礦井救援應(yīng)急通信保障方法研究

(煙臺市消防救援支隊,山東煙臺 264000)

0 引言

隨著消防救援隊伍職能任務(wù)的拓展,應(yīng)急通信保障任務(wù)發(fā)生了深刻的變化,具體體現(xiàn)為從輔助指揮向支撐指揮轉(zhuǎn)變、從城市通信向全域覆蓋轉(zhuǎn)變、由保障自身向保障全局轉(zhuǎn)變,除了滅火救援指揮體系和救援隊伍的保障以外,其余參與救援的各支隊伍,都需要保障。現(xiàn)有通信器材主要用于公網(wǎng)信號良好情況下的城市地面通信,不能完全適應(yīng)“斷網(wǎng)、斷路、斷電”等極端條件,“全災(zāi)種、大應(yīng)急”通信保障模式需要進(jìn)一步完善。在礦井救援中,衛(wèi)星通信、有線通信、無線通信設(shè)備因體積較大、信號衰減等問題無法發(fā)揮作用,需要綜合利用多種通信方式,采取靈活多樣的通信手段實現(xiàn)現(xiàn)場應(yīng)急通信保障[1]。

1 礦井救援應(yīng)急通信保障特點

在某地礦井事故救援中,回風(fēng)井因爆炸堵塞,無法進(jìn)行有效通信,通過鉆井打孔方式,與被困人員取得聯(lián)系。在鉆孔打通后,利用紙條和有線電話建立井上、井下通信傳輸通道。雖然按照“公專結(jié)合、土洋結(jié)合”的方式實現(xiàn)了通信聯(lián)絡(luò),但從側(cè)面反映出,在通信技術(shù)如此進(jìn)步的今天,礦井救援通信保障依然存在很大的難度,現(xiàn)有的通信器材在小孔徑應(yīng)用環(huán)境中的通信保障中不能充分發(fā)揮效能。不同于一般的地面通信保障,礦井救援通信保障具有以下幾個方面特點:

(1)井下的信號傳輸環(huán)境相較于空曠地面要復(fù)雜很多,巷道的構(gòu)造特點使得信號傳輸有更嚴(yán)重的反射、繞射、散射和多徑衰落效應(yīng)。同時,礦井內(nèi)部的粉塵濃度也會影響信號的傳輸效果[2]。(2)礦井巷道是一個封閉空間,內(nèi)部構(gòu)造復(fù)雜,容易堆積甲烷、一氧化碳等易爆、有毒、有害氣體,且易出現(xiàn)滲水、涌水現(xiàn)象。(3)由于礦井一般地處山區(qū),公網(wǎng)信號不暢,礦井電力、通信等設(shè)施一旦損毀,不能及時修復(fù)。(4)救援通道單一,主井一旦堵塞需另外開辟救援通道,而鉆孔孔徑普遍偏小,常規(guī)通信器材無法使用。(5)救援隊伍較多,救援現(xiàn)場管制,在信息互通方面存在一定的障礙。此外,環(huán)境嘈雜、揚塵較多、持續(xù)時間長也為通信保障工作帶來不利影響。

針對當(dāng)前的礦井救援應(yīng)急系統(tǒng)進(jìn)行質(zhì)量優(yōu)化和創(chuàng)新,必須綜合傳統(tǒng)的系統(tǒng)發(fā)展優(yōu)勢,建立在當(dāng)前的技術(shù)體系以及實際環(huán)境的角度進(jìn)行創(chuàng)新,因此利用現(xiàn)代化技術(shù)打造智能化的通信體系,具有極強(qiáng)的應(yīng)用價值,這就需要相關(guān)企事業(yè)單位在落實礦井通信系統(tǒng)優(yōu)化過程中,堅持以智能和自動為基礎(chǔ),落實硬件設(shè)備和軟件體系的研發(fā)以及融合,確保能夠解決實際情況中通信不良的難題,同時可以避免環(huán)境對通信系統(tǒng)造成影響。同時為了提升智能化應(yīng)急通信系統(tǒng)的運行有效性,還需要結(jié)合當(dāng)前礦井救援過程中存在的問題進(jìn)行綜合分析,這樣才可以為通信應(yīng)急系統(tǒng)的優(yōu)化提供方向和目標(biāo)。

