视频监控在斜坡安全管理中的应用

一、矿井基本情况简介

矿井主运输斜巷是万年矿井下各采掘单位物料、矸石运输的主要通道。我矿目前有±0、-240两条主要水平运输大巷、九条主运输斜坡。斜坡主要担负着矸石、设备、物料的提升运输和空矿车的供应。斜巷采用绞车串车提升来完成。水平大巷人车和三条主斜坡斜巷人车负责人员运输任务。平巷材料和设备运输采用电机车牵引1.2t矿车。矸石由采区车场通过大巷运至主、副井井底车场，由主、副井提升到地面后运至矸石山。出碴由采区车场通过大巷运至暗副斜井井底车场，由暗副斜井提升至±0水平，通过车场运至主、副井井底车场，由主、副井提升到地面。

因受地质条件的影响，我矿运输斜巷曲折蜿蜒，分布偏口多，运输量大，不仅给井下的设备运输带来诸多不利，同时还存在着职工上、下行走与矿车运输之间的矛盾，造成斜巷安全运输的不稳定性。另外斜坡运输时车场道岔、挡车栏、信号等均有各车场信号把钩工操作，绞车司机只是看、听信号开车，无法实时掌握现场情况。绞车运行时因信号把钩工操作不到位或误操作、道岔、挡车栏不在正常位置或轨道中有行人等，经常造成矿车掉道、跑车等撞伤人员、毁坏设备的运输事故。近年来已发生多起斜坡运输事故，在我矿零星事故中占有较大的比例。

二、项目内容

1、项目实施必要性：

1）现有声光报警装置安装较早，技术工艺相对落后，仅有语言警示功能，不能做到实时监测监控，故障率高，安全性差，且功能单一，抗干扰性差。不能满足安全提升运输的需求。

2）随着我矿生产重心转移，运输任务量增多，轨道斜坡同时担负着运送物料和人员两大任务，安全隐患大大增加，事故频繁发生。运输效率低下，“开车不行人，行人不开车”得不到有效监控。

3）视频监控系统、热释电红外传感器、控制器、声光报警仪等构成的行人监控监测系统的应用已成为矿井斜坡提升运输的必然趋势。该系统的探索研究为今后数字化矿山建设、行人监控监测系统的投入打下了基础，也为促进矿井质量标准化建设，创建安全高效矿井做了准备。

2、项目技术原理与工作过程

通过传感器和视频双重监测手段监控偏口行人情况，以及绞车和车辆的安全运行状况，及时处理各点的安全生产方面的问题。进入工作状态后，矿用本安热释电传感器，速度传感器以及视频识别设备实时检测巷道内行人及行车情况，将检测到的信号传送给煤矿行人检测用隔爆兼本安型控制器，控制器判断电式接近传感器和速度传感器同时有信号时，判断为行车信号，当矿用光电式接近传感器和智能视频有信号而速度传感器不同时有信号时判断为有行人经过时，控制器判断行人情况，根据实际工况输出相应报警，并将行人信息通过485通讯传送到绞车房的控制器，绞车房控制器输出报警，告知绞车司机行人情况。并提示行人离开危险区域，同时绞车司机可以通过绞车房监视器直观的看到现场情况，极大的保证了广大矿工生命财产安全。

3、项目研究的主要内容

本套系统由矿用行人监测装置和电视监视装置两部分组成。

一）、行人监测装置。

在斜坡每个水平偏口合适位置安装一对矿用本安热释电传感器，在两个传感器之间对应轨道位置上安装速度传感器，并在每个水平偏口合适位置安装煤矿行人监测装置用隔爆兼本质安全型控制器及矿用隔爆兼本安型声光报警箱，各水平煤矿行人监测装置用隔爆兼本质安全型控制器用双绞屏蔽线连接。将信号通过485总线传送到绞车房隔爆兼本安控制器，以便将各水平行人检测信息传输并统一处理。

该装置主要实现斜坡轨道运输和行人的检测以及语音提示报警的作用，具有以下功能和特点：

a）信号检测人员在片口的活动情况，将人员报警信息显示给绞车司机。

b）检测绞车的运行情况，将绞车运行报警在各片口显示。

c）人员闯入报警，当绞车在运行状态下有人员闯入，报警器有语音提示人员不得闯入。

d）装置具有通信检测功能，便于维修。

e）各种信号经矿用隔爆兼本安型控制器（主）处理后做出相应的报警信息传送给声光报警器从而起到报警提示的作用。

该装置主要由四部分组成：

1、KQJR127矿用隔爆兼本质安全型控制器

主要用于采集行人检测传感器的信号，判断进出方向，处理后根据实际情况输出报警同时将信息通过485通讯传送到绞车房隔爆兼本质安全型控制器进行报警提示。

2、ZPG-18R矿用本安热释电红外传感器

ZPG-18R矿用本安热释电传感器由热释电探头、信号放大整形电路，电源调理电路，信号输出电路组成。热释电探头把感应到的人体红外线信号转换为微弱的电信号，经信号放大整形电路处理后成为幅值较大的交流信号，输入到比较器电路，比较器和标准电平比较后输出标准的开关量信号并经驱动电路放大后进行远距离传输给绞车房。

3、KXJB127隔爆兼本安型声光报警器

它一体两腔，分隔爆腔和本安腔，隔爆腔中装有电源变压器及电路板本安腔中装有指示灯和扬声器，电路采用了集成电压比较器，高灵感度的电光耦合器件，模块化设计。整体布局合理、体积小、重量轻。

