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1、井下数字网络视频监控系统的建立与应用司士军(平顶山煤业集团 二矿,河南 平顶山467000)摘 要:针对煤矿现已使用的模拟视频监控系统,提出了新的解决办法,对其进行数字化、网络化改造的同时,加入优先权和可扩展性。不但提高了系统的可靠性,而且实现了方便快捷地存储查询信息、异地远程监控功能。关键词:数字网络;视频监控;应用中图分类号:TD63 文献标识码:A 文章编号:1008-8725(2008)03-0021-04Building and Application of Underground Digital Network VideoMonitoring SystemSI Shi-jun(No
2、.2 Coal Mine,Pingdingshan Mining Industry Group Company,Pingdingshan 467000,China)Abstract:This paper putsforward a new wayfor Coal mining enterprises using traditional video monitoring sys2tem.It adds features of priority and expandability to it,and at the same time it applies the techniques of dig
3、itand network.It not only enhances the system reliability,but also realizes conveniently quickly to save the in2quiry information,and the different long-distance monitoring function.Key words:digital network;video monitoring;application0 前言平顶山煤业集团二矿是一个年产200万t的矿井。由于建矿时间较长,井下作业地点多、人员分散,特别是井下固定设备操作人员的素
4、质各不相同,个别操作不规范及违章现象时有发生,为此经过几地面一定要做加载和通迅试验,完好后才能入井更换,只有这样才能准确及时地判断处理电牵引采煤机电气故障。2 牵引电机故障及处理(1)故障查找及分析2006年5月,该公司土矿新购一台MG300700采煤机,在新采面调试运转,采煤机在空载情况下上下行走正常,主从变频器器显示牵引电机空载电流正常都是24 A左右,但采煤机吃到煤壁后上行割煤(注:采面上行坡度为25 左右)主从变频器行走电机电流都上升很快,马上达到变频器的额定保护电流,既80 A以上,变频马上报过载故障,机组不能正常牵引割煤。主从变频器各实现单牵,下行空载行走正常,上行时因采面坡度大,
5、都报过流故障。后来只好把试验完好的主从变频器全部更换,但采煤机故障依旧,首先电气人员下井观察后判断电气没有问题,可能是新机组、新刮板机摩擦阻力大造成变频器频繁保护。矿上与厂家协商后,把主从变频器整定值调大(注:调整变频器整定值一定在变频器容量允许范围之内),调大后故障依旧存在。机械人员判断是机械问题造成变频保护;下井更换行走轮、导向滑靴等,故障依然不能解除。采煤机在下行正常,上行空载正常,说明机械上不存在问题,还是电气问题,而变频器已经判断不存在问题,只有上下行走电机有问题。最后决定使用指针式钳型电流表测量上下行走电机的行走电流,让采煤机上行割煤,迅速测试上行电机的行走电流,三相都是67 A左
6、右,三相平衡,说明上行电机正常工作;再测试下行电机行走电流时,发现下行走电机三相电流极不平衡,更换下行电机后,机组上下行走截煤正常,故障完全排除。(2)经验总结这次故障处理时间长,人力、物力耗费大,是厂家设备出厂检测不细造成,把更换下的行走电机拿到地面拆检,发现电机转子划出一道深痕,有几片硅钢片松动,当电机负荷不大的情况下,硅钢片不会扫到转子,当负荷增大的情况下,松动的铁蕊撬起扫到定子,引起电机电流增大,电机无力。而电机三相电流不平衡为什么变频器不报故障,最后询问厂家才知,为了减少变频故障,厂家把三相不平衡参数关闭是造成三相电流不平衡发现晚的直接原因。3 结束语电牵引采煤机的故障处理对矿井维修
