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1、 . . . 学位论文原创性声明本人重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的容外，本论文不包括任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：年 月 日学位论文使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保障、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关学位论文管理部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权省级优秀学士论文评选机构将本学位论文的全部或部分容编入有关数据进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1、囗，在10年解密后适用本授
2、权书2、不囗。（请在以上相应方框打“”）作者签名：年 月 日导师签名：年 月 日毕业设计(论文)任务书学生 专业班级 自动化0804 指导教师 工作单位 理工大学 设计(论文)题目: 矿井视频监控系统设计 设计（论文）主要容：分析矿井视频监控系统的组成和工作原理。根据矿井视频监控系统的工作特性和实际应用要求。在对矿井下设备安全性，实时性的基础上，对比传统的矿井监控系统。并对系统的视频采集终端设备的硬、软件的设计、视频信号传输方式设计、上位机监控软件的设计。此系统利用能对矿井全程视频图像进行实时日期和时钟预览和录像，保证采矿过程的完整性和真实性。要求完成的主要任务:矿井视频监控系统研究是一个非常
3、复杂的系统设计，本课题所研究的仅是其中的一部分，要求提供系统硬件设计和软件设计方法，并给出实验数据进行说明。矿井视频监控需求分析及市场行情，对比传统矿井视频监控系统。系统设计依据、设计原则及功能特点。3. 分析矿井视频监控系统组成、结构和工作原理。4. 分析并简单设计系统视频采集终端，提供设计方案。5. 分析并了解系统图像的处理。6. 分析并简单设计云台的控制。7. 撰写相应的设计说明书：正文不少于1万5千字，图文清晰，文理要通顺。中文文献收集不少于15篇，外文不少于5篇，外文翻译论文不少于5000汉字。指导教师签名 系主任签名 院长签名(章)_ 理工大学本科生毕业设计（论文）开题报告1、目的
4、及意义（含国外的研究现状分析）在美国，煤矿已实现高度机械化，井下工作人员很少，作业规，巷道通畅，一旦发生事故，易于撤离，伤亡不大。而在我国，采煤机械化程度仅为，矿工队伍很大一部分是文化水平较低、培训时间有限的农民工，甚至存在井下抽烟等严重违章现象。这样的千军万马集中在高度危险的作业环境中，极易发生事故，造成重大伤亡。我们在分析近期几个煤矿发生的特大事故时发现：（1）地面与井下人员的信息沟通不及时；（2）地面人员难以及时动态掌握井下人员的分布及作业情况；（3）一旦煤矿事故发生，抢险救灾、安全救护的效率低，搜救效果差。目前，煤矿井下作业因为远离地面，地形复杂，环境恶劣与地面人员间沟通不便，如果利用
5、远程视频监控系统，地面监控人员则可以直接对井下情况进行实时监控，不仅能直观的监视和记录井下工作现场的安全生产情况，而且能及时发现事故苗子，防患于未然，也能为事后分析事故提供有关的第一手图像资料。同时要求上级有关监管部门可以通过网络远程查看进行状况，提出整改方法。现在一些煤矿使用的视频监控系统都是早期的模拟监控，性能和稳定性不高，具有很大的局限性。首先，模拟视频信号容易产生衰耗、畸变、延时，并且易受井下各种设备干扰，使图像质量下降，用于煤矿复杂的工作现场时，效果不好。其次，视频信号的传输对距离十分敏感，当传输距离大于几百米时，不便于系统的维护和升级。最后，传统的模拟视频监控系统，由于可靠性和性能
6、差，灵活性和扩展性差，查询取证时十分烦琐，难以维护，不能实现多监控中心和多级监控管理，不适合当前有关领导部门对煤矿安全生产监督、管理的要求。随着传输技术和计算机技术的发展，数字化的视频传输应用得到广泛普及，在煤矿安全监控系统中引入数字化远程视频监控系统是大趋势。网络数字监控系统的发展是监控报警业界的主流趋势，它将数字化视频图像记录与多画面图像显示功能和监视报警功能结合在一起，将逐步取代传统模拟式多画面分割器和长时间录像机，具有灵活方便等特点。数字信号具有频谱效率高、抗干扰能力强、失真少等模拟信号无法比拟的特点，同时由于其信号处理数据量大、占用频率资源多等问题，故需要对数字信号进行有效地压缩，使
7、之在通信方面的开销与模拟信号附加相同时，才能体现其优点。目前国外对数字监控不断地加大对其缺点的改进，使得其在许多领域都能够应用，而在市场的推动下，数字监控也成为了一个热门的话题。同时，在国各大城市和地区之间竞相铺设光纤网络，以满足计算机网络发展的带宽要求，大规模光线网络的不断铺设不但使城市、城市间、区域间的信息通讯得到极大的改善，也使其他领域的资源配置和数据交流得到更加合理的改善和更新。2、基本容和技术方案 本设计的基本容是：1、矿井视频监控系统的组成和工作原理。2、矿井视频监控系统的设计方案选取。3、分析并设计系统视频采集终端，提供设计方案。4、分析并设计云台的控制。5、分析并了解系统图像的
