数字视频监控技术在煤矿安全生产中的应用论文

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摘   要：煤矿生产具有一定的危险性，为了确保煤矿工作人员的生命安全，需要在煤矿安全生产过程中积极引入数字视频 监控技术，利用此项基础对煤矿生产的各个环节进行实时监控，为工人提供安全的工作环境。同时利用视频监控技术对可能出 现安全隐患的设备进行实时监控，将安全隐患消除在萌芽状态。信息化技术快速发展背景下，煤矿工作人员需要积极利用信息 技术，对煤矿安全生产视频监控系统进行优化与升级，利用数字视频监控技术代替传统的闭路电视监控技术，提升监控效率。 文章以分析煤矿安全生产过程中运用视频监控技术的重要意义为切入点，围绕如何在煤矿生产中运用数字视频监控技术的问题 进行简要探究。

关键词：数字视频监控技术 ；煤矿 ；安全生产

本文著录格式：  何炜.数字视频监控技术在煤矿安全生产中的应用[J].软件,2021,42(07):136-138

【Abstract】： Coal mine operation has certain risks. In order to ensure the life safety of coal mine workers, it is necessary to actively introduce digital video monitoring technology in the process of coal mine safety production, and use this basis to monitor all links of coal mine production in real time, so as to provide a safe working environment for workers. At the same time, video monitoring technology is used to monitor the equipment that may have potential safety hazards in real time, so as to eliminate the potential safety hazards in the bud. Under the background of the rapid development of information technology, coal mine staff need to actively use information technology to optimize and upgrade the video monitoring metal of coal mine safety production, and use digital video monitoring technology to replace the traditional closed-circuit television monitoring technology to improve the monitoring efficiency. Based on the analysis of the significance of using video monitoring technology in the process of coal mine safety production, this paper briefly explores how to use digital video monitoring technology in coal mine production.

【Key words】： digital video surveillance technology;coal mine;safety production

信息化技术的飞速发展，使得视频监控技术得到了 快速革新，煤矿生产过程中使用的视频监控技术逐渐向 数字化方向过渡，提升视频监控效率的同时，进一步提 升了对于煤矿生产设备以及井下情况的监控水平，为维持煤矿安全生产提供技术支撑。

1 煤矿生产过程中运用视频监控技术的重要作用

视频监控系统在煤矿安全生产过程中扮演着“关 键先生”的角色。实际工作过程中，视频监控系统采 用“一通三防”模式布置，从系统结构方面来看可以将该系统分为井下部分与地面部分两个模块，其中井下系 统的作用是借助信息化手段对各种视频监控数据进行采 集与整理，将视频信息转化为数字信号传送至地面监控 室，地面监控室中的工作人员运用专业软件，对数字信号进行加工与整理，借助这种方式对井下情况进行实时 监督。借助这种方式确保矿井下工作人员的安全。很多 煤矿井下情况十分复杂，无论是对于煤炭开采技术还是 采煤设备，都有着很高的要求。借助数字化视频监控系 统，监控室工作人员能够对井下空间的瓦斯含量、粉尘含量、CO 浓度等数据进行实时监控，若发现某一项指 标出现异常，该系统会自动发送警报，提醒相关工作人 员及时处理安全隐患，确保煤矿工人的生命安全 [1]。

2 视频监控技术发展历程

（1）点对点监控 ：最初的视频监控系统主要是利用 摄像机和监视器（电视），采用一对一连接方式，这是 闭环监控系统发展的初始阶段 ；（2）切换控制电路 ：伴 随着技术的快速发展，视频切换器、变焦镜头和云台在煤矿安全生产中逐步得到普及，多台摄像机共享一台显 示器。受到技术条件限制，这种监控系统只是单一的硬 件电路组合，切换和视频控制是相对独立的 ；（3）微处 理系统 ：微处理器的逐渐普及，使得闭路电视系统实现 了控制与切换的统一 ；（4）多媒体监控 ：相关工作人员 使用计算机传输所有视频，并使用视频采集卡在计算机 上进行采集以供观看。控制和切换主机仍然是传统的单 片机主机，借助串口与微机进行连接，借助这种方式实 现对于监控系统的控制。尽管该系统有着人性化的人机 界面，但实际上其并非真正意义上的多媒体视频监控系 统，计算机仅充当外部显示器 ；（5）网络监控系统 ：借 助互联网技术组建数字化监控网络，能够在一定范围内 形成局域网，在有限范围内实现实时监控，或者通过连 接无线通信网络，组建移动监控系统。


