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综采工作面全景可视化监管系统

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徐州中矿大华洋通信设备有限公司

目 录
一、系统组成 3
二、系统结构示意图 3
三、系统功能 5
3.1视频监视功能 5
3.2显示界面切换功能 5
3.3录像及回放功能 5
3.4 工作面全景可视化 5
四、系统核心设备参数 5
4.1矿用本安型红外摄像仪 5
4.2KDW127/12矿用隔爆兼本安型直流稳压电源 6
4.3矿用隔爆兼本安型工业控制计算机 7
4.4矿用本安型信号转换器 8
4.5视频实时图像采集与动态拼接设备 8
五、系统安装调试步骤 9
5.1安装前准备 9
5.2安装过程 9
5.3调试过程 9
5.4软件详细配置 10
5.5系统安装所需附件材料及工具 15
六、系统常见故障及排除方法： 16

一、系统组成
综采工作面全景可视化监管系统是在综采工作面建设一套监控系统，将工作面机电设备的运行信息传输到地面调度指挥控制中心，实现在井下顺槽监控中心对综采工作面进行视频监控，图像通过光纤网络传输到地面进行监视，通过软件进行分析及拼接处理,实时观察工作面设备运行情况。
系统主要由三部分组成：工作面部分、顺槽监控中心、地面部分。
（1）工作面部分：网络摄像仪与工作面垂直，照向煤壁，采集采煤机视频。采用数字网络摄像仪，相互之间用矿用阻燃网线级联。
（2）顺槽监控中心部分：安装2台隔爆计算机，用于显示工作面图像，图像可人工切换、自动循环切换，也可随采煤机的移动定位切换。安装本安型信号转换器，将图像上传至地面。
（3）地面部分：安装全景图像拼接装置及流媒体传输软件，实现图像的全景拼接、显示和网络共享、录像等功能。
二、系统结构示意图
综采工作面全景可视化监管系统是综采自动化控制系统的“眼睛”，主要由视频摄像仪、视频显示器、视频操作台、数据传输、图像拼接等设备组成。实现在顺槽监控中心和地面监控中心对综采工作面的视频实时显示，为综采设备的远程遥控提供直观的依据。综采工作面全景可视化监管系统统结构图如图所：
系统结构示意图
系统拓扑图如下：
系统拓扑图
三、系统功能
系统可以就地监视工作面采煤机、镏子等设备的实时运行情况，将监控图像实时的传输至顺槽监控中心及地面调度中心，操作司机或调度员可以根据实时监控信息，对综采工作面发生的紧急情况第一时间进行分析、处理。该系统为煤矿安全生产提供了第一手的处理依据。该系统对煤矿安全生产起到了重要作用。具体表现以下几个方面：
3.1视频监视功能
工作面视频通过矿井自动化网络可上传到地面，通过客户端软件或IE浏览器实现对网络摄像头访问，从而实现工作面视频在地面实时监测、显示。对工作面实时视频监控，显示移动设备周围人员的分布状况以及各相关装置的实际工作状态，大大提高了监督效率。调度员能及时发现生产过程中存在的违规现象，及时纠正，防微杜渐。
3.2显示界面切换功能
视频系统通过通信获取采煤机运行位置和方向，实现在隔爆计算机上跟随采煤机自动切换视频摄像仪画面。
3.3录像及回放功能
系统通过矿方原有网络，将视频图像传输至调度中心进行录像存储。录像回放主要用于事故发生后的追查处理。通过录像，便于事故发生后快速明确事故责任，找出事故发生的原因，避免今后类似事件的重演。
3.4 工作面全景可视化
安装全景图像拼接装置，实现综采工作面图像的全景拼接、显示。
四、系统核心设备参数
4.1矿用本安型红外摄像仪
Ø 供电电源：
a) 额定工作电压：DC 12V；
b) 工作电流不大于0.6A。
Ø 图像质量：
a) 水平清晰度： 470TV线；
b) 灰度：优于7级（50Lux～300Lux条件下）。
Ø 光传输接口：
a) 接口数量：1路；
b) 传输方式：TCP/IP协议；
c) 传输速率：10/100Mbps自适应；
d) 连接方式：SC；
e) 额发射功率：-15dBm～0dBm；
f) 接收灵敏度：≤-30dBm；
g) 最大传输距离： 10 km（使用MGTSV型单模光缆）
Ø 电传输接口：
a) 接口数量：2路；
b) 传输方式：TCP/IP协议；
c) 传输速率：10/100Mbps自适应；
d) 连接方式：RJ45；
e）最大传输距离： 120m（使用矿用阻燃网线）
Ø 使用环境要求：
a) 环境温度：0℃～40℃；
b) 平均相对湿度：95％(25℃)；
c) 大气压力：80kPa～106kPa；
d) 机械环境：无显著振动和冲击的场合；
e) 煤矿井下有甲烷，煤尘爆炸混合物，但无破坏绝缘的腐蚀性气体场所；
4.2KDW127/12矿用隔爆兼本安型直流稳压电源
Ø 供电电源：
a) 额定工作电压：AC 127V
b) 电压波动范围：AC 94-144V
c）工作电流：200mA
Ø 电源本安输出参数
a）输出路数： 1路
b)额定输出电压（V）： DC12
c)额定输出电压偏离值（%）： 6
d)额定输出电流（mA）： 1200
e)源效应（%）： 5
f)负载效应（%）： 5
g)周期与随机偏移， 峰峰值Vp-p(mV)： ≤250
