第1章 概述

1.1 應用背景

近年來，各地區、各礦山企業全面貫徹落實煤礦瓦斯治理的各項政策措施，全力推進煤礦瓦斯治理攻堅，實現了煤礦重特大瓦斯事故較大幅度下降的階段性目標。但煤礦瓦斯治理基礎工作仍很薄弱，重大瓦斯事故尚未得到有效控制，特別是瓦斯鉆孔施工過程中的監督仍然普遍靠人工進行，難免出現漏洞，致使瓦斯治理措施落實不到位，效果不達標。為貫徹落實《國務院辦公廳轉發國家發展改革委國家安全監管總局關于進一步加強煤礦瓦斯防治工作若干意見的通知》(國辦發(2011)26號)精神，加強瓦斯鉆孔施工監督管理，確保措施落實到位，進一步提高煤礦瓦斯治理水平，特在煤與瓦斯突出礦井推廣使用鉆場視頻監控系統。

1.2 需求分析

瓦斯鉆場無線視頻監控系統重點監控鉆孔深度，鉆孔進尺驗收，打鉆施工活動全過程，重點監控探放水鉆孔和特殊區域水害防治鉆孔，從源頭杜絕施工人員謊報進尺、違章操作甚至打假孔等危及安全的事件發生。

1、鉆場視頻攝像儀盡量采用無線攝像機以便于移動，減少線纜架設與移動的工作量。

2、鉆場視頻攝像儀盡量采用低照度紅外高清數字攝像儀，因鉆場環境亮度多數不足。

3、掘進工作面的鉆場視頻監控系統需為本質安全型系統。

4、視頻監控系統井下設備應設置在便于觀察、調試和檢驗，圍巖穩定，支護良好，無淋水、無雜物的位置。 

5、視頻監控系統支持前端與中心端同步實時存儲。

第2章 系統總體設計

2.1 設計思路

瓦斯鉆場無線視頻監控系統以方便安裝與移動、具備高清晰畫質、支持無線語音通信，兼顧人員定位與瓦斯監控為核心。因為瓦斯鉆場為高危作業區域，即要實現對鉆場實時工作的視頻監控，也要滿足正常作業與發生突發事件時現場工人通信聯絡的需求，人員定位與瓦斯監控的輔助也是為現場的安全生產提供進一步的保障。

瓦斯鉆場所在的位置不一定都具備網絡通信基礎，許多位置即沒有無線網絡覆蓋也沒有光線到達，為了實現鉆場的視頻監控還需要重新建設網絡，時間與設備投入較大且容易影響工作進度，瓦斯鉆場無線視頻監控系統以方便快速部署為核心，保障安全管理措施可以方便、可行的實施。

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；

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，支持無線傳感器接入；

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；

8）支持移動快速部署；

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 固定安裝使用場景

無線攝像機與基站均固定安裝于需要監控的巷道內，攝像機與基站之間通過無線傳輸?；局g、攝像機之間均可以通過無線組網的方式實現監控區域的延伸，省去了信號傳輸電纜或光纜布設與回收的工作量以及由此導致的故障與維護量。選取距離井口或井下環網最近的一臺基站作為落地點，通過光纖以太網實現信號的上傳。

3.2 移動安裝使用場景

基站固定安裝于巷道壁，攝像機安裝在三腳架上或鉆孔臺車上，攝像機與基站之間通過無線傳輸。選取距離井口或井下環網最近的一臺基站作為落地點，通過光纖以太網實現信號的上傳。

3.3 便攜使用場景

攝像機可由各班組每天攜帶下井，攝像機電池續航能力大于連續8小時，在鉆孔現場攝像機可以安裝在三腳架上或鉆孔臺車上，省去攝像機接電的工作量。

第4章 傳輸網絡設計

瓦斯鉆場所在的位置不一定都具備網絡通信基礎，許多位置即沒有無線網絡覆蓋也沒有光纜到達，這時為了實現鉆場的視頻監控還需要重新建設網絡，時間與設備投入較大且影響工作進度，很容易導致該措施無法實際實施。瓦斯鉆場無線視頻監控系統以方便快速部署為核心，保障安全管理措施的可實施性。

4.1 基站布置

一臺基站固定安裝于順槽進口位置，采用光纖傳輸+無線配置，通過100Mbps以太網單模光纖上聯井下工業環網交換機或直連地面監控中心；

視鉆場距離順槽入口的位置配置全無線中繼基站，中繼跳數較多（大于3跳）或接入的攝像機數量較多時（大于10臺），可以配置專用的2.4G或5G上聯通道。

 

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，如下圖所示：

 

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。

基站間的無線組網支持鏈型、星型組網。

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。