煤矿视频监控系统的模型设计

煤矿视频监控系统的模型设计

作者：李东玉

来源：《硅谷》2010年第18期

摘 要：在分析传统煤矿视频监控系统的优势和劣势后，通过采用Web和GIS技术可以提升煤炭监控系统的监控性能和管理水平，也可以提高对井下人员的抢救效率。 关键词：模型设计；监控系统；Web；GIS；客户机／服务器

中图分类号：TP2 文献标识码：A 文章编号：1671—7597(2010)0920049--01

1 视频监控技术的发展现状和未来

视频监控系统的发展伴随着信息技术的进步，大致经历了三个阶段。

第一个阶段是以模拟设备为中心的视频监控系统。此时的视频监控设备主要是黑白摄像机、黑白电视机，传输方式是直接将图像的基带信息通过视频传输电缆传给监控终端，监控的网络拓扑结构是星型状的。视频通道的切换是由中心监控室的人员通过手动的方式进行。这个阶段的视频监控系统可靠性查、功能简单、容易受到干扰，寿命比较短。

第二个阶段是以微型计算机为中心的多媒体监控系统。此时的视频监控设备主要是微型计算机，而数字视频的压缩和编码技术的提高，更加适应了多媒体监控的需要：可以使视频流更小，而包含的信息却更多，图像也更清晰。这个阶段传输的介质也更多，监控的网络拓扑结构也更加灵活多变。视频通道的切换也由人工切换转为计算机来实现。监控终端机可以是一台计算机，也可以是专用的工业控制机。这个阶段监控系统功能性较强，便于现场操作；但稳定性不够好，结构复杂，可靠性不高：功耗和费用较高。

第三个阶段是以基于Web服务器为中心的远程视频监控系统。此时的视频监控设备主要也是微型计算机，但相对于前一阶段，区别在于软件技术更好，并且以Web服务器为中心的远程视频监控。这个阶段监控系统功能性更强，同时稳定性和可靠性有了很大的提高，组网也更灵活。现在和未来的视频监控系统朝着全数字化、高智能化、系统IP化、传输无线化的方向发展。如此的多新技术，对于改善煤矿视频监控系统的性能提供了条件。

2 煤矿监控系统的特点和设计原则

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由于煤矿的矿井是一个特殊的工作环境，因此与其他监控系统相比，有其自身的特点：1)电气防爆；2)传输距离远；3)网络结构宜采用树形结构：4)监控对象变化缓慢：5)电网电压波动大：6)电磁干扰严重工作环境恶劣：7)传感器(或执行机构)宣采用远程供电：8)不宜采用中继器。

为了适应煤矿监控系统的要求和特点，设计煤矿监控系统应遵循下面的原则：开放性原则设计的现场总线结构是开放性系统，实现与未来设备的更多互连和互操作，且能方便地融于城市信息网络中。先进性煤矿监控系统应尽量采用先进技术产品设备，只有采用先进技术设备，才能保证系统先进性。可靠性，系统的可靠性是第一位的，在方案设计中必须充分考虑系统的安全，依照安全国家标准采取安全管理措施保证监控系统安全可靠运行。经济性，系统的经济性是一个重要因素，使系统具有良好的性能价格比是共缆监控系统设计的一个重要原则。可扩展性在系统需要扩展时，前端设备数量将灵活增加，不改变系统的运行方式，以保证用户的投资安全。实用性采用高科技手段，进行智能化设计，尽量减少系统操作的复杂性，并做到系统工作稳定可靠，维护简单；软件使用界面友好，完全达到智能化控制。

3 煤矿监控系统的模型设计

一个科学的系统模型是系统实现的前提条件，通过比较二层客户机／服务器模型和三层客户机／服务器模型性能，如图1所示，可以看出三层结构的客户机／服务器模型有以下特点： 优点：1)瘦客户端只。需在客户端安装简洁的应用程序或浏览器。2)开放式系统。跨平台支持，可移植性，用与操作系统和网络协议无关的方式存取数据。3)较低的网络通信量。由于数据在应用服务器处理后返回给用户，数据传输量大大减少，因而能处理大量用户。4)用户操作使用简单。5)软件可重用性。系统升级或添加额外的功能，不需要破坏原有的系统。 缺点：1)交互性弱。2)安全性不太强。

根据煤矿监控系统的特点和设计原则，可以看出三层结构的客户机／服务器模型更适合于煤矿监控系统的要求。由于煤矿监控系统的交互性相对较弱和现在软件安全性的提高，从而可以避免三层客户机／服务器模型的弱点。煤矿视频监控系统主要由井下信号采集系统，井上中心控制室和远程视频监控指挥中心三部份组成。传统的煤矿视频监控系统可以在一定程度上监控一些重大事故的发生。但是，这样的系统不能掌握全矿井信息，特别是对井下人员位置信息的准确监控。也给入井人员的管理带来了困难，同时井上监控中心不能及时掌握井下人员的分布位置和作业情况。一旦发生事故，救援人员由于不能准确锁定受难人员的位置，严重地制约了抢险救灾的效率和时机。

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为了实现矿井的完全健康发展，对传统的煤矿视频监控系统的改造已经十分有必要了，采用Web~GIS技术的煤矿监控系统，如图3所示，可以更好的发挥传统煤矿监控系统的优势，同时可以准确、直观地掌握井下人员的分布位置和作业情况。 4 结论

通过成熟的Web和GIS技术配合传统煤矿监控系统的优势，可以集安全监测、监控和生产信息管理、安全监督管理于一体，提供对人员考勤、跟踪定位、灾后急救、日常管理等重要功能。

参考文献：

[1]孙继平，煤矿监控关键科学技术问题[J]，神华科技，2009，(D3)：35.

[2]樊银亭、何鸿云，基于客户机／服务器体系的二层与三层结构研究[J]计算机应用研究，2001，(12)：23—24

[3]郑为贵、刘敬彪、蔡文郁，基于视频采集的煤矿安全生产视频监控系统的研制[J]，计算机测量与控制，2008，(11)：1608—1611