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摘要：煤礦生產(chǎn)具有一定的危險性，為了確保煤礦工作人員的生命安全，需要在煤礦安全生產(chǎn)過程中積極引入數(shù)字視頻監(jiān)控技術(shù)，利用此項(xiàng)基礎(chǔ)對煤礦生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，為工人提供安全的工作環(huán)境。同時利用視頻監(jiān)控技術(shù)對可能出現(xiàn)安全隱患的設(shè)備進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，將安全隱患消除在萌芽狀態(tài)。信息化技術(shù)快速發(fā)展背景下，煤礦工作人員需要積極利用信息技術(shù)，對煤礦安全生產(chǎn)視頻監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化與升級，利用數(shù)字視頻監(jiān)控技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的閉路電視監(jiān)控技術(shù)，提升監(jiān)控效率。文章以分析煤礦安全生產(chǎn)過程中運(yùn)用視頻監(jiān)控技術(shù)的重要意義為切入點(diǎn)，圍繞如何在煤礦生產(chǎn)中運(yùn)用數(shù)字視頻監(jiān)控技術(shù)的問題進(jìn)行簡要探究。

關(guān)鍵詞：數(shù)字視頻監(jiān)控技術(shù)；煤礦；安全生產(chǎn)

信息化技術(shù)的飛速發(fā)展，使得視頻監(jiān)控技術(shù)得到了快速革新，煤礦生產(chǎn)過程中使用的視頻監(jiān)控技術(shù)逐漸向數(shù)字化方向過渡，提升視頻監(jiān)控效率的同時，進(jìn)一步提升了對于煤礦生產(chǎn)設(shè)備以及井下情況的監(jiān)控水平，為維持煤礦安全生產(chǎn)提供技術(shù)支撐。

1煤礦生產(chǎn)過程中運(yùn)用視頻監(jiān)控技術(shù)的重要作用

視頻監(jiān)控系統(tǒng)在煤礦安全生產(chǎn)過程中扮演著“關(guān)鍵先生”的角色。實(shí)際工作過程中，視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用“一通三防”模式布置，從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方面來看可以將該系統(tǒng)分為井下部分與地面部分兩個模塊，其中井下系統(tǒng)的作用是借助信息化手段對各種視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行采集與整理，將視頻信息轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號傳送至地面監(jiān)控室，地面監(jiān)控室中的工作人員運(yùn)用專業(yè)軟件，對數(shù)字信號進(jìn)行加工與整理，借助這種方式對井下情況進(jìn)行實(shí)時監(jiān)督。借助這種方式確保礦井下工作人員的安全。很多煤礦井下情況十分復(fù)雜，無論是對于煤炭開采技術(shù)還是采煤設(shè)備，都有著很高的要求。借助數(shù)字化視頻監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)控室工作人員能夠?qū)驴臻g的瓦斯含量、粉塵含量、CO濃度等數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，若發(fā)現(xiàn)某一項(xiàng)指標(biāo)出現(xiàn)異常，該系統(tǒng)會自動發(fā)送警報，提醒相關(guān)工作人員及時處理安全隱患，確保煤礦工人的生命安全[1]。

2視頻監(jiān)控技術(shù)發(fā)展歷程

（1）點(diǎn)對點(diǎn)監(jiān)控：最初的視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要是利用攝像機(jī)和監(jiān)視器（電視），采用一對一連接方式，這是閉環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展的初始階段；（2）切換控制電路：伴隨著技術(shù)的快速發(fā)展，視頻切換器、變焦鏡頭和云臺在煤礦安全生產(chǎn)中逐步得到普及，多臺攝像機(jī)共享一臺顯示器。受到技術(shù)條件限制，這種監(jiān)控系統(tǒng)只是單一的硬件電路組合，切換和視頻控制是相對獨(dú)立的；（3）微處理系統(tǒng)：微處理器的逐漸普及，使得閉路電視系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了控制與切換的統(tǒng)一；（4）多媒體監(jiān)控：相關(guān)工作人員使用計(jì)算機(jī)傳輸所有視頻，并使用視頻采集卡在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行采集以供觀看?？刂坪颓袚Q主機(jī)仍然是傳統(tǒng)的單片機(jī)主機(jī)，借助串口與微機(jī)進(jìn)行連接，借助這種方式實(shí)現(xiàn)對于監(jiān)控系統(tǒng)的控制。盡管該系統(tǒng)有著人性化的人機(jī)界面，但實(shí)際上其并非真正意義上的多媒體視頻監(jiān)控系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)僅充當(dāng)外部顯示器；（5）網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)：借助互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)組建數(shù)字化監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，能夠在一定范圍內(nèi)形成局域網(wǎng)，在有限范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)實(shí)時監(jiān)控，或者通過連接無線通信網(wǎng)絡(luò)，組建移動監(jiān)控系統(tǒng)。

