小峪煤矿视频监控设计毕业设计.doc
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1、山西煤炭职业技术学院2013届毕业生毕业设计(论文)小峪煤矿视频监控设计 专 业 计算机网络技术班 级 网络331002班姓 名 学 号 3233100215 指导教师 学习年限 2010年9月至2013年6月二一三年六月目录摘要- 1 -绪论- 2 -1、视频监控系统的发展历史- 3 -1.1视频监控系统的国内外概况- 3 -1.2 视频监控系统的发展史- 3 -2、煤矿视频监控系统- 5 -2.1 煤矿视频监控的产生- 5 -2.2 煤矿行业对视频监控系统的特殊需求- 5 -2.3 视频监控的组成设备- 6 -2.3.1 摄像部分- 6 -2.3.2 传输部分- 7 -2.3.3 控制部分
2、- 7 -2.3.4 显示部分- 8 -2.4 视频监控系统的八大原则- 8 -2.5 煤矿视频监控系统存在的问题- 9 -2.5.1 安全监控系统设计安装不规范,装备标准低。- 9 -2.5.2 安全监控系统功能不全、运行不正常。- 9 -2.5.3 安全监控系统使用、维护不到位。- 10 -2.5.4安全监控系统信息处理不符合要求。- 10 -2.5.5安全监控系统管理跟不上。- 10 -2.5.6 干扰问题- 11 -3、小峪煤矿- 12 -3.1小峪煤矿介绍- 12 -3.2矿井基本介绍- 12 -3.3矿井地质概括- 13 -3.4矿井生产系统- 14 -3.5矿井采掘基本情况- 1
3、4 -3.6“一通三防”管理情况- 15 -3.6.1、通风系统- 15 -3.6.2、主扇情况- 15 -3.6.3、矿井瓦斯管理- 15 -3.6.4、综合防尘- 16 -3.6.5、监测系统- 16 -3.6.6、“一通三防”仪器仪表清单- 16 -3.7矿井运输与提升情况- 17 -3.8矿井供电系统- 18 -3.9矿井机电设备情况- 18 -3.10 小峪煤矿视频监控存在的问题- 18 -4、小峪煤矿视频监控设计- 19 -4.1 设计原则- 19 -4.2 系统设计图- 19 -4.3摄像设计- 19 -4.4调度室- 23 -4.5 传输线- 23 -4.6视频显示和记录设计-
4、 24 -4.7网络- 24 -结论- 26 -参考文献- 27 -致 谢- 28 -摘要我国是一个煤炭大国,大中小型煤矿星罗棋布,为国民经济的发展提供了有力的能源支持。但是长期以来,我国对瓦斯的治理和利用严重滞后,煤炭生产一直被安全问题所困扰。近年来,煤矿安全状况形势更加严峻,不断发生爆炸事故,造成大量矿工伤亡和财物的大量毁损。随着人民群众对安全思想的日益提高,煤矿安全监控系统应运而生,。煤矿安全监控系统及其技术是随着煤炭工业和社会经济的发展而逐步发展起来的,视频监控系统也一代一代的逐步发展起来。在视频监控系统中,地面监控人员可以直接对井下情况进行实时监控,不仅能直观的监视和记录井下工作现场
5、的安全生产情况,而且能及时发现事故苗子,防患于未然,也能为事后分析事故提供有关的第一手图像资料。另外,矿监管部门可以从省部管理中心远程监看井下状况,提出整改方法,减少事故隐患,因此天大天财远程视频监控系统将是保障矿井安全生产的重要组成部分。本文针对我国煤矿监测监控系统现状存在的问题以及发展的要求,并根据小峪煤矿实际情况,设计了小峪煤矿视频监控系统应用问题的最优方案。关键词: 监控系统 视频监控 监控点绪论煤炭是我国的主要能源,在一次性能源中,所占比例在70%以上。我国煤田遍布全国,但煤层的赋存条件和地质情况差异很大,很多矿井自然环境恶劣,受到水、火、瓦斯、粉尘、顶板事故等自然灾害的威胁,发生事
