近年来，煤矿矿难频发，如何防患于未然，建设煤矿安监系统显得尤为重要和迫切。完整的煤矿安监系统包括三大子系统：一视频监控、二煤矿环境安检、三井下人员定位。视频监控是实现对煤矿重要部位的图像采集、传输、监视等，对了解矿井状况不可或缺;环境安检是检测矿井内瓦斯、一氧化碳、温度、烟雾、风速、负压、振动及重要设备运行状态等，现已是煤矿必备的系统;由于矿井构造复杂，人员定位系统能使井上人员实时掌握井下人员位置状况，有助于生命抢救。三子系统都是保障矿工生命安全，缺一不可。

　　本文仅展开煤矿视频监控系统，从信号采集、传输、远程监管等方面对解决方案进行分析。需说明，文未涉及任何品牌，但方案是以事实的系统为依据的。

　　煤矿监控状况

　　合理的方案都基于对应用状况的正确了解和分析。煤矿视频监控有如下特点：

　　· 井下环境恶劣(昏暗潮湿、多粉尘和易爆气体)、强动力设备引发干扰源多;

　　· 井下监控点多且复杂(工作面、出入口、动力设备等处);

　　· 现在大多数煤矿已建模拟监控系统;

　　· 井下报警种类和报警点多;

　　· 强调视频监控的实时性和报警实时联动性;

　　· 要强化对前端设备状况的检测;

　　· 多管理中心监控(矿井值班室、矿区、上级机关);

　　针对以上状况，要求提出相应解决对策，下面进行分析。

　　井下设备选择

　　针对矿井环境状况，对矿井下摄像设备选型有如下要求：

　　1.矿井坑道光照非常暗，又不能使用红外灯具，故推荐使用低照度摄像机(星光级)，要求能基本达到白天、500线或以上清晰画面的效果;

　　2.井下瓦斯和粉尘含量高，易爆炸，所以必须使用经煤安认证的隔爆不锈钢防护罩，密封性要好，防腐、防尘、防水，适用于矿井下使用;

　　3.井道内只有660V、127V两种电压，需要考虑电源转换。比如防护罩内可考虑内置127V转12V的电源适配器，使能满足井下供电标准;

　　4.井下所有设备都要有符合隔爆要求、具煤安隔爆认证的防护外壳，采用不锈钢制作，适合井下环境条件。

　　信号传输

　　信号传输也是保障系统正常运行的重要环节，而矿井潮湿、高温和电磁干扰严重，所以从井下到井上地面设备连接推荐采用光缆，因为不是电信号，既避免电磁等干扰，又没有对环境有损害的隐患(电火花)，传输距离又长，有助于信号大范围传输。井下设备间的连接要采用防水防潮防电磁干扰铜缆，并要有隔爆护罩的防护措施。

　　系统选择

　　系统选型将决定或影响着系统功能的实现。现在的煤矿视频监控多以模拟系统为主。尽管模拟系统有许多优点(实时、技术成熟、配套齐全等)，但其固有的缺陷已无法避免被逐步取代的局面。

　　煤矿视频监控系统类型的选择取决于用户对系统的要求，针对煤矿电视监控，现在主要有下面二种方案：(1)模拟为主、网络为副的系统(尤指监控中心)，组成：模拟摄像机 + 视频光端机(发射) + 光缆 + 视频光端机(接收) + 视频分配器 + 分配后A组视频进模拟矩阵和上电视墙、 分配后B组视频进视频编码器和网络系统(网络传输、监视、管理、存储等设备)。(2)以数字/网络系统为主(尤指监控中心)，组成：模拟摄像机 + 视频服务器(或网络摄像机) + 光收发器 + 光缆 + 光收发器 + 进入网络 + 网络监控设备、各类服务器、存储设备等。上述二种类型都可以在原模拟系统基础上升级，第一类基本保存模拟系统，只是前端传输改为光端机，后端增加了网络监控。第二类基本改造为数字网络系统，只是保留了前端模拟摄像机。[nextpage]

　　笔者比较偏好第二种类型，其有以下优点：首先可保护前期模拟摄像机投资，且矿井环境下，模拟摄像机比网络摄像机有更多可满足需求的选择;其二从长远看不浪费监控中心模拟设备投资，升级全网络系统更容易;其三视频服务器能接报警输入，有助于矿井环境检测和报警联动;其四有助于与正规大型矿井环境检测系统组成集成平台;其五有助于对系统网络设备的检测和管理。

