CN104639895A - 一种用于矿场的无源视频监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于地下矿场的无源视频监控系统，系统包括“总控端”及“视频监控端”，其特征为：该系统采用恒压馈电模式，常态下“视频监控端”的“视频监控模块”处于休眠状态；当矿场发生瓦斯浓度增高等特殊状况时，“视频监控模块”可自动开始监控工作并向“总控端”报警，“总控端”工作人员即可查看矿场情况并及时做出提醒、疏散、救援等反应。本发明的益处是：系统由总控端集中供电，简化线路，方便布线；系统采用低压恒压馈电模式供电，降低电路风险；监控端监控设备可自动切换工作模式，达到节能省电的目的。

Description

一种用于矿场的无源视频监控系统

技术领域

本发明属于一种远程馈电并发送控制信令的监控系统，尤其是一种适用于矿场环境的无源视频监控系统。

背景技术

近年来，我国煤矿企业的生产安全性十分令人担忧，矿井爆炸事件时常见报，重大、特大恶性事故频发，造成国家财产及人民生命的重大损失，同时产生了恶劣的社会影响。分析近期发生的几起矿场事故我们发现，造成重大伤亡及救助困难的原因主要有：

1.地面工作人员同井下人员的信息沟通不及时；

2.地面工作人员不能及时掌握井下人员的作业进度及分布位置；

3.煤矿事故发生时，搜索效率低，抢救效果差。

由于井下作业时环境恶劣，地形复杂，且无法与地面人员及时沟通，因此在井下安装视频监控系统尤为重要。

出于成本及布线的考虑，现在一些矿场使用的视频监控系统仍是早起的模拟监控，其性能及稳定性都令人担忧。因为模拟视频信号容易产生衰耗、畸变和延时并且易受井下各种设备干扰而使得图像质量下降；另外视频信号的传输对距离十分敏感，当传输距离大于几百米时不便于系统的维护和升级。

另外矿井工作并不是时时进行的，当需要切换监控工作状态时，需要人为去启动或关闭开关，十分不方便。

针对上述问题，本发明提出一种方便地面人员实时监控和记录井下情况的远程视频监控系统，该系统采用低压恒压馈电模式，能够远程控制摄像头的开关，切换休眠及工作模式，不仅能直观监视和记录井下现场工作状况，且能及时洞察井下特殊状况的发生，并在事故发生后提供与救援有关的图像资料，以配合搜救人员工作。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种可远程控制的适用于矿场井下环境的无源视频监控系统，该系统电路设计合理、供电安全、布线方便且智能化程度较高。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种用于矿场的无源视频监控系统， 由总控端控制中心和多个视频监控端构成，二者由馈线连接；监控端由总控端统一供电，馈线可传输馈电及控制信息。

所述的局端控制中心包括“供电模块”、“智能控制模块”、“显示模块”、“总控端通信模块”及“馈线监测模块”；所述的“供电模块”与所述的“馈线监测模块”相连，用于提供终端所需馈电；所述的“智能控制模块”与“馈线监测模块”及“总控端通信模块”同时相连，用于发布唤醒和控制信令、接收检测结果；所述的“显示模块”与所述的“总控端通信模块”相连，用于显示终端传回的路况信息；所述的“总控端通信模块”与所述的“智能控制模块”、“显示模块”及“馈线监测模块”相连，用于传输及解析终端传回的图像及语音信息；所述的“馈线监测模块”桥接于馈线及所述的“供电模块”、“总控端通信模块”和“智能控制模块”之间，用于发送唤醒指令、监测馈线电流、在电流过大时保护电路。

当视频监控端增加时，只需在局端对应地增加总控端通信模块和馈线监测模块。

所述的“供电模块”从本地取电，经过变换后输出恒压馈电，供其他模块使用。

所述的唤醒信号可为极性或幅值同常态不同的直流电压或直流电压脉冲编码，或频率或相位或幅值与常态不同的交流电压或交流电压脉冲编码。

所述的“馈线监测模块”可根据馈线电流判断终端工作状态，同时该模块还设有告警装置，当监控端可控开关闭合时，馈线电流增加，告警模块提醒总控端工作人员查看。

所述“视频监控端”包括“取电模块”、“稳压供电模块”、“监控端通信模块”及“视频监控模块”；所述的“取电模块”桥接于馈线及所述的“监控端通信模块”和“稳压供电模块”之间，用于将馈线电流中的交直流电流隔离；所述的“稳压供电模块”与所述的“取电模块”、“监控端通信模块”及“视频监控模块”相连，用于为终端各模块提供电能；所述的“监控端通信模块”与所述的“取电模块”、“稳压供电模块”、“视频监控模块”及“终端控制模块”相连，用于传输及解析路况信息；所述的“视频监控模块”通过可控开关与“监控端通信模块”相连，用于采集终端的路况信息。