6、故比较频繁。为减少事故的发生,预防是安全工作的重点,在煤矿中,装备矿井安全监测监控装置是避免事故发生的重要手段。矿井安全监测监控技术是伴随着煤炭工业的发展而逐步发展起来的。随着煤矿工业的发展,综合机械化采煤工艺不断完善,工作面单产不断提高,对环境参数的检测和对开采、运输各生产环节的协调要求越来越高。对环境和生产参数要求长期连续地进行可靠的检测,按一定程序进行控制。这就逐步形成了采用多参数多测点传感器,以电子计算机为中心的矿井监控系统。进入90年代,随着微电子技术、通讯技术、控制技术、计算机技术、CRT显示技术以及软件技术的迅猛发展,计算机更加广泛地进入工业控制的各个领域,并且正在发挥着越来越大
7、的作用。与此同时,计算机技术在煤炭工业领域也得到了快速、广泛的应用。利用计算机进行实时监测是煤炭生产的一个重要环节。煤矿视频监控系统其主要功能是能够及时、准确地反映各类所需要的监测信息,从而满足诸如环境安全、皮带运输、轨道运输、供电系统以及对瓦斯、风速、一氧化碳、温度、负压等环境参数及设备开停、风门开闭、风筒风量不同监测对象的要求,以实现在生产过程中对矿井安全生产进行全面综合的监测。1、视频监控系统的发展历史1.1视频监控系统的国内外概况 在国内外市场上,主要推出的是数字控制的模拟视频监控和数字视频监控两类产品。前者技术发展已经非常成熟、性能稳定,并在实际工程应用中得到广泛应用,特别是在大、中
8、型视频监控工程中的应用尤为广泛;后者是新近崛起的以计算机技术及图像视频压缩为核心的新型视频监控系统,该系统解决了模拟系统部分弊端而迅速崛起,但仍需进一步完善和发展。目前,第三代基于网络摄像机的网络视频监控系统正兴起,以它特有的优势会逐步成为监控系统新的潮流。中国视频监控市场正从模拟向数字化过渡,数字视频监控成为了市场的主流。2004年到2012年,数字监控在总体视频监控市场规模中所占的比例从35.7%增长到了56.7%。与此同时,网络视频监控市场正在稳步增长,所占比例由2004年的7.4%增长到2012年的28.2%。受平安城市建设、交通信息化建设、金融监控、安全生产、智能家居等各种项目建设与
9、发展的带动,中国视频监控产品的需求量不断扩大。2011年中国视频监控行业总体市场规模达到230.4亿元人民币,同比增长19.71%。预计2012-2015年间将保持着21.52%的平均增长速度。1.2 视频监控系统的发展史随着经济的发展煤炭是国家的基础工业,尤其现在能源张的形式下,煤炭行业更是得到了人们的关注。同时由于煤矿井下环境复杂,也给生产带来了巨大的困难,事故频频发生,给工人造成了身体的伤害;同时也给煤炭行业造成了不好的影响。于是,煤矿监控开始出现并逐渐得到普及和发展。在这我就介绍一下视频监控系统的发展史:视频监控系统的发展大致经历了三个阶段。在九十年代初以前,主要是以模拟设备为主的闭路
10、电视监控系统,称为第一代模拟监控系统。九十年代中期,随着计算机处理能力的提高和视频技术的发展,人们利用计算机的高速数据处理能力进行视频的采集和处理,利用显示器的高分辨率实现图像的多画面显示,从而大大提高了图像质量,这种基于PC机的多媒体主控台系统称为第二代数字化本地视频监控系统。九十年代末,随着网络带宽、计算机处理能力和存储容量的快速提高,以及各种实用视频处理技术的出现,视频监控步入了全数字化的网络时代,称为第三代远程视频监控系统。第三代视频监控系统以网络为依托,以数字视频的压缩、传输、存储和播放为核心,以智能实用的图像分析为特色,引发了视频监控行业的技术革命,受到了学术界、产业界和使用部门的
11、高度重视。纵观视频监控技术的发展历史主要经历了三代:1、模拟闭路电视(CCTV)监控系统:CCTV系统可视为多种单列模拟设各的组合,包括摄像机、监视器、画面分割器、切换器(包括矩阵)、长时间模拟录像机、云台镜头解码器和控制器等。2、半数字式监控系统一数字硬盘录像系统(DVR):计算机的普及应用催生了第二代基于PC机的监控系统DVR的出现。早期DVR是在监控中心端采用基于X86芯片的硬压缩卡和基于Windows98操作系统的软件平台:其后逐步发展成专用型的监控设备一数字硬盘录像机。网络概念的渗入也使得DVR可以实现远程网络传输这样的功能。 但是与CCTV相同的是DVR仍然采用集中的监控方式,在摄