2 目前礦井救援存在的問題

(1)部分人對“全災(zāi)種、大應(yīng)急”的認(rèn)識還不夠深刻,不善于運用應(yīng)急通信等新手段解決現(xiàn)實難題,應(yīng)急通信“支撐指揮決策、反映災(zāi)害實際、提升救援效能”的理念還未完全樹立起來。工作流于形式、浮于表面,一切為了實戰(zhàn)、一切服務(wù)實戰(zhàn)的鮮明導(dǎo)向還未形成,沒有把通信保障作為滅火救援、指揮調(diào)度中的重要一環(huán)去抓。(2)應(yīng)急通信訓(xùn)練還停留在“營區(qū)內(nèi)、固定點”,對復(fù)雜惡劣環(huán)境下的測試性訓(xùn)練“栽盆景、走過場”,工作標(biāo)準(zhǔn)一般化、簡單化,平時不出錯,戰(zhàn)時問題多,訓(xùn)練與實戰(zhàn)脫節(jié),沒有真正練到位;不能靈活運用多種通信手段進(jìn)行指揮聯(lián)絡(luò),不會正確選擇有利地形架設(shè)通信裝備,回傳的視頻資料質(zhì)量不高,不能全面反映現(xiàn)場整體和局部態(tài)勢,影響了指揮決策的時效性和準(zhǔn)確性。(3)在事故中,當(dāng)?shù)卣闪⒅笓]部,建立新聞發(fā)言人制度,掌握事件主動權(quán),一般未經(jīng)指揮部允許,救援人員不得擅自接受記者采訪,不得發(fā)布或傳播救援現(xiàn)場信息,既要遵守指揮部的規(guī)定又要及時準(zhǔn)確的上報信息,兩者需要統(tǒng)籌兼顧,不能顧此失彼,影響決策,這在一定程度上影響了信息的傳遞。(4)礦井事故的發(fā)生具有突發(fā)性,時間和地點無法提前預(yù)知的,而事故本身的危害性就要求必須在最短的時間內(nèi)進(jìn)行有效的救援,應(yīng)急通信保障工作只有對災(zāi)害事故現(xiàn)場各種復(fù)雜情況進(jìn)行快速應(yīng)變,才能為救援提供有效支撐?，F(xiàn)有通信器材體積較大,適用于場地較大、范圍較廣的場合,在礦井救援方面缺乏體積小的專用通信設(shè)備。(5)救援現(xiàn)場由于管制,有些設(shè)備像無人機(jī)不能實時飛行偵察,且由于時間緊迫,不能給通信器材裝備留出足夠的測試、容錯時間;進(jìn)入核心圈的技術(shù)人員及器材裝備需要指揮部批準(zhǔn),影響應(yīng)急通信保障工作的效率。(6)過去我們主要是滿足通信公共基礎(chǔ)設(shè)施齊全條件下的城鎮(zhèn)災(zāi)害救援和消防應(yīng)急救援隊伍自我保障的需要,極端條件下的應(yīng)急通信保障機(jī)制還比較薄弱,無法達(dá)到各級領(lǐng)導(dǎo)在任意地點都能與災(zāi)害現(xiàn)場、救援隊伍進(jìn)行有效通信,實現(xiàn)眼睛可看、耳朵可聽、語音可達(dá)、信息可傳的目標(biāo)要求;應(yīng)急通信聯(lián)動工作機(jī)制尚未健全,信息資源相互兼容難、內(nèi)外整合難、上下對接難,無法形成“縱向互聯(lián)、橫向互通”和“一張網(wǎng)指揮、一張網(wǎng)調(diào)度”的應(yīng)急響應(yīng)和聯(lián)動機(jī)制,通信保障工作各自為戰(zhàn)、不能形成合力。

3 礦井救援通信保障措施

(1)轉(zhuǎn)變思想觀念,提高保障意識。不懂信息化就是不懂業(yè)務(wù)、過不了通信關(guān)就過不了時代關(guān)。為此,我們要徹底轉(zhuǎn)變“輕視通信、不會通信、不善于運用各類通信手段解決指揮問題”的落后觀念,牢固樹立“通信先行、全程保障”的理念,強(qiáng)化礦井救援通信保障能力,主動作為、勇挑重?fù)?dān),以更寬的視野、更實的措施、更新的技術(shù),在新的起點推動消防應(yīng)急通信工作創(chuàng)新發(fā)展,加快構(gòu)建科學(xué)高效、穩(wěn)定可靠的應(yīng)急通信體系。