3煤礦視頻監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成

伴隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，煤礦視頻監(jiān)控系統(tǒng)也在不斷革新，技術(shù)已經(jīng)十分成熟，能夠確保該系統(tǒng)持續(xù)穩(wěn)定工作。這種背景下，數(shù)字化視頻監(jiān)控系統(tǒng)在煤礦生產(chǎn)中得到了廣泛應(yīng)用。就目前視頻監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展來看，廣泛應(yīng)用于煤礦安全生產(chǎn)中的數(shù)字化視頻監(jiān)控系統(tǒng)，可以分為兩類：（1）以單片機(jī)為基礎(chǔ)，利用PC機(jī)進(jìn)行視頻轉(zhuǎn)換的多媒體監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用基于單片機(jī)的矩陣切換裝置，使分散的硬件視頻監(jiān)控模塊小型化[2]。例如，前端控制和視頻切換功能在一臺機(jī)器上集成。實(shí)際工作中，依靠PC圖像控制模塊，可以實(shí)現(xiàn)視頻矩陣的自由切換，讓負(fù)責(zé)監(jiān)控的工作人員能夠依據(jù)實(shí)際情況靈活切換監(jiān)控畫面，對井下生產(chǎn)狀況進(jìn)行全方位了解。（2）以PC機(jī)為基礎(chǔ)，采用多媒體管控技術(shù)對矩陣視頻信號進(jìn)行切換與控制。該監(jiān)控系統(tǒng)借助串口，將報警系統(tǒng)與監(jiān)控系統(tǒng)相連。依靠該系統(tǒng)內(nèi)嵌的軟件程序，實(shí)現(xiàn)對于矩陣視頻信號的自由切換、聯(lián)動報警等功能。此外，由于該系統(tǒng)具有優(yōu)越的開放性，因此在實(shí)際工作中，能夠根據(jù)煤礦安全生產(chǎn)實(shí)際需求，將不同系統(tǒng)與視頻監(jiān)控系統(tǒng)相連，比如瓦斯安全監(jiān)控系統(tǒng)、井下作業(yè)安全參數(shù)監(jiān)控系統(tǒng)等，實(shí)現(xiàn)不同監(jiān)控系統(tǒng)的集成，提升監(jiān)控效率。

4煤礦數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

4.1單一目標(biāo)追蹤技術(shù)

單目標(biāo)監(jiān)控也是煤礦安全生產(chǎn)數(shù)字化視頻監(jiān)控系統(tǒng)中重要的技術(shù)之一。廣泛運(yùn)用該技術(shù)，可以對特征目標(biāo)進(jìn)行具體的可視化和分析，提高安全系數(shù)。但在實(shí)際煤礦生產(chǎn)中，單目標(biāo)運(yùn)動相對復(fù)雜，同時會對照明系統(tǒng)產(chǎn)生一定的影響。精確定位比較困難，一旦井下出現(xiàn)緊急情況，無法及時提供視頻信號。因此，每個煤礦都需要更有針對性地構(gòu)建個體監(jiān)控模式，以達(dá)到最佳個體監(jiān)控效果，提升煤礦安全生產(chǎn)水平。

4.2圖像清晰技術(shù)

