礦井應(yīng)急救援信息管理及決策網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分析

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（山西潞安集團(tuán)左權(quán)阜生煤業(yè)有限公司 山西 032600）

前言

煤礦安全發(fā)生突發(fā)問(wèn)題后，要具備完整的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急處置，它決定了能否較好的實(shí)現(xiàn)事故處理。由于導(dǎo)致煤礦事故的因素太多且情況較為復(fù)雜，對(duì)應(yīng)的故障信息傳遞時(shí)，反饋太慢且路徑多，方法太過(guò)單一，以致無(wú)法在較短時(shí)間處理好應(yīng)急突發(fā)事件，無(wú)法將影響降到最低，信息傳遞不能準(zhǔn)確有效，所以要加強(qiáng)處理應(yīng)對(duì)突發(fā)問(wèn)題的管理能力。

提高處理應(yīng)急時(shí)間的管理措施，包括這幾方面的內(nèi)容：

（1）一體覆蓋天、井、地，全面獲取礦井環(huán)境和生命特征以及語(yǔ)音和視頻等多種數(shù)據(jù)信息；

（2）傳輸信息時(shí)借助云服務(wù)，可以更好地監(jiān)測(cè)處理突發(fā)的礦井環(huán)境問(wèn)題；

（3）可控化后分層次的應(yīng)急指揮，可以方便管理時(shí)間與空間；

（4）加強(qiáng)各級(jí)平臺(tái)的應(yīng)急聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)井下和地面的同步辦公，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化的指揮并提升兼容性的系統(tǒng)模式。

本文針對(duì)加強(qiáng)處理應(yīng)急事件的相關(guān)救援范圍與響應(yīng)速度，利用信息管理數(shù)字化平臺(tái)，制定了指揮救援的一種平穩(wěn)有效的方案，借助這個(gè)平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)高速的應(yīng)急信息傳遞，為救援指揮增加了相關(guān)經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)。

1.煤礦應(yīng)急救援體系

在對(duì)煤礦進(jìn)行應(yīng)急救助管理的過(guò)程中，緊急與突發(fā)事件是應(yīng)急管理的全過(guò)程，能夠有效地降低對(duì)人員的傷害以及避免經(jīng)濟(jì)損失的活動(dòng)。通常對(duì)于煤礦而言，在開(kāi)展應(yīng)急救助時(shí)，往往是對(duì)煤礦特有的安全問(wèn)題進(jìn)行救助，能夠有效地提升煤礦安全的生產(chǎn)活動(dòng)，從而可以更好地避免突發(fā)事故、降低事故的危險(xiǎn)，最大限度的降低人員的傷亡。一般情況下，煤礦應(yīng)急救助包括如下四個(gè)動(dòng)態(tài)管理過(guò)程：

第一，應(yīng)急預(yù)防；

第二，應(yīng)急準(zhǔn)備；

第三，應(yīng)急響應(yīng)；

第四，應(yīng)急恢復(fù)。

煤礦應(yīng)急救援體系能夠有效地應(yīng)對(duì)煤礦突發(fā)事故以及提高煤礦應(yīng)急救助的能力。同時(shí)需要各個(gè)職能單位為了應(yīng)對(duì)應(yīng)急救援形成一個(gè)封閉的整體機(jī)制。該機(jī)制通常包含如下幾個(gè)方面的內(nèi)容：

第一，應(yīng)急救援人員；

第二，應(yīng)急救助機(jī)制；

第三，救援裝備等。

在應(yīng)用該體制后，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)危險(xiǎn)源以及事故進(jìn)行有效地控制。通常礦山企業(yè)必須構(gòu)建一個(gè)完備的應(yīng)急救助管理體系，這樣不僅可以實(shí)現(xiàn)對(duì)煤礦安全事故的預(yù)防，而且能夠有效地降低人員的傷亡以及事故率。