7、技术人员的要求比较高,只有不断学习采煤机械电气原理,在实践中不断总结经验,熟练掌握PLC技术和变频技术,才能及时准确地判断解决电牵引采煤机故障。收稿日期:2007-11-27;修订日期:2007-12-28作者简介:司士军(1968-),男,河南平顶山人,工程师,1990年毕业于原焦作矿业学院,现任平煤二矿机电副总工程师。第27卷第3期2008年3月煤 炭 技 术Coal TechnologyVol127,No13Mar,2008年的投入,建成了井下主要运输绞车、井下各变电所、各运输系统转载点的视频监控系统,直接连到矿调度室,有效控制了各类违章操作事故和不规范事件的发生。此系统存在一个缺点,只
8、有在矿调度室才能看到井下生产情况,而相关的领导、业务科室及基层单位不能了解职工在现场操作的具体情况,不能通过此系统及时指挥生产,造成信息不能共享,形成生产指挥中的不连续现象。随着煤矿信息化技术的发展和进步,自动化程度的提高,部分设备的操作逐步向无人职守方向发展,重要工作地点可视化以及视频信息的存储与共享成为必不可少的安全措施和手段。为了解决以上问题,平煤二矿根据现有的条件,经过多方论证,建成了数字网络视频监控系统。该系统引入优先权的概念,将系统的用户分为不同等级,赋予相应的优先权,同时,系统具有良好的扩展性,增加删除监控节点的成本可以忽略不计。在有权限的计算机上流畅的浏览各监控图像,达到远程指
9、挥和安全生产的目的。1 总体方案1.1 方案概述整个系统主要包括以下几个模块组成:摄像头、硬盘录像机、视频监控服务器和浏览器。摄像头是本系统中最底层的设备,负责视频图像的采集,根据不同的应用需求,可以配备不同分辨率的摄像头;硬盘录像机和摄像头之间用标准的BNC视频接口(75)连接,把摄像头采集来的视频数据进行数字化处理、压缩,并把处理过的数据发布到网络上,同时存储在本地硬盘,以便提供历史回放功能;视频监控服务器承担视频中转的任务,一方面与硬盘录像机通信,获取视频数据,另一方面向用户提供在浏览器中直接浏览视频的功能;浏览器是整个系统的最上层,浏览器可以位于本地局域网,也可以在远程通过Intern
10、et连接到本地网络。系统结构如图1所示:图1 系统结构1.2 摄像头在本方案中,已经存在传统的模拟闭路电视监控系统,为了不影响原有系统的正常运行,同时考虑到成本方面的因素,沿用现有的摄像头资源,直接将原来连接到闭路电视上的视频信号接入硬盘录像机,再将硬盘录像机的环通输出接口与原有监视器连接,保证原有系统的正常运行,增强了系统的兼容性。1.3 硬盘录像机硬盘录像机是整个系统的核心之一,其处理能力的快慢、压缩效率的高低及存储容量的大小直接影响到系统的速度、可靠性、图像质量等。本方案采用XXX威视DS-8016系列网络硬盘录像机,这是一款专为安防领域设计的优秀数字监控产品,采用了嵌入式处理器和嵌入式
11、操作系统,结合了IT领域各项最新技术,如视音频压缩 解压缩、大容量硬盘记录、TCPIP网络等技术,代码固化在FLASH中,使得系统运行更稳定。DS-8016网络硬盘录像机既可本地独立工作,也可连网组成一个强大的安全监控网。1.4 视频监控服务器视频监控服务器采用IBM xSeries 226 8488服务器,该服务器配置有Xeon3.0G的CPU,512M32的内存,73.4G B32的SCSI硬盘,两块千兆网卡,性能优越。在服务器上部署Web服务器,最终用户都通过此Web服务器访问视频监控系统。Web服务器软件采用当前流行的企业级开发平台.NET,并结合SQL Server 2000数据库存
12、储相关数据。此外,采用COM技术,结合VC+6.0开发平台,将与视频处理相关的功能封装为一个ActiveX控件,使得系统模块划分更加清晰,降低了系统的耦合性,易于升级和维护。1.5 浏览器浏览器是系统和用户的接口,要求使用Mi2crosoft IE系列浏览器,版本在5.0以上。由于采用了ActiveX控件实现视频处理的功能,所以在初次使用浏览器进入视频监控系统时,需根据系统提示,下载并安装ActiveX控件,方可正常浏览视频。2 软件设计与实现2.1 视频ActiveX控件本系统要实现通过浏览器查看视频图像。众所周知,浏览器本质上是HTTP协议的客户端,将用户的浏览网页的请求封装成HTTP请求
13、报文发送给服务器,并接收来自服务器的响应报文,解析其中的HTML内容,以适当的格式展现给用户。可以看出,浏览器本身是没有视频处理能力的,要实现在Web页面上显示视频,必须通过一种机制,将视频插入到标准的HTML文件中,ActiveX控件正是这样一种机制,它可以作为一个对象插入HTML文件中,在HT2ML中为其定义一个对象标签,有关视频处理部分就完全交给ActiveX控件来完成。视频ActiveX控件向 22 煤 炭 技 术 第27卷外界提供3个调用接口:BOOL Login(char3User,char3Password);BOOL Play(char3DVRIP,int Channel,in
