一、項(xiàng)目背景
煤礦井下絞車提升斜坡坡度大，運(yùn)輸距離長(zhǎng)，易發(fā)生跑車事故或掉道事故，絞車司機(jī)對(duì)巷道運(yùn)行的車輛狀態(tài)及巷道中是否有行人、斜巷各車場(chǎng)的甩車道岔及車場(chǎng)入口處的人員情況不甚了解。目前傳統(tǒng)的視頻控制裝置只是采用對(duì)固定區(qū)段安裝監(jiān)控?cái)z像頭的方式進(jìn)行有線傳輸控制。只能對(duì)絞車沿途的重要位置，如井底上下車場(chǎng)、各甩道、岔道和跑車防護(hù)裝置等處進(jìn)行實(shí)時(shí)定點(diǎn)的視頻監(jiān)控，不能對(duì)斜坡提升全程進(jìn)行監(jiān)控。
二、研究?jī)?nèi)容
1.組成及功能
該系統(tǒng)由礦用隔爆型機(jī)車顯示器、礦用隔爆型攝像儀（礦用隔爆型無線車載攝像頭）及無線網(wǎng)橋組成。
礦用隔爆型顯示器作為系統(tǒng)終端，采用高分辨率TFT液晶屏，圖像清晰細(xì)膩，色彩艷麗、接收靈敏度高，抗干擾性強(qiáng)；支持圖像上下、左右翻轉(zhuǎn)控制，適應(yīng)不同的安裝使用方式、具備定時(shí)開關(guān)機(jī)及無信號(hào)自動(dòng)待機(jī)功能。
礦用隔爆型攝像儀是系統(tǒng)的前端裝置，將現(xiàn)場(chǎng)情況轉(zhuǎn)換成視頻模式。具有高質(zhì)量圖像，攝像機(jī)可以根據(jù)輸入光線的強(qiáng)弱在彩色和黑白之間切換；其中內(nèi)置有數(shù)字式移動(dòng)檢測(cè)和超級(jí)動(dòng)態(tài)功能，對(duì)于陰暗差極大的拍攝對(duì)象，以像素為單位進(jìn)行亮度補(bǔ)償，拍攝出更為自然的圖像；可以從內(nèi)部同步、自動(dòng)增益控制電路、圖像保持、數(shù)字降噪等功能。
無線網(wǎng)橋是中間裝置，將礦用隔爆型攝像儀形成的視頻信號(hào)通過增益后無線傳輸?shù)较到y(tǒng)終端顯示器上。為礦用本質(zhì)安全型產(chǎn)品。供電電壓DC:110V、DC:12V；監(jiān)測(cè)距離：>100（m），額定工作電流: ≤500mA； 采用DSSS/OFDM射頻方式；內(nèi)置雙極化、天線增益功能，使傳輸信號(hào)不衰減。
2.工作原理
（1）安裝位置
無線車載攝像頭卡在斜坡提升中的列車頭尾礦車的上端沿處，如圖1所示。
圖1 無線車載攝像頭安裝示意圖
無線網(wǎng)橋安裝在斜坡巷道的巷幫上，間距不大于100m，數(shù)量由斜坡長(zhǎng)度而定。礦用隔爆型顯示器安裝在絞車房?jī)?nèi)絞車司機(jī)易觀察的地點(diǎn)或與操作臺(tái)并列安裝均可。
（2）工作原理
利用安裝在礦車兩端的礦用隔爆型無線車載攝像頭將礦車運(yùn)行的圖像傳輸給安裝在巷道內(nèi)的無線網(wǎng)橋，通過無線網(wǎng)橋?qū)嬅鎮(zhèn)鬟_(dá)到安裝在絞車房?jī)?nèi)的礦用隔爆型顯示器上，整個(gè)流程如圖2所示。
圖2 無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)流程示意圖
3.技術(shù)改進(jìn)