2.煤礦救援決策平臺(tái)以及其信息管理

礦山救援應(yīng)急平臺(tái)主要依據(jù)的是不同的井下傳輸信息方式和環(huán)境條件。這個(gè)指揮救援的平臺(tái)包含地面與井下兩方面，相關(guān)核心部分有：指揮中心移動(dòng)子系統(tǒng)和指揮中心遠(yuǎn)程子系統(tǒng)以及救援事故現(xiàn)場(chǎng)子系統(tǒng)，另外還包括專(zhuān)網(wǎng)/公網(wǎng)地面和地面以及井下的相關(guān)指揮系統(tǒng)。

(1)井下基地指揮子系統(tǒng)

監(jiān)測(cè)井下數(shù)據(jù)，比如環(huán)境監(jiān)測(cè)和人員的圖像語(yǔ)音以及生命特征。救援時(shí)，實(shí)時(shí)顯示的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，可以更好的分析并匯總數(shù)據(jù)，幫助高效指揮并綜合決策，實(shí)現(xiàn)救援活動(dòng)。

(2)地面基地指揮系統(tǒng)

礦山重要的救援應(yīng)急平臺(tái)，需要救援事故現(xiàn)場(chǎng)協(xié)助匯集指揮井下子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，屬于決策性質(zhì)綜合的平臺(tái)。系統(tǒng)主要工作有：存儲(chǔ)分析數(shù)據(jù)設(shè)備和地面專(zhuān)網(wǎng)/公網(wǎng)，以及傳輸顯示和采集信息設(shè)備，還有通信衛(wèi)星和網(wǎng)絡(luò)，配合與配送緊急物資及救援現(xiàn)場(chǎng)人員系統(tǒng)和專(zhuān)家指揮決策指導(dǎo)系統(tǒng)，以及井下基地和指揮遠(yuǎn)程中心一起工作。

(3)救援事故現(xiàn)場(chǎng)子系統(tǒng)

需要采集人員和設(shè)備的信息，協(xié)助井下采集傳輸環(huán)境及人員的聲音及生命特征。主要系統(tǒng)有：無(wú)線/有線傳輸通信中繼設(shè)備和采集信息終端以及通信終端。

(4)指揮遠(yuǎn)程中心

是救援礦山應(yīng)急工作中起到核心部署決策以及指揮救援現(xiàn)場(chǎng)的跨區(qū)域指揮。它應(yīng)用的范圍很廣，地面基地指揮和匯總子系統(tǒng)井下基地指揮的數(shù)據(jù)，還有協(xié)調(diào)指揮應(yīng)急區(qū)域中心和礦山事故現(xiàn)場(chǎng)子系統(tǒng)，可以完成以下工作：工作人員救援和現(xiàn)場(chǎng)救援以及專(zhuān)家指揮，還有決策指揮和物資調(diào)配等。

(5)指揮移動(dòng)中心

協(xié)同合作指揮遠(yuǎn)程中心和指揮搶險(xiǎn)地面部，以及調(diào)度物資和救援人員區(qū)域系統(tǒng)，還有專(zhuān)家決策輔助區(qū)域，共同實(shí)現(xiàn)匯總數(shù)據(jù)的目的。相關(guān)系統(tǒng)有：井下基地和地面基地指揮子系統(tǒng)以及現(xiàn)場(chǎng)事故救援子系統(tǒng)。

3.平臺(tái)軟件的管理

在礦山一體化救援應(yīng)急信息決策指揮平臺(tái)中，最核心的就是管理平臺(tái)軟件，處理信息服務(wù)器軟件以及應(yīng)用客戶(hù)端軟件。

(1)處理信息服務(wù)器軟件

在決策平臺(tái)和信息管理中，信息服務(wù)器決定了能否順利展開(kāi)決策指揮。這一模塊可以實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管理不同的平臺(tái)系統(tǒng)，達(dá)到?jīng)Q策管理相關(guān)的應(yīng)急信息。信息配置系統(tǒng)庫(kù)能夠完成傳遞及存儲(chǔ)信息，指揮終端應(yīng)用配合信息庫(kù)完成數(shù)據(jù)交流。啟動(dòng)服務(wù)器后，存儲(chǔ)信息的子系統(tǒng)開(kāi)始進(jìn)行信息讀取，并決策指揮和創(chuàng)建下一步指令。每個(gè)服務(wù)器配備單獨(dú)的通信接口，可以實(shí)現(xiàn)各個(gè)系統(tǒng)的通信，客戶(hù)端可以接收到煤礦指揮以及數(shù)據(jù)信息，最終完成決策指揮信息處理。

