奚冬芹

摘要：针对目前煤矿瓦斯监测监控系统的不足，该文设计了煤矿瓦斯分级报警系统，分析了系统的结构和系统的功能，并对系统所涉及的关键技术进行了阐述。

关键词：煤矿；瓦斯；分级；报警；系统

中图分类号： TD76 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）21-0186-02

煤炭在我国的一次性能源结构中一直处于绝对主要位置，由50年代的高达90%演变至今仍占到70%左右，据《中国可持续能源发展战略》研究报告称，至2050年煤炭所占比例仍不会低于50%。

瓦斯事故是煤矿发生最频繁以及危害最大的事故，它制约煤矿安全发展和可持续性发展，也影响社会稳定。据统计2004年至2013年期间，我国煤矿共发生重特大事故300起，死亡人数为6680人。其中，重特大瓦斯事故为187起，共死亡4445人[1]，因而煤矿必须做好瓦斯防治工作。利用计算机、网络通讯等现代高科技手段，将煤矿瓦斯监测监控系统联网，实时监控煤矿安全生产状况，出现安全异常时自动报警并向相关责任人发出报警短信，可以最大程度地降低瓦斯事故的发生[2]。

目前煤矿瓦斯监测监控系统普遍存在一些问题，具体如下：

1）大多系统都是依据国家相关标准中规定的报警、断电门限进行瓦斯超限处理，当瓦斯浓度达到报警门限时系统发出报警提示并发送短信到相关人员手机；当瓦斯浓度达到断电浓度时，切断矿井相关区域的电源。这种不分级别的瓦斯超限处理方式，使得报警无法分级响应，也丧失了提前处理的时机。

2）煤矿井下测点众多，每个测点都有发生瓦斯超限的可能，因而报警的情况是时有发生的。同时因为一些操作还会引起特殊情况，如煤矿井下放炮时会引起瓦斯浓度瞬间升高，一般会在较短时间内下降到安全值；煤矿井下设备（如分站、传感器等）维修也可能会造成短时间内的瓦斯假超限情况。以上各种情况因为系统没有分级处理因而都将引起报警，不利于相关人员及时掌握真正的瓦斯报警情况。

本文设计了煤矿瓦斯分级报警系统，利用现有KJ95N煤矿安全监控系统，对实时采集的瓦斯数据进行分析处理，将达到各级报警门限的数据根据不同的报警级别系统进行报警提示并发送相关短信到对应报警级别的责任人手机，实现瓦斯的分级报警、分级响应。

1 系统结构

煤矿瓦斯分级报警系统的系统结构如图1.所示：横线下方为利用已有的KJ95N煤矿安全监控系统通过分站将瓦斯传感器采集到的煤矿井下现场瓦斯数据收集起来供煤矿瓦斯分级报警系统使用。煤矿瓦斯分级报警系统将收集到的数据进行分析处理，将各级报警信息在终端上显示并自动发送报警信息短信给相关责任人。

2 系统功能

系统功能如图2所示，由以下几个功能模块组成：用户管理模块，瓦斯报警分级设置模块，瓦斯分级报警显示模块和短信发送模块。

1） 用户管理：实现用户信息的增加、修改和删除操作。需要维护的用户包括操作系统的使用者以及接受瓦斯分级报警短信的各部门相关责任人员。

2） 瓦斯报警分级设置：实现各级瓦斯报警的门限设置，根据瓦斯报警的不同严重程度设置与之相对应的不同瓦斯报警门限，当瓦斯浓度达到某个报警门限时触发系统进行具体级别的瓦斯报警提示以及进行短信自动发送。

3） 瓦斯分级报警显示：瓦斯报警产生时系统将立即进行提示，并通过不同的颜色和语音来区分报警等级以方便用户第一时间掌握瓦斯报警信息；系统提供历史分级报警信息查询功能，以方便用户排查问题。

