煤矿调度指挥系统的探讨

――煤矿安全生产指挥中心视频监控与扩音系统

文：张玮常州市盛和电子有限公司
杨光林永荣矿业有限责任公司韦家沟煤矿

    煤矿作为重要能源基础产业，煤矿安全生产是矿井的命脉所系，又关系到矿区千家万户。随着人们物质文化生活水平的不断提高，安全生产的重要性越来越突出，在具体生产过程中必须坚持安全第一、不安全不能生产的原则。就煤矿而言，它对安全生产特殊的要求主要是加强对人和设备的管理，及时发现各种违章或违规的苗头，并能有效的制止，因此需要能及时监视到井下的生产情况，调度指挥人员能及时看到并发现事故的隐患，并能直接呼叫到现场的相关人员。因此配备符合煤矿安全要求的监视和指挥系势在必行。

    系统特点：
    1. 可视定点呼叫；
    2. 视频、话音共光缆传输；
    3. 抗噪音性能强，可在115dB的噪音环境中正常使用；
    4. 系统结构简单，布线方便；
    5. 与独立系统相比，系统的造价低廉；
    6. 传输距离远，可达40km。

    监视系统的核心部分是矿用隔爆视频系统、矿用隔爆扩音系统和光纤传输系统。

    矿用隔爆视频系统

    目前煤矿主要使用的隔爆视频产品，从型式上主要分：隔爆型和本安型；从功能上分：固定式和活动式。固定式适合在井下的调度，例如泵房、绞车房、下井口等场所，具有安装调试方便，而且价格低的特点。在前几年一直被广泛使用。

但随着电子技术的发展、集成电路的发展，数字调速技术的使用，井下视频监控技术取得了突破并发展的更加成熟。与固定式视频监控技术相比，一体化矿用监控技术所具有的优越性和高性价比是无可比拟的，他它代表了未来矿井监视各领域的发展应用方向。

一体化视频监控设备，集矿用光纤通信技术、矿用视频监视技术和矿用调速运动控制技术为一体，它能实时输入井下的生产图像，快速跟踪图像中的人和设备，获得各种井下的实时数据。

    一体化监控设备的主要优势：

    1. 利用大倍数镜头与CCD集成的摄像机作为视频传感器。镜头的焦距变化范围可从8mm–48mm，有效地提高监视半径、提高设备利用率。摄像机可利用红外低照度、高清晰折度的机芯，满足煤矿井下光线较低的要求。
    2. 一体化视频监视设备的位置可以根据井下的状况任意设置，可根据要求完成上、下、左、右四个方向的大角度寻迹。
    3. 运动控制机构采用数字直流调速技术，最大的响应速度可达40°/S，可有效地跟踪人员和车辆的运动情况。
    4. 采用模块化结构设备和CPU系统设备分主系统模块、运动控制模块、摄像机镜头控制模块和辅助设备控制模块。模块采用AVR单片机技术，它具有抗干扰能力强、指令周期快、系统维护方便的特点。

    一体化视频监视技术在矿井的运动控制方面应用最为复杂，运动机构采用低压行星齿轮结构的电机，直流数字调速技术的可靠应用，改变了固定式摄像机的监控定点，更提供了对人员设备的跟踪能力。采用一体化视频监视技术后，传统应用的固定式摄像机正在被取代。此类的典型设备以为KBA118矿用隔爆型一体化摄像仪。

    矿用隔爆扩音指挥系统

    矿用隔爆扩音呼叫系统作为调度指挥的重要手段应用在煤矿的指挥工作中。

    系统采用矿用数字抗噪通信技术，话站可用光纤接口，接入程控变换机，可将各话站的信令传输线和话音传输线串接起来使用，即组成总线式抗噪扩音系统。系统具有组呼、群呼功能，控制语音的全扩功能站。

    系统实现的功能和技术特点：

    1. 调度话站组呼/全呼功能
    调度话站只有组扩功能，无点扩功能
    （1）调度话站组呼
    调度话站通过拨号，可打开系统中指定分组内的全部用户话站，实施分组广播；若有被叫用户话站摘机，分组内其它用户话站扩音关闭，调度话站与摘机用户话站之间进行双工通话。
    （2）调度话站全呼功能
    调度话站通过拨号，可以打开系统中全部用户话站，实施全线广播；若有被叫用户话站摘机，其它用户话站扩音关闭，调度话站与摘机用户话站之间进行双工通话。

    2. 用户话站点呼调度话站功能
    （1）用户站通过拨号，可以打开调度话站实施点扩；若调度话站摘机，调度话站扩音关闭，此时用户话站与调度话站进行双工通话。
    （2）若有多个用户话站同时呼叫调度话站时，可实现多个用户话站与调度话站之间的多方通话。

    3. 用户话站组呼/全呼其它用户话站功能
    （1）用户话站组呼功能
    用户话站通过拨号，可打开系统中指定分组内的全部用户话站，实施分组广播；若有被叫用户话站摘机，分组内其它用户话站扩音关闭，主叫用户话站与摘机用户话站之间进行双工通话。

    （2）用户话站全呼功能
    用户话站通过拨号，可打开系统中全部用户话站，实施全线广播；若有被叫用户话站摘机，其它用户话站扩音关闭，主叫用户话站与摘机用户话站之间进行双工通话。

    4. 扩播优先级
    （1）调度话站扩音指令可中断用户话站扩播，优先执行调度话站扩播指令；用户话站扩播指令不能中断调度话站扩播指令；
    （2）用户话站的全部指令优先级高于其组扩指令。

    光纤传输系统

    作为井下和地面的传输通道，有效地将矿用一体化摄像仪和井下话站的视频、话音、信令、控制指令进行传送，使用光端机进行综合信号的传输，可有效解决信号长距离传输的损耗，提高信号的抗干扰能力。可通过一根单模或多模光纤，实现对视频图像、运动机构控制指令、话音信号、信令的综合同步传输，同时解决多次布线的强度，大大降低了系统的造价。

    光端机采用8位数字编码技术，其高质量的视频传输效果可达到扩播级，并支持RS32、RS422和RS485数据，音频、开关量、电话等信号的单双向传输，传输信号的类型和数量可根据实际的应用要求配置。整个系统可完成光纤自愈环，可解决煤矿通信、监控系统的防雷问题。

    光纤传输系统的功能特点
    ◆8位数字式视频编码传输
    ◆达到广播级标准
    ◆同NTSC、PAL、SECAM兼容
    ◆通过单根光纤可传输多达3路RS32、RS422、RS485，触点开关，音频、电话等信号，3路通道点对点的传输结构，信号类型及数量可随意组合。
    ◆开关量：输入输出采用继电器
    ◆音频宽带300-4000Hz，600欧姆的音频输入阻抗
    ◆符合ETARS-232、RS422、RS485的技术规格
    ◆单、双向数据传输单路最大速率为76.8khns

    视频监视及扩音呼叫的应用
    视频监视及扩音呼叫系统在煤矿近几年来已被成熟的应用，而子系统可以以独立方式存在，也可综合应用。煤矿安全生产要求越来越高，发展速度非常快，综合应用的技术已非常成熟，作为监控的一个发展方向，已被越来越多的煤矿所接受。不同的煤矿可根据实际情况选择适合自己的方案。