数字化视频监控系统在铜坑矿安全生产中的应用.pdf

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1、 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/数字化视频监控系统在铜坑矿安全生产中的应用3任志远1,靳 洋1,王东平1,蒙少明2(1.广西大学资源与冶金学院,广西 南宁 530004;2.广西桂大爆破工程有限公司,广西 南宁 530004)摘 要:随着计算机网络技术、图像视频技术的快速发展,使得数字化视频监控技术在矿山企业的安全生产和管理控制过程中得到广泛应用,并发挥了重要作用。详细介绍了广西华锡集团铜坑矿数字化视频监控信息系统的建设过程,包括监控点布设、设备选择、

2、系统集成以及使用效果,为同类矿山的视频监控信息系统建设提供了参考范例。关键词:铜坑矿;视频监控;信息系统;数字矿山;安全管理随着相关安全生产法律法规的实施和数字化信息的发展,如何利用计算机等信息化手段提高矿山安全生产监测、监控系统和生产调度、调控的技术水平,从而全面提高矿山的安全预防和抗灾害能力,降低矿山生产成本,减少资源损失,促进矿山可持续发展,是目前矿山企业面临且亟待解决的重要问题。广西南丹县大厂境内的铜坑矿是国内罕见的有色金属特大型地下矿山,赋存有细脉带矿体、91号矿体和92号矿体等多个特大矿体,自20世纪70年代建井以来,经过近30年的大规模开采和几代人的艰苦奋斗,铜坑矿年产矿量已由当

3、年的30多万吨发展到现在的200多万吨,目前总采出矿量约1900万t。经过多年的开采,井下作业越来越远离地面,生产情况复杂,环境恶劣,容易发生各类安全事故以及偷矿等现象。针对铜坑矿矿山生产的实际情况,为了有效指导矿山安全生产和提高矿山生产效率,控制各类违章操作事故和不规范事件的发生,铜坑矿决定建立视频监控信息系统。人们对事物的认知70%以上来自于视觉1,利用视频监控系统,地面监控人员可以直接对主要生产环节和井下情况进行实时监控,不仅能直观的监视和记录井下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第一手图像资料。因此,建立视频监控信息系统,对提高铜坑矿生产

4、管理的保密性、安全性以及生产的科学化、现代化水平,都具有广泛的实际应用意义和较高的经济效益。本项目是广西大学与广西华锡集团铜坑矿合作的科技项目,也是创新项目铜坑矿矿床模型及管理信息系统集成研究 的内容之一。1 系统分析1.1 监控需求 2(1)主控中心。主控中心设在铜坑矿调度室,主控中心主要由1套NDV5001S监控管理服务器、1台T168 G4 S3040 1G/250SC存储服务 器、1套NDV5002S流媒体管理服务器、1台联想A4800C PD925 1G160s D管理PC、电视墙(1台NDV5116D网络矩阵硬件和监控器)组成。在调度室内安装视频监控电视墙,整个矿山生产、生活的所有

5、环节都能在电视墙上显示,电视墙由4台50寸等离子电视和3台21寸创维监视器构成,其中等离子电视主要在上班时间对各个监控点进行视频监控(重点监控点由一台等离子电视大屏幕显示,一般监控点由余下的等离子电视进行合理的画面分割显示),而创维监视器作为24 h监控显示使用。(2)分控点。除设立在调度室的主控中心外,为了方便领导及其他技术人员实时了解现场生产情况,系统还设立了多个视频监控分控点。主要设在矿长办公室、生产副矿长办公室、总工程师办公室、保卫处等,既是生产调度动态监控也是安全监控分控点,每个分控点由专用光缆联接,配一台22寸液晶显示器。(3)监控点。根据铜坑矿的实际需求,共布置了48个监控点,主

6、要监控生产、生活各个环节,其中ISSN 1671-2900CN 43-1347/TD采矿技术 第9卷 第5期Mining Technology,Vol.9,No.52009年9月Sep.20093基金项目:广西大学研究生自治区财政专项资助创新计划项目(桂学位20083号).1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/地面共布置29个监控点,井下布置19个监控点。381中段的监控点布置见图1。图1381中段监控点布置及光缆布线(4)系统集成。视频监控信息系统与铜坑矿目

7、前已建立的其它系统全部实现集成,主要内容包括地表与地下各地磅站计量系统与网络集成,铜坑矿地压监测系统与网络集成,并升级改造铜坑矿网站,全部系统网站统一集中管理,为数字化铜坑矿建立起好的应用平台并实现图纸、数据资料等各种信息资源集中管理,共享使用。1.2 传输需求由于生产工作面分散,导致摄像机安放位置比较分散,故采用光缆传输,传输设备采用数字光端机;数字光端机采用数字编码非压缩方式,不仅在同一芯光缆中可以传输图像和反向控制数据,并且图像压缩带宽在百兆以上,因此可得到高保真的图像。1.3 电视监控中心需求(1)录像与报警设置。录像与报警设置包括录像方式、动态监测、云镜控制、文字叠加、多用户管理、报

