礦用光纖工業(yè)電視系統(tǒng)由本安攝像機(jī)與監(jiān) 示器、傳輸線路、光端機(jī)以及控制器等部分組成。

礦用本質(zhì)安全型攝像機(jī)和監(jiān)視器 是組成本系統(tǒng) 的基本設(shè)備。礦用攝像機(jī)采用電荷偶合器件CCD (charge couple device)作為將景物的光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡?信號(hào)的攝像器件。此外，它具有高的感光靈敏度以滿足 井下低照度的環(huán)境使用，并具有良好的清晰度和防護(hù) 特性。感光靈敏度可以使用的最低照度(Lx)，通常在 5Lx以下。清晰度常用電視線數(shù)(TVL)表示，通常在 300TVL以上。當(dāng)調(diào)度員在地面觀察圖像時(shí)，可采用常 規(guī)的黑白或彩色監(jiān)視器。攝像機(jī)內(nèi)部常配有可變焦鏡 頭。攝像機(jī)外部可配備隔爆兼本安的礦用電動(dòng)云臺(tái)，以 便使攝像機(jī)進(jìn)行仰俯和回轉(zhuǎn)等動(dòng)作。

傳輸線路 采用礦用光纜，它不僅可傳輸圖像，還 可有效地進(jìn)行地面設(shè)備與井下本安設(shè)備間的電氣隔 離。

光端機(jī) 為信號(hào)光電轉(zhuǎn)換設(shè)備 。目前有一種將光端機(jī)與攝像機(jī)合為一體的結(jié)構(gòu)， 稱為礦用本安型光纖攝像儀，可以降低造價(jià)，方便使 用。

控制器 有攝像控制、切換控制和分配控制3個(gè) 部分。攝像控制是指在調(diào)試室對(duì)各攝像機(jī)電源、鏡頭動(dòng) 作及云臺(tái)動(dòng)作所進(jìn)行的控制，以期獲得觀察者滿意的 圖像。這種控制是由主控制器(編碼器)和本地控制器 (解碼器)及傳輸線路完成的。一臺(tái)主控制器可同時(shí)控 制數(shù)臺(tái)本地控制器，方法是由主控制器編碼發(fā)出帶有 地址和動(dòng)作信息的串行碼，然后由本地控制器解碼識(shí) 別出動(dòng)作要求，進(jìn)而完成有關(guān)動(dòng)作。切換控制的目的在 于同一個(gè)觀察者在一臺(tái)監(jiān)視器上可分時(shí)觀看數(shù)臺(tái)攝像 機(jī)的圖像。切換動(dòng)作可以由裝置在調(diào)度室的切換器完 成，也可以由安裝在有幾臺(tái)攝像機(jī)相對(duì)集中的現(xiàn)場(chǎng)的 遙控切換器來完成。分配控制器的目的在于將一臺(tái)攝 像機(jī)的圖像分配給不同處室的觀察者看，或進(jìn)行錄像 等。在圖像分配之前，往往還要迭加上時(shí)間、地點(diǎn)說明 的字符和數(shù)碼。圖像的分配通常由分配器、字符迭加器 等設(shè)備完成。將圖像的視頻信號(hào)調(diào)制成射頻信號(hào)進(jìn)入 閉路電視系統(tǒng)，也是一種實(shí)現(xiàn)分配的好辦法。圖1是一個(gè)帶有控制功能的系統(tǒng)示例。

在煤礦中使用工業(yè)電視監(jiān)視，中國和其他 許多國家在20世紀(jì)70年代均有過試驗(yàn)。但當(dāng)時(shí)只能 使用光電管作為攝像部件，有高電壓，致使攝像機(jī)制成 隔爆型體積大、笨重、性能差、壽命短，傳輸線路也只 能采用電纜，抗干擾性能和安全性能不良，故未能推 廣。80年代中期以后，由于CCD器件和光纖傳輸技術(shù) 的出現(xiàn)，解決了上述問題，并進(jìn)一步完善了各種控制功 能，才使該系逐漸推廣開來。今后，將攝像機(jī)安裝在采 煤設(shè)備上并配合隔爆型監(jiān)視器，以使操作人員可憑借 光纖工業(yè)電視系統(tǒng)操作某些設(shè)備，是未來的重要發(fā)展方向之一。

礦用光纖通信根據(jù)通信制式可分為模擬光 纖通信和數(shù)字光纖通信兩大類。電視圖像的傳輸，常采 用模擬光纖通信，而數(shù)據(jù)和話音常采用數(shù)字光纖通信。

模擬光纖通信 可分為直接或經(jīng)預(yù)調(diào)制后對(duì)發(fā)光 器件進(jìn)行調(diào)制兩種。直接調(diào)制的電路簡(jiǎn)單，但對(duì)發(fā)光器 件的線性要求較高，只適用于傳輸距離較近的場(chǎng)合。預(yù) 調(diào)制的方式有許多種，常用的有脈沖頻率調(diào)制方式 PFM (pulse frequency modulation)，即待傳輸?shù)幕鶐?信號(hào)對(duì)脈沖序列的頻率進(jìn)行調(diào)制。這種方式有效地克 服了發(fā)光器件非線性的影響，適用于傳輸距離較遠(yuǎn)的 場(chǎng)合。

數(shù)字光纖通信 首先對(duì)傳輸?shù)幕鶐盘?hào)進(jìn)行數(shù)字 編碼成PCM信號(hào)(pulse code modulation)，然后對(duì)發(fā) 光器件進(jìn)行調(diào)制。為了滿足光信號(hào)傳輸?shù)囊螅€需再 次進(jìn)行線路編碼。常用的線路碼型有1B2B，5B6B， CMI等許多種標(biāo)準(zhǔn)碼型。

20世紀(jì)80年代初，世界各采 煤技術(shù)先進(jìn)國家，如日本、德國、法國、英國等都先后 進(jìn)行了一系列在礦井中應(yīng)用光纖通信的試驗(yàn)。如1982 年在太平洋煤礦釧路礦進(jìn)行了井下工業(yè)電視與監(jiān)測(cè)數(shù) 據(jù)傳輸?shù)脑囼?yàn)，距離為4.8km。聯(lián)邦德國在Haus Aden 礦進(jìn)行了近10km的數(shù)據(jù)傳輸試驗(yàn)。英國曾在海倫礦 進(jìn)行了用光纖傳輸采煤機(jī)遙控信號(hào)的試驗(yàn)等等。這些 試驗(yàn)，包括了工業(yè)電視、數(shù)據(jù)傳輸和話音傳輸?shù)雀鱾€(gè)方 面。

中國于80年代初開始進(jìn)行光纖通信在煤礦中應(yīng)用研究工作，1988年鑒定了中國第一條礦用光纜和光 端機(jī)，并解決了光纜在井下現(xiàn)場(chǎng)接續(xù)等一系列技術(shù)問 題。經(jīng)過幾年的努力，已經(jīng)形成了能夠傳輸工業(yè)電視、 話音和數(shù)據(jù)的許多礦用光纖通信產(chǎn)品。這些產(chǎn)品正逐 步在中國煤礦推廣使用。

隨著采礦設(shè)備自動(dòng)化水平的提高，需要傳輸?shù)男?息日益增加。利用光纖不受電磁干擾的優(yōu)良特性，可將 光纖置于采煤設(shè)備的電力電纜之中，使采煤設(shè)備的大 量信息傳輸成為可能。