煤矿工业电视监视系统的研究与设计

摘要：随着煤矿自动化水平的提高，监视系统和集中控制技术的日益完善，煤矿大都安装了工业电视监控系统，该文从实际出发研究了工业电视监控系统在煤矿生产中中所起到的作用，分析了系统的特点、功能和组成。

关键词：煤矿；工业电视；监控

中图分类号：TP311文献标识码：A文章编号：1009-3044(2008)36-2631-02

The Research and Design of Monitoring of Industry TV in Coal Mine

GE Hong-xia

(Anhui Wanbei Coal-Electricity Co. Ltd, Suzhou 234000,China)

Abstract: With the progress of automation, surveillance systems and technology of centralized control in mine, most mine introduced Industry TV monitoring system,this passage from reality in studying the Mine Industry TV monitoring System in underground mine to play the role of the system's features, functions and composition.

Key words: coal mine;industry TV; monitoring

1 引言

能源是国民经济的基础，我国一次性能源70%以上来自于煤炭，95%以上的煤炭产量来自于井工开采矿井，井工开采矿井平均深度500米左右，煤矿井下采、掘工作面地质条件复杂，环境恶劣，自然灾害多，严重影响煤矿生产和人身安全。

煤矿井下生产过程复杂，环境恶劣，自然灾害多，严重影响生产和人身安全。调度室大屏幕投影系统的实施，对安全生产、调度指挥、科学决策提供了直观、可靠的手段。

大屏幕投影墙是近年来随着计算机多媒体技术的发展而出现的全新显示模式与系统。它通过一台或多台投影机组合拼接，在巨型屏幕上投射全彩或VGA信号，尤如一个巨型电视或显示器，突破了显示空间的局限，满足了人们对巨型显示的需要，广泛应用于工业监控系统。

煤矿采购的大屏幕投影墙，大多采用国际卓越的显示技术及设备，以获得最佳的显示效果。方案对系统的性能、结构、技术指标、可靠性、稳定性、先进性、扩充性等方面作全面考虑，以把整套系统建设成为拥有高分辨率、高清晰度和亮度、用户控制界面简单、操作方法先进的大屏幕投影墙，使监控中心能高质、高效地对各种控制信息进行实时监控和集中指挥调度，充分体现企业形象和实力。

2 系统设计原则

对大屏幕系统方案的设计，坚持高起点、高标准、严要求，遵循科学的设计原则、设计标准和设计规范，突出先进性、适用性和经济性，且具有一定的超前性，确保系统建成后达到国际一流水平。

1) 适用性

大屏幕信息显示系统作为调度中心的重要组成部分，必须保证实用并切实满足调度中心指挥调度的需要。

2) 节约性

系统建设充分利用管理中心系统的多个子系统的设备，做到少花钱多办事，追求最合理的配置和尽可能高的性能价格比。

3) 可靠性

为了满足用户监控显示系统一天24小时的连续运行，因而其设计必须遵循可靠性的原则，在系统设计时，关键部位选用了高可靠性设备，对于重要的控制节点采用先进的高新技术来保障。

4) 标准化

系统在选用控制技术和设备时，符合国际标准，充分利用各种产品的优势，将它们有机地结合起来。也就是说，要求系统的通信环境、硬件环境、软件环境相互间的依赖减至最小，充分发挥自身优势；同时，系统的互联为信息互通和网上控制创造有利条件。

5) 可扩充性

随着网络的发展，系统的扩充是必然的，因而在系统设计时充分考虑了未来系统扩充的可行性。

6) 先进性及成熟性

根据视听系统自身发展的特点及控制技术的发展趋势，在主机选择、系统结构设计、设备配置、管理方式等方面采用国际上既先进又成熟可靠的技术。

7) 兼容性

监控显示系统项目是一个庞大而复杂的系统，需要实现各种子系统的完美汇接，所以系统的兼容性就显得十分必要。

8) 可维护性、可管理性

充分考虑到系统设备的安装、配置、操作方便等特点，又有较强的网络管理手段，合理配置和调整系统负载、监视系统状态、控制系统运行。

3 设备选型依据

组合大屏幕系统的选型，需要经过反复论证，以便确定使用合理的投影技术来组合大屏幕显示系统。为此，让我们先比较分析一下各种投影技术的分类、发展及技术优劣。

3.1 按投影方向分类

1) 正向投影（Front Projector）――逐步淘汰

2) 背向投影（Rear Projector）――正在流行

按投影技术分类

3) CRT 方式（阴极射线管，Cathode Ray Tube）

类似于电视机的成像方式发展时间最长，技术较成熟，显示模拟图像有优势有三枪和单枪两种方式，单枪是发展趋势色彩还原性最较好，色彩对比度、清晰度较低电子束扫描成像，分辨率提高较为困难（一般在640×480～800X600）受荧光屏寿命所限，亮度不高（一般在230ANSI流明左右）图像线性、颜色存在非线性漂移，造成调整工作量增大，一般CRT组合显示屏每隔半年便须经过一次较复杂的重新调整，否则图像的接缝、色彩、屏幕之间的一致性都会严重影响图像质量亮度提高，功耗提高很大，同时寿命会降低。

