1礦井概況

　　平莊煤業(yè)公司元寶山露天煤礦是我國上世紀80年代投資建設的大型露天煤礦，礦區(qū)位于內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，礦區(qū)長30km，寬4km，面積120km2。是國內目前現(xiàn)代化程度最高的露天礦之一，設計能力為年產(chǎn)原煤500萬t，開采優(yōu)質褐煤。元寶山露天煤礦礦田內有12個煤層，累計可采厚度76.7m，可采儲量為3.92億t，設計服務年限71a。根據(jù)區(qū)域地質情況和煤層賦存情況，設計采用：上部剝離采用輪斗挖掘機－膠帶運輸－排土機的連續(xù)工藝，采煤采用單斗挖掘機－汽車運輸－破碎機－膠帶運輸?shù)陌脒B續(xù)工藝。

　　2礦井需求

　　露天礦選用的設備均為國外、國內大型設備，自動化程度高、設備昂貴，設備的生產(chǎn)能力大，因此設備運行的好壞，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，監(jiān)測露天礦輪斗挖掘機、皮帶運輸機、破碎機、轉載機、排土機的生產(chǎn)運轉狀況，同時監(jiān)測排水坑水位、露天礦礦坑概貌等，覆蓋范圍為露天礦采掘場、外部排土場、運煤皮帶走廊，通過視頻監(jiān)控為露天礦的安全生產(chǎn)提供保證，及時發(fā)現(xiàn)露天礦各環(huán)節(jié)的運行問題，確保露天礦的生產(chǎn)安全穩(wěn)定運行。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)視頻技術來協(xié)助做好安全保衛(wèi)工作。

　　3系統(tǒng)設計

　　煤炭科學研究總院撫順分院受平莊煤業(yè)集團公司委托，就平莊元寶山露天礦網(wǎng)絡化視頻監(jiān)控項目提出設計施工方案。做為一個國家級專門從事煤礦安全生產(chǎn)研究的專業(yè)院所，我們在進行系統(tǒng)設計和設備選型時充分考慮到了露天煤礦實際生產(chǎn)情況。全方位實時監(jiān)控元寶山露天礦生產(chǎn)、重要設備的工作狀態(tài)，確保煤礦安全生產(chǎn)、管理有效開展。

　　由于元寶山露天煤礦現(xiàn)場，特別是戶外設備使用條件差、環(huán)境特殊，冬季溫度最低可達零下25℃，夏天雖高溫度可達40℃。所以在設備選型設計時，必須首先重點考慮設備的安全性和可靠性；其次要著眼于長遠發(fā)展，系統(tǒng)及設備選擇要先進、靈活、兼容能力強、市場貨源充足、使用維護方便。本著降低投資成本和更好地實現(xiàn)功能的原則，整體設計采用數(shù)字化無線網(wǎng)絡視頻監(jiān)控方式。

　　3.1視頻信號采集

　　根據(jù)礦區(qū)實際情況及管理需求，共配置58臺攝像機。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。四處集水坑和三處卸載站采用固定云臺攝像機，為便于夜間監(jiān)測水位，四處集水坑均配有紅外攝像裝置，紅外裝置可根據(jù)光線強弱自動開啟。其它各監(jiān)控點攝像機采用低照度彩色一體化攝像機，最低照度可達0.008Lx，適于低光照環(huán)境應用，也是目前市場上高端攝像機產(chǎn)品。并配有旋轉云臺及防雷設施，通過監(jiān)控中心視頻處理主機可對云臺進行遙控控制，確保對觀測點進行全方位的監(jiān)控。

　　3.2視頻信號傳輸

　　由于考慮到露天煤礦礦區(qū)范圍大，設備移動頻繁，所以視頻傳輸方式根據(jù)監(jiān)控點的安裝位置、設備電源取向及視頻信息的合理傳輸方式等要求，采用有線傳輸和無線傳輸相結合的方案，對隨工作面推進需移動的各點采用無線視頻傳輸技術，而對于不動點為防止大型設備對視頻信號傳輸?shù)挠绊懀捎霉饫|傳輸，有線傳輸介質全部采用鎧裝光纜，以保證地面與地面之間、地面與坑下之間傳輸光纜機械強度的要求。光纜可利用膠帶輸送機，沿輸送機走向支架鋪設，為便于今后延長和移動，在設計中采用快速延長和接續(xù)裝置。

