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第1章

1.1 应用背景

近年来,各地区、各矿山企业全面贯彻落实煤矿瓦斯治理的各项政策措施,全力推进煤矿瓦斯治理攻坚,实现了煤矿重特大瓦斯事故较大幅度下降的阶段性目标。但煤矿瓦斯治理基础工作仍很薄弱,重大瓦斯事故尚未得到有效控制,特别是瓦斯钻孔施工过程中的监督仍然普遍靠人工进行,难免出现漏洞,致使瓦斯治理措施落实不到位,效果不达标。为贯彻落实《国务院办公厅转发国家发展改革委国家安全监管总局关于进一步加强煤矿瓦斯防治工作若干意见的通知》(国办发(2011)26)精神,加强瓦斯钻孔施工监督管理,确保措施落实到位,进一步提高煤矿瓦斯治理水平,特在煤与瓦斯突出矿井推广使用钻场视频监控系统。

1.2 需求分析

瓦斯钻场无线视频监控系统重点监控钻孔深度,钻孔进尺验收,打钻施工活动全过程,重点监控探放水钻孔和特殊区域水害防治钻孔,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。

1、钻场视频摄像仪尽量采用无线摄像机以便于移动,减少线缆架设与移动的工作量。

2、钻场视频摄像仪尽量采用低照度红外高清数字摄像仪,因钻场环境亮度多数不足。

3、掘进工作面的钻场视频监控系统需为本质安全型系统。

4、视频监控系统井下设备应设置在便于观察、调试和检验,围岩稳定,支护良好,无淋水、无杂物的位置。 

5、视频监控系统支持前端与中心端同步实时存储。

第2章 系统总体设计

2.1 设计思路

瓦斯钻场无线视频监控系统以方便安装与移动、具备高清晰画质、支持无线语音通信,兼顾人员定位与瓦斯监控为核心。因为瓦斯钻场为高危作业区域,即要实现对钻场实时工作的视频监控,也要满足正常作业与发生突发事件时现场工人通信联络的需求,人员定位与瓦斯监控的辅助也是为现场的安全生产提供进一步的保障。

瓦斯钻场所在的位置不一定都具备网络通信基础,许多位置即没有无线网络覆盖也没有光线到达,为了实现钻场的视频监控还需要重新建设网络,时间与设备投入较大且容易影响工作进度,瓦斯钻场无线视频监控系统以方便快速部署为核心,保障安全管理措施可以方便、可行的实施。

2.2 系统特点

1300万高清红外无线摄像机,超过8小时超长待机;人员定位、无线通

信、视频监控三网合一;

2300Mbps带宽的 Wi-Fi无线通信;

3)支持语音、视频、数据的无缝漫游;

4)支持全无线组网,轻便部署、易移动,具备全电池供电功能;

5Wi-Fi + Zigbee 双无线Mesh网络,支持无线传感器接入;

6)具备完整的视频管理、存储、显示产品线,兼容海康、大华等国内一线

品牌,支持多级组网,提供SDK

7)全本安的系统与产品;

8)支持移动快速部署;

2.3 系统功能

2.3.1 视频监控功能

1)        实时视频监控

2)        移动视频监控

3)        录像存储功能

4)        报警联动功能

5)        电子地图

6)        远程配置维护

7)        多级管理权限

8)        视频智能分析

 

2.3.2 无线通信功能

1)        移动语音、短信通信功能

2)        脱网通信、语音对讲功能

3)        语音、视频跨基站切换无缝漫游

4)        手机、固话统一调度、中继汇接功能

5)        调度功能:强插强拆、群呼组呼、录音、会议、监听

6)        无线摄像机接入功能

7)        2.4+5GHz双频全无线组网功能

第3章 前端设计

3.1 固定安装使用场景

无线摄像机与基站均固定安装于需要监控的巷道内,摄像机与基站之间通过无线传输。基站之间、摄像机之间均可以通过无线组网的方式实现监控区域的延伸,省去了信号传输电缆或光缆布设与回收的工作量以及由此导致的故障与维护量。选取距离井口或井下环网最近的一台基站作为落地点,通过光纤以太网实现信号的上传。

3.2 移动安装使用场景

基站固定安装于巷道壁,摄像机安装在三脚架上或钻孔台车上,摄像机与基站之间通过无线传输。选取距离井口或井下环网最近的一台基站作为落地点,通过光纤以太网实现信号的上传。

3.3 便携使用场景

摄像机可由各班组每天携带下井,摄像机电池续航能力大于连续8小时,在钻孔现场摄像机可以安装在三脚架上或钻孔台车上,省去摄像机接电的工作量。

第4章 传输网络设计

瓦斯钻场所在的位置不一定都具备网络通信基础,许多位置即没有无线网络覆盖也没有光缆到达,这时为了实现钻场的视频监控还需要重新建设网络,时间与设备投入较大且影响工作进度,很容易导致该措施无法实际实施。瓦斯钻场无线视频监控系统以方便快速部署为核心,保障安全管理措施的可实施性。

4.1 基站布置

一台基站固定安装于顺槽进口位置,采用光纤传输+无线配置,通过100Mbps以太网单模光纤上联井下工业环网交换机或直连地面监控中心;

视钻场距离顺槽入口的位置配置全无线中继基站,中继跳数较多(大于3跳)或接入的摄像机数量较多时(大于10台),可以配置专用的2.4G5G上联通道。

 

4.2 网络构建

基站有线组网采用百兆光纤以太网,每台基站具有2个百兆以太网光口(单模,1310nm),基站间以“链型”拓扑连接,单条链上串联基站数量建议控制在32台以内,遇有分支巷道可通过“共缆分芯”的方法解决,如下图所示:

 

井下系统可汇接于地面的汇聚交换机,也可就近接入井下环网交换机。

基站间的无线组网支持链型、星型组网。

第5章 监控中心设计

5.1 总体设计

监控中心是所有系统的汇聚点,负责配置管理系统中的设备,管理业务的注册、连接、转发,接收上报的位置、视频图像、告警等信息。根据实际需求,可在监控中心部署集中存储、显示、管理设备。监控中心预留通信接口,以便于和上级平台、企业网、公网的对接。

 

5.2 系统组成

监控中心通过监控网络与前端设备资源连接,对前端监控资源进行整合,对前端设备进行集中维护和管理,负责信息的接收、监控。

监控中心主要由调度交换机、调度台、通信网关、应用服务器、监控客户端、存储设备、解码设备、网络交换机、防火墙、大屏显示设备等组成。为保障前端系统的监控质量,中心需具备完善的机房基础保障和先进的网络设备、丰富的网络带宽资源;为保障系统的稳定运行,监控中心的网络采取双网配置,所有设备都冗余配置在两个不同的网络中;为保障中心系统的网络安全,需在中心系统与前端系统和上级平台之间配置防火墙,通过定义安全策略来实现网络安全。

5.2.1 移动通信部分

监控中心移动通信部分设备由调度交换机、调度台、通信网关、维护主机组成,软件由调度通信软件、调度台软件组成。系统兼容基于WLAN的无线传输系统以及基于SIP的调度、交换设备。

5.2.2 视频监控部分

监控中心视频监控部分设备由网络视频解码器、网络硬盘录像机、维护主机组成,大型系统主要由综合接入服务器、网络存储服务器、存储盘阵、网络平台服务器、维护主机组成,软件主要由视频管理平台软件、监控客户端软件组成。系统兼容海康、大华等国内主流品牌的软硬件系统与设备。

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脚注信息

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