8、警方式等内容,用户可根据自己的需求进行设置。(2)录像回放与检索。监控中心配置30个160G的存储硬盘,用户在一定的时间内可以对硬盘存储的资料进行图像抓拍、工作日志更改、资料备份、磁盘管理、单帧播放、检索等操作。(3)网络传输。所有的摄像信息通过光缆汇集到主控中心,并通过信号的转换后显示在监控电视墙上,各个网络客户端再由光缆与主控中心连接,可以实时显示、传送视频资料,用户可以进行远程检索、远程控制、双向语音对讲等操作。此外,考虑后期的生产增容、降低建设和使用成本等问题,在设计时充分考虑了系统的冗余,在系统建成后,后期根据使用要求留有备用增容接口3。2 系统实现2.1 系统组成视频监控系统是结合

9、现代视频技术、网络通讯技术、计算机控制技术、流媒体传输技术的综合解决方案,它的组成如下:(1)监控摄像机。监控摄像机是监控图像的视频信号的采集设备,它的性能的好坏直接影响到监控效果;监控摄像机可以完成上、下、左、右、推远、拉近、焦距+、焦距-、光圈大、光圈小、雨刷、加热、风扇等控制。由于工作区域广,采用大倍镜头,低照度CCD摄像机在现有的情况下可以采集到较好的图像。铜坑矿选用的是三星SDZ、SDC、SCC超低照度彩色转黑白摄像机,这类摄像机在夜晚有较好的观察效果,适合夜晚和井下摄像使用。网络摄像机最初选择日本NPE生产的NCC-4616CR/22和CC-4405EX系列,经过现场测试后,发现在

10、井下湿度高、粉尘浓度大的条件下,日本NPE品牌存在容易受到强电场磁场的干扰、井下处理能力较差、运行时需要强大稳定的网络支持、双绞线传输长度被约束在100 m以内等问题4。而三星SDZ、SDC、SCC系列产品对以上4个问题处理得比较好,且SCC-931T为防爆摄像机,在有爆破的监控点安装,该摄像机可以有效抵挡冲击波和飞石。因此决定选择三星系列摄像机作为铜坑矿视频监控的主要监视设备。(2)监控光端机。它是视频和控制信号的接入和传输设备,它具有可靠性高、不易受干扰、传输信号清晰等特点;采用国际先进的SOC数字信号处理,结合最新的光纤通信传输技术,以全数字无压缩、无损伤广播级传输方式。(3)视频服务器

11、。前端信号采集设备采用NDV5001S系列采集视频服务器,由于该系统强大的数据处理和系统集成能力,可以实现在一个软件平台上完成数字图像监控采集、压缩、存储、传输、防盗报警监控管理、远程控制等功能,从而降低系统的造价、提高了监控维护的效率并降低了使用难度。图像压缩卡可以高效的压缩处理接入的图像,通过电脑监视器就可以实现所有图像的实时动态监视,同时利用该系统可以调用存储在硬盘中的历史资料5。此外,系统还可以灵活的设置报警信号和图像的联动关系,当系统发生报警时,通过事先的设置,可以启动相应的摄像机录像及报警输出功能。83采矿技术 2009,9(5)1994-2009 China Academic J

12、ournal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/同时控制中心也可同时得到报警信号,并可通过远端控制进行实时监控观察。(4)大屏幕电视墙。电视墙由4台50寸等离子电视和3台21寸创维监视器构成,监视机的全数字化高集成电路设计确保了系统稳定性,创维监视器由于采用先进的技术,设备无烧毁坏死现象,一天24 h长期连续使用不会造成任何损坏,而等离子电视由于性能有限,适合于上班时间监视使用,对显示效果没有任何影响,能达到同样的清晰度。电视墙监控点布置见图2。图2 电视墙监控点布置2.2 系统实现原理(1)48台地面井下全方位摄像机信

13、号通过各自光发射机分别将本地视频信号通过光纤送入监控中心集中式光接收机(见图3)。图3 视频信号传输路线(说明:“”:箭头方向为视频信号传输方向;“X-0”:“X”为屏幕上的监控点编号(148),其中“0”表示接光端机的视频线,“1”表示接矩阵控制系统的视频线,“2”表示接硬盘录像机的视频线,“3”表示接画面分割器的视频线)(2)信号经过光端机的转换后,传入监控中心视频分配器,视频分配器将每一路视频信号分成相同的3路视频信号。(3)将视频分配器分配的每一路视频信号取出1路送入硬盘录像机,可以完成浏览、控制、录像、检索、网传等操作,最后显示在监视器上。(4)将视频分配器分配的每一路视频信号取出2

