近十几年来，矿难事故不绝于耳，矿难事故频发、死亡人数之多让人触目惊心。今年仅长白山矿难、湖南湖南耒阳矿难、四川攀枝花矿难就造成了80人多人死亡的悲剧，因此煤矿的安全生产问题日益成为全社会关注的焦点。国家安全监管总局、国家煤矿安监局相继发布《关于加强安全生产科技成果推广工作的指导意见》和《关于印发安全生产先进适用技术工艺装备和材料推广目录的通知》，《中华人民共和国安全生产法》中第三条明确规定：安全生产管理，坚持安全第一、预防为主的方针。而2010年国家安全监管总局168号令，明确要求在全国煤矿建立并完善安全避险“六大系统”保障煤矿安全生产，也确定了监测监控系统的作用。视频监管系统作为一种客观的、成熟的、稳定的安全监督手段，在安监方面所起作用巨大，已被煤炭行业广泛认可。以上政策标志着我国煤矿安全监察工作将由“人防”向“技防”转变，安防技术和产品在煤矿行业的应用不断深入。
一、项目背景
煤矿厂分布分散，环境恶劣，而且现场的环境和地势较为复杂，而且煤矿厂是一个事故多发的单位，建设一个视频综合监控系统非常必要。
该视频监控项目是是一个集日常生产管理、安全防范、事故防范以及事故发生时应急救援指挥为一体的综合动态安全视频监控系统。能提升危险源监测预警和事故隐患排查、治理能力，把事故隐患消灭在萌芽状态，从而达到杜绝及防范事故的发生；同时为事故救援提供及时、准确的救援信息，大大提升事故救援能力，最大限度的减少事故损失。
二、需求分析
在全国各个地区的煤矿厂建设视频监控系统，并把相关视频图像、语音、报警、环境温湿度信息一起通过光纤专线传输到各管辖的县煤炭局分控中心，县煤炭局分控再上传至市煤炭局总控中心。
煤矿厂视频数据通过本项目建设的通信链路，上传县煤炭局分控中心及市煤炭局总控中心，监控中心也可查询煤矿厂保存的录像、对摄像机进行相关控制，并实现各级双向语音对讲功能。
能实现对各煤矿厂、各县煤炭局分控中心、重点区域图像接入和整合的功能，总控、分控级监控中心部署的视频综合管理平台，对所有接入的视频数据统一管理。
实现多级用户管理，满足总控、分控使用需要。
实现视频共享，和总控共享视频信息。
预留接口，实现和应急办、安全生产管理局的信息共享。
具有可扩展性，保障后期煤矿厂视频监控的接入。
三、系统设计
3.1 系统拓扑结构图
系统拓扑结构图如下图所示：
图：系统拓扑结构图
系统主要分成煤矿厂视频监控系统层、县煤炭局分控中心层、市煤炭局总控中心层三个层次。
煤矿井上视频监控层主要有视频监控、周界报警系统、周界智能分析三部分组成。
县煤炭局分控中心层主要完成所辖区内所有煤矿厂视频监控系统的接入。
市煤炭局总控中心层主要完成所辖区内所有县煤炭局分控中心视频监控系统的接入。
3.2 系统总体结构图
系统总体结构图如下图所示：
图：系统总体架构示意图
3.3 组网方式
市煤炭局和县煤炭局设有监控中心，各煤矿厂建设视频监控系统及存储，各级系统之间，利用光纤专网做为传输通道组成树型传输网络，利用数字多业务平台，提供全网的多业务传输和共享。
采用监控网络平台，专用光纤专网、报警信号的综合接入、三级传输和统一管理，在建设起一套相对独立的监控网络的同时，可提高网传输能力和网络质量。
1) 系统新建立的煤矿厂监控点，首先需要将监控图像、报警及控制信号传输到对应煤矿厂控制中心。根据前端监控点与机房的距离，可采用视频电缆传输或光纤传输等传输方式，保证图像接入信号的质量。
2) 县煤炭局分控中心通过光纤专线与下辖各煤矿厂连接，组成星型传输网络，实现县煤炭分控中心与各煤矿厂之间的业务传输。
3) 市煤炭局总控中心通过光纤专线与下辖各县煤炭局分控中心进行连接，组成星型传输网络，实现总控中心与各分控中心之间的业务传输。
图：系统组网方式示意图
3.4 各煤矿厂监控系统设计
3.4.1 系统结构及组成
前端系统包括周界报警、视频监控等功能。各功能既能独立工作，又能有机结合，形成综合防护系统。
现场监控系统负责完成前端的音视频信息、告警信息的采集、缓存、编码、存储及发送等功能，并可接受来自网络的控制指令通常包括如下设备：NVR、摄像机、报警输入输出设备、周界智能分析等。
3.4.2 点位布置