14、t Port);BOOL PlayHistory(char3DVRIP,int Channel,intPort,char3StartTime,char3EndTime);其中,Login提供登录功能,验证用户的身份,只让合法用户登录,保证系统的安全性,两个参数User和Password分别为用户名和密码;Play提供视频的播放功能,其参数有3个,DVRIP表示硬盘录像机的IP地址,此处用IP地址来唯一标识一台硬盘录像机,Channel表示硬盘录像机的通道号(每个硬盘录像机最多有16个通道,因此Channel的取值范围为116),Port表示通信的端口号;PlayHistory提供视频回放功能,
15、和Play相比,它多了两个参数StartTime和EndTime,分别表示回放开始时间和结束时间。3个函数的返回值都为BOOL型,调用成功返回TRUE,调用失败返回FALSE。视频ActiveX控件采用COM技术,在功能强大的VC+6.0环境下开发,同时使用了厂家提供的客户端软件开发包,实现了同时和多台硬盘录像机、多个视频摄像头的通信,使得用户根据需要同时查看多路视频。2.2 管理与浏览界面管理平台软件在.NET环境下实现,采用数据库技术实现优先级、可扩展等先进特性。系统中的硬盘录像机和摄像头的相关参数信息都存放在数据库中,管理平台软件维护着一张映射表,如表1所示。表1 管理映射表工作组地点D
16、VRIPChannelPort排水系统-130大泵房172.16.65.218 000-240大泵房172.16.65.328 000供电系统斜井变电所172.16.65.418 000庚三变电所172.16.65.5028 000已二变电所172.16.65.6138 000 表中地点表示视频通道的逻辑名称,而一个工作组可以包含多个视频通道。用户只要指定特定的工作组中的特定视频通道就可以浏览视频,而不必关心摄像头与硬盘录像机的连接情况,极大的方便了用户的使用;同时映射表还为管理人员提供了方便,当系统做出调整,如增加、撤除硬盘录像机和摄像头,调整摄像头与硬盘录像机的连接关系时,管理人员只要根据
17、具体情况,增加映射表项或修改映射表,即可快速地实现系统升级,而无需调整现有的软硬件设置,而这一切对最终用户都是透明的。3 系统的先进性3.1 优先级由于观看视频图像需要占用较大的网络带宽(本系统设计为每通道512kbps),当同时登录系统的用户过多时,会导致系统过载,无法顺畅的浏览视频。但在某些关键时间段(如发生生产事故时),必须保证部分用户(如煤矿领导)正常浏览视频,鉴于这种需求,将系统用户划分为3个等级:超级用户(1个)、高级用户(5个)和普通用户(20个)。超级用户是系统的管理员,具有最高权限,可以执行系统配置、日常维护等工作;高级用户比普通用户权限高,可以在系统满员时强行断开普通用户的
18、视频连接。系统优先级的实施过程如图2所示,图中Super1、Super2、Super3为高级用户,User1、User2、User3为普通用户。图2 优先级实施示意图从图2中可以看出,当登录系统的用户达到上限5时,某高级用户的登录将强行挤出一个普通用户,从而保证高级用户的正常使用。从视频监控服务器接受用户登录的处理流程的角度反应了系统优先级的处理过程。3.2 可扩展随着时间的推移和使用需求的改变,摄像头和硬盘录像机的数目和分布位置可能发生变化,为了应对这种不可预知的更改,系统在设计之初就充分考虑了可扩展性,将摄像头和硬盘录像机的相关信息存放在服务器的数据库中,当这些信息发生变化时,只需使用超级
19、用户帐户登录系统,做相应的设置即可。对硬盘录像机的设置包括:IP地址、安装地点、录像策略等;对摄像头的设置包括:摄像头连接的硬盘录像机的IP地址和通道号、用于云台控制的通信波特率等。这些特性使系统能够持续平滑升级和扩展,降低整体投资成本。3.3 任意时间段回放本系统除了具有实时视频监控功能外,还将监控到的视频流保存在服务器的硬盘上,为用户提供历史视频回放功能。由于视频经过了数字化处理,检索起来相当方便,用户只需指定需要回放的任意历史时间段,系统即可快速从硬盘中检索出准确的视频数据,供用户浏览。第3期 司士军:井下数字网络视频监控系统的建立与应用 23 张集矿提升机电控模拟系统数字化改造王庆海(