12、像机、编/解码器、视频电缆等器件上没有任何改进,因此,DVR并不是完全的真正意义上的数字监控系统。在系统的安装、维护、升级扩充方面,用户面临的问题仍然不小。而DVR基于Windows的操作系统的稳定性欠佳,可能导致系统死机现象,这对于要求比较高的监控场所是一个很大的问题。3、第三代全数字监控系统(DSS):第三代视频监控系统以网络为依托,以数字视频的压缩、传输、存储和播放为核心,以智能实用的图像分析为特色,并与报警系统、门禁系统完美的整合到一个使用平台上,引发了视频监控行业的一次技术革命,迅速受到了安防行业和用户的关注。与第一代传统闭路电视监控系统(CCTV)和第二代半数字式监控系统(DVR)
13、相比,第三代监控系统基于TCP/IP网络协议,以分布式的概念出现,将监控模式拓展为分散与集中相辅相成,无限度的拓展了监控的范围。在硬件设各方面,第三代系统运用了更为先进的D/A, A/D转换设备视频服务器,或内置处理器的网络摄像机,把图像处理(采集、压缩、协议转换、传输)设置在监控点,利用无处不在的互联网和局域网,达到全网范围内的即插即用,实现了从图像采集,传输,录像、最终输出的全过程数字化,该系统固化的处理程序相较DVR系统也更加稳定,因而是真正意义的全数字网络监控系统。 2、煤矿视频监控系统2.1 煤矿视频监控的产生完全统计,2007年中国煤炭产量占世界产量的38.8%,可事故伤亡人数却显
14、得很高,在最近那个几年里,2002年死亡人数最多,高达6995人次。在这些事故中瓦斯爆炸又占绝大多数。这其中固然有很多因素,但各煤矿生产企业安全监测不完备、管理手段落后也是造成事故频发的重要原因之一。在国内频繁发生的煤矿事故中,既有自然因素也有人为因素。国内各有关方面为了提高产量、降低事故发生的概率,现代化的信息管理模式也就应运而生了,为了对井下情况有全面的了解,监控系统为煤矿监控提供了良好的技术保障。目前,煤矿系统的监控分为井下监控系统和井上监控系统两大类。煤矿井下作业因为远离地面,地形复杂,环境恶劣,所以容易发生事故。利用远程视频监控系统,地面监控人员可以直接对井下情况进行实时监控,不仅能
15、直观的监视和记录井下工作现场的安全生产情况,而且能及时发现事故苗子,防患于未然,也能为事后分析事故提供有关的第一手图像资料。基于TCP/IP协议的IP网的应用得到广泛普及,高速宽带主干网的建成和各地区高速接入系统的迅速发展,促进了基于IP技术的各种视频通信应用,如网络远程视频监控系统的发展。所以在煤矿监控系统中引入现代网络远程视频监控系统将是一种趋势。2.2 煤矿行业对视频监控系统的特殊需求 煤矿行业因一般为地下作业,远离地面,地形复杂,环境恶劣,特别容易发生事故,且一旦发生事故,抢救工作也十分困难,煤矿视频监控是煤矿安全生产最为重要的安全需求,煤矿行业对视频监控系统的特殊要求如下。1、煤矿井
16、下环境恶劣,空气中瓦斯和粉尘含量较高,容易发生爆炸,所以使用的所有视频监控设备需满足煤矿防爆、隔爆、防尘、防潮、防高温、防低温、防雷击、防强磁场、防腐蚀等要求;2、 煤矿视频监控系统对网络会话的要求较高,万一发生事故,井上指挥平台可以与井下人员取得联系;3、 煤矿往往有多个部门监管,因此要求视频监控系统可以实现各级相关部门的联网监控,指挥终端、中心控制室以及上级领导终端可通过语音对讲对煤矿开采企业进行远程指挥和调度;4、 煤矿矿井采光条件极差,摄像头需适应这一特殊环境,要保证图像质量,能够对矿井全程视频图像进行实时日期和时钟预览和录像,保证采矿过程的完整性和真实性;5、 要求视频监控系统的附属
17、设备不易损坏,易操作,易维护,故障率低,设备维修成本低,寿命长。2.3 视频监控的组成设备目前,煤矿井下作业因为远离地面,地形复杂,环境恶劣,所以容易发生事故。利用远程视频监控系统,地面监控人员可以直接对井下情况进行实时监控,不仅能直观的监视和记录井下工作现场的安全生产情况,而且能及时发现事故苗子,防患于未然,也能为事后分析事故提供有关的第一手图像资料。因此远程视频监控系统是现代矿井安全生产监控系统的重要组成部分。 视频监控系统产品包含光端机,光缆终端盒,云台,云台解码器,视频矩阵,硬盘录像机,监控摄像机。视频监控系统组成部分包括监控前端、管理中心、监控中心、PC客户端及无线网桥。各组成部分的
