煤礦通信聯絡與人員定位系統有機結合實現快速應急處置的實踐與應用

王 成 趙 燕 劉運建

（山東能源棗莊礦業〈集團〉付村煤業有限公司，山東 微山277600）

煤炭作為我國主體能源，在一定時期內依然占有極其重要的戰略地位。近年來，煤礦開采帶來災害事故總量依然較多，安全生產形勢依然嚴峻。主要存在開采自然條件復雜、安全管理方法和技術裝備水平有限、煤礦企業超能力生產以及從業人員素質不高等諸多不利因素。黨中央、國務院對煤礦中存在的突出問題高度重視，在下發的《國務院辦公廳關于進一步加強煤礦安全生產工作的意見》（國發辦[2013]99號）中提出堅守發展決不能犧牲人的生命為代價的紅線，始終把礦工的生命安全放在首位，大力推進煤礦安全治本攻堅，建立健全煤礦安全長效機制，堅決遏制煤礦重特大事故的發生，提出加快落后小煤礦的關閉、嚴格煤礦安全準入、全面普查煤礦隱蔽致災因素、大力推進煤礦“四化”建設、提升煤礦安全監管和應急救援科學化水平的指導意見，確保煤礦職工的生命安全。

創新煤礦通信聯絡與人員定位系統有機結合實現快速應急處置的實踐與應用

近年來，為強化煤礦安全生產工作，煤礦企業建立完善了煤礦井下安全避險“六大系統”，系統的研發及新技術的應用也層出不窮。但是，在事故發生時，怎樣利用系統間的互動聯動做到快速反應，在3分鐘的時間內通知到井下及救援部門，指引受災人員科學撤離的技術少之又少。如何做到這一點，在事故發生時最大限度地減少人員傷亡，減少災害影響和財產損失，成為國內研究的重點！

我們利用煤礦井下安全避險“六大系統”中的通信聯絡與人員定位系統的有機結合實現快速應急處置，通過子系統間的緊密結合、互動聯動，在3分鐘內通知和引導井下災區人員科學撤離、通知救援指揮部成員集結、通知救援隊伍出動、通知相關單位準備應急物資待命。在3分鐘之內完成4項通知內容，最大程度減少災害影響和救援過程中的次生影響。

1 系統描述

1.1 通信聯絡系統

1.1.1 有線通信系統

是與江西聯創合作研發的“應急報警撤人系統”，通過DDK-6調度機觸發驅動KTT103型礦用抗噪聲擴音通訊裝置的自動接通擴音功能，實現一鍵通，達到應急撤人報警功能。系統是原調度機后臺軟件功能的一個延伸，可以在GIS地圖動態顯示報警電話的工作狀態（閑置、通話、報警），在發生災害時指揮人員可通過一鍵群呼功能及時通知受災區域內的工作人員，下達撤人命令，受災區域內人員能及時接到命令，按照避災路線到達安全區域或及時上井，確保人身安全。

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1.1.2 無線通信系統

使用是礦用Wi-Fi無線通信技術，該系統容量大、帶寬高、兼容性好，同時可搭載數字語音、無線視頻、無線網絡等多種無線業務，可與調度通信系統互聯，具有群呼、組呼、會議、對講廣播、緊急呼叫、安全常識短信群發等多項功能。根據國家局要求，為公司領導、救護隊員、安檢員、瓦檢員、生產科室、生產區隊分別配備了Wi-Fi手機，提高了安全生產及應急處置的通信信息保障能力；為進一步提高科技創新力度，我們與廠方聯合研發“基于Wi-Fi功耗衰減的手機定位功能”投入使用，系統集合GIS技術，以抽象的網絡模型為基礎，將礦井地質數據處理、空間模型分析與計算機技術緊密結合，可以在GIS地圖上顯示基站分布情況、工作狀態，并通過礦井地質測量導線點坐標，計算手機用戶的所在位置。