4） 短信发送：实现报警短信设置、手动发送信息、发送记录查询功能。报警短信设置为不同级别报警信息设置需要其自动发送的不同级别、不同业务部门的相关责任人；需要设置具体部门的相关责任人接受哪些级别的报警信息，以及用于接受短信的手机号，手机号码必须正确以保证短信正常接受。除了自动发送报警信息，系统还提供手动发送信息功能，管理员可以向需要接受信息的责任人发送相关短信。系统提供所有的短信（自动发送和手动发送）发送记录查询功能。

3 关键技术

3.1瓦斯分级报警

本系统将瓦斯报警划分为4个等级，等级越高其危害程度越严重：

初级报警：瓦斯报警、断电门限值比国家相关标准（如《煤矿安全规程》、《AQ1029-2007煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范》）规定的值要低。出现一级报警时系统语音报警并弹出蓝色文字提示信息，向通风区长、分管区长、通风工区当日值班班长、分管队长、监控队长等发送报警短信。

一级报警：瓦斯浓度达到国家相关标准时发生一级报警；系统语音报警并弹出黄色文字提示信息，向通风区长、分管区长、通风工区当日值班班长、分管队长、监控队长等发送报警短信。

二级报警：瓦斯浓度超过国家相关标准，并涉及局部区域事态较为严重的报警为二级报警；系统语音报警并弹出橙色文字提示信息，除了向一级报警涉及人员发送报警短信，还需向矿长、总工程师、安监处长、矿相关业务部门等发送报警短信。

三级报警：瓦斯浓度严重超过国家相关标准，并可能涉及整个采区、整个矿井事态十分严重的报警为三级报警；系统语音报警并弹出红色文字提示信息，除了向一级、二级报警涉及人员发送报警短信，还需向集团公司董事长、总经理、安监局长、通风部、集团公司相关部门等发送报警短信。

3.2报警短信发送

GSM（全球移动通讯系统）是我国目前覆盖范围最广的移动通讯网络系统。SMS（短信息服务）是基于GSM的一项增值服务，手机之间通过SMS进行短信通讯，其价格低廉且服务稳定。SMS除了实现手机用户之间的通信外，目前还被广泛地应用在远程数据采集与监控、电子商务、办公自动化等领域[3]。本系统使用GSM的SMS将各级瓦斯报警信息发送到相关责任人的手机。

4 结语

本文对煤矿瓦斯分级报警系统设计进行了探讨，系统将瓦斯超限引发的报警划分为四个等级，对瓦斯报警信息的分级细化处理将减少误报警的发生，提高瓦斯报警的处理效率，从而将在一定程度上降低瓦斯事故的发生有利于煤矿安全发展。

参考文献：

[1] 孙继平.煤与瓦斯突出报警方法[J].工矿自动化，2014（11）：1-5.

[2] 闵晓勇，雷玉勇.煤矿瓦斯超限分级短信报警的实现[J].煤矿机电，2005（6）：25-26.

[3] 孙丘伟，余臻.基于GSM的短信报警收发平台设计[J].福州大学学报（自然科学版），2008（9）：44-48.

摘要：建设具有特色高职高专院校，必须要具有一流的教学水平，教育部每年都要组织专家对精品课程进行评估与审核，精品课程建设关系到高校教学质量与教学改革工程的重要内容。高职高专院校高清录播教室系统如何科学、规范 、合理地设计与建设，要实现什么功能，对提高录制的精品课程质量意义重大。

关键词：高清录播教室；系统；精品课程；录制

中图分类号：TP37 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）21-0179-03

优质的精品课程必须符合教育教学的普遍规律，体现了科学性和先进性的现代教育理念，并具有鲜明特色。教育部教学质量与教学改革工程的一项重要建设内容就是精品课程建设，它是彰显高职高专院校一流教学水平和办学特色的亮点，教育部每年都要组织精品课程专家对立项建设院校进行审核与评估。在各种档次、各类形式录播教室建设风起云涌的今天，本文就高职高专院校建设合理、实用的高清录播教室进行方案初探。

