范冠軍 呂剛 曹海波

【摘 要】隨著煤礦自動(dòng)化的持續(xù)建設(shè)，越來越多的設(shè)備已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程自動(dòng)化，管理手段逐漸細(xì)化，但是設(shè)備管理仍以人工現(xiàn)場(chǎng)巡視為主，人工巡檢存在勞動(dòng)強(qiáng)度大、受環(huán)境因素影響大、巡視結(jié)果客觀性不足等弊端[1]，為滿足自動(dòng)化發(fā)展需要，提出一種視頻巡檢裝置，攝像頭能夠根據(jù)需要移動(dòng)位置，在一定區(qū)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)移動(dòng)巡檢，裝置設(shè)計(jì)以立足信息化為大前提，利用先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、視頻技術(shù)，以提高效率和管理水平，減少巡檢人員和降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，避免人身傷害事故的發(fā)生為目標(biāo)，為煤礦進(jìn)一步提高安全生產(chǎn)水平打下良好基礎(chǔ)[2]。

【Abstract】With the continuous construction of coal mine automation， more and more equipment has realized remote automation， and the management means have been gradually refined， but the equipment management is still dominated by manual on-site inspection， there are many disadvantages in manual inspection， such as high labor intensity， great influence by environmental factors， and insufficient objectivity of inspection results[1]. In order to meet the needs of automation development， a video patrol inspection device is proposed， in which the camera can move the position according to the needs and realize the mobile inspection in a certain area. Based on the premise of information technology， the device design makes use of advanced network technology， automatic control technology， communication technology， computer technology and video technology to improve efficiency and the management level， so as to reduce the number of inspection personnel and reduce the labor intensity of workers， avoid the occurrence of personal injury accidents， and lay a good foundation for further improving the level of production safety in coal mines [2].

【關(guān)鍵詞】煤礦;自動(dòng)化;視頻;移動(dòng)巡檢;安全

【Keywords】coal mine; automation; video; mobile inspection; safety

【中圖分類號(hào)】TP311? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文章編號(hào)】1673-1069（2019）05-0166-02

1 引言

煤礦井下生產(chǎn)過程復(fù)雜，環(huán)境惡劣[3]，經(jīng)過近30年的發(fā)展，目前煤礦各系統(tǒng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、基本實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，生產(chǎn)效率低的局面已經(jīng)大有改觀，井下人員密度越來越低，安全生產(chǎn)水平逐步提升，但在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中，依然需要大量的人員巡檢生產(chǎn)設(shè)備，造成大量的人力資源的浪費(fèi)，特別是安裝在狹小空間內(nèi)的設(shè)備，如何安全可靠的巡檢，是困擾很多煤礦的難題，本文對(duì)移動(dòng)視頻巡檢裝置的設(shè)計(jì)及其在煤礦井下水泵房的應(yīng)用進(jìn)行了闡述。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)目標(biāo)

實(shí)現(xiàn)煤礦井下等危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)環(huán)境與設(shè)備的實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控，通過遠(yuǎn)程控制攝像儀位置實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備及環(huán)境的巡檢，提高巡檢效率和管理水平，減少巡檢人員崗位定編和降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，避免人身傷害事故的發(fā)生，為煤礦進(jìn)一步提高安全生產(chǎn)水平打下良好基礎(chǔ)。

2.2 系統(tǒng)架構(gòu)

移動(dòng)視頻巡視裝置主要由就地控制單元、指令執(zhí)行單元、現(xiàn)場(chǎng)視頻采集單元、數(shù)據(jù)傳輸單元、遠(yuǎn)程控制顯示單元組成。

通過移動(dòng)視頻巡檢裝置結(jié)構(gòu)圖裝置，巡檢人員可以在監(jiān)控室中通過現(xiàn)場(chǎng)視頻圖像實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)情況的巡查，當(dāng)需要移動(dòng)攝像儀位置時(shí)巡檢員通過計(jì)算機(jī)下達(dá)指令，指令傳出給現(xiàn)場(chǎng)控制單元進(jìn)而實(shí)現(xiàn)電機(jī)的開停、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)控制，通過電機(jī)牽引攝像儀向前或向后移動(dòng)。

2.3 視頻采集單元設(shè)計(jì)

視頻采集單元主要由電動(dòng)機(jī)（含減速機(jī)）（1）、固定架（2）、移動(dòng)帶載小車（3）、牽引繩（4）、定滑輪（5）、尾部張緊器（6）、線纜吊鉤（7）、掛線繩（8）、線纜（9）、攝像儀（10）、導(dǎo)軌（11）、導(dǎo)軌連接件（12）、位置感應(yīng)開關(guān)（13）、過位移防護(hù)樁（14）等組成。單元結(jié)構(gòu)圖如下：

