Trong những năm qua sản lượng than khai thác của VINACOMIN tăng trưởng với tốc độ cao, hình thức khai thác than hầm lò ngày càng được tăng cường vì lượng than lộ thiên ngày một giảm. Khai thác càng xuống sâu thì việc điều hành sản xuất càng gặp nhiều khó khăn và nguy cơ mất an toàn ngày càng lớn. Các khu vực lò chợ, khu vực đặt máng cào, khu vực đặt băng tải,... là những khu vực quan trọng trong hầm lò. Hiện nay đa số, trong các mỏ hầm lò nước ta, việc quản lý giám sát các khu vực này được thực hiện thủ công, các nhân viên Phòng điều khiển của mỏ phải xuống tận nơi để kiểm tra hiện trạng tại các khu vực này, những công việc này rất vất vả, mất nhiều thời gian và quan trọng hơn, có những tình huống cần xử lý kịp thời để phục vụ cho việc điều hành sản xuất và đảm bảo an toàn lại không đáp ứng được. Còn lại chỉ có số ít các mỏ than hầm lò Việt Nam đang sử dụng các Hệ thống giám sát hình ảnh dựa trên các camera tương tự, duy nhất chỉ có Công ty than Khe Chàm - TKV (Khe Chàm) sử dụng 01 hệ thống giám sát hình ảnh dựa trên các camera IP thuộc Hệ thống giám sát tập trung hầm lò được lắp đặt năm 2013. Hệ thống thiết bị do Trung Quốc cung cấp và Viện Nghiên cứu Điện tử, Tin học, Tự động hóa (VIELINA) lắp đặt.

Từ khảo sát thực tế ngành than trong nước và các nước trên thế giới chúng tôi thấy rằng việc tự nghiên cứu thiết kế chế tạo trong nước hệ thống giám sát hình ảnh trong hầm lò phục vụ ngành khai thác than là một nhiệm vụ cần thiết. Do đó, nhóm nghiên cứu do ThS. Luyện Tuấn Anh, Viện NC Điện tử, Tin học, Tự động hóa đứng đầu đã đề xuất thực hiện nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu thiết kế chế tạo hệ thống giám sát hình ảnh dùng cho mỏ than hầm lò”. Hệ thống sẽ góp phần tăng năng xuất, giảm thời gian cho các giám sát viên, làm cơ sở xây dựng các giải pháp tiết kiệm và hiệu quả nhân công lao động cũng như góp phần đảm bảo an toàn cho công tác khai thác than và đặc biệt hiệu quả với công tác tìm kiếm cứu nạn khi có sự cố. 

Với mong muốn làm chủ thiết kế, công nghệ chế tạo và tích hợp hệ thống giám sát camera IP trong Hệ thống giám sát tập trung hầm lò dùng cho các mỏ than hầm lò. Trong quá trình thực hiện đề tài, nhóm nghiên cứu đã tham khảo mẫu các thiết bị hệ thống của nước ngoài để áp dụng cho sản phẩm của đề tài. Sau khi thiết kế, nhóm nghiên cứu sử dụng phương pháp thử nghiệm và đánh giá phù hợp bằng việc dùng thiết bị chuyên dụng, hiệu chỉnh phần cứng và phần mềm nếu cần thiết. Khi công đoạn này hoàn tất, kết hợp với các đơn vị chức năng để kiểm định sản phẩm. Cuối cùng là thử nghiệm thực tế, và hoàn thiện sản phẩm trên cơ sở góp ý của người sử dụng cũng như thương mại hóa sản phẩm. 

Về kỹ thuật, nhóm nghiên cứu phát triển sản phẩm đề tài trên cơ sở vi xử lý hiện đại, các module chức năng được phát triển trên cơ sở các linh kiện có chất lượng tốt, hiện đại của các hãng nổi tiếng trên thế giới. Các công cụ phát triển và các trang thiết bị nghiên cứu phục vụ thiết kế, kiểm tra phần cứng, gỡ rối phần mềm là những công cụ hiện đại.

