煤矿钻场视频监控系统

一、系统概述
煤层钻孔预抽瓦斯是煤与瓦斯矿井日常工作的重要组成部分。目前钻孔施工普遍采用单一的人工监督方式，不能有效防止打假钻、虚报进尺等情况，致使瓦斯治理措施落实不到位而发生事故。通过安装井下钻场视频监控系统，能够增强各级人员的责任心，规范现场施工人员的行为，确保瓦斯钻孔的施工质量，有利于落实防突措施和减少事故。
目前XXX煤业钻孔施工人员按照设计要求自行完成打钻、封孔、下筛管等工作，缺乏实时有效的监测监督手段，受人为因素影响，钻孔、封孔、下筛管安装质量参差不齐；而且其钻孔验收方法采用施工人员、安全员、瓦检员联合验孔，钻孔施工完毕后经常需要等待验收，效率低下。
二、系统建设目标
通过在XX煤矿建设钻场打钻管理系统，有效防止打假钻、虚报进尺等情况, 确保煤矿瓦斯钻孔的施工质量，减少事故的发生。同时解决井下和地面人员沟通不畅的问题，提高生产效率；主要建设目标如下：
1.系统软件根据打钻过程录制视频并进行存储，用户可以根据钻场、钻孔编号等信息轻松查找到相关录像，方便施工录像审核与后期追责；
2.采用高清、透雾、白光、音视频一体化摄像仪，确保对打钻现场情况的清晰监控和井上下之间的语音通讯联络；
3.采用通信电缆进行高清数字视频传输，摄像仪之间可以级联，方便现场传输线路的施工维护工作；
三、设计方案
技术路线
(一)选用的摄像仪需具备低照度、宽动态、强光抑制、白光补光、透雾技术
瓦斯钻场粉尘大、水气大，设备工作时可视距离非常有限，视频监控是有效替代岗位工进行现场监控的技术和手段，然而常规摄像仪成像效果无法适应如此恶劣的环境；高清、低照度、宽动态、强光抑制、白光补光、透雾数字摄像技术，通过采用特殊的成像技术和成像模块，并集成补光功能，可实现在采煤面恶劣条件下的成像效果，为工作面视频监控提供了有效的手段。
低照度及白光补光技术
打钻现场环境粉尘大，灯光暗淡。而煤层的吸光率高达90%。要想在工作面的恶劣环境中较为清晰的图像，摄像机需要具备星光成像的感光元件，同时需要配合高速快门等协调工作，才能在微弱的光纤下较好的成像效果。瓦斯钻场光线插，只单纯采用低照度技术，图像可能依然会存在混沌、全黑的现象，为保证24小时清晰的成像效果，摄像仪集成本安白光照明技术，即使在全黑的环境下，依然清晰可见。
强光抑制、宽动态技术
瓦斯钻场灯光较弱，亮度不均匀，容易在摄像机成像场景内形成强光反射或明暗不均。同时现场人员在移动时很容易将矿灯直射到摄像仪镜头上，如果不采用强光抑制和宽动态技术，摄像仪会经常处于花白画面，难以确保成像效果；此次选用的摄像仪采用基于硬件处理的多采样的强光干扰抑制算法。为了实现强光干扰抑制，项目拟采用自适应背光补偿，能根据环境光线强弱，调整背光强度及采样频率，并利用不同背光强度下的图像进行融合计算。由于摄像仪工作环境的亮度比较低，通过采用低照度、本安摄像仪使拍摄的图形效果清晰；而强光抑制技术可以有效克服工作面摄像仪由于灯光的直射，造成画面大面积发白的问题。
水雾及煤尘穿透技术
打钻过程中会产生大量的煤尘，喷水降温降尘时水雾也非常大，可见光很难穿透粉尘和水雾，肉眼也往往难以看清，因此如果在工作面安装的摄像仪不具备此种技术，则根本无法对正在工作的采煤机进行有效的视频监控。
(二)传输技术
煤矿的井下视频监控数据一般都是采用光纤进行传输，但由于瓦斯钻场的特殊性，设备需要经常搬迁移动，如果在钻场继续使用光纤，不仅铺设麻烦，而且光纤容易折断，光缆维护的性也给现场使用工作人员带来不必要的麻烦为井下传输视频、音频、控制等信息数据提供了充足的网络带宽，同时，双绞线替代的光缆，简化了现场操作，方便井下施工。
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