CN102291575B - 智能化综采工作面视频监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种综采工作面监控系统及方法，包括采煤机定位系统、视频采集系统、智能控制系统、视频传输系统和地面显示系统。采煤机定位系统对采煤机所在位置进行判断；视频采集系统获得综采工作面实时视频图像；智能控制系统可对采煤机所在位置做出快速判断，控制采煤机所在区域的护罩功能的开启，使地面显示系统能自动切换到采煤机所在区域内摄像机画面；视频传输系统可通过以太网或者光纤将视频信号传送至地面监控中心；地面显示系统能自动显示采煤机所在位置的视频图像，也可任意调取任意摄像机的实时图像。本监控系统及方法先进科学，添补了综采工作面没有视频监控的这一空白，具有智能化程度高、安全可靠等优点。

Description

智能化综采工作面视频监控系统

技术领域

本发明涉及一种煤矿地下开采生产系统的监控方式，具体地说是一种智能化程度很高的煤矿综采工作面监控系统。

背景技术

煤矿井下综采工作面因为远离地面，地形复杂，环境恶劣等诸多条件限制，迄今位置没有一种实用的监控方法和系统能在综采工作面成功使用，现阶段煤矿井下的监控仅局限于各别独立的局部监控，如中央变电所、中央水泵房等地方。而煤矿生产最为关键的综采工作面监控一直是个空白。

利用智能化综采工作面视频监控系统，地面监控值班人员可以直接对井下工作面情况进行实时监控，不仅能直观的监视和记录井下工作现场的安全生产情况，对于存在的隐患能够迅速做出处理，避免可能发生的事故，也能为事后分析事故提供有关的第一手图像资料。因此智能化综采工作面视频监控系统是现代矿井安全生产监控系统的重要组成部分。

发明内容

本发明的目的在于解决煤矿综采工作面没有视频监控方法与系统的问题，提供了智能化综采工作面的视频监控系统及先进科学的监控方法，使地面工作人员及相关领导能实时监控综采工作面的实时状况，为煤矿的安全生产提供有力的安全保障。

为实现上述目的，本发明提供一种监控系统，包括用于获得采煤机位置确定的采煤机位置检测装置，获得视频图像的摄像机，保护摄像机的防尘、防水、恒温自动清屏护罩，用于转换视频信号的以太网或者光纤转换器装置，用于获得采煤机位置信号、执行护罩屏幕清洗和实现自动画面切换的智能控系统，用于图像信号的浏览、录像、回放和管理的矩阵主机，用于视频图像的单画面和多画面实现设备。

所述摄像机包括枪机和镜头两部分，枪机低功耗、低照度、超级高清晰度、高分辨率、暗区补偿、数字稳定，镜头采用广角、手动光圈和手动变焦。

所述摄像机护罩包括电源、风帘、纳米膜、雨刷、自动恒温装置。

所述智能跟踪系统包括电源模块、IO模块、CPU模块、以太网模块。

所述矩阵主机包括硬盘、高清显示接口、网络接口、控制键盘。

所述显示装置包括LED大屏幕和各监控主机。

为实现上述目的，本发明提供一种智能监控方法，其特性在于：具体步骤为：

步骤1，采煤机定位系统确定采煤机当前行走位置。

步骤2，智能控制系统判断采煤机当前位置。

步骤3，智能控制系统开启采煤机所在区域内摄像机。

步骤4，智能控制系统对摄像机护罩进行自动除尘功能。

步骤5，智能控制系统自动切换监控主机及大屏幕，显示采煤机所在区域内实时监控画面。

步骤6，由智能主机对当前画面进行录像。

本发明具有的优点和积极效果是：

本发明的视频监控系统解决我综采工作面没有实时监控这一空白，有效解决了摄像机在复杂恶劣环境下的影像采集问题，通过智能控制系统结合采煤机实时行走位置，自动切换显示综采工作面采煤机、刮板机、液压支架的实时工作画面，通过以太网或者光纤网络将各种监控信息传动到地面监控主机及大屏幕显示系统，保证了监控画面的实时性和准确性，大大提高了综采工作面的安全检测水平，降低了发生事故的几率，具有智能化程度高、安全可靠等优点。