所述的“稳压供电模块”获取电流后经过整流变压后输出适合监控端其他模块工作的电压，为其供电。

所述“监控端通信模块”可识别“总控端通信模块模块”发送的唤醒信号，并根据信令闭合可控开关，将“视频监控模块”接入系统。

所述“可控开关”设有多控开关，用于连接和控制“视频监控模块”，该模块可根据“信令接收模块”的指令闭合连接开关，也可由井下工作人员手动闭合开关，也可设置瓦斯浓度传感器，在瓦斯浓度增高至危险量时自动闭合开关。

所述的“视频监控模块”通过“可控开关”与“监控端通信模块”相连，该模块可为一个视频监控摄像头，也可在低处多设置一个语音传输设备，除了满足日常管理所需的监控作用，当井下工作人员遇到危险或困难时也可及时同总控端端联系，表达自己需要提供的帮助。

所述“视频监控端”具有三个状态：“故障状态”、“休眠状态”和“工作状态”。

称“视频监控模块”不接入系统、视频监控端电流消耗较小的状态为“休眠状态”；称“视频监控模块”接入系统，终端电阻变小，需消耗较大电流的状态为“工作状态”；称馈线完全无电流，线路短路，或线路电流超警戒值的状态为“故障状态”。

本发明的优点在于：

1.易于矿场管理 

本发明所述的“总控端”可设在矿场地上管理室，“视频监控端”可设在井下作业地段；若矿井数量较多，分散较广时还可多套系统配合使用。本系统不仅可以满足日常监控的需要，还可在矿场无时远程关闭视频监控设备，使设备不用24小时供电，达到节能省电的作用；同时，当井下遇到突发状况而设备没有开启时，可手动开启监控设备，向地面工作人员寻求帮助。

2.系统简单易实现

本发明改变了普通监控的开启方式，并采用恒压馈电方式，馈电电压不需要根据不同情况而改变，馈电电流根据终端系统的工作模式自动改变，馈电电路简单易实现。总控端和视频监控端均可以唤醒系统，实现起来同样方便容易。

3.供电稳定

本发明采用局端统一供电模式，无需终端本地供电，使得终端监控布设不再受限于是否存在电网供电，便于设备安装和调整。且本发明采用直流恒压馈电，始终能够向视频监控端模块稳定地提供较大功率

附图说明

图1是本发明实施例中一个终端的系统框图。

图2是本发明实施例中多个终端的系统框图。

图3是本发明实施例中的馈线监测模块示意图。

图4是本发明实施例中的取电模块示意图。

图5是本发明实施例中的可控开关示意图。

图6是本发明实施例中的总控端通信模块示意图。

图7本发明实施例中的视频监控模块示意图。

具体实施方式

本实施例是一种用于矿场管理的无源视频监控系统，该系统在常态下处于休眠模式，总控端可发送直流电压极性编码来远程唤醒视频监控端，使之进入工作模式；同时，当井下发生瓦斯浓度增高，或井下工作人员遇到突发状况，而周围监控模块未开启时，井下可以手动开启摄像头，并通过低处麦克风录下求助信息传回总控端。

在本实施例中，系统包括总控端及视频监控端，系统框图如图1所示，馈线连接总控端与视频监控端，馈线可传输馈电、控制信息及视频信息。

其中，“总控端”包括：“供电模块”、“总控端通信模块”、“馈线监测模块”、“显示模块”及“智能控制模块”；“视频监控端”包括“取电模块”、“稳压供电模块”、“监控端通信模块”及“视频监控模块”。

如图2所示，当监控端增加时，只需在总控端对应地增加总控端通信模块和馈线监测模块即可。以视频监控端B为例，总控端需对应增加总控端通信模块B及接入与监测模块B，其中局端通信模块B与智能控制模块、显示模块以及馈线监测测模块B相连；馈线监测模块B与局端通信模块B、智能控制模块及供电模块相连。