1 总体要求

根据教育信息化的总体规划，及说课比赛、资源建设的实际需求，高职高专院校高清录播教室建设要求采用1台广播级专业摄像机和三台高清云台一体机（不低于1080P），搭配专业控制云台，不低于8路高清信号采集，通过自动、手动导播智能切换，同时根据录制需要，对教室做整体声学处理和装饰改造，考虑到教室环境，还需要进行灯光补充改造，以达到最佳摄录效果。同时考虑到要尽量减少听课、观摩的人员对课堂现场的影响，还需要建设1间控制观摩室。

全自动高清录播教室须满足具有录制高清画质、并兼容全自动和手动操作设备的精品课教学、微课教学等实时录像制作系统和校园电视直播系统，能够依托学校的教学资源管理平台、校园网和Internet网，以满足学校优质课和微课录制、公开课堂教学的网络直播、点播和资源下载等功能的需要。同时需要考虑高清录播教室设备操作起来要方便，系统稳定性和安全性要达到保证；用于网上学习浏览的视频图像也必须具有高清标准的画面效果和较好的播放流畅性。

具体如下要求：

1）全自动课程录播系统设计应从实际状况和使用功能着手，既要满足经济实用、技术先进的要求，还要考虑到可扩充、调整的余地，以便以后升级系统，同时兼顾维修管理方便的特点。

2）系统应满足国家精品视频公开课拍摄制作技术标准（2013年版）及省教育厅“晒课”课程录制标准的要求，支持全高清1080P，兼容半高清和标清，视频编码格式为H.264，音频编码格式AAC，录制的声音清晰，声音和画面同步，无交流噪音或其他杂音等缺陷，无失真、噪声杂音干扰，支持MP4格式封装。

3）系统控制、应用软件的操作、显示界面应完全汉化，以便于管理人员操作与使用，选用的设备应提供品牌、功能等说明，列出设备、材料清单，并提供设备、材料的名称、品牌、型号规格、主要技术参数、外形尺寸、单价、制造商及产地。相应系统须接入校园网。

4）设置专门的服务器，建立教学资源管理平台，对教学资源进行统一管理和分配；要与录播室无缝对接，自动上传录播视频和其他教学资料；能够实现直播、点播和资源下载功能。

5）建立录播控制室（观摩室）。根据控制和管理的需要，须建立控制室。将转播控制设备及服务器放到录播控制室，并用于实时观看和控制录播情况。

6）实现高清视频直播、点播。把高清录播室接入现有的校园网中（采用光纤或超六类网线）。校园网或Internet网中用户能通过计算机进行视频直播、点播，有较好的流畅性。

7）按照国家规范和标准有关要求，即“国标”要求对系统的构成和设备配置、施工、安装、测试等设计方案进行科学合理的论证。

8）系统的控制、通讯接口应符合统一的互联标准及技术协议的要求，具有较高的集成功能。

9）高清录播教室应预留接口，兼容学校有线电视系统。

10）应按照以人为本的原则，要求做到安全、舒适、方便。系统除了应当具有设备的标准化、技术的先进性、系统的可扩展性和可靠性、网络的开放性等要求外，还应进行精心的集成优化和设计，构筑成既具有现代化系统构成，又有人文化操作的学校辅助教学系统。

2 专业录播系统方案建设建议

1）优质课和微课资源建设：完成学校优质课资源、微课等录制，作为优质资源进行存储、交流和共享。

2）教师个人课堂资源建设：教师可以自行对个人课堂教学过程进行实录，经过整理后的课堂教学的资源，可以进行教学比赛、课堂教学研讨、评估评价等，通过网络管理监控更方便、准确、客观。

3）开展课堂教学绩效评估管理：各个学校可通过高清录播教室进行教学评估管理与绩效考核。首先，学校可以通过规定，让教师每学期自行录制一定数量的微课，并且进行整理挑选，开展好课评比；其次，学校均可通过网络进行所有的听课和评课，形成教研活动数据库；最后，可以借助网络平台，达到教学资源共享平衡。这些研习举措将会大大提高教师教学水平。

