视频跟机切换系统在采煤工作面综合自动化中的应用

韩 伟，赵金升，陈坤鹏，黄玉冬，丁少华，邓明亮（.华洋通信科技股份有限公司，江苏 徐州 6；.河南龙宇能源股份有限公司车集煤矿；.河南龙宇能源股份有限公司城郊煤矿，河南 永城 476600）

视频跟机切换系统在采煤工作面综合自动化中的应用

韩 伟1，赵金升1，陈坤鹏2，黄玉冬2，丁少华3，邓明亮3
（1.华洋通信科技股份有限公司，江苏 徐州 221116；2.河南龙宇能源股份有限公司车集煤矿；3.河南龙宇能源股份有限公司城郊煤矿，河南 永城 476600）

目前自动化设备及技术在煤炭开采领域得到广泛应用，工作面的可视化也是自动化建设不可或缺的一部分。现视频监控系统技术已很成熟，但由于煤矿综采工作面采煤机不断移动和矿用隔爆监视器空间尺寸的局限性，监控人员不能及时准确的追踪工作面采煤机的变化，无法保障安全高效的生产。本文主要介绍视频跟机切换在综采工作面自动化系统中的运用过程，配合全景拼接应用，最终实现工作面安全高效生产。

可视化；跟机切换；全景拼接

1　引言

煤炭是我国的基础产业，又是高危行业，采煤工作面作为生产的第一线，生产环境差，工作场所处于不断变化中，确保其安全性才能保障煤矿企业的安全生产。实现采煤机的可靠实时远程监控，建立一个统一的通信平台是采煤机可靠远程监控的重要内容，对底层监控网络，尤其是综采工作面的通信网络，即采用什么样的技术实现统一的通信平台，是煤矿信息化发展和实践中必须面对和解决的问题。

2　项目背景

实现煤炭安全、高效开采是国家重要的产业政策和目标，实现工作面三机自动化控制技术以及减少工作面人力物力的投入是煤炭行业先进生产力的重要体现。生产中确保集控中心操作人员能够清楚的掌握采煤机的动向。

根据实际功能需求，在采面区域内每4组支架安装一台网络摄像仪，主要监控采煤机和刮板输送机的运行情况。采面区域内共计40台网络摄像仪，对采煤机进行实时监视并在显示器上显示视频图像信息。跟机切换系统是将采煤机的运行状态画面实时显示在监视器指定位置，避免了监控操作人员不能及时跟踪采煤机运行带来的安全隐患。

3　系统运用的关键技术

跟机切换系统的运用，主要包含以下4个部分：

3.1IP网络摄像机

网络摄像机是一种结合传统摄像机与网络技术所产生的新一代摄像机，它可以将影像通过网络传输至地球另一端，且远端访问者只需要标准的网络浏览器即可监视其影像。

网络视频监控系统巨大优势是∶

简便性-所有网络摄像机都可以通过经济高效有线或者无线以太网简单连接到网络，能够充分利用现有局域网基础设施。

图1　跟机切换画面显示

图2　跟机切换画面显示

可扩展性-可增加更多摄像机。中心服务器将来能够方便升级到更快速处理器、更大容量磁盘驱动器及更大带宽等。

全方位远程监视-在任何经授权的计算机上安装客户端都可以访问。您也可通过中央服务器访问监视图像。

坚固冗余存储器-利用SCSI、RAID及磁带备份存储技术永久保护监视图像不受硬盘驱动器故障影响。

3.2流媒体软件

流媒体软件包含管理中心、流媒体服务器、客户端及录像存储回放等功能。

3.2.1管理中心

对整个网络视频监控系统的信息进行集中处理，其中主要包括信息的设置、信息的记录、信息的转发及信息的查询。对监控地点及用户信息的编辑，包括新建、修改、删除，用户进行权限设置，采用灵活的菜单级权限设置方式。

管理中心具备对设备参数、通道参数进行设置功能，对用户的操作请求进行权限认证。用户权限不可越级，当用户请求的操作不具备相应操作权限时，该用户无法进行相应操作。同时应具备巡检与校时功能：定时检查DVR/DVS工作状态，巡视其工作是否正常（如硬盘录像、网络是否正常等工作状态），定时进行系统时间校正。

3.2.2流媒体服务器转发功能

每个流媒体服务器具有对音视频流转发功能，可连接前端1-1000 台DVR/DVS，支持1-200个并发用户，确保用户浏览不出现卡顿、延时等现象。

3.2.3网络视频监控客户端功能

视频监控客户端通过流媒体服务器转发，远程实时浏览视频图像，支持1/4/6/9/16/36等全屏画面显示，上下页实现自动切换，自定义分组播放等功能。远程控制云台、镜头，控制图像参数调节，支持多窗口全屏。因不确定因素致使软件中断，可以使用恢复布局功能。

3.2.4录像系统服务器功能

录像系统服务器主要实现对监控录像数据的统一保存，对监控地点实现实时预览、录像参数配置、录像回放等功能。存储服务器软件以数据块的方式保存在预分配的磁盘空间中，通过磁盘数据的索引文件保存录像数据信息。

3.2.5集中式流媒体录像结构图，如图3。

图3　集中式流媒体录像结构图

3.3红外感应传感器

目前，现有技术中广泛使用的采煤机定位方式是红外传感器采煤机定位系统，该系统包括电源、红外发射、红外接收三部分组成。电源部分主要实现对发射装置和接收装置的电源共给；红外发射装置安装在采煤机上，用于发射红外信号；红外接收装置安装在液压支架上，用于接收发射装置发射的红外信号。通过红外对射装置可以判断出采煤机所在的位置。

红外系统的核心是红外探测器，按照探测的机理的不同，可以分为热探测器和光子探测器两大类。热探测器是利用辐射热效应，使探测元件接收到辐射能后引起温度升高，进而使探测器中依赖于温度的性能发生变化。检测其中某一性能的变化，便可探测出辐射。多数情况下是通过热电变化来探测辐射的。

3.4OPC视频联动

本系统通过将OPC程序嵌入到流媒体客户端软件内。为能够读取采煤机位置数据，必须在OPC服务器和OPC客户端建立一个相同的用户名和密码。同时需要对DCOM进行配置，确保本地安全策略配置正确。OPC的出现为基于Windows的应用程序和现场过程控制应用建立了桥梁。在过去，为了读取现场设备的数据信息，每一个软件开发商都需要编写专用的接口函数，操作比较繁琐。OPC标准以微软公司的OLE技术为基础，具有高效性、可靠性、开放性、可互操作性的即插即用的设备驱动程序。OPC的制定是通过提供一套标准的OLE/COM接口完成的，在OPC技术中使用的是OLE 2技术，OLE标准允许多台计算机之间交换数据、文档、图形等。

4　结论

通过跟机切换系统对采煤机的实时监控，更有利于实现工作面的远程控制。以工作面自动化控制为主，集控中心远程干预控制为辅的自动化生产模式，实现工作面无人跟机作业，有人安全值守的开采理念，尽可能减少工作面操作工人数量，降低劳动强度，合理控制设备运行，节支降耗，提高节能效率。

［1］刘世阳.北顾矿综合机械化岩巷快速掘进技术研究［J］.煤炭技术，2010，29（03）.

［2］王东新.综采工作面设备故障分析和诊断［J］.现代商贸工业，2010（11）.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.18.064

2015省经信委物联网和新一代信息技术项目（煤矿采、掘装备智能控制系统的研发及产业化）

韩伟（1989-），男，江苏徐州人，主要从事矿井综合自动化、信息化的研究与应用工作。