因單個(gè)無線網(wǎng)橋接收距離不大于100m，斜坡長(zhǎng)度較長(zhǎng)時(shí)要安設(shè)多個(gè)無線網(wǎng)橋接力才能將信號(hào)傳輸?shù)斤@示屏上，且會(huì)出現(xiàn)多個(gè)畫面分屏顯示的情況。技術(shù)人員對(duì)裝置系統(tǒng)進(jìn)行了技術(shù)改進(jìn)。首先把無線網(wǎng)橋傳輸?shù)漠嬅鎮(zhèn)魉偷浇g車控制系統(tǒng)的寄存器內(nèi)，設(shè)置繼電器控制無線網(wǎng)橋發(fā)回到寄存器的視頻信號(hào)；然后在絞車PLC程序設(shè)置中，在IN段輸入所需范圍值（無線網(wǎng)橋的接收信號(hào)能力值）后接入一個(gè)繼電器，在OUT段輸入另一個(gè)繼電器并設(shè)置好所需范圍值，數(shù)量與整個(gè)斜坡安設(shè)的無線網(wǎng)橋相同；由于每段只有一個(gè)繼電器動(dòng)作輸出，系統(tǒng)寄存器就只能輸入一路視頻信號(hào)到顯示屏，因此通過PLC程序檢測(cè)到礦車運(yùn)行到斜坡某段就只能輸入這一段的視頻信號(hào)到顯示屏；從而實(shí)現(xiàn)顯示器只顯示一個(gè)畫面，同時(shí)也保證了視頻傳輸信號(hào)的質(zhì)量。
4.系統(tǒng)特點(diǎn)
（1）實(shí)用性
無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)在斜坡中的運(yùn)用能夠使絞車司機(jī)看到列車運(yùn)行的動(dòng)態(tài)情況，并根據(jù)實(shí)際情況對(duì)絞車做出正確的操作，真正實(shí)現(xiàn)了斜坡“行人不行車，行車不行人”的安全目標(biāo)。因采用無線傳輸，減少了有線傳輸纜線中的信號(hào)衰減，傳輸質(zhì)量高；也取消了線纜的巷道安設(shè)和日常維護(hù)工作。
（2）先進(jìn)性
無線傳輸?shù)囊曨l監(jiān)控系統(tǒng)采用無線數(shù)字網(wǎng)橋信號(hào)傳輸方式，以高速數(shù)據(jù)處理能力進(jìn)行視頻采集和處理；能夠利用顯示器的高分辨率大大提高了圖像質(zhì)量，同時(shí)具有抗干擾性強(qiáng)，不易失真，傳輸無延時(shí)等優(yōu)點(diǎn)，避免斜坡提升事故發(fā)生。同時(shí)攝像儀的電源采用高容量可充放電鎳氫電池，能持續(xù)工作10小時(shí)，以保證正常生產(chǎn)需要。
三、應(yīng)用效果
通過無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)在多個(gè)礦井斜坡提升中的成功應(yīng)用情況來看，其性能可靠穩(wěn)定，效果顯著。
無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)和絞車PLC裝置、斜坡防跑車裝置、斜坡司控道岔等配合構(gòu)成聯(lián)動(dòng)機(jī)制，實(shí)現(xiàn)與絞車聯(lián)動(dòng)的功能。絞車司機(jī)在絞車房?jī)?nèi)可通過無線視頻監(jiān)控在顯示屏上實(shí)時(shí)觀察斜坡運(yùn)行車輛運(yùn)行和警戒范圍內(nèi)的人員情況，選擇準(zhǔn)確的操作方式，提高了斜坡安全運(yùn)輸?shù)目煽啃?。通過井下工業(yè)以太網(wǎng)將視頻信號(hào)傳輸至地面，可以實(shí)現(xiàn)井下斜坡的遠(yuǎn)程監(jiān)控。該成果可在斜坡提升礦井中廣泛推廣應(yīng)用。
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