18、说明如下:2.3.1 摄像部分 是电视监控系统的前沿部分,是整个系统的“眼睛”,它把监视的内容变为图像信号,传送控制中心的监视器上,摄像部分的好坏及它产生的图像信号质量将影响整个系统的质量。它包括摄像机、镜头、电源、防护罩、云台、解码器、红外线等。1、摄像机摄像机分为彩色和黑白两种,一般黑白摄像机要比彩色的灵敏度高,比较适合用于光线不足的地方,如果使用的目的只是监视景物的位置和移动,则可采用黑白摄像机;如果要分辨被摄像物体的细节,比如分辨衣服或景物的颜色,则选用彩色的效果会较好。2、镜 头 常用的镜头种类包括:手动/自动光圈定焦镜头和自动光圈变焦镜头两种。定焦镜头分为标准镜头和广角镜头两种。定
19、焦镜头的适用范围如下:手动光圈镜头-所需监视的环境照度变化不大,如室内。自动光圈镜头-所需监视的环境照度变化大,如室外。广角镜头-监视的角度较宽,距离较近。标准镜头-监视的角度和距离适中。常用的变焦镜头分为10倍、6倍和2倍变焦镜头,另一种分法是:手动变焦和电动变焦(电动光圈和自动光圈)两种。 3、防护罩防护罩分为室内型和室外型两种。室内的防护罩主要是防尘,有的也有作隐蔽作用,使监视场合和对象不易察觉受监视;室外防护罩的功能主要有防晒、防雨、防尘和防冻等作用。一般的室外防护罩都配有温度继电器,在温度高时自动打开风扇冷却,温度低时自动加热;下雨时可以人工控制雨刷器刷雨;有的室外防护罩的玻璃还可以
20、加热,当防护罩上有结霜时,可以加热除霜。4、云台云台是安装、固定摄像机的支撑设备,它分为水平和全方位云台两种。水平云台适用于监视范围不大的情况,在水平云台上安装好摄像机后可调整摄像机俯仰的角度,达到最好的监视角度后可遥控水平旋转。全方位云台适用于对大范围进行扫描监视,它可以大大增加摄像机的监视范围。云台高速姿态是由两台执行电动机来实现,电动机接受来自控制器的信号精确地运行定位。在控制信号的作用下,云台摄像机既可自动扫描监视区域,也可在监控中心值班人员的操纵下跟踪监视对象。 解码器5、解码器解码器一般与矩阵控制主机配套使用,主要作用为通过数据线缆接收来自矩阵主机的控制信号,对主机的控制码进行解码
21、,放大输出,驱动云台的旋转,以及变焦镜头的变焦和聚焦。 2.3.2 传输部分是系统的图像信号通道。其设备包括视频线、双绞线、光纤(单模和双模)、接线盒等。2.3.3 控制部分是整个系统的“心脏”和“大脑”,是实现整个系统功能的指挥中心。起到对前端摄像机的图像信号进行切换输出及云台镜头的控制,它由多路音视频解调设备、双向数据检出器、FSK数据调制器设备组成。2.3.4 显示部分是由电脑显示器或监视器组成,它的功能是将传送过来的图像一一显示出来。控制部分摄像部分传输部分显示与记录图2-1监控系统结构图2.4 视频监控系统的八大原则 随着安全意识的增强,视频监控系统也慢慢的走入我们寻常百姓家。视频监
22、控方案也是层出不穷,那么在安装监控系统中又有哪些原则需要遵守的呢?安装监控系统首先要考虑以下8大监控安装原则:1、监控系统实时性这点尤为重要。也正是由于监控系统的实时性才显得监控系统是那么的必要。2、安全性监控系统具有安全防范和保密措施,防止非法侵入系统及非法操作。3、可扩展性监控系统设备采用模块化结构,系统能够在监控规模、监控对象、或监控要求等发生变更时方便灵活的在硬件和软件上进行扩展,即不需要改变网络的结构和主要的软硬件设备。4、开放性监控系统遵循开放性原则,系统提供符合国际标准的软件、硬件、通信、网络、操作系统和数据库管理系统等诸方面的接口与工具,使系统具备良好的灵活性、兼容性、扩展性和
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