14、路送入视频矩阵进入大屏幕进行分割、拼接处理。(5)视频分配器的控制信号通过光端机同时能传反向控制信号,对摄像机进行操作,实现上、下、左、右、推远、拉近、焦距+、焦距-、光圈大、光圈小等功能。2.3 系统实施该系统从2007年8月开始进行光缆布线,但由于井下潮湿、环境恶劣、施工环境复杂、干扰大,在光缆布线时根据现场实际情况进行了大量的线路研究、设备防护措施等工作,并选择了最优的布线方(下转第154页)93 任志远,等:数字化视频监控系统在铜坑矿安全生产中的应用 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rig

15、hts reserved.http:/达90万元。按设计规划,该流域两边山坡造林共计5000亩,半山腰以上至山顶均为机耕梯田,约计4000亩。联合办矿后加速了这些工程量的完成,不仅能从根本上改变该流域范围内的生态环境,而且对根治黄河,减少黄河泥沙淤积产生积极作用。4.2 联合办矿为孝义铝矿带来的好处(1)联合办矿采用领时用地方式,土地所有权不变,可以变企业征地的一次性投入为按采矿量支付的分期分批投入,减轻了企业的资金负担。(2)减少了企业按国家规定征地安置的负担。(3)采用“剥离-采矿-复垦”一体化新工艺,加快了复垦进度,使占地时间缩短到35 a,复垦率达到70%,复田率达到150%。从国家有

16、关土地法律、法规的角度看,既达到了充分利用国家矿产资源的目的,又达到了最大限度保护耕地的目的。耕地不仅没有减少,而且有所增加,并且增加的耕地全部为基本农田。5 结 论联合办矿为双方都带来了不同程度的经济效益,更为重要的是所带来的环境效益和社会效益。联合办矿的实施,改善了该流域的生态环境,实现了宜农则农、宜工则工、宜林则林,以矿补农的宏伟设想,增加了耕地、林地。林业的统筹发展,减少了水土流失,减少了黄河的泥沙流入,为治理黄河做出了贡献。耕地的增加,无疑是对我国社会实现可持续发展的有力支持。灵活的联合办矿模式,体现了铝矿山的发展方向,是今后铝矿山企业发展的必由之路。(收稿日期:2009-04-24

17、)作者简介:张建毅(1966-),男,山西省孝义人,采矿工程师,长期从事采矿技术和管理。(上接第39页)案。2007年12月中旬建设完成地面及井下的光缆布线和光纤熔接,同时开始安装监控摄像机,2008年1月初安装好调度监控机房并投入试运行,2008年2月初安装了32个监控点的摄像机,并在春节前开始试运行,到2008年6月正式投入运行,并通过相关部门的验收。本监控系统采用光纤网络传输,避免了复杂环境下的各种干扰源的干扰,使得网络传输更安全更快速。部分监控点采用30倍变焦智能球机,可以水平方向360度旋转和垂直方向90度旋转,使得监控范围更加宽广,在381地磅、505长坡分支溜井、1#盲斜井底有爆

18、破工作的监控点,采用了具有一定防爆功能的防爆半球摄像机。在局域网内可以通过 网络视频监控软件 根据管理员给用户的权限对网络监控系统进行访问、浏览和控制。硬盘录像机可以录像存储一个月的录像资料,并可以回放一个月以内的录像资料,也可以通过局域网访问及下载录像资料。3 使用效果该系统从2008年6月投入使用以来,从目前使用效果来看,铜坑矿视频监控系统的应用具有以下明显的效益:(1)直观、方便了解各生产环节,更合理地对生产进行调度指挥;(2)电视墙上各监控点的布置按照各生产流程进行合理布置;(3)可直观、准确地了解矿车过磅及计量情况;(4)可以直观地观察矿车卸矿状况和溜井存贮状态;(5)实时监控主要生

19、产流程和设备运行情况;(6)可动态监管各个井口的安全,加强了安全保卫工作;(7)有效减少设备等候和频繁移动的时间,减少了矿区偷盗现象;(8)可以通过局域网方便访问浏览各监控点;(9)该系统的建成使用对铜坑矿的现代化管理和数字化矿山建设工作起到了极大的促进作用,为铜坑矿的生产、安全、调度等工作提供了支撑平台。参考文献:1 陈红梅.安家岭矿数字化监控系统实施浅谈J.煤炭工程,2008,(1):102104.2 蒙少明.铜坑矿安全生产监控及调度指挥系统施工方案R.南宁:广西桂大爆破工程有限公司,2007.3 杨振宏,赵江平.矿山安全生产实时监控及调度管理系统J.中国钼业,2002,(4):4043.4 蒙少明.铜坑矿安全生产监控及调度指挥系统设备更改说明R.南宁:广西桂大爆破工程有限公司,2007.5 罗继磊.工业电视监控系统的网络传输及应用J.现代企业文化,2008,(17):118119.(收稿日期:2009-03-30)作者简介:任志远(1984-),男,贵州纳雍人,研究生,研究方向为开采工艺与爆破,Email:。451采矿技术 2009,9(5)