附图说明

图1本发明智能化综采工作面视频监控系统流程图；

图2本发明智能化综采工作面视频监控系统结构框图；

图3本发明智能化综采工作面视频监控系统布置图。 

具体实施方式

下面结合附图1-3对本发明的智能监控系统及监控方法做进一步详细阐述。

如图1所示：

智能化综采工作面监控的监控方法流程如下：

步骤1 ，采煤机行走位置确定；采煤正常工作时是在综采工作面往复运动，在采煤机机身位置，内置安装一红外发射装置，在液压支架底座位置安装一红外接收装置，当采煤机行走到某一位置时，此处液压支架底座上的红外接受装置将接收到采煤机机上红外发射装置发射的信号，此时接受装置发出开关量信号给智能控制系统，综采工作面液压支架横向布置位置是固定的，智能控制系统通过判断液压支架底座上信号接受装置信号变化，即可确定采煤机当前位置。

步骤2，智能化控制摄像机与护罩功能；智能控制系统接收到位于液压支架底座红外接受装置的开关量信号后，通过CPU模块判断出采煤机位置，然后通过数字量模块启动采煤机附近的一台或多台摄像机，同时启动摄像头护罩的除尘装置。

步骤3，摄像机除尘护罩；摄像机护罩具有防爆、防尘、防水、恒温（自动制冷、自动加热）、风帘、镜片纳米膜、雨刷等功能，通过在护罩镜头表面采用纳米膜方式和护罩外设置风道使其在镜头表面形成风帘，可有效避免现场粉尘及喷雾产生的水雾，同时在摄像机镜头外配置了一个除尘、除水雨刷，通过智能控制系统可以实现对雨刷的自动和手动除尘控制。

步骤4，摄像机信号传输；摄像机自身可以实现对监控画面的放大、缩小和清晰度调整的功能。根据现场实际情况可选用不同的传输方式，一种为以太环网传输方式，另一种为光纤传输方式。以太网传输方式，将网络摄像机输出的视频信号接入视频编码器然后经过以太网传送至地面监控中心，在地面监控中心处采用网络视频解码器将以太网传输的视频信号转换为常规的视频信号。光纤传输方式将网络摄像机输出的视频信号接入光纤收发器，由光纤传送至地面监控中心，在地面监控中心采用光纤接收器将光纤传送的视频信号转换为普通的视频信号。

步骤5，监控画面智能切换；井下智能控制系统将控制信号传送给地面矩阵主机，通过对矩阵进行控制来实现监控主机画面的智能化现实，即自动显示采煤机所在位置附近的视频监控画面。

步骤6，客户端及大屏幕显示；客户端可以实现自动显示采煤机所在位置的实时画面，也可手动查看所有摄像头实时画面。大屏幕显示系统可以实现自动显示采煤机附近位置及重点监视区域的实时画面，通过监控主机可以实现对大屏幕监控画面的手动画面切换。

步骤7，监控视频的录放；通过矩阵主机和监控主机可以实现对现场监控画面的实时存储，通过监控主机和客户端可以实现对存储画面的任意时间段的录像回放查看。

如图2所示：

综采工作面智能视频监控系统结构组成如下：

采煤机定位系统。采煤机定位系统包括电源、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，红外发射装置用于发射红外信号，红外接收装置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。

视频采集系统。视频采集系统包括电源、摄像机、摄像机护罩三部分组成。摄像机护罩包括自动加热模块、自动制冷模块、清屏雨刷三部分。电源主要实现对摄像机及摄像机护罩电源的供给，摄像机主要实现对综采工作面实时画面的获得，摄像机护罩主要实现对摄像机的保护和除尘。综采工作面条件比较恶劣，为获得良好的视频图像摄像机护罩配备了自动加热和自动制冷的恒温模块，保证摄像头的正常工作状态，在护罩镜头的表面采用纳米膜处理，并在护罩镜头部分采用了风道设计，在镜头表面形成风帘这样能有效避免工作面粉尘及水雾污染镜头，在摄像头护罩配备了清屏雨刷，当屏幕受到污染时可对屏幕进行有效的清洁处理。

