1礦井概況

　　平莊煤業(yè)公司元寶山露天煤礦是我國(guó)上世紀(jì)80年代投資建設(shè)的大型露天煤礦，礦區(qū)位于內(nèi)蒙古赤峰市元寶山的丘陵地帶，距赤峰市20km，與赤峰市有鐵路相通。煤田形成于中生代晚侏羅紀(jì)，礦區(qū)長(zhǎng)30km，寬4km，面積120km2。是國(guó)內(nèi)目前現(xiàn)代化程度最高的露天礦之一，設(shè)計(jì)能力為年產(chǎn)原煤500萬(wàn)t，開(kāi)采優(yōu)質(zhì)褐煤。元寶山露天煤礦礦田內(nèi)有12個(gè)煤層，累計(jì)可采厚度76.7m，可采儲(chǔ)量為3.92億t，設(shè)計(jì)服務(wù)年限71a。根據(jù)區(qū)域地質(zhì)情況和煤層賦存情況，設(shè)計(jì)采用：上部剝離采用輪斗挖掘機(jī)－膠帶運(yùn)輸－排土機(jī)的連續(xù)工藝，采煤采用單斗挖掘機(jī)－汽車運(yùn)輸－破碎機(jī)－膠帶運(yùn)輸?shù)陌脒B續(xù)工藝。

　　2礦井需求

　　露天礦選用的設(shè)備均為國(guó)外、國(guó)內(nèi)大型設(shè)備，自動(dòng)化程度高、設(shè)備昂貴，設(shè)備的生產(chǎn)能力大，因此設(shè)備運(yùn)行的好壞，直接影響著煤礦的生產(chǎn)成本高低和安全生產(chǎn)。需要利用現(xiàn)代化的工業(yè)視頻技術(shù)，監(jiān)測(cè)露天礦輪斗挖掘機(jī)、皮帶運(yùn)輸機(jī)、破碎機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、排土機(jī)的生產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)狀況，同時(shí)監(jiān)測(cè)排水坑水位、露天礦礦坑概貌等，覆蓋范圍為露天礦采掘場(chǎng)、外部排土場(chǎng)、運(yùn)煤皮帶走廊，通過(guò)視頻監(jiān)控為露天礦的安全生產(chǎn)提供保證，及時(shí)發(fā)現(xiàn)露天礦各環(huán)節(jié)的運(yùn)行問(wèn)題，確保露天礦的生產(chǎn)安全穩(wěn)定運(yùn)行。此外，大型露天煤礦，礦區(qū)范圍大，安全保衛(wèi)工作難度大，經(jīng)常發(fā)生物資丟失情況，也需要利用現(xiàn)代化的工業(yè)視頻技術(shù)來(lái)協(xié)助做好安全保衛(wèi)工作。

　　3系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　煤炭科學(xué)研究總院撫順?lè)衷菏芷角f煤業(yè)集團(tuán)公司委托，就平莊元寶山露天礦網(wǎng)絡(luò)化視頻監(jiān)控項(xiàng)目提出設(shè)計(jì)施工方案。做為一個(gè)國(guó)家級(jí)專門從事煤礦安全生產(chǎn)研究的專業(yè)院所，我們?cè)谶M(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)和設(shè)備選型時(shí)充分考慮到了露天煤礦實(shí)際生產(chǎn)情況。全方位實(shí)時(shí)監(jiān)控元寶山露天礦生產(chǎn)、重要設(shè)備的工作狀態(tài)，確保煤礦安全生產(chǎn)、管理有效開(kāi)展。

　　由于元寶山露天煤礦現(xiàn)場(chǎng)，特別是戶外設(shè)備使用條件差、環(huán)境特殊，冬季溫度最低可達(dá)零下25℃，夏天雖高溫度可達(dá)40℃。所以在設(shè)備選型設(shè)計(jì)時(shí)，必須首先重點(diǎn)考慮設(shè)備的安全性和可靠性；其次要著眼于長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展，系統(tǒng)及設(shè)備選擇要先進(jìn)、靈活、兼容能力強(qiáng)、市場(chǎng)貨源充足、使用維護(hù)方便。本著降低投資成本和更好地實(shí)現(xiàn)功能的原則，整體設(shè)計(jì)采用數(shù)字化無(wú)線網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控方式。