所述“总控端”在本地将电压加载至“供电模块”，经变压器变换后输送给其他模块使用。供电模块可以输出多种电源电压，并可提供交流输入交流输出、交流输入直流输出、直流输入交流输出和直流输入直流输出等实施方案。上述方案市场上均有成熟产品可以使用。

所述“总控端通信模块”用于接收并解析终端发送的多媒体信息，将解析后的数据传入交换模块；以及接收交换模块传输的数据，经过处理后将信息发送给终端。该模块可由ADSL局端设备实现。

所述的“馈线监测模块”用于监测馈线状态。当监控处于休眠状态时几乎不消耗电流，因此馈线上只有很小的馈电电流；当监控端开始工作后，耗电增加，馈电电流增大；当馈线发生短路或断路时，馈线电流会突然增大超过警戒值或减小至0，此时，馈线监测模块均能检测出来。该模块可以是一个简单的电流表，用来检测馈线电流，从而判断终端处于工作或是休眠状态。馈线监测模块可加入保险丝或温控开关等模块，在馈线电流超过额定值或局端设备温度较高时，暂时跳闸以保证系统安全。

图3是馈电监测模块的一种实现方式：其中收发端与总控端通信模块相连，从馈线接收视频监控端传回的通信信息经由耦合线圈发送至总控端通信模块。一组双刀双掷开关电路与 供电模块相连，用于改变馈电电压极性，附图中的“+”、“—”符号不代表电源的正负极，只代表两种电压极性。熔断模块Z用于在馈线电流超警戒值时切断局端与终端的电气连接，该模块可由发光二极管和一个光电检测模块实现，当馈线电流超警戒值时，二极管被击穿，从而发亮，光电检测模块检测到二极管的光时则断开与馈线的电气连接。熔断模块Z及双刀双掷开关同时与总控端控制模块相连，Z为总控端控制模块输送馈线监测结果，当总控端需要唤醒监控端时，总控端控制模块向双刀双掷开关发送信令，改变开关状态，从而改变供电电压极性作为唤醒信号。

所述的“显示模块”用于接收、处理和播放视频及语音信息。“视频监控模块”开始工作后，将信息内容通过“监控端通信模块”传输回局端，“显示模块”将信息内容还原为视频、声音、图像，在显示屏显示。该模块可以由本地供电，也可以由“总控端供电模块”供电。当监控端传回语音信息时，总控端需有提醒。

所述的“取电模块”与馈线直接相连，用于将馈线电流中的交直流电流隔离，取电模块从所述的“馈线模块”取得电能给所述的“稳压供电模块”，从而激活所述的“终端”进入正常供电状态。其电路如图4所示，其中，“+”、“—”端同稳压供电模块相连，收发端同监控端通信模块相连，用于收发信息。

所述“稳压供电模块”包括滤波电路、集成稳压电路和输出滤波电路三部分。它可将馈线电流经滤波稳压后以合适的电压供给监控端其他模块工作。稳压供电模块可以是任何一种市售的成熟稳压电源模块。当监控端处于工作状态时，该模块将消耗较多电流。

所述“监控端通信模块”可以接收“总控端通信模块”发出的电压极性编码，并控制后方“可控开关”，使开关闭合。该模块包括“检波输出”及“智能处理”两个模块。其中“检波输出模块”可用二极管实现，当输入常态信号时，由于二极管D1和D2的反向截止，电路不通；当馈电电压极性反转时，二极管D1、D2导通，电流经R1、R2分压，从D3输出，作为控制后续模块的使能信号。“智能处理模块”可通过单片机或FPGA或嵌入式智能芯片等方式完成。当“信令接收模块B1”从馈线接收到电流后，经由“检波输出模块”，输出电压极性编码，“智能处理模块”通过记忆和对比来判断该编码代表的含义，从而控制“可控开关”。

所述“可控开关”用于连接“监控端通信模块”和“视频监控模块”。该模块电路如图5所示，由一个三控开关组成：K1为系统控制的双刀双掷开关，当“监控端通信模块”接收到总控端唤醒信号后即可将该开关闭合；K2为按键开关，由工作人员手动启动；K3为瓦斯浓度开关，当瓦斯浓度增高至危险量时可自动连。K1、K2、K3均可控制线路通断，当监控端工作状态改变后，总控端仍可恢复监控端工作状态。