其中，固定架選擇角鋼加工而成，導(dǎo)軌采用角鋼加工成5m一段的標(biāo)準(zhǔn)件，除銹噴漆處理，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需要監(jiān)測(cè)的實(shí)際長(zhǎng)度合理確定總根數(shù)，電機(jī)選擇標(biāo)準(zhǔn)1kW電機(jī)，自帶減速裝置，減速后的軸上嵌套一直徑為150mm的轉(zhuǎn)盤，轉(zhuǎn)盤與軸通過鍵銷連接，防止產(chǎn)生滑動(dòng)，牽引繩本系統(tǒng)選擇直徑6mm鋼絲繩，掛線繩選擇直徑5mm鋼絲繩;滑輪（5）直徑150mm，通過滑輪座安裝在一平米鋼板上，帶載小車通過鋼板和直徑20mm滑輪自行加工成套，導(dǎo)軌與導(dǎo)軌采用外側(cè)加襯板緊固的模式進(jìn)行。

3 在井下水泵房中的應(yīng)用

3.1 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施

首先在泵房墻壁上安裝支架，然后把導(dǎo)軌和支架通過螺栓緊固在一起，此時(shí)注意先不要緊固到位，將導(dǎo)軌全部安裝完成并將襯板固定到位后，將整條導(dǎo)軌調(diào)平后再緊固，把帶載小車安裝在支架上，然后通過牽引鋼絲繩將大滑輪和小車、電機(jī)轉(zhuǎn)軸上的轉(zhuǎn)盤固定在一起，形成一個(gè)完整部件，此時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)則會(huì)牽引小車水平運(yùn)動(dòng)。將掛線鋼絲繩穿入若干個(gè)吊環(huán)后緊固在支架下方，攝像儀安裝在帶載小車上，線纜通過吊環(huán)吊在掛線鋼絲繩上。然后在導(dǎo)軌前后端約50cm處分別安裝位置行程開關(guān)，行程開關(guān)外側(cè)10cm處焊接過位移防護(hù)樁，上述工作完成后通過調(diào)整尾部張緊器將牽引鋼絲繩張緊，完成視頻采集單元的現(xiàn)場(chǎng)安裝。

然后完成電機(jī)控制部分的接入，電源接入。視頻及傳感器信號(hào)通過網(wǎng)絡(luò)傳輸給遠(yuǎn)端監(jiān)視計(jì)算機(jī)，通過編程處理，確保系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)可靠，無翻車事故發(fā)生，并進(jìn)行行程保護(hù)測(cè)試，確保系統(tǒng)滿足設(shè)計(jì)預(yù)期要求。

3.2 裝置功能

具有實(shí)時(shí)控制移動(dòng)視頻裝置的能力，包括速度、定位、異常處理能力，并完成信息的整合。

①視頻巡檢系統(tǒng)最低速度不小于0.3m/s;②視頻圖像分辨率為1280×960;③自動(dòng)控制巡檢系統(tǒng)的巡視間隔時(shí)間，自動(dòng)保存圖片、影像資料;④實(shí)時(shí)顯示巡檢的現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài);⑤對(duì)巡檢系統(tǒng)發(fā)回影像資料進(jìn)行分析，正常只保存不告警，不正常發(fā)出告警信息;⑥具有完善的人機(jī)接口界面，可通過鼠標(biāo)操作控制移動(dòng)視頻裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)

3.3 實(shí)施效果

通過移動(dòng)視頻巡檢裝置在煤礦井下水泵房中的應(yīng)用，以及遠(yuǎn)程控制攝像儀位置實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備及環(huán)境的巡檢，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境與設(shè)備的實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控，大幅提高巡檢效率和管理水平，減少巡檢人員崗位工6人，裝置自投運(yùn)至今該煤礦排水系統(tǒng)杜絕了各類事故的發(fā)生，大幅度提高了該礦的自動(dòng)化水平及安全生產(chǎn)水平。

4 結(jié)語

移動(dòng)視頻巡檢裝置利用可以移動(dòng)的攝像儀代替人工巡檢，其可以移動(dòng)的特性特別適合實(shí)現(xiàn)狹小空間、危險(xiǎn)區(qū)域的實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控，能夠有效減少現(xiàn)場(chǎng)人員的投入，避免人員在危險(xiǎn)區(qū)域出現(xiàn)和停留，有效提高巡檢效率和管理水平，減少巡檢人員和降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，為煤礦進(jìn)一步提高安全生產(chǎn)水平打下良好基礎(chǔ)。

【參考文獻(xiàn)】

【1】林仁清. 機(jī)器人巡檢系統(tǒng)在變電站運(yùn)維管理中的應(yīng)用[J]. 設(shè)備管理與維修，2017（19）：11-13.

【2】任曉慶. 上灣煤礦本質(zhì)安全管理體系的研究[D]. 包頭：內(nèi)蒙古科技大學(xué)， 2013.