煤矿钻场视频监控系统-煤矿打钻视频系统

一、系统概述
    煤层钻孔预抽瓦斯是煤与瓦斯**矿井日常工作的重要组成部分。目前钻孔施工普遍采用单一的人工监督方式，不能有效防止打假钻、虚报进尺等情况，致使瓦斯治理措施落实不到位而发生事故。通过安装井下钻场视频监控系统，能够增强各级人员的责任心，规范现场施工人员的行为，确保瓦斯钻孔的施工质量，有利于落实防突措施和减少**事故。
   目前XXX煤业钻孔施工人员按照设计要求自行完成打钻、封孔、下筛管等工作，缺乏实时有效的监测监督手段，受人为因素影响，钻孔、封孔、下筛管安装质量参差不齐；而且其钻孔验收方法采用施工人员、安全员、瓦检员联合验孔，钻孔施工完毕后经常需要等待验收，效率低下。
二、系统建设目标
    通过在XX煤矿建设钻场打钻管理系统，有效防止打假钻、虚报进尺等情况, 确保煤矿瓦斯钻孔的施工质量，减少**事故的发生。同时解决井下和地面人员沟通不畅的问题，提高生产效率；主要建设目标如下：
1.	系统软件根据打钻过程录制视频并进行存储，用户可以根据钻场、钻孔编号等信息轻松查找到相关录像，方便施工录像审核与后期追责；
2.	采用高清、透雾、白光、音视频一体化摄像仪，确保对打钻现场情况的清晰监控和井上下之间的语音通讯联络；
3.	采用通信电缆进行高清数字视频传输，摄像仪之间可以“手拉手”级联，方便现场传输线路的施工维护工作；
三、设计方案
技术路线
(一)	选用的摄像仪需具备低照度、宽动态、强光抑制、白光补光、透雾技术
   瓦斯钻场粉尘大、水气大，设备工作时可视距离非常有限，视频监控是有效替代岗位工进行现场监控的技术和手段，然而常规摄像仪成像效果无法适应如此恶劣的环境；高清、低照度、宽动态、强光抑制、白光补光、透雾数字摄像技术，通过采用特殊的成像技术和成像模块，并集成补光功能，可实现在采煤面恶劣条件下的成像效果，为工作面视频监控提供了有效的手段。
低照度及白光补光技术
    打钻现场环境粉尘大，灯光暗淡。而煤层的吸光率高达90%。要想在工作面的恶劣环境中取得较为清晰的图像，摄像机需要具备星光成像的感光元件，同时需要配合高速快门等协调工作，才能在微弱的光纤下取得较好的成像效果。瓦斯钻场光线插，只单纯采用低照度技术，图像可能依然会存在混沌、全黑的现象，为保证24小时清晰的成像效果，摄像仪集成本安白光照明技术，即使在全黑的环境下，依然清晰可见。
强光抑制、宽动态技术
    瓦斯钻场灯光较弱，亮度不均匀，*在摄像机成像场景内形成强光反射或明暗不均。同时现场人员在移动时很*将矿灯直射到摄像仪镜头上，如果不采用强光抑制和宽动态技术，摄像仪会经常处于花白画面，难以确保成像效果；此次选用的摄像仪采用基于硬件DSP处理的多采样的强光干扰抑制算法。为了实现强光干扰抑制，项目拟采用自适应DSP背光补偿，能根据环境光线强弱，调整背光强度及采样频率，并利用不同背光强度下的图像进行快速融合计算。由于摄像仪工作环境的亮度比较低，通过采用**低照度、本安摄像仪使拍摄的图形效果更清晰；而强光抑制技术可以有效克服工作面摄像仪由于灯光的直射，造成画面大面积发白的问题。
水雾及煤尘穿透技术
      打钻过程中会产生大量的煤尘，喷水降温降尘时水雾也非常大，可见光很难穿透粉尘和水雾，肉眼也往往难以看清，因此如果在工作面安装的摄像仪不具备此种技术，则根本无法对正在工作的采煤机进行有效的视频监控。
   在不可见光的范围内,有一频率的光可以穿透雾气，透过云雾、水气拍摄物体，相当于透过了两重透镜（水珠与实际透镜），除了R光线可以正确聚焦在感光模块上，RGB光线中的GB均无法正常的投射在感光模块上，这样就造成了普通模式镜头无法正常、清晰的得到云雾、水气中的图像。本次选用透雾摄像机自带图像还原算法，对图像进行动态的运算补偿，从而达到透过煤尘、水雾拍摄环境及目标图像。
(二)	双绞线高带宽远距离传输技术
    煤矿的井下视频监控数据一般都是采用光纤进行传输，但由于瓦斯钻场的特殊性，设备需要经常搬迁移动，如果在钻场继续使用光纤，不仅铺设麻烦，而且光纤*折断，光缆维护的专业性也给现场使用工作人员带来不必要的麻烦；，另外因为网线远的传输距离仅有100米，如果采用网线进行传输更加不适合；业内针此种情况通常采用的解决方法师用双绞线作为传输介质，但往往不是因为带宽不足，就是因为传输距离受限遇到技术瓶颈，得不到良好的应用效果，因此需要研发一整套基于双绞线**长距离宽带传输技术的传输系统，解决现有光缆传输使用不变和普通双绞线传输带宽不足的问题。
   采用国家的VDSL技术通过一对双绞线进行数据的高速远距离传输，在很多特殊的场所，尤其是难以熔纤的情况下，是光缆的理想替代选择。系统中网络延伸器和本安交换机双绞线传输距离可以远支持2公里；高支持20M带宽。为井下传输视频、音频、控制等信息数据提供了充足的网络带宽，同时，双绞线替代的光缆，简化了现场操作，方便井下施工。