(2)加強(qiáng)基礎(chǔ)建設(shè),強(qiáng)化編成響應(yīng)。在“快”字上下功夫、求實效,確保實現(xiàn)秒級響應(yīng)。按照“統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)、分級負(fù)責(zé)、流程規(guī)范、運轉(zhuǎn)高效”的原則,科學(xué)設(shè)置礦井救援通信保障編成,實現(xiàn)通信暢通。按照“急用先行”的原則,配備小孔徑通信裝備,探索巷道無人機(jī)、機(jī)器人等新技術(shù)應(yīng)用,解決井下人員搜救、有毒有害氣體探測、燈光照明、音視頻傳輸難題。按照“專網(wǎng)優(yōu)先、公?；パa(bǔ)”的方式,通過自組網(wǎng)、生命探測儀、4G 單兵等設(shè)備接力回傳音視頻。井下應(yīng)急通信系統(tǒng)的工作頻率不能太低,因井下巷道的信道環(huán)境特殊,工作頻率過低時受礦井孔徑影響較大,衰減嚴(yán)重,無法正常傳輸。救援設(shè)備的功率不能太大,必須攜帶方便、自帶電源,能夠獨立運行,具有自配置、自組織等特點,能夠做到即鋪即用。同時發(fā)展輕量化、便攜化通信裝備,使其具備續(xù)航時間長、接口少、質(zhì)量輕、便攜帶、架設(shè)簡單等特點,在最短時間內(nèi)進(jìn)行架設(shè),形成局域網(wǎng)絡(luò),提高救援效率。

(3)重視日常消防應(yīng)急通信演練和準(zhǔn)備。認(rèn)真總結(jié)礦井救援通信保障經(jīng)驗做法,更新保障理念,優(yōu)化保障流程,固話長距離、無公網(wǎng)、小孔徑等場景通信保障戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)法。針對礦井救援進(jìn)行想定作業(yè)、認(rèn)真分析、多角度進(jìn)行思考,并且擬制出相應(yīng)的通信保障方案,規(guī)范通信器材的使用,保障現(xiàn)場消防救援應(yīng)急通信的暢通有效。加強(qiáng)通信日常訓(xùn)練,定期開展急難險重災(zāi)害事故應(yīng)急通信綜合演練,并且在演練中不斷地發(fā)現(xiàn)并解決問題,完善應(yīng)急通信保障方案,確保貼近實戰(zhàn)需求,確保在實戰(zhàn)中能夠在最短的時間內(nèi)發(fā)揮通信功能[3]。

(4)礦井救援應(yīng)急通信系統(tǒng)中的通信保障工作需要由多部門人員齊心協(xié)力完成,應(yīng)當(dāng)及時建立與公安、政府救援、電力、地質(zhì)等部門的通信聯(lián)動,協(xié)調(diào)將消防救援隊伍指揮員及通信保障人員納入指揮部,實時掌握現(xiàn)場動態(tài),提出通信保障意見,從而提高對災(zāi)害事故的處理效率。事故發(fā)生后,應(yīng)第一時間啟動聯(lián)勤聯(lián)動保障機(jī)制。協(xié)調(diào)電力公司到場保障,確保通信車輛、器材使用市電供電,滿足長時間、不間斷作業(yè);協(xié)調(diào)移動公司到場協(xié)助,確保音視頻信號穩(wěn)定傳輸;協(xié)調(diào)通信設(shè)備專家到場協(xié)助,確保通信器材裝備等更好發(fā)揮效能。

4 以信息技術(shù)為依托的智能化應(yīng)急通信保障技術(shù)

