第1章 概述

1.1 應用背景

采掘面是我國煤礦環境最惡劣、設備與工藝流程最復雜、最危險也是事故最多發的場所，提升采掘面設備的自動化水平，減少采掘面工作人數，提高安全監測監控的效能是我國煤炭企業長期發展的目標與方向。

采掘面由于環境惡劣，空間狹窄，遮擋嚴重，大型裝備密集，是安全事故防范的重中之重，卻是通信基礎設施最薄弱的地方。即使大部分國有大型煤礦，其采掘面尤其是掘進面的無線通信與視頻監控手段也非常薄弱甚至空白。

隨著我國煤礦生產自動化水平與對安全監測監控要求的不斷提升，我國煤礦在采掘面上部署的生產裝備及自動化、安全監測監控、通信三大類各子系統可達十余個，這些系統在保障了安全生產的同時也帶來了對系統運維的新挑戰：

視頻監控具備最直觀的視頻圖像，最有效的告警復核，也是最有效的現場指揮與事后分析的依據。但是采掘面的環境惡劣嚴重限制了視頻監控的使用，現有的礦用視頻監控系統多依賴銅線或光纖線纜傳輸，陷入了采掘面“各類線纜、設備成災”且故障多發的境地；在采掘面這類不斷移動工作場景下，數十個子系統的設備、線纜的連續搬遷成為很大的工作負荷；陷入由于系統故障多發、可靠性不高而難以使用或放棄使用的結局。

1.2 需求分析

2  監控支架有無嚴重歪斜

2  監控滾筒轉動情況，監視采高，嚴防割頂、留頂、割頂梁、割底和留底煤

2  監控采煤機牽引速度，保持割煤與移架、推溜的距離。

2  監控采煤機的運行狀況，發現異常要停機檢查處理，

2  監控采煤機維修保養工作是否認真執行

2  監控“三機”（刮板輸送機、轉載機、帶式輸送機）工作狀況

2  監控工作面兩端頭頂板管理和上、 下順槽超前支護工作狀況

2  監控采面放炮是否按規程作業

第2章 系統總體設計

2.1 設計思路

以滿足國家及地方性強制要求為前提，以提升企業安全生產管理效率為目的，降低企業投資、運維的負擔，保持系統與功能的擴展彈性與技術先進性。

2.2 系統特點

1）300萬高清紅外無線攝像機，超過8小時超長待機；人員定位、無線通

信、視頻監控三網合一；

2）300Mbps帶寬的 Wi-Fi無線通信，支持攝像機的密集接入；

3）支持語音、視頻、數據的無縫漫游；

4）支持全無線組網，輕便部署、易移動，具備全電池供電功能；

5）Wi-Fi + Zigbee 雙無線Mesh網絡，支持礦山物聯網建設；

6）具備完整的視頻管理、存儲、顯示產品線，兼容?？?、大華等國內一線

品牌，支持多級組網，提供SDK；

7）全本安的系統與產品；

2.3 系統功能

2.3.1 視頻監控功能

1)        實時視頻監控

2)        移動視頻監控

3)        錄像存儲功能

4)        報警聯動功能

5)        電子地圖

6)        遠程配置維護

7)        多級管理權限

8)        視頻智能分析

 

2.3.2 無線通信功能

1)        移動語音、短信通信功能

2)        脫網通信、語音對講功能

3)        語音、視頻跨基站切換無縫漫游

4)        手機、固話統一調度、中繼匯接功能

5)        調度功能：強插強拆、群呼組呼、錄音、會議、監聽

6)        無線攝像機接入功能

7)        2.4+5GHz雙頻全無線組網功能

第3章 前端設計

 

3.1 攝像機與基站

1)        攝像機采用KBA12W無線紅外高清本安攝像機，根據監控的用途與位置不同，攝像機可以采用便攜式或固定安裝相結合的方式，便攜式安裝主要用于割煤機等不方便取電或敷設線纜的場景。根據現場攝像機數量與攝像機分布間距。

2)        基站采用KT372-F礦用本安型無線基站，基站組網采用有線與無線互為備份的方式，基站可以配置為AP、APWDS模式，通信頻率視場景與帶寬需求可以選擇2.4G或5G；

3.2 安裝設計

鑒于采面的特殊情況：移動工作場景、環境惡劣、空間狹窄、大型設備多、線纜與設備容易損壞等因素，采面監控設備的安裝需要定制不同的設備安裝支架、防護箱等設備安裝在液壓支架、破碎機、單軌吊以及給煤機上，需要用戶的積極配合。

3.3 防爆計算機

建議在采面配置一臺防爆計算機，計算機安裝于環境相對較好的綜采列車上，便于在現場直接監控各設備與環境的情況。

第4章 傳輸網絡設計

4.1 基站布置

三臺基站安裝于采面的兩頭以及中間位置，一臺基站安裝于單軌吊上，一臺基站安裝于綜采列車上。

 

4.2 網絡構建

基站有線組網采用百兆光纖以太網，每臺基站具有2個百兆以太網光口（單模，1310nm），基站間以“鏈型”拓撲連接，單條鏈上串聯基站數量建議控制在32臺以內，遇有分支巷道可通過“共纜分芯”的方法解決。

    井下系統可匯接于地面的匯聚交換機，也可就近接入井下環網交換機?；鹃g的無線組網支持鏈型、星型組網。

采面基站采用光纖傳輸+無線配置，采用無線組網與光線組網結合使用的方式，通過100Mbps以太網單模光纖實現部分級聯、上聯井下工業環網交換機或直連地面監控中心；

第5章 監控中心設計

5.1 總體設計

監控中心是所有系統的匯聚點，負責配置管理系統中的設備，管理業務的注冊、連接、轉發，接收上報的位置、視頻圖像、告警等信息。根據實際需求，可在監控中心部署集中存儲、顯示、管理設備。監控中心預留通信接口，以便于和上級平臺、企業網、公網的對接。

5.2 系統組成

監控中心通過監控網絡與前端設備資源連接，對前端監控資源進行整合，對前端設備進行集中維護和管理，負責信息的接收、監控。

監控中心主要由調度交換機、調度臺、通信網關、應用服務器、監控客戶端、存儲設備、解碼設備、網絡交換機、防火墻、大屏顯示設備等組成。為保障前端系統的監控質量，中心需具備完善的機房基礎保障和先進的網絡設備、豐富的網絡帶寬資源；為保障系統的穩定運行，監控中心的網絡采取雙網配置，所有設備都冗余配置在兩個不同的網絡中；為保障中心系統的網絡安全，需在中心系統與前端系統和上級平臺之間配置防火墻，通過定義安全策略來實現網絡安全。

5.2.1 移動通信部分

監控中心移動通信部分設備由調度交換機、調度臺、通信網關、維護主機組成，軟件由調度通信軟件、調度臺軟件組成。系統兼容基于WLAN的無線傳輸系統以及基于SIP的調度、交換設備。

5.2.2 視頻監控部分

監控中心視頻監控部分設備由網絡視頻解碼器、網絡硬盤錄像機、維護主機組成，大型系統主要由綜合接入服務器、網絡存儲服務器、存儲盤陣、網絡平臺服務器、維護主機組成，軟件主要由視頻管理平臺軟件、監控客戶端軟件組成。系統兼容?？?、大華等國內主流品牌的軟硬件系統與設備。