3 煤矿视频监控系统构成

伴随着科学技术的不断进步，煤矿视频监控系统也 在不断革新，技术已经十分成熟，能够确保该系统持续 稳定工作。这种背景下，数字化视频监控系统在煤矿生 产中得到了广泛应用。就目前视频监控系统发展来看， 广泛应用于煤矿安全生产中的数字化视频监控系统，可 以分为两类 ：（1）以单片机为基础，利用 PC 机进行视 频转换的多媒体监控系统。该系统采用基于单片机的矩 阵切换装置，使分散的硬件视频监控模块小型化 [2]。例 如，前端控制和视频切换功能在一台机器上集成。实际 工作中，依靠 PC 图像控制模块，可以实现视频矩阵的 自由切换，让负责监控的工作人员能够依据实际情况 灵活切换监控画面，对井下生产状况进行全方位了解。 （2）以 PC 机为基础，采用多媒体管控技术对矩阵视频 信号进行切换与控制。该监控系统借助串口，将报警系统与监控系统相连。依靠该系统内嵌的软件程序，实现 对于矩阵视频信号的自由切换、联动报警等功能。此 外，由于该系统具有优越的开放性，因此在实际工作 中，能够根据煤矿安全生产实际需求，将不同系统与视 频监控系统相连，比如瓦斯安全监控系统、井下作业安 全参数监控系统等，实现不同监控系统的集成，提升监控效率。

4 煤矿数字视频监控系统关键技术

4.1 单一目标追踪技术

单目标监控也是煤矿安全生产数字化视频监控系统 中重要的技术之一。广泛运用该技术，可以对特征目标 进行具体的可视化和分析，提高安全系数。但在实际煤 矿生产中，单目标运动相对复杂，同时会对照明系统产 生一定的影响。精确定位比较困难，一旦井下出现紧急情况，无法及时提供视频信号。因此，每个煤矿都需要 更有针对性地构建个体监控模式，以达到最佳个体监控 效果，提升煤矿安全生产水平。

4.2 图像清晰技术

煤矿安全生产过程中，在开采、运输等环节会出现 大量粉尘，由于煤矿井下作业空间狭小，粉尘无法及时 疏散，导致大量粉尘在井下空间中聚集。如果井下作业 空间存在大量粉尘，会对煤矿开采工作产生一定的负面 影响，为了消除这种影响，通常情况下会在井下作业空 间安装降尘设备，这些设备的工作原理是通过喷雾的方 式降低井下作业空间粉尘浓度，尽管喷雾降尘能够有效 预防高浓度粉尘对煤矿安全作业所产生的影响，但是降 尘设备工作过程中会出现大量的雾气，正是由于降尘设 备雾气的存在，导致井下视频监控信号受到影响，监控 视频画面的清晰度会大幅度降低 [3]。此外，由于大量雾 气的存在，导致数字化，视频监控系统的信号传输稳定 性也会受到影响，出现画面丢帧、卡顿等问题，无法对 井下作业情况进行动态化监控与跟踪。想要妥善解决这 些问题，相关工作人员就要思考如何降低除尘设备所产 生的雾气对数字化视频监控系统所造成的影响。经过不 断地研究发现，运用单幅图像去雾技术能够有效解决这 一问题，提升数字化视频监控系统的图像质量。


5 煤矿中数字化视频监控系统具体应用方式

在煤矿安全生产视频监控系统发展初期，大部分煤 矿都使用闭路电视监控系统。这种监控系统的优势在于 原理简单、适用性强，因此一经出现就得到了广泛应 用。但随着技术水平的不断提升，这种传统的视频监控 系统的弊端逐渐暴露出来 ：一方面，该系统信号传输是以铜线作为媒介，当视频信号传输距离超过 1km 时，视频信号会出现明显的衰耗，降低视频信号使用价值。 另一方面，这种传统的视频监控系统无法实现联网，只 能通过单一的点对点方式实现对井下作业空间的实时监 控，因此其布线的工程量很大，安装成本以及后期运维 管理成本较高。此外，这种传统的视频监控系统储存资 料的方式较为落后，不仅要耗费大量的储存介质，而且调阅查询视频的流程较为繁琐，效率不高。