在當(dāng)前礦井救援通信保障建設(shè)的過程中,不僅要結(jié)合思想意識體系落實頂層設(shè)計的優(yōu)化,還需要落實基礎(chǔ)建設(shè),確保能夠結(jié)合實際需求構(gòu)建應(yīng)急響應(yīng)體系,另外還需要在日常管理方面,做好應(yīng)急演練和準(zhǔn)備工作,確保相關(guān)人員能夠服務(wù)于應(yīng)急保障系統(tǒng),與此同時還需要在技術(shù)和平臺角度進(jìn)行優(yōu)化分析,我國當(dāng)前的自動化控制體系以及信息技術(shù)已經(jīng)成為了礦產(chǎn)資源生產(chǎn)和管理過程中的重要依據(jù),那么針對礦井救援應(yīng)急通信保障建設(shè)來講,信息技術(shù)具有極強(qiáng)的應(yīng)用價值。因此在上述基礎(chǔ)理論以及管理模式創(chuàng)新過程中,還需要加強(qiáng)硬件以及軟件建設(shè)。

4.1 系統(tǒng)方案的結(jié)構(gòu)設(shè)計

在礦產(chǎn)行業(yè),信息技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)逐步發(fā)展成熟,因此本文所論述的應(yīng)急救援通信體系涉及到了三個主體結(jié)構(gòu),是建立在Zigbee技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行規(guī)劃的。其中涵蓋了地面指揮調(diào)度中心,井下救援基地以及現(xiàn)場救護(hù)隊這三個主體。井下的無線鏈路又涉及到了救援基地、無線傳輸、采集終端以及運輸設(shè)備。在整體運作過程中,若井下發(fā)生了災(zāi)害事故,地面的救援指揮調(diào)度中心會直接通過信號傳輸設(shè)備獲取井下的實際情況,并且探討應(yīng)援方案。通過對井下相關(guān)設(shè)備的遠(yuǎn)程操控,能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的采集,并且結(jié)合實際需求下達(dá)相關(guān)調(diào)整命令,運輸設(shè)備(運輸小車)可以根據(jù)命令的具體內(nèi)容進(jìn)行井下操作,救援人員以及現(xiàn)場的其他救援專用設(shè)備,能夠通過對井下采集信息的分析,制定動態(tài)性的救援方案,同時也可以排除相關(guān)險情,為后續(xù)的救援準(zhǔn)備工作以及恢復(fù)工作提供依據(jù)。

4.2 硬件及軟件系統(tǒng)的設(shè)置

硬件系統(tǒng)主要涉及到了信息數(shù)據(jù)采集終端系統(tǒng)、井下鏈路路由設(shè)備。這其中信息數(shù)據(jù)采集終端系統(tǒng)是井下無線通訊系統(tǒng)的核心。其主要的硬件構(gòu)成原理如圖1 所示。能夠?qū)崿F(xiàn)地址空間的分配,進(jìn)行不同設(shè)備之間的連接口電路設(shè)計,這其中以SDRM接口、flash接口、傳感器接口、仿真器接口、USB 接口以及模塊接口為主。

圖1 采集硬件系統(tǒng)的配備結(jié)構(gòu)Fig.1 Configuration of acquisition hardware system

井下鏈路路由設(shè)備主要涉及到了對信號的傳輸進(jìn)行接力服務(wù),其中以Zigbee模塊為主,需要進(jìn)行人工調(diào)整的對象是模塊的參數(shù)配置情況,可以結(jié)合終端PC 機(jī)上的實際串口進(jìn)行命令開發(fā)或者參數(shù)設(shè)置,可以通過遠(yuǎn)程終端進(jìn)行服務(wù),整體的硬件配備能夠為軟件的應(yīng)用提供基礎(chǔ),也可以輔助日常的人工通信進(jìn)行質(zhì)量提升。

軟件系統(tǒng)則可以選取當(dāng)前應(yīng)用幾率較大的成型軟件,也可以結(jié)合不同企業(yè)自身的信息技術(shù)掌控程度進(jìn)行自我開發(fā),需要注意的是選取的軟件必須要符合實際的礦井應(yīng)用需求,同時要配備防火墻以及人工管理平臺,要與基礎(chǔ)的電話設(shè)施以及工業(yè)機(jī)器人構(gòu)建關(guān)聯(lián),確保能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程操作,可以通過人機(jī)交互強(qiáng)化對井下通信設(shè)備以及質(zhì)量的管理。

5 結(jié)語

總之,現(xiàn)場應(yīng)急通信工作是一個擺在我們面前的難題,需要不斷創(chuàng)新、不斷研究,加大應(yīng)急通信能力建設(shè),提升礦井救援的應(yīng)急通信保障能力,確保人民的生命財產(chǎn)安全。