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随着矿山信息化建设水平的不断提高,其对井下安全生产监控提出了更高的要求。针对模拟摄像机信号质量差、传输距离短等不足,以及井下监控设备不能将井下图像、声音和环境参数等监控有机结合起来的缺陷,本文设计了符合本质安全要求,具有视频监控、音频监控、环境参数接入、网络远程传输等功能的井下网络摄像机,以使其在矿山安全生产监控领域发挥更大的作用。本文通过分析系统需求,对比不同解决方案,最终确立了采用Freescale公司的基于ARM9体系架构、集成硬件视频编解码器的i.MX27作为系统主处理器的设计方案,并采用模块化方法分别设计了最小系统、视频模块、音频模块、环境参数接入模块、以太网模块、电源模块的硬件电路。其中,视频模块采用低照度数字CCD摄像头,实现矿井低照度环境下的图像采集,并经处理器内部的H.264硬件视频编解码器压缩编码后,通过以太网传输到监控中心;音频模块通过音频CODEC芯片完成语音数据的编解码处理;井下环境参数接入模块通过RS-485接口或者具有Mini PCI-E接口的无线通信模块实现井下环境参数的接入功能;以太网模块通过接入井下以太网用来完成视频、音频、环境参数信息的远程传输;电源模块采用低电压(≤3.3V)设计方案,满足本质安全型设计要求的同时,实现了设备的低功耗(仅为4.5W)。系统通过六层PCB板设计、电磁兼容性设计,大大增加了设备的可靠性。除完成系统硬件设计外,本文还负责完成了与硬件平台相关的Linux操作系统的移植和配置、网络设备驱动程序设计。在系统测试中,除了各种电气性能满足要求外,可以完成普通环境和模拟井下低照度环境下的图像采集,实现视频、音频数据的压缩编码和网络远程传输。实验表明基于ARM9的井下网络摄像机可以实现井下视频和音频信息的采集、处理、存储和传输,具有较高的应用价值和研究意义。