所述“视频监控模块”可用市面上成熟产品实现，根据需要选择适合的视频监控设备及语音采集设备。其中，语音采集设备需设置开关，当井下工作人员有使用需要时以开关开启使用功能。该开关可设置为长按录音或按一下录音再按一下关闭等方式。注意，本模块产品需具备防潮防爆耐高温等性能，以适应矿井下的恶劣环境。

需要指出，本说明书中的描述仅用于说明性的目的，而不应该理解为对本发明的限制，本发明的保护范围仅取决于权利要求书的保护范围。

Claims (2)

1.一种用于矿场的无源视频监控系统，其特征为：系统由总控端控制中心和多个视频监控端构成，二者由馈线连接；监控端由总控端统一供电，馈线可传输馈电及控制信息，

所述的局端控制中心包括“供电模块”、“智能控制模块”、“显示模块”、“总控端通信模块”及“馈线监测模块”；所述的“供电模块”与所述的“馈线监测模块”相连，用于提供终端所需馈电；所述的“智能控制模块”与“馈线监测模块”及“总控端通信模块”同时相连，用于发布唤醒和控制信令、接收检测结果；所述的“显示模块”与所述的“总控端通信模块”相连，用于显示终端传回的路况信息；所述的“总控端通信模块”与所述的“智能控制模块”、“显示模块”及“馈线监测模块”相连，用于传输及解析终端传回的图像及语音信息；所述的“馈线监测模块”桥接于馈线及所述的“供电模块”、“总控端通信模块”和“智能控制模块”之间，用于发送唤醒指令、监测馈线电流、在电流过大时保护电路，

当视频监控端增加时，只需在局端对应地增加总控端通信模块和馈线监测模块，

所述的“供电模块”从本地取电，经过变换后输出恒压馈电，供其他模块使用，

所述的唤醒信号可为极性或幅值同常态不同的直流电压或直流电压脉冲编码，或频率或相位或幅值与常态不同的交流电压或交流电压脉冲编码，

所述的“馈线监测模块”可根据馈线电流判断终端工作状态，同时该模块还设有告警装置，当监控端可控开关闭合时，馈线电流增加，告警模块提醒总控端工作人员查看，

所述“视频监控端”包括“取电模块”、“稳压供电模块”、“监控端通信模块”及“视频监控模块”；所述的“取电模块”桥接于馈线及所述的“监控端通信模块”和“稳压供电模块”之间，用于将馈线电流中的交直流电流隔离；所述的“稳压供电模块”与所述的“取电模块”、“监控端通信模块”及“视频监控模块”相连，用于为终端各模块提供电能；所述的“监控端通信模块”与所述的“取电模块”、“稳压供电模块”、“视频监控模块”及“终端控制模块”相连，用于传输及解析路况信息；所述的“视频监控模块”通过可控开关与“监控端通信模块”相连，用于采集终端的路况信息，

所述“监控端通信模块”可识别“总控端通信模块模块”发送的唤醒信号，并根据信令闭合可控开关，将“视频监控模块”接入系统，

所述“可控开关”设有多控开关，用于连接和控制“视频监控模块”，该模块可根据“信令接收模块”的指令闭合连接开关，也可由井下工作人员手动闭合开关，也可设置瓦斯浓度传感器，在瓦斯浓度增高至危险量时自动闭合开关，

所述的“视频监控模块”通过“可控开关”与“监控端通信模块”相连，该模块可为一个视频监控摄像头，也可在低处多设置一个语音传输设备，除了满足日常管理所需的监控作用，当井下工作人员遇到危险或困难时也可及时同总控端端联系，表达自己需要提供的帮助。

2.根据权利要求1所述的“视频监控端”具有三个状态：“故障状态”、“休眠状态”和“工作状态”：称“视频监控模块”不接入系统、视频监控端电流消耗较小的状态为“休眠状态”；称“视频监控模块”接入系统，终端电阻变小，需消耗较大电流的状态为“工作状态”；称馈线完全无电流，线路短路，或线路电流超警戒值的状态为“故障状态”。