20、徐州机电工程高等职业学校,江苏 徐州221011)摘 要:针对张集煤矿提升机电控系统由模拟电路改造为数字系统,由原有模拟电路所存在的问题入手,分析了其问题所在,并提出了改造方案,从而从根本上解决了原有的问题,数字电控系统具有可靠性高、稳定性好等优点。关键词:模拟电路;励磁电流 电压;励磁可逆系统中图分类号:TD53 文献标识码:B 文章编号:1008-8725(2008)03-0024-03Digital Reconstruction of Analog Electric Control System for theShaft Hoist of Zhangji Coal MineWANGQin
21、g-hai(Xuzhou Higher Vocational College of Mechanical and Electrical Engineering,Xuzhou 221011,China)Abstract:In this paper,we analysed the problem of the analogue electric control system which was adopted inthe shaft hoist in Zhangji coal mine,and put forward the scheme of technical reconstruction b
22、y using the digitalanalogue circuit system.The fact indicates that this system has better reliability and stability than the originalone.Key words:analogue circuit;excitation currentvoltage;excitation reversible system0 引言张集煤矿主、副井均选用JK MD落地式多绳摩擦式提升机,其电动机均选用1 250 kW直流低速电机,电枢回路为双并联纯12脉动可控供电方式,励磁回路由两套反
23、并联连接的可控硅全控桥构成。电控系统调节部分由模拟电路+有触点继电器的控制方案。自1998年5月和1999年9月副井、主井完全投入运行以来,由于其电控系统的调节保护回路都采用模拟电路,控制采用的是继电器逻辑,这种系统受元器件设计和制造水平的限制,存在着结构复杂、故障率高、工作稳定性差、精确度低等缺陷,已威胁着矿井提升机的平稳、可靠、安全、高效运行,为保证提升机的长期正常运行,需要对电控系统进行改造。从同类型行业矿井所进行技术改造的使用情况来看,改造后故障率明显降低,基本免维护,运行效3.4 设备的分级分组管理强大的分级、分组功能可将摄像机、视频数字硬盘录像机等前端设备根据监控地点和管理需要编成
24、不同区域和工作组。每个工作组可分配若干个前端设备,同一个前端设备可同时分配在不同的工作组中,形成多对多的关系,易于管理。4 应用效果平煤二矿现开通了46路视频,其中乘人系统用12路,皮带运输系统用17路,供电系统用13路,排水系统用4路,其余作为扩展用。经过近1 a的使用,系统稳定,图像画面流畅,和现场同步,系统各使用单位在自己的办公室可以方便浏览各视频监控点的工作情况,为安全生产和现场指挥创造一个新的工作方式和理念,实现信息共享,达到设计的预期目的,此系统用VPN方式,在异地进行测试,图像质量和本地基本相同。节约了大量资金,此系统是在模拟视频信息基础上进行的数字化改造而成,只投入少量的设备及
25、线路,各用户终端只需要一台计算机即可,降低系统成本。利用历史图像的回放功能,管理者对职工操作行为进行分析,找出管理和操作中的不足,改进其工作和管理方式,防患于未然,实现安全生产。5 结束语视频监控系统已经在各行各业获得非常广泛的应用,随着计算机技术和网络技术的飞速发展,视频监控技术的数字化和网络化已成为未来的发展趋势。本文以实际项目为背景,综合嵌入式系统、COM技术、.NET技术和数据库技术等,设计并实现了一套基于网络的远程数字视频监控系统。收稿日期:2007-12-06;修订日期:2007-12-28作者简介:王庆海(1967-),男,江苏徐州人,讲师,1990年毕业于安徽理工大学矿山电气自动化专业,现在江苏徐州机电工程高等职业学校机电系从事教学与研究工作,Tel:0516-85336329,E-mail:wangqinghai6703 。第27卷第3期2008年3月煤 炭 技 术Coal TechnologyVol127,No13Mar,2008