4）依托校园网、互联网和教育资源平台，建立“大课堂”，学生上课可以收看直播，课后还可以通过互联网在寝室甚至家里进行点播，搭建起学生远距离享受名师名家教学资源的主动学习空间，更加巩固已有知识技能。

3 专业录播系统的功能要求

高清录播教室要求能用自动和手动两种方式，准确、灵活、清晰的把课程教学实况录制下来，并通过网络进行实时直播，课程结束后，还可让学生在自主学习空间进行点播和观摩。要求录播系统具有B/S架构资源管理平台，平台具有多级管理功能，支持通过网络点播和点评。

3.1 图像定位主机的功能要求

1）采用图像空间分析采集技术的自动跟踪系统及人体行为分析、二位立体空间（专利技术）定位和摄像跟踪技术，可将整个教室空间全景化，分别从目标追踪识别、运动预测模型、目标自动聚类识别、人体姿势分析、人脸识别、景深检测、图像重建等多种图像分析手段进行智能判别，实现准确定位。跟踪必须采用4机位及以上（实现老师、学生、板书之间的切换；减少垃圾镜头：垃圾镜头指在上课过程中镜头出现拉伸摇移）。采用老师无需佩戴任何辅助设备，也无需在座椅安装辅助设施，最大限度地保证教学过程不受外界因素干扰。

10）网络教研功能

系统具有“打点”与“评估”等在线教研功能，教师或专家可以依据任课教师和微格教学的课堂视频，教学设计等对课堂教学过程或其中的一个环节进行在线的诊断评价等网络教研活动，并具有及时网络在线交流功能。

11）在线课堂网络远程教学功能

在线课堂实况直播观摩：通过教育网或互联网，各教研单位和学院、学校有收看权限的用户通过该功能应用，既能够自主收看本地教学画面，也可以收看其他任一联网学校的授课情况，以达到远程听课学习，互相观摩教学的需要，收看过程中，不影响各本地教室的正常授课。各点直播内容可通过发布功能，实时转播到校园网、城域网和互联网上，提供教学观摩和展示比赛。可与安徽教育厅在线课堂实现无缝对接。

12）自动课表功能

系统可以根据编辑好的课表自动完成课程录制并上传到资源平台。

13）高级配置功能

系统支持平台使用人员及单位属性的配置，能更方便地与学校管理系统对接，包含：①机构、部门、岗位设置；②人员、年级及学科设置；③设备、全局及服务器设置；④类型及用户管理设置。

14）校长评估功能

可对课堂纪律、上课内容、老师仪表教学点评：对教学课堂可手动录制点评。通过评估主遥控，控制镜头变倍，变焦等变化，根据需要录制各种角度课堂教学或演讲等素材。巡视：主系统对各个监控点可轮流进行循环视收听监控点的实际情形，整体了解全校教学秩序。实时转播：将某个班级教学实况实时转播给任意班级，同时插入声音和图像。校长讲话：主系统可通过演播设备对各个监控点实行电视讲话等现场直播节目，并实时播放。辅助教学：将教学课件通过主系统传到各个教室进行教学演示，实现多媒体计算机辅助教学。功能控制：主系统对各种摄像放像资源实行音量调节等控制。

精品课程建设可以有效提高教师教学水平与教研能力，对提升教学质量意义十分重大，是高职高专院校教学改革的重要内容。全自动高清录播教室建设，是精品课程建设的动力和重要保障条件，它的合理设计、科学建设，将促成高职高专院校的可持续发展。

参考文献：

[1] 黄山涯，陈磊.录播教室的功能设计及其建设[J].实验室研究与索，2010（10）：378-380.

[2] 李胜东.基于学习型课件的智能录播教室建设[J].软件导刊，2011（8）：190-191.

[3] 张科.录播教室的建设与使用[J].中国现代教育装备， 2010（24）：29-31.

[4] 齐耿业.录播室的设计[J].音响技术，2008（11）：36-39.

[5] 徐素芳.高校数字化多功能录播室的构建[J].中国教育信息化，2008（21）：56-58.