煤礦安全生產(chǎn)過程中，在開采、運(yùn)輸?shù)拳h(huán)節(jié)會出現(xiàn)大量粉塵，由于煤礦井下作業(yè)空間狹小，粉塵無法及時疏散，導(dǎo)致大量粉塵在井下空間中聚集。如果井下作業(yè)空間存在大量粉塵，會對煤礦開采工作產(chǎn)生一定的負(fù)面影響，為了消除這種影響，通常情況下會在井下作業(yè)空間安裝降塵設(shè)備，這些設(shè)備的工作原理是通過噴霧的方式降低井下作業(yè)空間粉塵濃度，盡管噴霧降塵能夠有效預(yù)防高濃度粉塵對煤礦安全作業(yè)所產(chǎn)生的影響，但是降塵設(shè)備工作過程中會出現(xiàn)大量的霧氣，正是由于降塵設(shè)備霧氣的存在，導(dǎo)致井下視頻監(jiān)控信號受到影響，監(jiān)控視頻畫面的清晰度會大幅度降低[3]。此外，由于大量霧氣的存在，導(dǎo)致數(shù)字化，視頻監(jiān)控系統(tǒng)的信號傳輸穩(wěn)定性也會受到影響，出現(xiàn)畫面丟幀、卡頓等問題，無法對井下作業(yè)情況進(jìn)行動態(tài)化監(jiān)控與跟蹤。想要妥善解決這些問題，相關(guān)工作人員就要思考如何降低除塵設(shè)備所產(chǎn)生的霧氣對數(shù)字化視頻監(jiān)控系統(tǒng)所造成的影響。經(jīng)過不斷地研究發(fā)現(xiàn)，運(yùn)用單幅圖像去霧技術(shù)能夠有效解決這一問題，提升數(shù)字化視頻監(jiān)控系統(tǒng)的圖像質(zhì)量。

5煤礦中數(shù)字化視頻監(jiān)控系統(tǒng)具體應(yīng)用方式

在煤礦安全生產(chǎn)視頻監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展初期，大部分煤礦都使用閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)。這種監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)勢在于原理簡單、適用性強(qiáng)，因此一經(jīng)出現(xiàn)就得到了廣泛應(yīng)用。但隨著技術(shù)水平的不斷提升，這種傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)的弊端逐漸暴露出來：一方面，該系統(tǒng)信號傳輸是以銅線作為媒介，當(dāng)視頻信號傳輸距離超過1km時，視頻信號會出現(xiàn)明顯的衰耗，降低視頻信號使用價值。另一方面，這種傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)無法實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)，只能通過單一的點(diǎn)對點(diǎn)方式實(shí)現(xiàn)對井下作業(yè)空間的實(shí)時監(jiān)控，因此其布線的工程量很大，安裝成本以及后期運(yùn)維管理成本較高。此外，這種傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)儲存資料的方式較為落后，不僅要耗費(fèi)大量的儲存介質(zhì)，而且調(diào)閱查詢視頻的流程較為繁瑣，效率不高。伴隨著煤炭行業(yè)的快速發(fā)展，傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)無法滿足煤礦井下安全生產(chǎn)需求。這種背景下，煤礦公司嘗試?yán)脭?shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)。與傳統(tǒng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)相比，數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)勢在于：（1）數(shù)字化視頻監(jiān)控系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)功能，利用PC機(jī)就可以實(shí)現(xiàn)圖像信息的實(shí)時共享；（2）視頻信號傳輸方式得到升級，采用遠(yuǎn)程無線傳輸方式代替?zhèn)鹘y(tǒng)的點(diǎn)對點(diǎn)傳輸模式，不僅能夠延長視頻信號傳輸范圍，而且能夠有效保證信號傳輸穩(wěn)定性，確保視頻信號質(zhì)量；（3）可以采用數(shù)字化儲存方式代替?zhèn)鹘y(tǒng)儲存模式，將數(shù)字化視頻監(jiān)控圖像信息存儲在容量更大的儲存介質(zhì)中，并且通過計(jì)算機(jī)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對特定監(jiān)控視頻數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)檢索。由于煤礦井下空間存在危險因素，因此在布置數(shù)字化視頻監(jiān)控系統(tǒng)硬件設(shè)備時，相關(guān)工作人員需要對安裝在井下的視頻監(jiān)控設(shè)備進(jìn)行防爆設(shè)計(jì)，確保此類設(shè)備能夠在井下穩(wěn)定工作，搭載光纖網(wǎng)絡(luò)傳輸監(jiān)控視頻信號，采用MPEG-4標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行信號傳輸。煤礦企業(yè)已經(jīng)構(gòu)建起以太網(wǎng)絡(luò)平臺，為提升數(shù)據(jù)化視頻監(jiān)控系統(tǒng)工作效率奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，借助該網(wǎng)絡(luò)平臺實(shí)現(xiàn)了監(jiān)控視頻信號的網(wǎng)絡(luò)化傳輸，相關(guān)工作人員可以利用不同的接收裝置查看視頻監(jiān)控圖像，同時借助該網(wǎng)絡(luò)平臺，實(shí)現(xiàn)對監(jiān)控設(shè)備的調(diào)整，依據(jù)實(shí)際的監(jiān)控需求，對攝像頭的光圈、焦距等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時更改，提升視頻信號的清晰度。

