煤礦通信聯(lián)絡(luò)與人員定位系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合實現(xiàn)快速應(yīng)急處置的實踐與應(yīng)用

王 成 趙 燕 劉運(yùn)建

（山東能源棗莊礦業(yè)〈集團(tuán)〉付村煤業(yè)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(nèi)依然占有極其重要的戰(zhàn)略地位。近年來，煤礦開采帶來災(zāi)害事故總量依然較多，安全生產(chǎn)形勢依然嚴(yán)峻。主要存在開采自然條件復(fù)雜、安全管理方法和技術(shù)裝備水平有限、煤礦企業(yè)超能力生產(chǎn)以及從業(yè)人員素質(zhì)不高等諸多不利因素。黨中央、國務(wù)院對煤礦中存在的突出問題高度重視，在下發(fā)的《國務(wù)院辦公廳關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)煤礦安全生產(chǎn)工作的意見》（國發(fā)辦[2013]99號）中提出堅守發(fā)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(jìn)煤礦安全治本攻堅，建立健全煤礦安全長效機(jī)制，堅決遏制煤礦重特大事故的發(fā)生，提出加快落后小煤礦的關(guān)閉、嚴(yán)格煤礦安全準(zhǔn)入、全面普查煤礦隱蔽致災(zāi)因素、大力推進(jìn)煤礦“四化”建設(shè)、提升煤礦安全監(jiān)管和應(yīng)急救援科學(xué)化水平的指導(dǎo)意見，確保煤礦職工的生命安全。

創(chuàng)新煤礦通信聯(lián)絡(luò)與人員定位系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合實現(xiàn)快速應(yīng)急處置的實踐與應(yīng)用

近年來，為強(qiáng)化煤礦安全生產(chǎn)工作，煤礦企業(yè)建立完善了煤礦井下安全避險“六大系統(tǒng)”，系統(tǒng)的研發(fā)及新技術(shù)的應(yīng)用也層出不窮。但是，在事故發(fā)生時，怎樣利用系統(tǒng)間的互動聯(lián)動做到快速反應(yīng)，在3分鐘的時間內(nèi)通知到井下及救援部門，指引受災(zāi)人員科學(xué)撤離的技術(shù)少之又少。如何做到這一點(diǎn)，在事故發(fā)生時最大限度地減少人員傷亡，減少災(zāi)害影響和財產(chǎn)損失，成為國內(nèi)研究的重點(diǎn)！

我們利用煤礦井下安全避險“六大系統(tǒng)”中的通信聯(lián)絡(luò)與人員定位系統(tǒng)的有機(jī)結(jié)合實現(xiàn)快速應(yīng)急處置，通過子系統(tǒng)間的緊密結(jié)合、互動聯(lián)動，在3分鐘內(nèi)通知和引導(dǎo)井下災(zāi)區(qū)人員科學(xué)撤離、通知救援指揮部成員集結(jié)、通知救援隊伍出動、通知相關(guān)單位準(zhǔn)備應(yīng)急物資待命。在3分鐘之內(nèi)完成4項通知內(nèi)容，最大程度減少災(zāi)害影響和救援過程中的次生影響。

1 系統(tǒng)描述

1.1 通信聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)

1.1.1 有線通信系統(tǒng)

是與江西聯(lián)創(chuàng)合作研發(fā)的“應(yīng)急報警撤人系統(tǒng)”，通過DDK-6調(diào)度機(jī)觸發(fā)驅(qū)動KTT103型礦用抗噪聲擴(kuò)音通訊裝置的自動接通擴(kuò)音功能，實現(xiàn)一鍵通，達(dá)到應(yīng)急撤人報警功能。系統(tǒng)是原調(diào)度機(jī)后臺軟件功能的一個延伸，可以在GIS地圖動態(tài)顯示報警電話的工作狀態(tài)（閑置、通話、報警），在發(fā)生災(zāi)害時指揮人員可通過一鍵群呼功能及時通知受災(zāi)區(qū)域內(nèi)的工作人員，下達(dá)撤人命令，受災(zāi)區(qū)域內(nèi)人員能及時接到命令，按照避災(zāi)路線到達(dá)安全區(qū)域或及時上井，確保人身安全。

圖1

1.1.2 無線通信系統(tǒng)

使用是礦用Wi-Fi無線通信技術(shù)，該系統(tǒng)容量大、帶寬高、兼容性好，同時可搭載數(shù)字語音、無線視頻、無線網(wǎng)絡(luò)等多種無線業(yè)務(wù)，可與調(diào)度通信系統(tǒng)互聯(lián)，具有群呼、組呼、會議、對講廣播、緊急呼叫、安全常識短信群發(fā)等多項功能。根據(jù)國家局要求，為公司領(lǐng)導(dǎo)、救護(hù)隊員、安檢員、瓦檢員、生產(chǎn)科室、生產(chǎn)區(qū)隊分別配備了Wi-Fi手機(jī)，提高了安全生產(chǎn)及應(yīng)急處置的通信信息保障能力；為進(jìn)一步提高科技創(chuàng)新力度，我們與廠方聯(lián)合研發(fā)“基于Wi-Fi功耗衰減的手機(jī)定位功能”投入使用，系統(tǒng)集合GIS技術(shù)，以抽象的網(wǎng)絡(luò)模型為基礎(chǔ)，將礦井地質(zhì)數(shù)據(jù)處理、空間模型分析與計算機(jī)技術(shù)緊密結(jié)合，可以在GIS地圖上顯示基站分布情況、工作狀態(tài)，并通過礦井地質(zhì)測量導(dǎo)線點(diǎn)坐標(biāo)，計算手機(jī)用戶的所在位置。

圖2

圖3

1.1.3 語音廣播系統(tǒng)

