关于打钻点视频监控系统开发应用研究

关于打钻点视频监控系统开发应用研究

【摘要】介绍高瓦斯突出矿井瓦斯抽放的利用及施工环境监测，如何提高工作人员的人生安全、工作效率问题，针对目前现状利用各矿原有建设的综合自动系统的主要千兆传输通道，开发一套打钻点视频监控系统来实现井上人员对井下“场及作业点”实时监控和录像，在一定程度上提高煤矿工人现场的人生安全及工作效率。

【关键词】矿井；测试方法；安全及效率；打钻视频的作用

1.矿井打钻点视频监控系统背景介绍

煤矿井下的安全治理是保证煤矿安全生产的重要步骤。高瓦斯矿井通常都是采用先在高瓦斯煤尘打孔，通过瓦斯抽采的方式来降低煤尘的瓦斯含量后再进行开采，抽出的瓦斯气体通过专门的管道输出并处理后作为能源使用，这种方法既能保证煤矿开采的安全，也能实现气体的变废为宝，再次利用。2009年12月16日《求是》杂志（第24期）发表了中国中央政治局委员、国务院副总理、国务院安委会主任张德江同志《大力推进煤矿瓦斯抽采利用》的文章[1]。文章指出加快煤矿瓦斯抽采利用，是贯彻落实科学发展观，推进煤矿安全发展、清洁发展、节约发展的必然要求，是一项大有可为的事业。党中央、国务院高度重视，成立专门工作机构，安排专项资金，制定了防治结合、标本兼治的重要决策和一系列政策措施，大力推进煤矿瓦斯抽采利用。

图1 瓦斯抽放现场工作环境

但是煤矿的抽采前期打钻过程中，会出现如下问题：

（1）由于煤层的打钻位置狭小、机器庞大、钻杆线缆等工具较多、施工操作不方便，在打钻过程中由于员工的失误有可能会产生人员安全的隐患和机械事故等。

（2）由于打钻人员考核方式以打钻个数来计算，而后期抽查打钻点的深度测量存在一定技术困难，某些工人打钻时为了追求速度往往没有按照预定的深度打钻，而这将会影响瓦斯抽采效果，并给后期的煤炭开采埋下安全隐患。

综上所述，在矿井打钻点安装视频监控即能规范人员的工作流程，监督工程质量，同时也便于井下人员在发现井下施工过程中人员或机械出现状况后及时的处理。

2.打钻视频系统市场分析

打钻点视频监控系统主要是针对高瓦斯突出矿井提出的安全保障方案。通过高瓦斯矿井的数量可以预估一下打钻视频监控系统的市场份额。

引用2008年12月的数据，全国参加瓦斯等级鉴定的矿井15071，其中高瓦斯矿井2859+2469（乡镇煤矿），煤与瓦斯突出矿井647+703（乡镇煤矿），总计是6678对高瓦斯矿井（含乡镇煤矿）。

高瓦斯矿井大部分分布在西南地区，如：重庆、四川、贵州、湖南、湖北等省份，考虑全国高瓦斯矿井6678对，平均每个工作面设计要求2个摄像点，每矿按照3个打钻点来计算，全国6678对矿井，按照数量一半计算，总计需求2*3*3339=20034个摄像点，这一数据足以证明了当前打钻视频监控系统市场之大。

在西南煤矿市场上已经有用户提出相应的打钻视频监控系统。2011年重庆能投集团会议文件要求，其下属分公司（松藻公司、南桐公司、天府公司、永荣公司、中梁山公司）须在2011年底前组织实施《六大系统、十大装备》工作，其中《十大装备》就包含了《打钻视频监视系统》。

3.用户需求分析

目前市面上没有专门的打钻视频监控设备，打钻视频系统需要由摄像仪、传输接口、矿用电源、综保等设备组成，整体方案设备多、成本高，也不便于现场的安装使用。

由于打钻点视频需要不断移动，在钻场的整体移动距离也会至少大于500m，整个距离范围在500m～2000m左右，因此电缆传输的距离最好考虑能传输2km 左右。

在满足以上用户需求的前提下给出一种综合型传输设备，首先该设备无需本安供电，相比较其他本安级网络延长设备来说可以节省本安电源的采购，方便了产品的接线。其次，该产品最好还能对外提供本安电源，方便前端本安级网络设备供电；另外，考虑到此次给打钻视频监控使用，增加一路非安AC36V输出用于电源照明；最后该产品需要能通过电缆进行远距离的视频传输。

因此产品充分考虑了煤矿设备的现场使用情况，相对于单一功能的矿用传输设备来说，功能上更加集成，性价比也更高。该设备在实现以前相同的功能情况下成本会大大减少，且一体式的设备移动性更好，方便了用户的后期移动安装和维护。

其次还可以利用矿井原有的“千兆传输”硬件平台[2]，将信号传输地面调度中心进行实施监测，减少了矿的投资，达到了投资少，施工简单、人身安全提高。

4.技术可行性分析

针对打钻视频监视系统，新开发产品解决方案如下描述：

（1）开发设计一种新的多功能接口箱：将接口箱与电源箱设计在同一个箱体内，同时箱体能够提供一路照明用电。设备结构图如图2所示：

图2 设备结构图

（2）接口箱设计具体功能如下：

a.内部配置变压器：AC600V变AC127V，供电容量需要考虑信号转换板、开关电源（AC127/DC18V）、1路照明电源（35-100W）。

b.内部配置开关电源：AC127V变一路本安DC18V，给前端本安网络摄像仪供电。

c.内部配置信号转换板：通过XDSL技术实现网络视频信号转换为长距离电缆信号传输。

d.接口箱重量最轻化，方便实际移动（考虑移动周期较快）。

5.矿井打钻视频系统核心xDSL测试需求

本次实验主要针对定制开发的两套DSL板进行测试，观察1公里矿用电缆传输过程中DSL板所能提供的带宽及实际传输网络摄像仪信号时图像效果。

测试目的：DSL板长距离（1公里）带宽测试。

测试仪器：1公里矿用电缆、笔记本两台、KBA4B网络摄像仪2台、网线及RJ11线缆若干跟