煤矿井下打钻视频监控系统的设计与实现

崔青

摘要：煤矿为保证采掘工作面钻孔施工到位，要求记录整个打钻过程，该文设计了一种打钻视频监控系统，以达对打钻过程的视频录像及每一杆视频录像记录的目的。

关键词：煤矿钻孔;视频监控;数据采集; 实时监测

中图分类号：TP311      文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2021）28-0059-02

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

1 引言

视频监控系统是计算机应用技术、网络通信技术、视频传输技术等高新技术为一体的庞大系统。打钻视频监控系统建设应结合井下打钻现场的实际需求，采取有线VDSL方式传输。通过地面全程监控井下打钻情况，从源头杜绝施工人员谎报进尺、违章操作甚至打假孔等危及安全的事件发生。对安全生产、调度指挥、科学决策提供了直观、可靠的手段。

前端通信是以矿用阻燃电缆为信道进行信息传输的技术，然后再通过工业以太网传输到地面，系统具有移动方便、无电磁干扰、频带宽、本质安全、重量轻、耐水火、抗拉强度高、无中继远距離传输等优点，特别适合于环境恶劣的煤矿井下打钻现场条件。

2系统结构

打钻视频监控系统采用单独的视频监控系统和井下计数分站通过以太网信号转光纤信号传输到地面控制室，地面控制室计算机软件实时显示井下打钻现场情况，打钻开始后即录像也可用硬盘录像机全程录像，确保打钻全过程视频查询或者单个钻杆视频可单独查询，从而使打钻过程高度可视化以及便于后期查询记录。

矿井打钻视频监控系统主要由前端视频、数据采集、传输通道、后端存储/控制/显示，前端视频、数据采集部分主要由矿用本安型数字摄像仪、矿用通讯装置、矿用信号计数设备和钻场环境监测装置组成，完成对目标点的视频、数据采集;使用矿用阻燃屏蔽双绞线作为传输通道完成网络视频信号的传输;后端部分设备完成图像信息的远程浏览、网络发布和解码后上模拟显示设备显示。系统结构如图1所示。

3软件设计

3.1 钻机管理

钻机管理：钻机管理用于管理目前可使用的钻机，每个矿可以包含很多钻机，钻机的参数主要包括钻机名称、分站 IP 地址、端口号、视频 IP、视频用户名和视频密码。钻机是可以移动的可以移到不同的地点，钻机建好之后，打钻地点可以使用相应的钻机。

地点管理：不同的地点可以使用相同的钻机，钻机是可以移动的。当新到一个打钻地点时需要新建打钻地点。当钻机从一个地点移到另外一个地点时就要新建相应的地点信息。本系统中地点具有唯一性，设置好地点后实时数据页面才会有图像及数据产生;仅配置钻机不设地点的话无法采集图像。地点设置完成后点击菜单下的启动采集开始采集数据。系统需要先配置地点，地点配置完成后方可启动数据采集，若采集已经启动需要再更改地点信息，需要退出软件重新打开。每次进入系统在地点设置好的前提下都要点击启动数据采集。地点管理是对打钻地点、钻机名称选择、钻杆长度、部门和人员选择的添加、删除和修改。在已经设置好的信息后面添加完成确认按钮，当点击确认按钮后对应的地点信息和视频画面会消失后面打钻不再记录，钻孔名称的设置按日期自动生成。

3.2 实时数据

每个地点的打钻界面上的指示灯以及 LED 显示屏的数字都是和井下对应的，如图4 所示，井下变化时地面也会进行相应的变化。可以与井下对讲，但每次只能打开一个对讲，结束后方可打开另外对讲，对讲结束后点击结束对讲。

3.3 系统管理

系统管理中可以设置密码设置、用户设置和系统退出;密码设置中可以更改当前用户的密码，更改密码需提供旧密码;用户设置中可以添加、删除、修改用户和用户的身份信息设置，点击退出系统则可以退出软件。

3.4 参数设置

参数设置里包含部门管理、人员管理、钻机管理、地点管理和画面设置。

4系统功能

4.1打钻计数功能

井下打钻分站包括转换开关、按钮、指示灯、蜂鸣器，当把转换开关打到中间位置的时候所有指示灯熄灭，打到左边的时候，“进杆进程”的蓝色指示灯点亮，此时按下“进杆”按钮则蜂鸣器会点亮并发出声音，分站上的 LED 显示屏会+1当转换开关打到右边的时候功能则进行退杆的操作，按下按钮的时候“退杆指示”蜂鸣器会点亮并发出声音，分站上的 LED 显示屏会-1。正常操作的情况下，进杆和退杆是对应的，进多少杆就退多少杆，一个孔的操作进杆 LED 会从 0 升到一定的数字，再退杆 LED 会从此数字降到 0。把转换按钮打到中间位置，同时按下“进杆”和“退杆”，LED显示数值-1，系统会自动结束此次打孔信息并自动建立新的打孔信息。

4.2打钻视频查看功能

根据钻孔地点、开始时间、结束时间查询打钻历史记录，以及每一杆的视频录像。历史记录里具有打钻记录数据查询的功能，在查询界面里需有多条件搜索功能。双击数据内容能打开对应钻孔的打钻回放视频，视频播放器有进度条、播放＼暂停和截屏的功能。查询出的数据可以导出Excel表格，表格内容要有时间、地点、钻机名称、钻孔名称、压力、钻杆长度、进杆/退杆、累计杆数、累计深度等。

4.3故障日志记录功能

根据钻孔地点、开始时间、结束时间查询打钻历史记录，以及每一杆的视频录像。历史记录里具有打钻记录数据查询的功能，在查询界面里需有多条件搜索功能。双击数据内容能打开对应钻孔的打钻回放视频，视频播放器有进度条、播放＼暂停和截屏的功能。查询出的数据可以导出Excel表格，表格内容要有时间、地点、钻机名称、钻孔名称、压力、钻杆长度、进杆/退杆、累计杆数、累计深度等。

5 结束语

煤矿井下打钻视频监控系统的开发，通过在打钻过程中增加分站设备及视频监控设备打点计数的方式与地面软件系统联动，将井下打钻历史记录和视频录像进行保存，实现了对打钻过程的监督和历史记录调取查看的目的，对严格规范打钻作业具有重要意义。

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【通联编辑：光文玲】