　　下面分析也基于上述第二种类型，当然第一种也仍是可选方案。

　　系统架构

　　以煤矿基础架构LAN网络为依托，网络主干及井下至地面网络采用光缆接入，其它采用超五类或六类铜缆接入(图1)。其实，任何网络监控组成形式基本相同，即前端、中控、分控，但设备不同，功能会有很大差异，下面针对煤矿视频监控的特别要求，就组成和功能进行分析。

图 1 系统构架图

　　前端监控点

　　前端监控点(多个)除井上监控点外，井下监控主要是采煤和掘进工作面、运输点、动力设备监控点等。主要设备为网络传输设备(光收发器)、网络视频服务器(编码器)、模拟摄像机和报警传感器(接到视频服务器)、电源等。主要功能实现视频、报警信号的数字化压缩，经光缆实现网络接入上传。

　　分监控中心

　　多个分控中心设置在矿区值班室，配置网络工作站等设备，可实现分布式多图像监视和存储，用户可根据具体需求选择配置解码设备和监视器，分中心可实现报警接入和处理(实现报警联动)。

　　主监控中心

　　主监控中心为整个系统的中心，监控和管理矿区所有监控点图像，可选择性地进行中心存储，可对所有网络设备远程检测管理。系统设置主管理服务器、存储和设备监测服务器、电视墙管理服务器等。根据具体需求，在主控中心可设置电视墙。

　　多点分控

　　在本矿区相关领导办公室、上级管理部门设置分控中心(多个)，通过身份认证可登录网络系统，即可实时看到实时和回放的监控图像，并根据权限对系统进行操作。

　　实现功能

　　系统主要由网络工作站分控、网络中心监控、视频服务器 + 矿用摄像机三大部分组成，下面介绍前二部分，即分控和主控中心在煤矿视频监控中的特殊功能。

　　分控工作站

　　实现分布式实时和回放图像监看、存储，适合煤矿监控的主要特色为：

　　· 实现前端模拟与数字并存;

　　· 报警管理，实现与报警设备整合联动(适合矿井报警设备接入和联动);

　　· 身份认证，具极细致的密码机制;[nextpage]

　　· 智能视频分析功能(如可疑物、人脸侦测;越界、视频丢失、隐私遮罩、视频稳定报警;数字水印和快球追踪等功能。应用于矿井下极重要部位智能监视);

　　· 方便设备管理(适合于矿井下视频服务器管理);

　　· 录像检索服务;

　　· 日志记录信息;

　　· 支持C/S、B/S网络远程浏览(适合于多方式多用户接入监看);

　　· 电子地图和GIS功能(适合于矿井下视频点定位);

　　· 支持PDA及手机远程监控(适合于多方式监视);

　　· 支持动态IP方案;

　　· 完善的报警机制，通过I/O设备、电子邮件、短信等方式通知相关管理者(很适合矿井报警紧急告知);支持百万像素网络摄像机。

　　监控中心

　　包括设备管理服务器、监控管理服务器、电视墙管理服务器和权限管理服务器等(根据功能可增加)，实现多路视频监视、选择存储、电视墙、设备远端管控等功能。

　　1.权限管理服务器

　　提供用户权限集中管控功能，所有监视设备、用户密码及权限全部由身份认证服务器统一管控，本地密码系统失效，中心、分控和其他客户端只有通过连接到权限管理服务器才可进行视频监看，必须先授权，由此极大地提高了系统安全性。

　　2.集中监看管理服务器

　　该功能比较适用于煤矿视频实时监控，类似模拟矩阵，能同时对系统所有图像进行实时监视，并实现报警联动。

　　通过该设备和软件能实现对网络中的分控设备(DVR/NVR)实现远程集中管理;还能支持IP 矩阵，矩阵能浏览所有视频通道，并可任意分组进行矩阵显示;能对网络设备远程系统维护、远程录像回放、远程前端I/O 集中管理、实现控制面板功能等。

　　3.设备状态监控服务器

　　该功能较适用于环境恶劣、而可靠性要求又比较高的煤矿视频监控，使设备始终处于实时监视中。类似于医院心跳检测设备，能及时检测系统中各网络设备的运行状态。当检测到某设备无信号或有状况时，即会显示出警示，提醒用户及时处理。当收到报警信息, 该服务器能立即发出报警声响、发送电子邮件、手机短消息(需加装手机短信发送模块及SMS软件)提醒管理人员。

　　结语

　　由于国家对煤矿安全生产的重视，已大大促进了煤矿视频监控技术的发展，关键是基于先进的技术，要推出适用煤矿需求的视频监控产品。有理由相信，煤矿安全监控管理将在未来实现更加飞跃的发展。