5.1數(shù)據(jù)采集

井下工作空間中安裝的視頻監(jiān)控系統(tǒng)的核心是控制微機(jī)。它的使用主要有以下三個功能：即開關(guān)量輸入端口、模擬量輸入端口和開關(guān)量輸出端口。其主要任務(wù)是通過各種功能的數(shù)據(jù)端口傳輸數(shù)據(jù)信息，將視頻數(shù)據(jù)信息分別傳送到處理器集中分析。處理器對數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換和分析之后，會將該數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)危險臨界值數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，一旦數(shù)據(jù)信息的數(shù)值超過或者即將達(dá)到危險臨界值，處理器將自動發(fā)送動作指令，執(zhí)行關(guān)機(jī)或其他操作，避免出現(xiàn)井下事故。開關(guān)值的獲取基于計(jì)算機(jī)位置測量的計(jì)算。每個端口配備專用數(shù)據(jù)線，處理器統(tǒng)一掃描分析，找出不同交換機(jī)的當(dāng)前狀態(tài)，執(zhí)行打開或關(guān)閉操作[4]。此外，技術(shù)人員可以通過連接計(jì)算機(jī)系統(tǒng)來手動控制整個操作系統(tǒng)，雙操控體系能夠確保該系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性。

5.2數(shù)據(jù)傳輸

信號傳輸系統(tǒng)主要由信號發(fā)送裝置、接收裝置以及信道構(gòu)成。信號傳輸系統(tǒng)的功能是采集煤礦或井下的各種視頻監(jiān)控信息，并將視頻監(jiān)控圖像轉(zhuǎn)換成具體的數(shù)據(jù)信號，通過信道將數(shù)據(jù)信號傳遞給地面監(jiān)控室。在處理器統(tǒng)一部署下，可以更好地分析各種井下生產(chǎn)情況。目前常用的煤礦生產(chǎn)數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)中，信號傳送主要依靠數(shù)字傳輸與模擬信號傳輸兩種方式，前者對容量和設(shè)備要求較高，而后者要求比較低。各技術(shù)部門要充分結(jié)合煤礦實(shí)際需求，針對性地選擇監(jiān)控設(shè)備，全面掌握煤礦井下生產(chǎn)情況。

6結(jié)語

想要確保煤礦井下生產(chǎn)工作的安全性，一項(xiàng)重要的前提就是要構(gòu)建數(shù)字化視頻監(jiān)控系統(tǒng)。利用數(shù)字化視頻監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對于井下煤礦生產(chǎn)作業(yè)情況的實(shí)時監(jiān)控。通過對數(shù)字化視頻監(jiān)控系統(tǒng)的不斷優(yōu)化提升圖像信號質(zhì)量，提升監(jiān)控效率。

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作者：何煒 單位：昭通學(xué)院