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1.1.3 語音廣播系統

使用是自主研發、擁有知識產權的“煤礦數字化智能應急救援系統”，該系統與2011年4月1日由國家版權局頒發了軟件著作權證書（2011SR016888），為煤礦緊急避險通信聯絡系統提供了強大的數字化多媒體平臺支持，填補了煤礦數字化智能救援系統的技術空缺。系統基于工業以太環網，不但具備普通的語音擴播報警功能，而且具備移動無線觸摸一鍵應急啟動、手自動專家決策、動態最佳逃生路徑引導、聲波跡象搜尋、VOIP、電話數字語音、動態分組、雙向語音通訊等多種高端煤礦災害救援功能。主要用于礦井發生水、火、瓦斯等災害時，一鍵啟動救援系統，在10秒內按預定的模式啟動應急處置程序，同時分區域通知受災區域人員科學撤離、通知出動救援隊伍、通知相關單位準備應急物資待命。計算機智能預警系統會根據事故地點、事故類型，動態按照最短距離路徑或最優路線計算井下的最佳緊急逃生路線，并通過擴播話站實現語音導航，引導現場人員科學、有序、安全撤離危險區域；同時，在正常情況下，可利用本系統在井下各地點播放背景音樂、新聞、宣傳報道等，使之成為企業安全宣傳的工具。

圖4

系統運用地理信息實現地理數據的計算機化管理、處理與輔助決策分析，解決實際空間數據應用分析管理問題。我們利用GIS技術設計了 “煤礦2D電子地圖”顯示，有縮放、漫游、鷹眼等電子地圖等功能，可根據坐標任意定位話站、傳感數據采集點位置，并能顯示擴播、雙向語音、報警、實時瓦斯/液位等數據狀態。

1.2 人員定位系統

系統采用了ZIGBee 2.4G無線識別技術，實現精確定位±3-15米。系統具備雙向呼救功能，軟件GIS地圖可以精確顯示井下定位基站及工作人員的分布情況。同時系統利用先進的虹膜識別技術，實現對入井人員唯一性身份識別，并綁定雙向定位卡，對井下人員可實時跟蹤監測，自動實時顯示人員位置。當井下發生災害時，遇險人員觸發“求救”按鈕，向調度發出對應報警信號，調度可以在系統中查詢到是誰、在什么時間、什么地點發出的報警，系統管理人員可向井下災區人員群發緊急撤離通知，井下人員即可通過定位卡震動、聲音或指示燈及時收到“撤離”信號。

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目前，我們對人員定位和通信聯絡兩個系統的應急撤人報警、智能應急救援、人員定位、Wi-Fi無線通信等子系統進行了升級優化，并做到了全礦井無縫覆蓋。

2 系統應急處置聯動方式

步驟一：井下災害發生時，調度員接到匯報，立即啟動礦井災害事故匯報和應急處置流程，主值調度人員拉響“警笛”，啟動“應急報警撤人系統”（調度有線電話）向災區人員下達災害類型、波及區域、撤離路線，3分鐘之內通知到受災區域。利用報警電話在線監測系統觀察報警電話的工作狀態，查看是否有未啟動區域或漏播話站，如有則迅速重組進行二次補呼，直到全部通知到為止；指揮部成員聽到“警笛”聲音后，及時到調度多媒體會議室集結。

圖7 應急處置流程圖

步驟二：副值調度員一鍵啟動“智能應急救援系統”（語音廣播），選擇災害類型，系統10秒鐘內計算最佳逃生路線，廣播話站會循環播放緊急撤人命令及相應的避災路線，引導災區人員科學、有序沿避災路線撤離危險區域；同時通知救援隊伍出動、通知相關單位準備應急物資待命。

步驟三：然后副值調度人員啟動“Wi-Fi通信系統”的短信群發，按預先設定好的短信內容發送到每一部Wi-Fi手機，同時利用手機進一步了解受災人員的應急處置情況。

步驟四：然后副值調度人員利用人員定位系統的“雙向呼救”功能給所有災區人員的定位卡發送告警，并迅速定位災區人員所在的位置。

目前，我們將進一步采取措施，對系統進行優化升級，利用兩個系統相互協作共同發揮作用，為應急救援、安全避險搭建一個輔助指揮平臺。