h)本安输出最大电流（mA）： ≤1400
i)本安输出过流保护动作值（mA）： ≤1400
j)本安输出最高开路电压（V）： 12.5
k)本安输出过压保护动作值（V）： ≤13
l)最大负载电感 （mH）： 0.2
m)最大负载电容 （uF）： 47
Ø 使用环境要求：
a) 环境温度：0℃～40℃；
b) 平均相对湿度：95％(25℃)；
c) 大气压力：80kPa～106kPa；
d) 机械环境：无显著振动和冲击的场合；
e) 煤矿井下有甲烷，煤尘爆炸混合物，但无破坏绝缘的腐蚀性气体场所；
4.3矿用隔爆兼本安型工业控制计算机
Ø 供电电源：
a) 额定工作电压：AC 127V
b) 电压波动范围：AC 94-144V
c）工作电流：1500mA
Ø 接口：RJ45接口2个，RS232 1个，RS485 2个，USB 2个；
Ø 显示屏：19英寸LCD，4:3；
Ø 主要配置参数：双核2.4G CPU；2G内存；40G固态硬盘；Window XP操作系统。
Ø 使用环境要求：
a) 环境温度：0℃～40℃；
b) 平均相对湿度：95％(25℃)；
c) 大气压力：80kPa～106kPa；
d) 机械环境：无显著振动和冲击的场合；
e) 煤矿井下有甲烷，煤尘爆炸混合物，但无破坏绝缘的腐蚀性气体场所；
4.4矿用本安型信号转换器
Ø 供电电源：关联KDW127/12电源，DC 12V；
Ø 支持接口：RJ45接口4个，双绞线接口1个；
Ø 双绞线传输距离：不小于6KM；
Ø 隔爆形式：矿用本安型。
Ø 使用环境要求：
a) 环境温度：0℃～40℃；
b) 平均相对湿度：95％(25℃)；
c) 大气压力：80kPa～106kPa；
d) 机械环境：无显著振动和冲击的场合；
e) 煤矿井下有甲烷，煤尘爆炸混合物，但无破坏绝缘的腐蚀性气体场所；
4.5视频实时图像采集与动态拼接设备
Ø 视频编码算法：H.264；
Ø 可支持编码最大分辨率：1600万像素；
Ø 输出码率控制范围：16kbit/s-40Mbit/s；
Ø 视频编码数据流：支持BT.601、BT.656、YUV422数据流格式；
Ø 图像增强性能：强光抑制、背光补偿、gamma、色彩增强；
Ø 编码延迟：小于100ms；
Ø 增强性能：坏点校正、去噪、数字防抖；
Ø 嵌入式处理器：工业级RISC嵌入式处理器，运算能力266MBPS；操作系统：实时LINUX 嵌入式操作系统；
五、系统安装调试步骤
5.1安装前准备
设备安装之前，应当做好以下工作：
1） 对每个摄像仪IP进行配置，在地面进行联试，确保系统稳定；
2） 落实线缆的敷设方式及走向，考虑工作面现场支架要前移情况，线缆敷设时候两支架之间要留有余量，因此做好线缆敷设准备工作；
3） 根据现场情况选定每个设备安装的具体位置及安装方式；
4） 提前编制并审批好施工、调试安全措施及停送电工作票；
5） 准备好劳保用品及工具，提前加工好施工所需支架，准备好施工辅材。
5.2安装过程
主要设备安装包括采用本安信号转换器、隔爆计算机、网络摄像机及隔爆兼本安型电源。依照各个设备使用说明书中的安装说明来安装和接线。
1、网络摄像仪固定：网络摄像仪与工作面垂直，照向煤壁，采集采煤机视频。网络摄像仪之间采用网络级联。为了保证图像效果，配备LED辅助照明灯。
2、隔爆计算机安装：顺槽监控中心安装2台隔爆兼本安型计算机和操作键盘，隔爆兼本安型计算机可以同时显示2×4路摄像仪。
3、本安信号转换器安装：一台安装在顺槽监控中心，另一台安装在最近交换机附近，将网络视频信号通过双绞线接入就近的环网交换机，上传至地面。
4、隔爆兼本安型电源安装：考虑隔爆兼本安型电源给摄像仪供电，隔爆兼本安型电源和网络摄像仪安装距离不能太远。
5、线缆敷设：工作面现场支架要前移情况，线缆敷设时候两支架之间要留有余量，防止支架前移挣断线缆。
6、设备供电：要采用AC127V，设备供电应取用较为稳定的电源，电压和电流均应符合设备的使用范围。巷道长度超过1000米时，要考虑压降问题，需从机头和机尾分路供电。
5.3调试过程
1、上电测试：对每个设备进行通电测试，设备供电之前应再次检查设备是否异常，确保无误后再供电。测试时要根据各个设备使用说明书的步骤和说明进行。
3、网络测试：使用ping命令，在任意点对系统各摄像仪进行测试，判断各设备是否在线，有无网络中断现象。
4、系统联试：当所有设备测试完成后，对系统进行联调，并作相应的设置，看工作面摄像仪采集的图像在隔爆计算机上显示是否清晰、是否有网络延时现象。
5、图像上传：检查隔爆计算机与地面调度中心之间网络建立情况，对调度中心采集图像设备显示是否正常。
5.4软件详细配置
将笔记本电脑有线网卡IP地址修改为192.168.1.x（x为2-255的自然数），IP地址不得与其他设备冲突即可。
5.4.1摄像仪IP地址修改
1、通过供电方式使用集控列车内隔爆计算机从第一台摄像仪开始供电并修改IP地址，第一台修改完毕后，第二台供电，修改IP地址，以此类推。
2、使用摄像仪管理软件修改摄像仪IP地址，软件登陆用户名和密码分别为：admin和12345。修改方法如下图：

