一、項目背景
煤礦井下絞車提升斜坡坡度大，運輸距離長，易發(fā)生跑車事故或掉道事故，絞車司機對巷道運行的車輛狀態(tài)及巷道中是否有行人、斜巷各車場的甩車道岔及車場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固定區(qū)段安裝監(jiān)控攝像頭的方式進(jìn)行有線傳輸控制。只能對絞車沿途的重要位置，如井底上下車場、各甩道、岔道和跑車防護(hù)裝置等處進(jìn)行實時定點的視頻監(jiān)控，不能對斜坡提升全程進(jìn)行監(jiān)控。
二、研究內(nèi)容
1.組成及功能
該系統(tǒng)由礦用隔爆型機車顯示器、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；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、具備定時開關(guān)機及無信號自動待機功能。
礦用隔爆型攝像儀是系統(tǒng)的前端裝置，將現(xiàn)場情況轉(zhuǎn)換成視頻模式。具有高質(zhì)量圖像，攝像機可以根據(jù)輸入光線的強弱在彩色和黑白之間切換；其中內(nèi)置有數(shù)字式移動檢測和超級動態(tài)功能，對于陰暗差極大的拍攝對象，以像素為單位進(jìn)行亮度補償，拍攝出更為自然的圖像；可以從內(nèi)部同步、自動增益控制電路、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)量由斜坡長度而定。礦用隔爆型顯示器安裝在絞車房內(nèi)絞車司機易觀察的地點或與操作臺并列安裝均可。
（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)到安裝在絞車房內(nèi)的礦用隔爆型顯示器上，整個流程如圖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)
因單個無線網(wǎng)橋接收距離不大于100m，斜坡長度較長時要安設(shè)多個無線網(wǎng)橋接力才能將信號傳輸?shù)斤@示屏上，且會出現(xiàn)多個畫面分屏顯示的情況。技術(shù)人員對裝置系統(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；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)橋的接收信號能力值）后接入一個繼電器，在OUT段輸入另一個繼電器并設(shè)置好所需范圍值，數(shù)量與整個斜坡安設(shè)的無線網(wǎng)橋相同；由于每段只有一個繼電器動作輸出，系統(tǒng)寄存器就只能輸入一路視頻信號到顯示屏，因此通過PLC程序檢測到礦車運行到斜坡某段就只能輸入這一段的視頻信號到顯示屏；從而實現(xiàn)顯示器只顯示一個畫面，同時也保證了視頻傳輸信號的質(zhì)量。
4.系統(tǒng)特點
（1）實用性
無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)在斜坡中的運用能夠使絞車司機看到列車運行的動態(tài)情況，并根據(jù)實際情況對絞車做出正確的操作，真正實現(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，同時具有抗干擾性強，不易失真，傳輸無延時等優(yōu)點，避免斜坡提升事故發(fā)生。同時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，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)動機制，實現(xiàn)與絞車聯(lián)動的功能。絞車司機在絞車房內(nèi)可通過無線視頻監(jiān)控在顯示屏上實時觀察斜坡運行車輛運行和警戒范圍內(nèi)的人員情況，選擇準(zhǔn)確的操作方式，提高了斜坡安全運輸?shù)目煽啃浴Ｍㄟ^井下工業(yè)以太網(wǎng)將視頻信號傳輸至地面，可以實現(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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