8、压缩处理。 设计需要重点解决的问题是：视频采集终端的设计、和图像压缩处理。技术方案：（1）系统组成和工作原理：视频监控系统由实时控制系统、监视系统及管理信息系统组成。实时控制系统完成实时数据采集处理、存储、反馈的功能；监视系统完成对各个监控点的全天候的监视，能在多操作控制点上切换多路图像；管理信息系统完成各类所需信息的采集、接收、传输、加工、处理，是整个系统的控制核心。组成框图：USB摄像头基于Linux的ARM9开发板监控端（用户PC等）usb以太网（2）设计方案选取：对嵌入式Internet的远程监控系统进行了研究，构建了一个基于ARM处理器和Linux操作系统的嵌入式BS模式的远程视频监
9、控系统。系统以嵌入式Linux和嵌入式微控制器$3C2440为核心平台，通过嵌入式平台建立的Web服务器将USB摄像头采集来的视频信号经过网络传输，在用户端PC可以接收到视频图像，并根据需要来控制云台的旋转，以完成对煤矿井下的网络视频监控。（3）视频采集终端设计：煤矿井下环境恶劣：第一、煤矿坑道没有光线，且不能使用红外射灯，需要使用低照度摄像机；第二、坑道只有660V、127V两种电压，需要考虑电源转换；第三、井下空气中瓦斯和粉尘含量较高，容易发生爆炸，所以必须使用经过煤安认证的隔爆防护罩。针对井下的复杂环境，综合考虑各种因素，视频采集我们选择WAT-902H摄像机，配备Computar H0
10、614FICS-3高档镜头（6mm 手动光圈及调焦CS接口），它可以在仅有一点星光的环境中,就可以达到白天的效果，免于安装红外灯，它的最低照度仅为0.0003Lux，但可以达到570线高清晰画面效果。防护罩我们选择KBA112矿用隔爆型摄像仪，该设备为全不锈钢构造，密封性能好，并且防腐、防尘、防水，可装定焦镜头，已经通过煤安隔爆等级认证D级标准，适用于有瓦斯或煤尘爆炸危险的煤矿井下。防护罩可以安装一台单路视频光端机用于视频传输，同时置127V转12V的电源适配器可以满足井下的电力使用标准，符合集中供电的要求。煤矿井道中采用光缆进行视频传输，因为使用光信号传输杜绝了以往传统视频线缆传输产生的电信
11、号，减少隐患，而且光纤传输距离很长，可达30km，便于煤矿企业合理布线设置监控中心。在Linux下的视频采集是通过 Video4Linux实的，Video4Linux是广泛采用的总线标准，为针对视频设备的应用程序编程提供一系列接口函数。Linux视频采集的操作流程如下：开始视频采集打开设备文件获取摄像头是否采集完毕获取摄像头缓冲区中图像的参数关闭设备结束（4）云台控制设计：云台控制协议众多，本系统采用的是市场上最为通用的派尔高公司的PELCOD协议。云台协议部分的程序设计：首先对云台协议文件的解析。这一部分主要是完成将上层Web服务端通过网络接收的云台协议文件进行转换。由于云台协议文件是文本文
12、件，按照一定格式书写，因此文件解析主要是将文本中有效部分的ASCII码转换为十六进制的云台控制码。然后，将转换后的云台控制码通过串口发送给云台解码器解码来控制云台的上、下、左、右的动作。（5）视频图像的MPEG压缩：作为开放性的媒体标准，MPEG4具有广泛的兼容性、可升级性、使用户的使用风险降到最低。这一点是很多私有媒体技术所不能比的。压缩技术是网络化数字视频监控系统的核心，选择何种压缩方法最为关键。这里既要考虑到图像的画质，又要顾及图像的存储量和传输速度。MPEG4因使用图层(Layer)方式而能够智能化选择影像的不同之处，从而使图像存储容量大幅度下降，加速图像的传输速率，从而也增加了网络传
13、输的即时性。视频数据压缩模块将采集到的视频数据使用MPEG4压缩标准进行压缩编码，生成 MPEG4视 频数据流，再由视频数据传输模块通过网络发送给请求监控的客户端。本系统设计中采用开源的高效xvidocre多媒体编解码软件来作为 MPEG4视频 压缩的核心算法。3、进度安排1选题 第1周2收集资料并撰写开题报告 第2、3周3完成外文翻译 第4周4概述视频监控发展、市场需求分析对比传统矿井视频监控系统。 第5-7周5完成系统功能构成、容结构和工作原理。 第16周6完成采集模块的设计 第10周7分析图像的压缩技术，提出方案 第11周8完成云台控制，监控中心控制室，远程控制室的设计。 第12周9完成产品选型 第15周10答辩 第16周4、指导教师意见 指导教师签名： 年 月 日 . . . . 目 录 摘要IAbstractII绪论11 概述32 需求分析及市场行情53 系统设计概况及分析73.1 系统设计简介73.2 设计依据、原则及功能特点93.2.1 设计依据93.2.2 设计原则93.2.3 系统功能特点104.系统总体设计114.1 系统功能构成及容结构114.1.1 功能构成114.1.2 容结构124.1.3 系统示意图134.2 监控系统的体系结构及工作原理144.2.1 系统体系结构144.2.