Để thiết kế chế tạo hệ thống, nhóm nghiên cứu sẽ tiến hành xây dựng theo trình tự nghiên cứu bao gồm: Khảo sát môi trường hầm lò, khảo sát hệ thống tương tự của nước ngoài phục vụ thiết kế, chế tạo hệ thống; Nghiên cứu thiết kế, chế tạo vỏ camera phòng nổ theo tiêu chuẩn TCVN-7079; Nghiên cứu lựa chọn camera hồng ngoại IP phù hợp với điều kiện làm việc hầm lò; Nghiên cứu tích hợp phần mềm máy tính Trung tâm quản lý và giám sát camera; Chạy thử nghiệm hệ thống trong phòng thí nghiệm; Kiểm định thiết bị và Chạy thử nghiệm hệ thống tại cơ sở thực tế. 

Trong quá trình thực hiện, nhóm nghiên cứu đã có được những kết quả khoa học đáng kể sau đây: 

Chế tạo được 01 hệ thống giám sát hình ảnh dùng trong hầm lò với chức năng và các thông số kỹ thuật gồm: 

- 01 máy tính trung tâm quản lý, giám sát các camera trong hầm lò. Giám sát, lưu trữ hình ảnh và hiển thị theo thời gian thực phục vụ công tác điều hành sản xuất của mỏ than; 

- 01 Bộ chuyển mạch quang: tốc độ 100Mbps, điện áp làm việc định mức: AC220V; 

- 02 Camera hồng ngoại IP phòng nổ dùng trong hầm lò: độ nhạy 0.1 lux; điện áp làm việc định mức: AC127V; Công suất định mức: 40W; tín hiệu đầu ra: tín hiệu quang; Camera IP hồng ngoại dùng trên mặt bằng: độ nhạy 0.1 lux, điện áp làm việc: AC220V, công suất tiêu thụ: 40W, có tính năng PTZ; tín hiệu ra: tín hiệu quang.

- 01 máy tính trung tâm giám sát và điều khiển các thiết bị thu thập hình ảnh (camera): Thu thập, hiển thị hình ảnh của các camera theo thời gian thực; Lưu trữ và xem lại hình ảnh của các camera theo thời gian tùy chọn; Điều khiển các PTZ cũng như cấu hình tham số cho camera; 01 bộ chuyển mạch quang; 01 camera cầu hồng ngoại.

- 02 hồng ngoại IP phòng nổ trong hầm lò

Tên thiết bị: Thiết bị giám sát hình ảnh sử dụng trong hầm lò; Ký hiệu thiết bị: VIELINA-CRM.XX; Dạng bảo vệ của thiết bị: Exd I; Điện áp nguồn vào: 127Vac ± 10 %; 50Hz.

- Thông số về hình ảnh: Cảm biến: 1/3 SONY CCD; Chuẩn nén video: H.264/MJPEG; Độ nhạy sáng: 0.1Lux; Kích thước hình ảnh PAL: 352×288(CIF), 704×288(2CIF), 704×576(D1), NTSC: 352×240(CIF), 704×240(2CIF), 704×480(D1); Tốc độ khung hình: 25 hình /giây (PAL); 30 hình / giây (NTSC); Hồng ngoại: 36 đèn hồng ngoại φ5 hoặc 3 đèn hồng ngoại φ18, khoảng cách hồng ngoại 25-45m. 

Thiết bị đã được kiểm định tại Trung tâm An toàn Mỏ - Viện Khoa học Công nghệ Mỏ và thử nghiệm thực tế tại Công ty Than Khe Chàm - TKV.

- 01 Phần mềm máy tính: Thu thập, hiển thị hình ảnh theo thời gian thực của các camera; Cấu hình các camera: Điều khiển PTZ các camera cầu; Lưu trữ và xem lại dữ liệu hình ảnh của các camera; Giao diện phần mềm đơn giản, dễ sử dụng. 

Như vậy, việc nghiên cứu, chế tạo thành công hệ thống giám sát hình ảnh dùng trong hầm lò hứa hẹn thị trường rất rộng lớn và có ý nghĩa thiết thực trong công tác điều hành sản xuất và an toàn trong lao động. Trên cơ sở các kết quả đạt được của đề tài và nhu cầu thực tế, nhóm nghiên cứu đề nghị với Bộ Công Thương tạo điều kiện đưa sản phẩm của đề tài vào ứng dụng dưới dạng dự án sản xuất thử nghiệm sớm nhất.
 

Theo NASATI