前端摄像机的作用是进行视频采集，利用光学成像原理，把连续的现实环境瞬间状态模拟成连续的二维静态图像，在显示设备顺序播放，在人的视觉感应下，就像是在现场观看一样。
视频监控的点位布置包括，但不仅限于下列场所，设置视频采集设备，监控作业行为、劳动纪律、物资交换情况、出入口车辆及人员情况、各种应急事件的处理等：
1) 周界，监控是否有可疑人员闯入
2) 煤矿厂出/入口，监视出入车辆及人员情况，并对可疑车辆进行人员识别车牌；
3) 大场景，监控人员的作业行为、劳动纪律及各种应急事件发生。
4) 出煤口区，监控是否有异常情况的发生或者可疑人员的进入。
5) 货场，监控货场的具体情况。
6) 储煤罐，监控储煤罐的运作情况。
7) 磅秤区，第一个摄像机监看货车上货物，第二个摄像机监看车辆牌照，第三个摄像机监看站房内的情况，第四个摄像机安装在主干道，防止有货车逃逸。
8) 办公园区，监控工作人员在办公园区的工作情况，而且防止有可疑人员闯入。
3.5 监控中心设计
3.5.1 各煤矿厂监控
各个煤矿厂是最基层的接入单位，也是整个系统最主要的数据来源部分。
各个煤矿厂监控的主要完成视频图像及报警信息的收集、报警处理输出、相关信息集中显示，主要设备包括：客户端、交换机、周界报警、摄像机等设备。采用电脑客户端进行视频实时监控、录像回放、报警的输出等功能。
图：各煤矿厂高清网络视频监控系统
各个煤矿厂监控点图像、报警信息利用远端模块以光纤专网方式直接接入到所属辖区的县煤炭局分控中心系统或市煤炭局总控中心系统。
主要完成以下功能：
1) 对本地的监控点进行信息采集、汇集、存储、显示、控制和上传；
所有的新建图像处理都采用数字压缩方式，清晰无延迟，保证图像在本地录像、输入输出切换控制和上传的质量，为后期的图像处理提供和高质量的信号。
2) 对地区内的报警联动进行信息输出和上传；
3) 通过周界智能分析系统，检测是否有以下情况的发生：绊线穿越检测、区域入侵检测、围栏跨越检测、徘徊检测、物品遗留和搬动检测、快速移动检测、视频异常检测
3.5.2 县煤炭局分控中心
县煤炭局分控中心是各分控体系的核心部分，具有地方最高的管辖范围和管理权限。县煤炭局分控系统主要由中心管理服务器、WEB及设备管理服务器、数据库服务器、转发服务器、显示设备、网络设备及监控终端等组成。
图：县煤炭局分控中心系统结构图
县煤炭局分控中心利用光纤专线平台，汇接本地区各煤矿厂监控系统，将所需的视频、数据、报警信息进行传输、共享、切换；利用多媒体工作站根据授权进行远程调阅、查询、控制；实现互联、互通、互控，为领导决策、指挥调度、取证和处置突发事件提供及时、可靠的监控图像信息。实现以下功能：
1) 具有监视、录像调用等功能。
2) 监控终端通过专网接入，经分控中心管理服务器进行权限认证和鉴权后可对各监控点进行监视和控制。
3) 县煤炭局监控中心可从各煤矿厂上传的图像中任意调用图像切换至本地区县煤炭局分控中心显示系统进行显示各煤矿厂上传图像；监控中心同时实时显示多路图像，并对实时显示图像进行实时存储，实现即览即存，并对报警及重要视频信息进行保存。
4) 县煤炭局分控中心用户经权限服务器权限认证后可通过PC上的IE 浏览器调看其权限范围内的实时图像及录像资料。有控制权的用户还可对前端摄像机进行控制。县煤炭局分控中心网内的用户获取图像的流程为向转发服务器发送请求，由分控中心的转发服务器向各煤矿厂索取图像并把所得到图像发送给用户。
5) 可通过管理服务器对系统内的所有网络存储系统进行统一管理、查询和资料下载、回放等操作。
6) 完成报警信息收集及处理，并对报警信息发送到大屏显示及通过报警主机，实时进行声光报警。
7) 监控系统的控制，由多媒体工作站完成图像的切换及控制，并可显示报警信息。
3.5.3 市煤炭局总控中心
市煤炭局总控中心是整个监控体系的核心部分，具有最高的管辖范围和管理权限。市煤炭局监控系统主要由中心管理服务器、WEB服务器、数据库服务器、主动注册服务器、转发服务器、显示设备、网络设备及监控终端等组成。
图：市煤炭局监控中心系统结构图
