十矿井上下视频监控联网技术在安全生产中的应用

【摘 要】工业视频监控联网是安全生产系统的重要组成部分，它是一种监视能力较强的综合系统。视频监控以其直观、准确、及时和信息内容丰富而广泛应用于许多生产作业场合。是安全与防范技术体系中的重要保障。工业视频监控联网运用于十矿井上下安全生产的各个环节当中，给安全生产管理提供可靠保障。

【关键字】视频监控联网；安全与防范；以太环网；数字传输

引言

工业视频监控联网是安全生产系统的重要组成部分，它是一种监视能力较强的综合系统。视频监控以其直观、准确、及时和信息内容丰富而广泛应用于许多生产作业场合。近年来，随着计算机、网络以及图像处理、传输技术的飞速发展，视频监控联网技术有了较大的发展。

十矿视频监控工业以太网，采用环型结构，运用到十矿井上下安全生产的各个环节当中，给安全生产管理提供了技术支撑。

一、研究报告

新一代视频监控管理系统其核心是对基于ip网络的多媒体信息（视频/音频/数据）提供一个综合、完备的管理控制平台。网络多媒体监控系统以网络为依托，以数字视频的压缩、传输、存储和播放为核心，以智能实用的图像分析为特色，并与报警系统、智能判断系统整合到一个使用平台上。网络多媒体监控管理系统，用于视讯生产作业调度指挥、网络视频监控和会议、多媒体网上直播、网络职工职业教学等各个方面。

1、视频监控工作原理及联网研究

根据视频监控系统功能的不同分为七层——表现层、控制层、处理层、传输层、执行层、支撑层、采集层。

2、操作特色研究

导航式的操作界面，同时支持多种类型、多种品牌设备混合组网。动态预存技术，有效避免循环录像中产生的磁盘碎片，延长磁盘寿命。功能模块采用usb插件设计标准，快速无逢接入。

3、网络视频与联网技术研究

网络视频监控即ip监控，是通过计算机网络进行交流的最常用的协议之一。网络视频监控就是通过有线或者无线ip网络把视频信息以数字化的形式来进行传输。

网络视频监控实现计算机进行视频信息的压缩、储存、分析、显示以及报警等自动化处理，实现无人值守；通过网络平台实现了远距离监控，是一项集计算机、网络、通信以及视频编解码等多项高新技术的整合产品。

4、网络视频监控主要的优势

（1）高效实现远程监控

网络视频监控系统可实现跨地域远程监控，网络传输效率高。

（2）利用工业以太网环网与局域网，无需另布视频线

网络监控系统无需专门布线，可以利用原有的地面局域网和井下工业以太网环网来传输视频、音频以及控制信号，安装方便。

（3）多路图像集中管理

传统监控系统最多只能管理32路图像，网络视频监控可以管理上千路图像。

（4）分布式架构，易安装、易扩展

网络视频监控系统采用分布式架构，接上网线即可没有制约。

（5）集合了监听、广播、报警、远程控制等功能。

（6）远程控制——网络摄像机、网络视频服务器的报警输出端口可控制电器的通断。

5、网络视频监控系统开发平台分析

ip视频监控系统包括网络视频服务器监控系统和ipcamera监控系统。ccd/cmos图像传感器把场景的光信号转变为电信号，通过数据接口传输到dsp存储器。dsp作为ipcamera的数字图像处理和压缩以及操作系统运行的主处理器芯片，完成图像压缩、编码的同时送到硬盘或其他存储设备中保存。

目前，asic、fpga与传统的dsp是常见的几种方案，相比之下，fpga具有很大优势。blackfin处理器平台将mcu和dsp的性能融合，在单核上对uclinux、协议栈和媒体流进行处理，将实时多媒体数据流及以控制为导向的任务联网视频规划数据。

二、项目实践

（一）设备选型及参数

进行优化。blackfi使用msa（microsignalarchitecture）架构，在一个单核架构中提供可编程的16/32位mcu和dsp功能，能够对控制、网络、多媒体以及信号处理区域进行划分。

1、hb-8813一体化摄像机：视频编码格式：tivc；视频编码分辨率：qcif（176×144），8fps@25kbps；ge（240×180），12fps@50kbps；264：qvga（320×240），15fps@100kbps；cbr：恒定码率恒定帧率；vbr：变码率变帧率；视频编码码率25kbps～100kbps。