(2)應(yīng)用客戶(hù)端軟件

煤礦的管理和操作執(zhí)行軟件都是客戶(hù)端在救援信息緊急的情況下使用的，它直接決定了決策信息和管理的有效程度。軟件應(yīng)用客戶(hù)端的組成包括：通信接口客戶(hù)端和數(shù)據(jù)通信庫(kù)，以及數(shù)據(jù)配置界面庫(kù)和顯示模擬界面。用戶(hù)利用軟件應(yīng)用客戶(hù)端可以看到人機(jī)交互的可視化界面，這個(gè)終端平臺(tái)在應(yīng)急指揮時(shí)可幫助提升救援準(zhǔn)確度，減少事故損失。軟件的交互模塊有：編輯界面模塊和顯示模擬界面模塊。其中，顯示各種待查信息及最新實(shí)時(shí)信息的模塊是顯示模擬界面模塊，它主要來(lái)源是配置信息界面。而用戶(hù)查看顯示結(jié)果，幫助獲取數(shù)據(jù)庫(kù)配置的信息模塊是編輯界面模塊，它決定了指揮救援的及時(shí)性以及信息決策的準(zhǔn)確性。可以接收數(shù)據(jù)定位和設(shè)備狀態(tài)，以及環(huán)境參數(shù)和圖文數(shù)據(jù)的是通信接口客戶(hù)端，它在數(shù)據(jù)通信庫(kù)中儲(chǔ)存相關(guān)信息，并輸送至顯示模擬界面中。

4.傳遞救援信息

圖1的流程顯示了各個(gè)時(shí)間內(nèi)，較為復(fù)雜的煤礦信息傳遞過(guò)程。

圖1 煤礦緊急救援信息傳遞流程

時(shí)間H段：是現(xiàn)場(chǎng)預(yù)警及監(jiān)控煤礦相關(guān)信息的時(shí)間段。當(dāng)?shù)V井遇到突發(fā)事故后，通信終端可快速及時(shí)的采集礦井相關(guān)數(shù)據(jù)信息。

時(shí)間I段：是災(zāi)害信息需要上報(bào)生成的時(shí)間段。發(fā)生井下煤礦事件時(shí)，采集現(xiàn)場(chǎng)當(dāng)前狀況需要無(wú)線手機(jī)和生命體征無(wú)線檢測(cè)儀以及無(wú)線攝像機(jī)和數(shù)據(jù)無(wú)線傳感器配合完成。通信指揮救援災(zāi)害系統(tǒng)收取相關(guān)信息數(shù)據(jù)后，繼續(xù)向上面的地市級(jí)和省部級(jí)直至國(guó)家級(jí)傳遞信息。

時(shí)間J段：是最終決策分析數(shù)據(jù)信息的時(shí)間段。公網(wǎng)和專(zhuān)網(wǎng)分析接收到的相關(guān)信息后，專(zhuān)家發(fā)布并存儲(chǔ)當(dāng)前緊急信息，完成通信數(shù)據(jù)，指揮正確決策內(nèi)容。

時(shí)間K段：是下達(dá)當(dāng)前緊急指令的時(shí)間段。煤礦救援的網(wǎng)絡(luò)決策系統(tǒng)對(duì)獲取的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行決策，經(jīng)國(guó)家級(jí)層層下達(dá)相關(guān)指令，指揮救援部經(jīng)過(guò)省部級(jí)最終下達(dá)至地市級(jí)，通信終端完成應(yīng)急指令的接收，由此達(dá)成閉合的傳遞信息鏈條。