使用是自主研發(fā)、擁有知識產(chǎn)權(quán)的“煤礦數(shù)字化智能應(yīng)急救援系統(tǒng)”，該系統(tǒng)與2011年4月1日由國家版權(quán)局頒發(fā)了軟件著作權(quán)證書（2011SR016888），為煤礦緊急避險通信聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)提供了強(qiáng)大的數(shù)字化多媒體平臺支持，填補(bǔ)了煤礦數(shù)字化智能救援系統(tǒng)的技術(shù)空缺。系統(tǒng)基于工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)，不但具備普通的語音擴(kuò)播報警功能，而且具備移動無線觸摸一鍵應(yīng)急啟動、手自動專家決策、動態(tài)最佳逃生路徑引導(dǎo)、聲波跡象搜尋、VOIP、電話數(shù)字語音、動態(tài)分組、雙向語音通訊等多種高端煤礦災(zāi)害救援功能。主要用于礦井發(fā)生水、火、瓦斯等災(zāi)害時，一鍵啟動救援系統(tǒng)，在10秒內(nèi)按預(yù)定的模式啟動應(yīng)急處置程序，同時分區(qū)域通知受災(zāi)區(qū)域人員科學(xué)撤離、通知出動救援隊伍、通知相關(guān)單位準(zhǔn)備應(yīng)急物資待命。計算機(jī)智能預(yù)警系統(tǒng)會根據(jù)事故地點(diǎn)、事故類型，動態(tài)按照最短距離路徑或最優(yōu)路線計算井下的最佳緊急逃生路線，并通過擴(kuò)播話站實現(xiàn)語音導(dǎo)航，引導(dǎo)現(xiàn)場人員科學(xué)、有序、安全撤離危險區(qū)域；同時，在正常情況下，可利用本系統(tǒng)在井下各地點(diǎn)播放背景音樂、新聞、宣傳報道等，使之成為企業(yè)安全宣傳的工具。

圖4

系統(tǒng)運(yùn)用地理信息實現(xiàn)地理數(shù)據(jù)的計算機(jī)化管理、處理與輔助決策分析，解決實際空間數(shù)據(jù)應(yīng)用分析管理問題。我們利用GIS技術(shù)設(shè)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(jù)坐標(biāo)任意定位話站、傳感數(shù)據(jù)采集點(diǎn)位置，并能顯示擴(kuò)播、雙向語音、報警、實時瓦斯/液位等數(shù)據(jù)狀態(tài)。

1.2 人員定位系統(tǒng)

系統(tǒng)采用了ZIGBee 2.4G無線識別技術(shù)，實現(xiàn)精確定位±3-15米。系統(tǒng)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(tǒng)利用先進(jìn)的虹膜識別技術(shù)，實現(xiàn)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(jiān)測，自動實時顯示人員位置。當(dāng)井下發(fā)生災(zāi)害時，遇險人員觸發(fā)“求救”按鈕，向調(diào)度發(fā)出對應(yīng)報警信號，調(diào)度可以在系統(tǒng)中查詢到是誰、在什么時間、什么地點(diǎn)發(fā)出的報警，系統(tǒng)管理人員可向井下災(zāi)區(qū)人員群發(fā)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。

圖5

圖6

目前，我們對人員定位和通信聯(lián)絡(luò)兩個系統(tǒng)的應(yīng)急撤人報警、智能應(yīng)急救援、人員定位、Wi-Fi無線通信等子系統(tǒng)進(jìn)行了升級優(yōu)化，并做到了全礦井無縫覆蓋。

2 系統(tǒng)應(yīng)急處置聯(lián)動方式

步驟一：井下災(zāi)害發(fā)生時，調(diào)度員接到匯報，立即啟動礦井災(zāi)害事故匯報和應(yīng)急處置流程，主值調(diào)度人員拉響“警笛”，啟動“應(yīng)急報警撤人系統(tǒng)”（調(diào)度有線電話）向災(zāi)區(qū)人員下達(dá)災(zāi)害類型、波及區(qū)域、撤離路線，3分鐘之內(nèi)通知到受災(zāi)區(qū)域。利用報警電話在線監(jiān)測系統(tǒng)觀察報警電話的工作狀態(tài)，查看是否有未啟動區(qū)域或漏播話站，如有則迅速重組進(jìn)行二次補(bǔ)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(diào)度多媒體會議室集結(jié)。

圖7 應(yīng)急處置流程圖

步驟二：副值調(diào)度員一鍵啟動“智能應(yīng)急救援系統(tǒng)”（語音廣播），選擇災(zāi)害類型，系統(tǒng)10秒鐘內(nèi)計算最佳逃生路線，廣播話站會循環(huán)播放緊急撤人命令及相應(yīng)的避災(zāi)路線，引導(dǎo)災(zāi)區(qū)人員科學(xué)、有序沿避災(zāi)路線撤離危險區(qū)域；同時通知救援隊伍出動、通知相關(guān)單位準(zhǔn)備應(yīng)急物資待命。

步驟三：然后副值調(diào)度人員啟動“Wi-Fi通信系統(tǒng)”的短信群發(fā)，按預(yù)先設(shè)定好的短信內(nèi)容發(fā)送到每一部Wi-Fi手機(jī)，同時利用手機(jī)進(jìn)一步了解受災(zāi)人員的應(yīng)急處置情況。

步驟四：然后副值調(diào)度人員利用人員定位系統(tǒng)的“雙向呼救”功能給所有災(zāi)區(qū)人員的定位卡發(fā)送告警，并迅速定位災(zāi)區(qū)人員所在的位置。

目前，我們將進(jìn)一步采取措施，對系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化升級，利用兩個系統(tǒng)相互協(xié)作共同發(fā)揮作用，為應(yīng)急救援、安全避險搭建一個輔助指揮平臺。