關于礦山井下救援通訊裝備的探討

王海寬

（國家礦山應急救援開灤隊，河北 唐山 063000）

引言

國家礦山應急救援開灤隊于2011年籌建，2013年6月正式授旗成立，是國家首批7支國家礦山救援隊伍之一。經過長期救援實戰經驗和對前沿井下救援通訊裝備的關注與實驗總結，有線災區電話與救援無線通訊裝備各有優勢，可以針對不同的事故情況擇機使用，或是將有線災區電話與無線通訊有機結合，大大提升救援效率。下面就目前救援普遍使用的有線災區電話與井下救援無線通訊裝備的發展及救援工作中的應用進行簡要探討。

1 目前礦山救援井下通訊裝備使用現狀

復雜多變的災區中，災區電話是進入災區小隊唯一能與基地實時信息通訊的設備。礦山救護隊在處理災害事故時，進入災區小隊必須攜帶災區電話，保證實時與井下基地的信息通訊，匯報災區實時情況、救援進度，接受井下基地下達的工作任務。《礦山救護規程》中要求，每個救護中隊配備2臺災區電話，每個救護小隊配備1臺災區電話。

目前國內礦山救護隊伍普遍使用的災區電話為有線災區電話即KTT9型災區電話，如圖1所示。KTT9型災區電話采用語音模擬信號傳輸，通話語音較為清晰，單臺通訊長度約為500 m，連續工作時間約為16 h，多站接力具有連續通信功能，傳輸距離可以根據救援情況需求無限接力傳輸。KTT9型災區電話的優點很明顯，基于有線通訊技術能夠穩定地傳輸較為清晰的音頻信號。可以說只要通訊線纜不損壞或折斷，音頻信號就可以傳輸。但是，KTT9型災區電話的弊端也很突出。一是KTT9型災區電話重量較大，每臺災區電話約14 kg。礦山救護隊員在救援中，本身佩戴約16 kg的氧氣呼吸器，同時攜帶各種所需救援裝備，每名救護隊員平均負荷重量約30 kg以上。災區電話增加了礦山救護隊員攜帶救援裝備的負擔，消耗了大量的體力。二是基于有線通訊技術傳輸音頻信號，KTT9型災區電話的放線與收線較為繁瑣，制約行進速度。在災區長途行進與救災中，巷道復雜曲折，有時需要轉戰多條巷道，災區電話的放線與收線只由一名救護隊員利用線纜軸手動完成，通訊線纜很可能打結，相互纏繞，造成通訊距離不斷縮短，且影響小隊整體的行進速度及救災的進度。圖2所示為救援時災區電話通訊線纜打結、纏繞實圖。三是KTT9型災區電話的前端利用約為10 m有線耳麥通話，這就要求佩戴耳麥與基地實時信息匯報的災區指揮員與攜帶災區電話的救護隊員之間的距離不能超過10 m，在通過狹小巷道，穿過井下采煤設備、礦車、機電設備等狹小過道時，制約了指揮員與攜帶災區電話救護隊員的通過，極為不便，影響小隊整體的行進與救援進度。

2 目前礦山井下救援無線通訊裝備的現狀

隨著科技的不斷發展，多種高精尖的救援技術裝備不斷投入到國家應急救援隊伍中來，井下救援無線通訊裝備就是其中之一。目前，井下救援無線通訊技術裝備主要以兼顧音頻與視頻的救援無線通訊裝備為主流發展方向。

如圖3所示的音視頻救援無線通訊裝備，能夠在裝備聯通有效范圍內傳輸較為清晰的、災區第一現場的實時視頻畫面。進入災區小隊可以實時與井下基地進行音視頻對話，讓井下基地指揮員可以直觀地看到、聽到災區的真實情況，為指揮部、專家組對災區變化的預判，為下一步救援工作的布置以及救援方案的制定提供更準確的現場依據。但是，音視頻救援無線通訊裝備的技術也有一定缺陷。一是通訊距離有限。通過長期與科研廠家接觸，并對音視頻救援無線通訊設備井下多次實驗，在生產礦井保證為直巷道的情況下，基站與基站的傳輸距離在200～400 m傳輸范圍內，如果遇到巷道轉彎或是轉到不同巷道時，通訊信號很快就中斷，此時必須放置基站，接力傳輸通訊信號，以此類推。而且無線基站接力傳輸的信號還有一定的衰減率，多個基站接力傳輸后，信號衰減較為嚴重。二是基站不便攜，重量也不算輕。單個基站體積約為長25～30 cm×寬20～25 cm×厚5～8 cm，質量約為1.5～2.5 kg。攜帶多個基站，同樣給救援小隊帶來負重負擔。三是音視頻救援無線通訊設備的通訊信號不能保證在任何災區環境下、在傳輸的有效范圍內，確保時時聯通且通訊信號不中斷，這是極為重要的一點，也是極為致命的弱點。一旦信號中斷，將造成災區救援小隊與井下基地不必要的恐慌。就像是上了戰場的戰士，一旦失去了將軍的指揮，將會群龍無首，后果不堪設想。

井下救援無線通訊裝備技術的應用，對于救援隊伍綜合實力的提升是一個發展方向，是救援裝備高科技的體現。縱觀國內目前救援無線通信技術的發展，雖有一定的突破，如傳輸距離從原來的100～200 m提高到200～400 m，體積、重量上也有一定的改善，從原來定向組網發展到自組網模式。但是從根本上來講，井下救援無線通訊裝備沒有太大、太多的突破，技術上有一定的瓶頸。由于井下的環境復雜多變，各種電磁、地磁、金屬導體、水體和礦層物質等對無線信號的干擾存在很多不確定的因素，救援無線通訊裝備在井下受到不同程度的干擾與制約，通訊距離與信號的聯通性相對于有線通訊裝備還是不夠穩定。而且，井下救援無線通訊技術受到井下煤礦設備使用安全標準的限制，設備的電壓、電流和功率都必須適應井下安全標準要求。這樣也制約了井下無線通訊技術傳輸的功率，以及通訊距離與信號聯通的穩定性。這也說明了為什么地面的救援無線通訊能夠達到2 km以上，而到井下的救援無線通訊只有200～400 m。

3 有線通訊與無線救援通訊特點對比

表1 有線通訊與無線救援通訊特點對比

針對有線通訊KTT9災區電話和無線救援通訊裝備的性能、技術參數對比，可以清晰看到兩種救援通訊裝備的各自優勢。

4 礦山井下救援通訊裝備的選擇及應用

根據有線災區電話與救援無線通訊裝備的各自特點，在礦山井下救援工作中，應該綜合考慮兩種通訊裝備的技術特性、事故類型及災區救援環境，選擇不同的救援通訊裝備，或是將兩者有機結合，進行聯合救援作業，達到救援最佳的使用效果。當然選擇兩者聯合作業時，從技術角度還需進行改進，使兩種救援通訊裝備的音頻信號能夠互通。

表2 救援現場不同情況下通訊裝備的選擇

在列舉的1～5情況下，可使用無線救援通訊裝備或有線救援通訊裝備，單獨作業進行救援。對于6、7較為復雜的救援情況，則需要無線通信和有線通信聯合作業，保證良好的通訊效果，順利完成救援任務。

5 礦山井下救援通訊裝備的展望

隨著通訊、信息技術的進步，加之國家對應急救援工作的重視與投入，不久的將來，礦山井下救援無線通訊裝備將會突破現有技術瓶頸，完全替代有線通訊裝備，滿足礦山救援工作中對通訊距離、信號穩定及方便攜帶的要求，實現質與量的飛躍，實現高科技救援，體現中國應急救援工作的新高度。