5.煤礦現(xiàn)場(chǎng)救援信息的試驗(yàn)及流程

(1)救援煤礦系統(tǒng)傳遞信息的相關(guān)流程

緊急救援煤礦現(xiàn)場(chǎng)的決策和信息管理過(guò)程相對(duì)完整，是應(yīng)急救援有效和降低礦山損失的決定性環(huán)節(jié)。救援試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)的具體信息傳遞具備以下幾個(gè)流程：

①生成災(zāi)害的煤礦數(shù)據(jù)，時(shí)間H段。主要內(nèi)容有：采集井下環(huán)境和人員聲音及圖像還有生命特征。

②監(jiān)測(cè)并采集井下環(huán)境數(shù)據(jù)，主要依據(jù)數(shù)據(jù)終端去完成。

③對(duì)比設(shè)置的信息和監(jiān)測(cè)收集的環(huán)境信息。信息設(shè)置條件數(shù)量，采集超額便報(bào)警，立即做出應(yīng)急響應(yīng)。

④對(duì)應(yīng)急響應(yīng)做出合理的級(jí)別判斷，發(fā)生于時(shí)間I段，對(duì)應(yīng)相應(yīng)級(jí)別傳輸至合適的應(yīng)急平臺(tái)。

⑤分析接收的救援信息。發(fā)生于時(shí)間J段，專(zhuān)家針對(duì)接收到的救援信息，利用公網(wǎng)和專(zhuān)網(wǎng)、分類(lèi)通信數(shù)據(jù)，根據(jù)級(jí)別做出發(fā)布并對(duì)應(yīng)存儲(chǔ)。

⑥應(yīng)急指令下達(dá)需匹配信息類(lèi)型。發(fā)生于時(shí)間K段，救援指揮部統(tǒng)一由國(guó)家級(jí)開(kāi)始下達(dá)，經(jīng)過(guò)省最后到達(dá)地市級(jí)，通信終端最終對(duì)指令做出接收，形成閉合的傳遞信息鏈條。

⑦煤礦緊急救援系統(tǒng)針對(duì)救助結(jié)果，做出決策和管理救援信息，直至救援結(jié)束。

(2)測(cè)試演練現(xiàn)場(chǎng)平臺(tái)

測(cè)試演練煤礦現(xiàn)場(chǎng)平臺(tái)見(jiàn)圖3，由此可以看到測(cè)試結(jié)果是：首先，可以看到軟件正常的模塊功能，清晰看到被救井下人的數(shù)據(jù)信息和災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)；其次，僅需較短的時(shí)間組網(wǎng)。通信時(shí)間40min內(nèi)可實(shí)現(xiàn)有線通信，僅用20min內(nèi)即可完成無(wú)線通信；最后，需要至少2km距離實(shí)現(xiàn)有線通信緊急救援，需要至少1km距離實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信緊急救援，在O2（0-25%）CH4（0-100%）（0-60℃）溫度也可顯示。

圖3 試驗(yàn)平臺(tái)與現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

上述結(jié)果可以看到，發(fā)生突發(fā)情況的煤礦企業(yè)，可以很好的利用決策網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行救援信息緊急管理，具備完整的系統(tǒng)救援應(yīng)急決策，很好的進(jìn)行信息傳遞，完全能達(dá)到安全生產(chǎn)的煤礦企業(yè)，實(shí)現(xiàn)了完美處理突發(fā)情況的目的。

6.小結(jié)

為了在突發(fā)情況能適應(yīng)復(fù)雜的煤礦環(huán)境，多次試驗(yàn)后制定了一套完整的決策網(wǎng)絡(luò)和信息管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了緊急救援煤礦現(xiàn)場(chǎng)的地面指揮救援以及監(jiān)測(cè)井下系統(tǒng)的功能。本文詳細(xì)闡述了傳遞應(yīng)急信息的相關(guān)現(xiàn)場(chǎng)流程，并做了配套的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急救援試驗(yàn)。最終顯示，本次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)對(duì)安全生產(chǎn)煤礦企業(yè)具有重要意義，可以應(yīng)對(duì)不同的應(yīng)急狀況并做出準(zhǔn)確的緊急救援。