5.4.2网络延长器IP地址修改
网络延长器供电后通过隔爆计算机直接使用浏览器进行登陆，网络延长器初始IP地址为192.168.0.253，用户名和密码均为：admin。
5.4.3隔爆计算机配置
在隔爆计算机内安装视频监控软件一套，安装完毕后配置如下：
1、监控软件安装
双击安装程序显示安装初始化对话窗口，初始化完成后显示软件安装向导对话窗口。 点击“下一步”继续安装，根据软件安装向导完成用户信息的输入以及安装程序位置的选择后可开始软件的安装进程。

软件安装完成后会提示 SADP 驱动安装向导，点击“下一步”开始 WinPcap 的安装。如果本机已经安装过 WinPcap，可取消安装。 SADP 用于网络中设备的自动搜索功能，如果 WinPcap 没有安装，则软件使用中无法应用该功能。
2、监控软件卸载
进入开始菜单，选择“所有程序”→点击“网络视频监控软件-4000(v2.0)”→点击“卸载网络视频监控软件”，显示确认文件删除对话窗口。 点击“是”开始监控软件的卸载，删除完成后重启计算机可以完成软件的卸载操作。

3、软件登陆
首次登陆注册用户名和密码，本次注册用户名和密码分别为123456。

4、设备管理
登陆后进入主页面，点击配置—添加设备，右键点击添加的区域，弹出区域管理菜单，选择“添加设备”，则显示添加设备界面。根据实际情况，可选择不同的注册模式进行设备的添加。 默认注册模式为“普通 IP”，此时输入设备的 IP 地址、用户名和密码、端口号，修改通道数后，自定义设备的名称，点
击“确定”即可完成设备的添加。现场情况根据设备配置表，以此命名并添加摄像仪地址。可选择手动输入，也可选择显示在线设备。添加设备时用户名为:admin 密码为：12345 通道数为：1 多播组地址填写为：192.168.0.60（地面监控主机地址）点击确定即可。如下图:

5、图像预览
配置好设备后，点击标签栏标签，回到监控软件预览界面。左侧默认显示设备列表，点击“分组”可切换到分组模式的显示。 初次启动时，播放面板默认以 2×2 播放窗口显示，可通过画面分割按键进行窗口分割的选择，最大可支持 64 画面分割。所有摄像仪配置完毕后点击预览—选择监控区域摄像仪—双击通道，即可观看相应的摄像仪图像。如下图:

5.5系统安装所需附件材料及工具
序号
产品名称
规格型号
单位
数量
备注
一、安装附件材料
<1>
尼龙扎带
4*200mm
包
若干

<2>
尼龙扎带
3*100mm
包
若干

<3>
刀片
飞鹰牌
盒
若干

<4>
记号笔

支
若干

<5>
绝缘胶带
C.T.S
卷
若干

<6>
自粘性橡胶带
J-20
卷
若干

<7>
多用电源插座
TS-240A
个
若干

<8>
标签纸

张
若干

<9>
水晶头

只
若干

<10>
光纤跳线
SC-SC/SM/5M
根
若干

<11>
线缆标志牌

个
若干

<12>
摄像仪安装支架
定制
套
若干

<13>
电源安装支架
定制
套
若干

二、安装调试使用工具
<1>
斜口钳

把
1

<2>
网线钳

把
1

<3>
小一字螺丝刀

把
1

<4>
中一字螺丝刀

把
1

<5>
大一字螺丝刀

把
1

<6>
中十字螺丝刀

把
1

<7>
内六角扳手

套
1

<8>
活口扳手

把
1

<9>
万用表

个
1

<10>
调试笔记本

台
1

<11>
老虎钳

把
1

<12>
尖嘴钳

把
1

<13>
测线仪

台
1

六、系统常见故障及排除方法：
综采工作面全景可视化监管系统常见故障及排除方法
序号
常见故障
原因分析
解决方法
1
隔爆计算机及调度中心无图像
连接隔爆计算机及摄像仪之间的网线断
对接网线，保障通讯正常
2
井下隔爆监视器图像显示正常，调度中心无图像
1、信号转换器坏或信号转换器之间线断 2、环网不通
首先检查环网，网络正常检查网络延长器是否正常工作，最后排查双绞线是否通信正常
3
隔爆计算机内有若干图像不显示
1、摄像仪插头虚接 2、摄像仪坏或摄像仪内光纤收发器坏 3、摄像仪之间网线断
查找摄像仪内插头有无问题；检查摄像仪及光纤收发器是否正常工作；检查网线并对接
4
隔爆计算机黑屏
1、通电后先蓝屏再黑屏，有两个可能①计算机无信号输出，不是屏的问题；②屏后面的接线端子接触不良；
2、通电后直接黑屏，问题有好几个可能。①、屏驱动板故障；②屏高压板故障；③液晶屏故障；④计算机故障
1、检查外部供电（127V）和内部供电电压（12V）；
2、检查线路连接有无虚接或松动；
3、更换损坏设备（计算机、驱动板、高压板、液晶屏）
5
隔爆计算机白屏
1、连接驱动板与屏的排线接触不良或接反
1、先检查主板信号输出到屏的连接线是否有接触不良或接反
6
隔爆计算机蓝屏
1、屏显示模式错误
2、计算机无显示信号输的到显示屏 3、计算机分辨率设置问题
1、检查屏的显示模式是否是AV或VGA； 2、检查画面分割器信号输出正常（连线、驱动板状态灯，绿灯正常，红灯故障）；
2、进入计算机管理界面设置分辨率800x600
7
无法访问

1、调试计算机与摄像仪不在同一网段
2、浏览器Activex控件和插件未启用
3、选择通道数不正确4、端口号输入错误
1、修改在同一网段。
2、设置方法，浏览器设置—Internet选项-安全-自定义级别-Activex控件和插件选择启用
3、设置与设备一致的通道数。
4、端口号默认为8000