智能控制系统。智能控制系统包括电源模块、CPU模块、数字量模块、以太网模块四部分组成。电源模块主要实现对智能控制系统各模块的电源供给，CPU模块主要实现对采煤机所在位置的判断、智能化开启各摄像机护罩功能和智能化控制地面显示系统的画面自动切换。

视频传输系统。视频传输方式有两种，一种是通过以太网传输，一种是通过光纤传输。以太网传输包括视频编码器和视频解码器两部分。光纤传输方式包括光纤发射器和光纤接收器两部分。

地面显示系统。地面显示系统包括矩阵主机、备用主机、监控主机、电视墙显示设备和客户端计算机等部分。矩阵主机主要实现对视频信号的控制和录像，在主机出现故障时自动切换到备用主机以保证整个监控系统的正常运行，监控主机主要完成对监控画面的手动及自动管理，电视墙显示设备重要实现综采工作面的实时画面显示。客户端计算机可以实现对监控画面的显示和录像浏览等功能。

图3所示：

综采工作面智能视频监控系统布置：

综采工作面摄像机在工作面液压支架顶梁上，摄像机镜头方向应于工作面方向形成四十度左右的成像角度，这样布置能有效的增加摄像机的可视范围，减少了摄像机总体布置数量。

从综采工作面断头支架开始为一台摄像机安装位置，根据现场实际情况可以每隔两架或者三架安装一台摄像机，一直布置到工作面另一端的端头支架。

综采工作面转载机、破碎机、皮带机、设备列车等位重要设备也应布置监控摄像机。在转载机机头机尾位置分别布置两台摄像机，在皮带机机尾位置安装两台摄像机，根据现场实际设备列车长度安装相应数量的摄像机。

Claims (1)

1.一种用于煤矿井下智能化综采工作面的视频监控系统，其特征在于，包括：

网络摄像机，用于获得现场视频信号；

护罩，用于保护摄像机机体及镜头除尘；

采煤机定位系统，用于给出采煤机位置信号；

智能控制系统，用于判断采煤机位置信号，智能化的控制摄像机、护罩功能及视频画面的切换；

多路视频编码器，用于将网络摄像机输出信号接入以太网传至地面；

多路视频解码器，用于将以太网传输的视频信号转换为常规的视频信号；

光纤发射器，用于将摄像机输出视频信号接入光纤传至地面；

光纤接收器，用于将光纤传输的视频信号转换为常规的视频信号；

矩阵主机，用于图像信号的浏览、录像、回放和管理；

显示设备，用于视频图像的显示。

2．根据权利要求1所述的监控系统，其特征在于，所述的护罩具有自动除尘及恒温装置，在镜头表面采用纳米膜、风帘和雨刷装置，使摄像机在综采工作面高粉尘的环境下仍能取得良好的使用效果；雨刷除尘由智能控制系统可实现自动定时清洗或者手动任意清洗屏幕。

3．根据权利要求1所述的监控系统，其特征在于，所述的采煤机定位系统有红外对射和采煤机步距判断两种检测方式；红外对射方法是在采煤机和液压支架上分别安装红外发射装置和红外接受装置，当采煤机运行至某一液压支架处，液压支架上的红外接受装置即接收到信号，可确定采煤机当前位置；采煤机步距判断检测方式，通过采煤机在工作面来回行走的总步距是固定的，当判断出当前的步距即可判断出采煤机当前的位置。

4．根据权利要求1所述的监控系统，其特征在于，所述的智能控制系统由可编程控制器实现，可编程控制器获得由采煤机定位系统给出的采煤机位置信号，通过位置信号使显示屏自动切换到当前摄像头监视画面，可显示当前一个摄像头或邻近多个摄像头的自动切换。

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