伴随着煤炭行业的快速发展，传统的视频监控系统 已经无法满足煤矿井下安全生产需求。这种背景下，煤 矿公司尝试利用数字化监控系统代替传统视频监控系 统。与传统视频监控系统相比，数字化监控系统的优势 在于 ：（1）数字化视频监控系统可以实现联网功能，利 用 PC 机就可以实现图像信息的实时共享 ；（2）视频信 号传输方式得到升级，采用远程无线传输方式代替传统的点对点传输模式，不仅能够延长视频信号传输范围， 而且能够有效保证信号传输稳定性，确保视频信号质 量 ；（3）可以采用数字化储存方式代替传统储存模式， 将数字化视频监控图像信息存储在容量更大的储存介质 中，并且通过计算机技术可以实现对特定监控视频数据 的精准检索。

由于煤矿井下空间存在危险因素，因此在布置数字 化视频监控系统硬件设备时，相关工作人员需要对安装 在井下的视频监控设备进行防爆设计，确保此类设备能 够在井下稳定工作，搭载光纤网络传输监控视频信号， 采用 MPEG-4 标准进行信号传输。煤矿企业已经构建起 以太网络平台，为提升数据化视频监控系统工作效率奠 定了坚实的基础，借助该网络平台实现了监控视频信号 的网络化传输，相关工作人员可以利用不同的接收装置 查看视频监控图像，同时借助该网络平台，实现对监控 设备的调整，依据实际的监控需求，对摄像头的光圈、 焦距等参数进行实时更改，提升视频信号的清晰度。

5.1 数据采集

井下工作空间中安装的视频监控系统的核心是控制 微机。它的使用主要有以下三个功能 ：即开关量输入端 口、模拟量输入端口和开关量输出端口。其主要任务是 通过各种功能的数据端口传输数据信息，将视频数据信 息分别传送到处理器集中分析。处理器对数据进行转 换和分析之后，会将该数据与预设危险临界值数据进行 对比，一旦数据信息的数值超过或者即将达到危险临界 值，处理器将自动发送动作指令，执行关机或其他操作，避免出现井下事故。开关值的获取基于计算机位置 测量的计算。每个端口配备专用数据线，处理器统一扫 描分析，找出不同交换机的当前状态，执行打开或关闭 操作 [4]。此外，技术人员可以通过连接计算机系统来手 动控制整个操作系统，双操控体系能够确保该系统的稳 定性与可靠性。

5.2 数据传输

信号传输系统主要由信号发送装置、接收装置以及信道构成。信号传输系统的功能是采集煤矿或井下的各 种视频监控信息，并将视频监控图像转换成具体的数据 信号，通过信道将数据信号传递给地面监控室。在处理 器统一部署下，可以更好地分析各种井下生产情况。目 前常用的煤矿生产数字化监控系统中，信号传送主要依 靠数字传输与模拟信号传输两种方式，前者对容量和设 备要求较高，而后者要求比较低。各技术部门要充分结 合煤矿实际需求，针对性地选择监控设备，全面掌握煤 矿井下生产情况。

6 结语

想要确保煤矿井下生产工作的安全性，一项重要的 前提就是要构建数字化视频监控系统。利用数字化视频 监控系统，实现对于井下煤矿生产作业情况的实时监 控。通过对数字化视频监控系统的不断优化提升图像信 号质量，提升监控效率。

参考文献

[1] 张雨.钻孔施工视频监控技术在煤矿瓦斯治理中的应用及管 理[J].内蒙古煤炭经济,2020(24):159-160.
[2] 刘永刚,刘亚楠.基于无源光网络的煤矿井下数字化视频监 控系统[J].中州煤炭,2009(2):75-77.
[3] 叶群.浅谈智能视频监控技术在煤矿安全生产中的应用[J]. 电脑知识与技术,2020,16(15):247-248.
[4] 张喜萍.基于工业以太网的全数字矿井视频监控系统[J].煤 矿安全,2018,49(12):112-114.

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