　　而對于此套系統(tǒng)來說，無線傳輸設備是關鍵性設備，所以根據(jù)用戶實際的需求情況，我們推薦用由具有國際領先通訊技術的Motorola(摩托羅拉)生產(chǎn)的HotZones設備，解決無線視頻傳輸?shù)逆溌凡糠帜壳笆袌錾系臒o線LAN產(chǎn)品由于管理性、安全性和對有線網(wǎng)絡的依賴成為無線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線LAN廠商推出了基于Mesh技術的無線LAN產(chǎn)品，它是一個動態(tài)的可以不斷擴展的網(wǎng)絡架構，任意的兩個設備均可以保持無線互聯(lián)。該技術可以幫助使用無線通訊設備的用戶，自行制作一個擁有自動組網(wǎng)、自動回復功能的寬頻網(wǎng)絡。該網(wǎng)絡即使在最惡劣的情況下，亦可正常工作，在沒有任何網(wǎng)絡基礎設備的情況下，相互之問也能快速連接。為了降低大型機械設備對無線視頻的干擾，系統(tǒng)的無線傳輸不采用傳統(tǒng)的模擬微波方式，而采用數(shù)字微波和視頻服務器相結合的方式。并且設計為中心集群管理形式，大大地節(jié)約了投資，無線模塊能夠在頻率5.2GHz或者5.7GHz頻段上部署，干擾小，安裝無源反射器傳輸距離可達32.19km，信令速率10Mbps。在無線傳輸系統(tǒng)中，接入點模塊控制時隙的分配，每個用戶模塊在指定的時隙與接入點模塊通信，接入點模塊根據(jù)用戶在上行鏈路和下行鏈路中的數(shù)據(jù)要求來分配時隙，保證整體網(wǎng)絡的無縫通信。系統(tǒng)結構靈活多樣，每個模塊可以在60o扇區(qū)內為最多200個用戶提供網(wǎng)絡服務，每一個模塊覆蓋60o扇區(qū)，6個模塊總共360o，實現(xiàn)全方位網(wǎng)絡覆蓋。
　　3.3視頻信號的接收廈處理

　　前端攝像機攝取的視頻信號經(jīng)過無線方式或光纜傳輸，進入到礦監(jiān)控室的監(jiān)控主機內，配置的監(jiān)控主機可接收64路視頻信號，并且具有視頻矩陣及硬盤錄像功能，視頻信號進入監(jiān)控主機，在主機顯示器上既可分割顯示也可單畫面顯示，可有選擇的將視頻信號切換分配到電視監(jiān)控墻上，視頻主機可對前端任一路攝像機進行云臺及鏡頭控制。

　　對大屏幕系統(tǒng)方案的設計，應堅持高起點、高標準、嚴要求，并結合多年來積累的系統(tǒng)設計和工程實施經(jīng)驗，遵循科學的設計原則、設計標準和設計規(guī)范，突出先進性、適用性和經(jīng)濟性，且具有一定的超前性，以確保系統(tǒng)建成后達到國內一流水平。電視墻組成方式或設計方案要求整體效果美觀大方，更具人性化設計。電視墻2側各采用8臺工業(yè)監(jiān)視器、中間采用DLP構成一幅大屏幕系統(tǒng)。當今，在投影顯示領域，從模擬電路驅動顯示轉向全數(shù)字顯示系統(tǒng)是一個質的飛躍。從DLP投影機到控制系統(tǒng)全部采用數(shù)字化方式，標志著當今世界的最新顯示和處理技術。通過自行開發(fā)研制的系統(tǒng)管理軟件，通過串口和IP并行結構將各個離散的子系統(tǒng)有機的結合在一起，系統(tǒng)軟件采用C/S的工作模式，有利于實現(xiàn)網(wǎng)絡的分控和權限的集中管理。系統(tǒng)軟件采用模塊化的設計，具有良好的先進性和擴展性。高分辨率的工業(yè)監(jiān)視器分辨率可達1024×768，逐行掃描使畫面更加流暢，內部高保真器件及散熱設計，可適應長期連續(xù)工作。

　　3.4視頻聯(lián)網(wǎng)

　　采用先進成熟的聯(lián)網(wǎng)技術滿足元寶山露天礦系統(tǒng)的需求，在網(wǎng)絡設計中把先進的技術與現(xiàn)有的成熟技術、標準和設備結合起來，充分考慮到元寶山露天礦網(wǎng)絡應用的需求和未來的發(fā)展趨勢，盡可能采用先進的網(wǎng)絡技術以適應更高的數(shù)據(jù)、語音、視頻(多媒體)的傳輸需要，使整個系統(tǒng)在相當一段時期內保持技術的先進性，以適應未來信息化的發(fā)展需要。

　　礦調度室與采礦部調度室之間建設成千兆光纖網(wǎng)絡，以保證視頻信號的傳輸質量。對于采礦部調度室、采礦二部調度室、選煤廠調度室的設計，采取網(wǎng)絡視頻監(jiān)控方式，監(jiān)控終端采用專用網(wǎng)絡監(jiān)控終端，支持16路網(wǎng)絡實時顯示、瀏覽，網(wǎng)絡功能強大，具有控制、錄像功能，可對任一攝像點實施控制，信號方式QCIF、CIF可任選，并且?guī)士烧{節(jié)。礦各級管理人員可通過電腦監(jiān)控終端對所管轄區(qū)域的攝像機進行控制、瀏覽及錄像。