市煤炭局总控中心利用光纤专线平台，汇接各市各县煤炭局监控系统，将所需的视频、数据、报警信息进行传输、共享、切换；利用多媒体工作站根据授权进行远程调阅、查询、控制；实现互联、互通、互控，为领导决策、指挥调度、取证和突发事件提供及时、可靠的监控图像信息。实现以下功能：
1) 具有监视、互联互控、录像调用等功能。
2) 市煤炭局总控终端通过专网接入，经管理服务器进行权限认证和鉴权后可对各监控点进行监视和控制。
3) 市煤炭局总控中心可从各县煤炭局分控中心上传的图像中任意调用图像切换至市煤炭局总控中心显示系统进行显示，各县煤炭局分控中心上传多路图像，市煤炭局监控中心同时实时显示多路图像，并对实时显示图像进行实时存储，实现即览即存，并对报警及重要视频信息进行保存。。
4) 市煤炭局总控中心用户经权限服务器权限认证后可通过PC上的IE 浏览器调看其权限范围内的实时图像及录像资料。有控制权的用户还可对前端摄像机进行控制。市煤炭局总控中心网内的用户获取图像的流程为向转发服务器发送请求，由县煤炭局就分控中心的转发服务器向各煤矿厂索取图像并把所得到图像发送给用户。
5) 可通过管理服务器对系统内的所有网络存储系统进行统一管理、查询和资料下载、回放等操作。
6) 手机用户可通过代理服务器和解析服务器实时接收相关视频图像、数据等信息，并对可以进行视频切换、云台及镜头控制等操作。
7) 完成报警信息收集及处理，并对报警信息发送到大屏显示及通过报警主机，实时进行声光报警。
8) 监控系统的控制，由多媒体工作站完成图像的切换及控制，并可显示报警信号。
四、系统平台功能
根据煤矿的实际使用场景，系统平台能够实现以下功能：
视频监控
通过实时监视功能，实现对监控网点全天候、全方位的视频监视功能。对监视目标进行实时、直观、清晰的监视，全天24小时均可观察到前端现场的监控状况。
车牌识别
通过在煤矿厂出入口安装车牌抓拍摄像机，能够实现对出入车辆的车牌抓拍和识别，能够将车辆的出入时间、车型、车身颜色、车牌号进行实时记录，方便值班人员对出入口车辆的综合管理。
轮巡任务
监控任务和监控计划是一种监控轮巡策略。用户可以通过设置监控任务，指定一组摄像头在特定监控画面中打开。用户可以通过设置监控计划，指定监控任务在特定的时间内执行。
录像回放
监控系统的建设除了实时监视和报警，防患未然外，还有一个重大的作用就是事发后有据可查，因此，录像的检索、连续流畅、多功能播放也是平台的一个很重要的功能。
报警管理
报警管理提供接收到的报警信息罗列和查询过滤操作。报警等级通过不停颜色进行区分，报警的信息包括处理状态、报警类型、时间、事件类型、报警设备、通道、报警等级。用户可以指定报警类型、时间段，对相关的设备进行报警信息的查询。
云台控制
用户在实时监视时，可以通过云台控制摄像机的转动、聚焦、变倍等基本操作，以及预制点、巡航线、灯光等辅助功能。此外，用户可以使用三维定位功能，在实时监视时可以通过框选的方式，迅速将局部区域放大，方便地定位到重点关注区域。云台控制操作有不同的优先级，高优先级的用户可以抢占低优先级的用户的操作。
语音对讲
提供客户端与前端设备或视频通道进行语音对讲及广播功能。
视频上墙
支持视频上墙控制操作，可配置相关上墙任务等。
智能分析：
通过在重点区域安装智能分析摄像机，能够通过视频自动实现区域入侵、绊线检测、翻越围栏、物品遗留、非法停车、人员逗留等检测功能，保证了重点区域的安全。
动力环境
支持动环实时数据展示，历史数据统计、查询、数据图表化分析，以及异常数据报警、联动视频、联动报警输出等。
五、结束语
总体来说，现有的煤矿行业安防系统主要包含视频监控系统、车牌抓拍、周界报警系统、语音对讲、智能分析、环境监测等子系统，整体系统较为独立，集成化程度不高。而石油石化、电力等行业目前已经逐渐实现了安防系统和业务系统的部分对接，在安全防范，业务提升等方面取得了较好的实际效果。我们相信在煤炭安防系统后续发展中，其必将与煤炭综合自动化的业务系统进行深度的融合，不管在安全防范方面或是在业务提升方面都能够为用户提供更好的服务。
（作者：浙江大华技术股份有限公司解决方案经理 孟官锋）
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