4) LCD方式（液晶显示，Liquid Crystal Display）

偏振光经过光学晶体透射成像，数字方式成像分辨率较高（1024×768）由于采用多晶硅透射成像技术，光利用效率较高，亮度较高（2000ANSI左右）分辨率和亮度成反比，即分辨率越高，亮度越低由于采用偏振光技术，有很强的方向性，视角小，水平视角只有140°（一般为160°）

5) LCV方式（液晶光阀，Liquid Crystal Valve）

LCD方式的改进版本，通过光阀（Valve）器件提高亮度受热后会降低图像质量，因此需要设计较复杂的冷却系统体积较大，适于单投影方式，很不适合用于连续工作场合，每次工作时间仅有几个小时亮度提高，功耗提高很大，同时寿命会降低。

6) DLP方式（数字光处理，Digital Light Processing）

DMD芯片（Digital Micro mirror Device）反射成像，全数字化方式成像由于采用反射镜反射成像，光利用效率较高（85%以上），所以有很高的亮度，而且提高亮度，功耗提高并不很大分辨率提高较易，仅相当于集成电路工艺水平，目前已有800×600、1024×768和1280×1024三个档次，并且发展了单片（主要应用于单投影和多媒体组合显示）、两片（主要应用于多媒体组合显示）和三片（主要应用于电影院、演唱会等极高亮度、极高分辨率要求下的单投影显示）分辨率越高，有效反射面积越大，亮度也越高色彩纯正，精确（16M色），高对比度（350：1）亮度、色彩的一致性最佳。边缘与中心相比可达90%―95%（CRT仅为75%）。

7) PDP（等离子显示器，Plasma Display Panel）

等离子显示器是一种全新的显示系统，利用气体放电来显示，这种屏幕采用了等离子管作为发光元件。大量的等离子管排列在一起构成屏幕。每个等离子对应的每个小室内部充有氖氙气体。在等离子管电极间加上高压后，封在两层玻璃之间的等离子管小室中的气体会产生紫外光，从而激励平板显示器上的红绿蓝三基色荧光粉发出可见光。

显著特点：① 高亮度、高对比度；② 纯平面图像无扭曲；③ 超薄设计、超宽视角；④ 具有齐全的输入接口，可接驳市面上几乎所有的信号源；⑤ 具有良好的防电磁干扰功能；⑥ 环保无辐射；⑦ 散热性能好，无噪音困扰。

3.2 按用途分类

1) 单机单屏

由一台投影机、一块背投屏和反射系统以及框架结构组成的单机单屏投影系统，是最普遍采用的方式。投影机多为LCD和DLP方式。

2) 多机多屏

将多个独立的投影系统放在一起，各个屏幕之间互相独立，不使用图像处理器。将所有输入信号进行同步后输出到每台投影机上，每个画面仅在自己的区域显示，不跨屏边界，对屏之间的连接没有要求。投影机多为LCD、DLP和PDP方式。

3) 组合投影

由多台投影机、多个投影屏及图像处理器组成，一般用于一个画面的超大屏幕显示以及多个画面的多窗口显示。

所有输入信号全部通过图像控制器处理后分配到每台投影机上，每个显示画面可以跨越投影屏边界，通常应保证每个投影单元之间最小的间隙。投影机多为DLP、PDP和LCD方式。

4 系统结构

投影机从技术实现方式主要可分为CRT三管投影、LCD液晶投影、DLP数字光源处理投影机及新近出现的PDP等离子显示等。

目前，CRT方式由于其亮度低、体积大等缺陷，在技术上已经落后，已逐步淘汰。LCD方式（包括单晶硅、多晶硅、AP/LCD等）因其亮度高、体积小等特点，目前使用最广泛，但由于LCD的核心部件――液晶板的寿命受温度和湿度的影响较大，因而长时间连续使用容易使液晶板老化，出现画面色彩失真、暗块等现象。

DLP技术采用全数字化处理方式，其核心部件为DMD（数字微镜器件），具有高可靠性、高对比度和亮度、色彩还原性好、画面清晰、无烧坏死现象、免维护等特点，一天24小时长期连续使用不会对投影机任何损坏，对显示效果没有任何影响。从安装调试完的显示到数年后的显示都能保持相同的显示效果，达到同样的清晰度、分辨率、精度。作为投影机技术的发展方向，该技术已迅速在国内外广泛应用，目前已成为大屏幕拼接墙显示系统的主流产品，尤其是普遍应用于需要长时间不间断工作的控制室显示系统。

LCD、DLP投影机都是使用投影灯炮作为光源，投影灯炮有一定的使用寿命，而且在使用中易损坏。

等离子显示器是一种全新的显示系统，利用气体放电来显示，这种屏幕采用了等离子管作为发光元件。具有高亮度、高对比度；纯平面图像无扭曲；超薄设计、超宽视角；具有齐全的输入接口，可接驳市面上几乎所有的信号源；具有良好的防电磁干扰功能；环保无辐射、散热性能好，无噪音困优等特点。但目前的技术只能做到2×2拼接。

5 结束语

随着煤矿自动化水平、信息化的提高， 煤矿调度室或集控室工业电视监控系统在煤矿生产中发挥着越来越大的作用，提高了员工工作效率，降低了工作难度、强度；达到了安全、高效、可靠生产的目的，节省了大量人力资源，具有显著的经济效益。

参考文献：

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