　　3.1視頻信號(hào)采集

　　根據(jù)礦區(qū)實(shí)際情況及管理需求，共配置58臺(tái)攝像機(jī)。其中選煤廠皮帶巷由于粉塵較大，配置低照度隔爆型攝像機(jī)。四處集水坑和三處卸載站采用固定云臺(tái)攝像機(jī)，為便于夜間監(jiān)測(cè)水位，四處集水坑均配有紅外攝像裝置，紅外裝置可根據(jù)光線強(qiáng)弱自動(dòng)開(kāi)啟。其它各監(jiān)控點(diǎn)攝像機(jī)采用低照度彩色一體化攝像機(jī)，最低照度可達(dá)0.008Lx，適于低光照環(huán)境應(yīng)用，也是目前市場(chǎng)上高端攝像機(jī)產(chǎn)品。并配有旋轉(zhuǎn)云臺(tái)及防雷設(shè)施，通過(guò)監(jiān)控中心視頻處理主機(jī)可對(duì)云臺(tái)進(jìn)行遙控控制，確保對(duì)觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行全方位的監(jiān)控。

　　3.2視頻信號(hào)傳輸

　　由于考慮到露天煤礦礦區(qū)范圍大，設(shè)備移動(dòng)頻繁，所以視頻傳輸方式根據(jù)監(jiān)控點(diǎn)的安裝位置、設(shè)備電源取向及視頻信息的合理傳輸方式等要求，采用有線傳輸和無(wú)線傳輸相結(jié)合的方案，對(duì)隨工作面推進(jìn)需移動(dòng)的各點(diǎn)采用無(wú)線視頻傳輸技術(shù)，而對(duì)于不動(dòng)點(diǎn)為防止大型設(shè)備對(duì)視頻信號(hào)傳輸?shù)挠绊?，采用光纜傳輸，有線傳輸介質(zhì)全部采用鎧裝光纜，以保證地面與地面之間、地面與坑下之間傳輸光纜機(jī)械強(qiáng)度的要求。光纜可利用膠帶輸送機(jī)，沿輸送機(jī)走向支架鋪設(shè)，為便于今后延長(zhǎng)和移動(dòng)，在設(shè)計(jì)中采用快速延長(zhǎng)和接續(xù)裝置。

　　而對(duì)于此套系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，無(wú)線傳輸設(shè)備是關(guān)鍵性設(shè)備，所以根據(jù)用戶實(shí)際的需求情況，我們推薦用由具有國(guó)際領(lǐng)先通訊技術(shù)的Motorola(摩托羅拉)生產(chǎn)的HotZones設(shè)備，解決無(wú)線視頻傳輸?shù)逆溌凡糠帜壳笆袌?chǎng)上的無(wú)線LAN產(chǎn)品由于管理性、安全性和對(duì)有線網(wǎng)絡(luò)的依賴成為無(wú)線LAN發(fā)展瓶頸，正是在這樣的環(huán)境下，以摩托羅拉電子公司為代表的無(wú)線LAN廠商推出了基于Mesh技術(shù)的無(wú)線LAN產(chǎn)品，它是一個(gè)動(dòng)態(tài)的可以不斷擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，任意的兩個(gè)設(shè)備均可以保持無(wú)線互聯(lián)。該技術(shù)可以幫助使用無(wú)線通訊設(shè)備的用戶，自行制作一個(gè)擁有自動(dòng)組網(wǎng)、自動(dòng)回復(fù)功能的寬頻網(wǎng)絡(luò)。該網(wǎng)絡(luò)即使在最惡劣的情況下，亦可正常工作，在沒(méi)有任何網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)備的情況下，相互之問(wèn)也能快速連接。為了降低大型機(jī)械設(shè)備對(duì)無(wú)線視頻的干擾，系統(tǒng)的無(wú)線傳輸不采用傳統(tǒng)的模擬微波方式，而采用數(shù)字微波和視頻服務(wù)器相結(jié)合的方式。并且設(shè)計(jì)為中心集群管理形式，大大地節(jié)約了投資，無(wú)線模塊能夠在頻率5.2GHz或者5.7GHz頻段上部署，干擾小，安裝無(wú)源反射器傳輸距離可達(dá)32.19km，信令速率10Mbps。在無(wú)線傳輸系統(tǒng)中，接入點(diǎn)模塊控制時(shí)隙的分配，每個(gè)用戶模塊在指定的時(shí)隙與接入點(diǎn)模塊通信，接入點(diǎn)模塊根據(jù)用戶在上行鏈路和下行鏈路中的數(shù)據(jù)要求來(lái)分配時(shí)隙，保證整體網(wǎng)絡(luò)的無(wú)縫通信。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)靈活多樣，每個(gè)模塊可以在60o扇區(qū)內(nèi)為最多200個(gè)用戶提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，每一個(gè)模塊覆蓋60o扇區(qū)，6個(gè)模塊總共360o，實(shí)現(xiàn)全方位網(wǎng)絡(luò)覆蓋。
　　3.3視頻信號(hào)的接收廈處理

