外红外灯需要反光才能取得良好的效果，但是井下的反光条件很差，漆黑一片根本无法反光，需要使用低照度摄像机；第二、坑道内一般只有660V、127V两种电压，需要考虑电源转换；针对井下的复杂环境，综合考虑各种因素，视频采集我们推荐选择具有超低照度的星光级摄像机，配备专用镜头，它可以在仅有一点星光的环境中，就可以达到白天的效果，免于安装红外灯，其最低照度一般仅为0.00002lux,但可以达到570线高清晰画面效果。防护罩我们建议选择矿用隔爆型微光摄像仪，该设备为全不锈钢构造，密封性能好，并且防腐、防尘、防水，可装定焦镜头，防护罩内可以安装一台单路视频采集设备用于视频传输，同时内置AC85-256V宽频电源转12V的电源适配器可以满足金矿的电力使用标准，符合集中供电的要求。矿井道中采建议采用光缆进行视频传输，因为使用光信号传输杜绝了以往传统视频线缆产生的电信号，减少隐患，而且光纤传输距离很长，可达20KM，便于各种煤矿金矿等企业合理布线设置监控中心。监控中心控制室：视频传输到监控中心后使用接收光端机将光信号还原为模拟视频信号，接入视频编码设备（嵌入式DVR、支持前端存储功能的视频服务器、视频服务器等，视实际项目情况再做编码设备选型的调整），一般录像存储在前端编码设备本身，编码设备连接视频监控系统平台，中心控制室可利用电视墙或者客户端PC电脑对金矿状况进行实时视频监控和录像。井下视频监控系统解决方案第5页,共17页视频监控系统平台整体架构视频监控系统涉及CCTV模拟视频技术、视频编码技术，网络构建技术、其它弱电系统集成等，是一个交叉综合多学科系统工程。根据系统功能设计，我们可以将系统分为指挥监控中心、前端接入部分、客户端、及连接这几部分的传输网络来构建。视频监控系统详细设计根据监控的需求，将本系统划分为四个部分：视频监控前端、光纤传输、监控中心以及监控客户端。前端监控点包括的设备：星光级防爆摄像仪隔爆型微光摄像仪（以下简称摄像仪），是成熟的防爆监控设备，作为一款经典的产品，它久经考验，值得信赖。该产品可以应用在诸如井下等具有易燃易爆气体的高危环境中用于井下重要场所的图像摄取和传输，适用于含有爆炸性混合气体、具有爆炸危险的矿井下。产品执行标准为GB3836-2008《隔爆型摄像仪》和GB15465-1995《微光电视摄象机总技术条件》。矿用隔爆微光摄像仪，内置超低照度黑白摄像机，能在光线较暗的条件下获得良好的监视效果。视窗采用特殊的钢化平板玻璃制作，在坚固耐用的同时，保证了画质的清晰。具备2个出线孔，可使用防爆挠性管或铠装电缆进行防爆电气连接。摄像仪由防爆外壳和机芯组成，机芯固定在防爆外壳内。机芯由电源板、摄像机和隔爆壳体三部分组成。摄像机采用黑白1/2CCD感光器件600TV超低照度0.00002LUX、强光抑制功能，输出1Vp-p全电视视频信号，通过摄像仪可以全天候24小时监视查看井下的生产作业情况。不锈钢材质具备耐腐蚀，耐磨损，密封稳定性好。井下电源走线可采用埋地或浇灌混凝土管道的形式进行，摄像机的走线可选用高强度防爆管材进行保护。考虑到井下采矿不断延伸等特点，我们建议采用预留光纤及电源的方法解决其井下不断延伸的问题。其它监控点如果距离较远，建议全部采用光纤线到各个监视点，矿内监视点不是太远可以直接采用视频线的方式进行传输。中段传输设备：中段传输采用光纤传输：包括发射光端机和接收光端机，所以井下的发射光端机全部置于防爆控制箱内，内够起到阻燃阻爆，能有效的保护传输通讯的顺畅，光端机采用的容量的传输信道，具有抗干扰，通讯质量稳定，冗余度高，实时性，确保图像还原的逼真度。另外传输模式采用单模传输具有以下优点：其模间色散很小，适用于远程通讯，其色度色散起主要作用，这样单模光纤对光源的谱宽和稳定性有较高的要求，即谱宽要窄，稳定性要好，传输距离一般可达20KM。光端机将所有的视频信号送入到视频分配器进行一分为二的分配（同时分配器也接收其它摄像机直接输入的信号），其中的一组输入到硬盘录像机进行录像，另一组输入到视频矩阵进行切换；同时光端机传过来的报警信号、语音信号等也同时井下视频监控系统解决方案第6页,共17页输入到硬盘录像机进行处理。监视人员一但发现井下有什么异常情况，马上可以通过广播系统通知井下人员进行相关的处理工作。监控中心后端处理设备：矩阵系统包括以下基本功能：字符信号叠加；解码器接口以控制云台和摄像机；报警器接口；控制主机，以及音频控制箱、报警接口箱、控制键盘等附件。矩阵系统还可以级联，来实现更高的容量，为了适应不同容量的要求，矩阵系统支持模块化和即插即用（PnP）的，可以通过增加或减少视频输入、输出卡来实现不同容量的组合。通过矩阵的客户端可以轻易调取想要查看区域的监控画面，尤其是针对很多视频信号，更为重要。本方案计划的矩阵路数为96路，增加冗余度，以利后期监控点数的扩容。采用96路视频信号输入12路视频信号输出，直接进电视墙。电视墙初步设计为6台液晶屏或者DIP液晶拼接。这个的设计可以满足客户实际需要，有不用浪费多余的资源，从而达到性价比高的目的。具体使用针对井口一个屏，提升机一个，井下水泵房和变电站各一个。一个查看各通道的情况，另一个做备用查看。电视墙可以进行多路视频的显示，并且一旦发现有什么异常情况可以马上切换到电视墙下进行清晰的显示。在离电视墙不远处可以设置一个操作台，操作台放置硬盘录像机的显示器、鼠标、矩阵操作键盘等，以便于监控人员可以即时的操作，硬盘录像机可以，提供一个星期到一月的录像资料，以便于日后进行查阅。监控信息的存储记录设备：硬盘录像机主要功能：视频存储：所有硬盘录像机都可以接入串口硬盘，用户可以根据自己录像保存时间选择不同大小的硬盘接上去。视频查看：硬盘录像机具有BNC、VGA视频输出，可以与电视、监视器、电脑显示器等显示设备配合使用。视频集中管理：所有的硬盘录像机都配有集中管理软件，可以用该软件管理多个硬盘录像机的视频图像、与视频统一存储等功能。远程访问：硬盘录像机通过网络设置，可以实现远程访问，手机访问。让监控在有网络的情况下，实现随时随地查看。提升机及信号操作室的分控点可以直接同网线与硬盘录像机相连。具体实施通过超五类A型网线直接连至电脑，分控端可以通过IE远程访问监控中心的监控画面。井下视频监控系统解决方案第7页,共17页井下监控设计原理图井下监控点位分布图井下视频监控系统