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2、vcs-es-210视频编码服务器。

3、pvs-210便携式移动监控终端td/edge模块接入；pvs-t212 td/edge双模接入，双编码，sd卡本地存储。

4、ecenter9000嵌入式网络视频监控管理服务器（snvr） ecenter9000嵌入式网络视频监控管理服务器，是一款功能强大的嵌入式多功能一体机。集接入网关、网络视频监控业务平台、专业网络视频存储、安全报警、视频会议等功能于一体。

5、vcs-center网络视频监控系统中心服务器vcs-center：主要负责各终端接入设备的注册、鉴权、连接、会话控制及信令控制；用户权限分级管理和控制。

6、流媒体服务器vcs-ss：流媒体服务器主要功能：一是为pc播放终端提供点播功能；二是播放器提供直播和点播的功能；三是为中心服务器直接提供控制通道。

7、存储服务器vcs-sd：提供对监控点监控数据的集中存储功能。

（二）井上下以太网环网构建

1、地面网络部分

地面1000m工业以太环网由工业级交换机组成，各视频采集设备系统接入附近的交换机。

2、井下网络部分

井下千兆以太环网也是通过地面网关交换机，接入调度指挥控制中心。

3、井下视频监视地点：-140中央变电所、-320中央变电所、第二中央变电所、东区中部变电所、中区高强变电所、中区戊9变电所、己四钢缆皮带、己二高强变电所、通排变电所、北翼主扇房、北翼泵房、运输机皮带、架空乘人系统、己四泵房、大斜井钢缆皮带。

4、地面视频监视地点：工业广场、视频会议室、洗煤厂、第六会议室、主副井车房、坑木场、煤场、职教中心。

（三）视频监控联网地点测试

1、实现井下操作人员对井下监测点的视频监测。

2、在轨道下上平台、各片盘安装矿用本安型光纤摄像仪，将图像传送到车房的矿用隔爆监视器。

3、皮带机头机尾和工作面重要监测点安装光纤摄像仪，将视频传送到调度指挥中心。

4、高突工作面视频监控联网，包括矿用本安防爆摄像仪和现场监视器接入十矿井下工业以太网。

5、井下掘进工作面装药、连线、放炮监视。

6、视频会议，视频源采集和播放的实现是利用微软推出的关于数字视频的vfw软件开发包，采用win32的波形音频应用程序接口（waveform audio api）。

（四）系统实施效果与测试技术数据

1、网络

媒体流在联网系统ip网络上传输时基于udp的rtp传输；视音频流在基于ip 的网络上传输时支持rtp/rtcp协议。

2、信息传输延迟时间

当信息经由ip 网络传输时，测试端到端的信息延迟时间。

a） 前端设备与信号直接接入的监控中心相应设备间端到端的信息延迟时间应小于2s；

b） 前端设备与用户终端设备间端到端的信息延迟时间小于4s；

c） 实时数字图像传输的控制响应时间≤1秒；

d） 数字图像编解码的延时<0.5秒。

3、网络传输质量

联网系统ip网络的传输质量（如传输时延、包丢失率、包误差率、虚假包率等）：

1）网络时延为200ms；

2）时延抖动30ms；

3）丢包率为1×10-4；

4）包误差率上限值为1×10-5。

4、视频帧率：本地录像图像格式为cif，视频帧率为48帧/秒。

5、视音频编码：联网系统中视频压缩编解码和音频编解码，采用视频编解码标准h.264/mpeg-4，音频编解码标准采用g.729编码。

6、图像质量：前端的摄像机设备图像清晰度不应低于100万像素；支持d1效果的分辨率，帧数大于35帧/秒。

7、mgs设备支持8路以上视频监控信号传输；dvr设备支持16路以上视频监控信号接入。

三、结束语

十矿工业视频监控联网是全矿井综合自动化、信息化系统的部分组成，通过井上下以太网环网，将十矿地面与井下各个生产工作面视频监测点联网接入，进行实时监控，提高了安全监督的作用。具有良好的经济效益与社会效益分析，为十矿综合自动化与信息化的前进奠定了坚实的基础。