　　前端攝像機(jī)攝取的視頻信號(hào)經(jīng)過(guò)無(wú)線方式或光纜傳輸，進(jìn)入到礦監(jiān)控室的監(jiān)控主機(jī)內(nèi)，配置的監(jiān)控主機(jī)可接收64路視頻信號(hào)，并且具有視頻矩陣及硬盤錄像功能，視頻信號(hào)進(jìn)入監(jiān)控主機(jī)，在主機(jī)顯示器上既可分割顯示也可單畫(huà)面顯示，可有選擇的將視頻信號(hào)切換分配到電視監(jiān)控墻上，視頻主機(jī)可對(duì)前端任一路攝像機(jī)進(jìn)行云臺(tái)及鏡頭控制。

　　對(duì)大屏幕系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)，應(yīng)堅(jiān)持高起點(diǎn)、高標(biāo)準(zhǔn)、嚴(yán)要求，并結(jié)合多年來(lái)積累的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和工程實(shí)施經(jīng)驗(yàn)，遵循科學(xué)的設(shè)計(jì)原則、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)規(guī)范，突出先進(jìn)性、適用性和經(jīng)濟(jì)性，且具有一定的超前性，以確保系統(tǒng)建成后達(dá)到國(guó)內(nèi)一流水平。電視墻組成方式或設(shè)計(jì)方案要求整體效果美觀大方，更具人性化設(shè)計(jì)。電視墻2側(cè)各采用8臺(tái)工業(yè)監(jiān)視器、中間采用DLP構(gòu)成一幅大屏幕系統(tǒng)。當(dāng)今，在投影顯示領(lǐng)域，從模擬電路驅(qū)動(dòng)顯示轉(zhuǎn)向全數(shù)字顯示系統(tǒng)是一個(gè)質(zhì)的飛躍。從DLP投影機(jī)到控制系統(tǒng)全部采用數(shù)字化方式，標(biāo)志著當(dāng)今世界的最新顯示和處理技術(shù)。通過(guò)自行開(kāi)發(fā)研制的系統(tǒng)管理軟件，通過(guò)串口和IP并行結(jié)構(gòu)將各個(gè)離散的子系統(tǒng)有機(jī)的結(jié)合在一起，系統(tǒng)軟件采用C/S的工作模式，有利于實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的分控和權(quán)限的集中管理。系統(tǒng)軟件采用模塊化的設(shè)計(jì)，具有良好的先進(jìn)性和擴(kuò)展性。高分辨率的工業(yè)監(jiān)視器分辨率可達(dá)1024×768，逐行掃描使畫(huà)面更加流暢，內(nèi)部高保真器件及散熱設(shè)計(jì)，可適應(yīng)長(zhǎng)期連續(xù)工作。

　　3.4視頻聯(lián)網(wǎng)

　　采用先進(jìn)成熟的聯(lián)網(wǎng)技術(shù)滿足元寶山露天礦系統(tǒng)的需求，在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中把先進(jìn)的技術(shù)與現(xiàn)有的成熟技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)備結(jié)合起來(lái)，充分考慮到元寶山露天礦網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的需求和未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，盡可能采用先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以適應(yīng)更高的數(shù)據(jù)、語(yǔ)音、視頻(多媒體)的傳輸需要，使整個(gè)系統(tǒng)在相當(dāng)一段時(shí)期內(nèi)保持技術(shù)的先進(jìn)性，以適應(yīng)未來(lái)信息化的發(fā)展需要。

　　礦調(diào)度室與采礦部調(diào)度室之間建設(shè)成千兆光纖網(wǎng)絡(luò)，以保證視頻信號(hào)的傳輸質(zhì)量。對(duì)于采礦部調(diào)度室、采礦二部調(diào)度室、選煤廠調(diào)度室的設(shè)計(jì)，采取網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控方式，監(jiān)控終端采用專用網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控終端，支持16路網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)顯示、瀏覽，網(wǎng)絡(luò)功能強(qiáng)大，具有控制、錄像功能，可對(duì)任一攝像點(diǎn)實(shí)施控制，信號(hào)方式QCIF、CIF可任選，并且?guī)士烧{(diào)節(jié)。礦各級(jí)管理人員可通過(guò)電腦監(jiān)控終端對(duì)所管轄區(qū)域的攝像機(jī)進(jìn)行控制、瀏覽及錄像。