当绞车开动时声光报警器输出：“正在行车，严禁行人”声光报警信号，当有行人经过时输出：“进入行车区域，请注意安全”声光报警信号，提醒绞车司机、信号工和行人注意安全，声光报警信号在黑暗环境中20m处清晰可见，以确保工作人员的人身安全。

4、速度传感器

选用设备型号：GS-20ZD，检测距离：0~20mm。该装置用支架固定安装在轨道上，当有车经过时输出信号到隔爆兼本质安全型控制器，用来区分人车。

二）、电视监视装置

随着图像识别技术的发展，个别行业用户对该技术有着实际的需求，要求系统对监控的图像可以做到实时的智能识别技术，能够对运动目标实现检测、跟踪、分类等分析，支持对多种异常行为的检测功能，能够判断目标跨越警戒线、目标闯入警戒区、区域内徘徊、物品拿取等多种异常行为，以满足多种场合的特殊需求。

该系统要能够实现上述的要求，提供硬件级和软件级的处理方案。

视频监控采用22寸显示器作为显示画面，在斜巷的上车场、下车场、片口等重要地点设置摄像机，在绞车房安装多画面隔爆监视器，实时监测现场状态，确保运输过程中司机对各地点的监控。其中摄像仪作为前端视频图像信号的采集，并将摄取视频信号送到行人检测控制器，配合传感器完成行人检测功能。电视监视来保存视频信号，便于存储和查询。具有以下功能和特点：

a）视频检测各片口人员进出情况，使绞车司机能更直观了解片口人员行走情况。

b）视频压缩采用多种方式：MPEG4可变码流。

c）高容量硬盘，录像存储时间长。

d）每路实现独立全实时录像，同时可实现单路回放检索、录像查询下载。

e）多种录像模式：手动录像、定时录像、报警联动录像、动态检测录像。

f）多种回放模式：X2、X4、X8倍快放、暂停、1/2、1/4倍速率慢放以及逐帧播放功能。

该装置主要由四部分组成：

1、ZSJ127-J矿用隔爆型监视器

ZSJ127-J矿用隔爆型监视器作为一种大屏幕显示的隔爆型监视器，由于内部采用了22寸彩色液晶显示器，其应用范围十分广泛，既可以配套画面分割器作为终端多路图像显示设备，也可以作为井下视频会议显示终端。

2、KBA140矿用隔爆型摄像仪

矿用隔爆型摄像仪是一种给煤矿井下防爆监控系统作为图像采集用的防爆终端设备。具有低照度、高清晰、功耗低等特点。对于煤矿井下把监控点设置在工作现场具有十分重要的意义。摄像仪输出电视电信号或光信号。

3、ZSJ127-S矿用隔爆型硬盘录像机

矿用隔爆型硬盘录像机既是一种给煤矿井下防爆监控系统作为图像采集及图像信息存储用的防爆终端设备。矿用隔爆型硬盘录像机能够把其他视频信号采集设备（如摄像机）传来的图像信号加以处理，以单画面或4画面方式输出到监视器清晰的显示出来；同时以MPEG-4的格式实时保存4路视频信号在硬盘上，需要回放时任意调用保存的图像。

4、ZB127矿用隔爆型信号转换器

煤矿井下视频图像有时候需要远距离传输，采用单模光缆传输是一种较为理想的传输方式。ZB 127矿用隔爆型信号转换器就是一种图像信息光纤远程传输用的防爆终端设备。矿用隔爆型信号转换器能够把其他视频信号采集设备(如摄像机)传来的图像信号加以处理,通过单模光信号远距离传输。本矿用隔爆型光端机采用先进的数字光传输技术，具有损耗小、传输距离远的特点。信号转换器的使用均为成对出线，即分为光端发射机和光端接受机。

三、项目效益

1、实际应用效果

该套视频监控系统在我矿-550轨道下山使用6个月内，操作人员反映其操作方便、系统稳定可靠，性能满足矿井生产提升运输的需要。并大大的减轻了司机的劳动强度，司机可通过显示画面对斜巷警戒区实施全程监测，很直观地掌握设备的运行情况，出现问题，可以第一时间迅速作出反应。提高了安全运输保障系数,可从根本上保证运输时矿工人身安全,避免安全运输隐患和伤亡事故发生,既提升了运输工作效率,又实现运输设备的本质安全。

2、取得的经济和社会效益

经济效益：万年矿-550轨道坡通过使用视频监控系统，可以使提升效率由每钩36分钟提高到30分钟，效率提高了16.7%，每月可以节约2万度电，价值1.4万元。其他间接效益30万元，不可估量的安全效益和社会效益。

社会及安全效益：使用煤矿井下视频监控系统以后，大大提高斜巷运输的安全系数和运输效率，创造本质安全型运输环境，实现矿井稳定、持续、和谐的发展。而安全方面，现场操作人员各种习惯性违规操作大幅度减少，员工规范操作得到提高，提升运输的安全可靠性有了进一步的保障，部分员工也可以通过录像观看自己的操作行为，对不规范作业行为进行了反思。

3、推广应用的前景和意义

煤矿企业正向自动化、数字化、无人化迈进。建设本质安全型高产高效矿井是煤炭企业生存和发展的必由之路，是增强煤炭企业整体竞争力和可持续发展的基本途径。该系统的投入使用，实现了斜巷运输的安全生产。真正做到有效预防事故的发生，提高设备的管理水平，保证生产设备的可靠高效运行。因此该项目的应用影响深远，意义重大。