新時期礦山應急救援管理體系構建

郭珂邑

（四川省安全科學技術研究院，四川 成都 610000）

0 引言

當前，我國大部分礦產資源都在地下開采。而其中瓦斯、水害、頂板等隱患災害因素，給礦山安全生產帶來嚴峻挑戰(zhàn)。根據礦難事故統(tǒng)計和救援經驗，礦難第一現場死亡人數約占總死亡人數的30%。事故發(fā)生后大多因缺氧、有毒有害氣體、逃生路線受阻等原因死亡，不能及時疏散到安全區(qū)域或上升豎井。為最大限度地減少礦山事故的人員傷亡，在大力推進安全煤礦開采地質保障技術的同時，要做好預防措施，積極開展應急救援體系建設，深入研究先進的應急救援技術，在事故發(fā)生后將被困人員迅速疏散到安全區(qū)域。

1 人工智能在礦山應急救援中應用的重要性

礦山緊急救援是指礦山救援隊在井下進行的救援和應急作業(yè)。礦井救援隊是礦井應急救援活動中的一支專業(yè)隊伍，可以應對火災、瓦斯爆炸事故、地下水患、煤與瓦斯突出、頂板事故等多種不同類型的災害[1]。在礦山應急救援中，借助人工智能技術為礦山應急救援活動提供技術支持，在制定具體的應急救援活動過程中，救援隊伍堅持以人為本的理念，安全規(guī)劃和實施一攬子救援計劃，以最快的速度、最高的效率進行搶險救災，在保證本隊安全的前提下，開展搶險救援活動。近年來在先進裝備技術引進和儀器人才流失等因素的影響下，我國礦山應急救援隊伍的力量資源普遍不足，在應對多個層面，例如，災害時，實戰(zhàn)能力反映短板而脆弱，在決策和實踐中，統(tǒng)計風險高，甚至可能造成人員傷亡，礦山應急救援力量薄弱。本背景介紹了人工智能技術的應用，可以有效改善上述問題，通過加大人工智能技術投入，結合大數據技術、互聯網技術及人工智能技術的優(yōu)勢，帶動礦山救援技術創(chuàng)新，提高礦山救援技術水平，提升礦山應急救援綜合效率[2]。人工智能技術的功能體現在很多方面。例如，在決策、救援和災區(qū)調查中，人工智能技術可以發(fā)揮檢測功能和先進的技術優(yōu)勢，具有較高的智能化程度。在人才隊伍的培訓中，應用人工智能技術，可以獨立運行和使用救援設備進行培訓，發(fā)揮有效的功能，提高人才隊伍培訓的智能化水平，實現災區(qū)的智能化檢測和診斷，實現智能化管控。對于災害預防的問題，人工智能的應用效果有一個前沿，可以將災害紅利問題及時排除異常，從制定到防災控制的萌芽期，利用人工智能技術，提高應急救援水平，增強礦山應急救援隊的整個救災能力，節(jié)省了救災的時間，在明確應急救援流程（圖1）的前提下，最大限度地保障遇險人員的生命財產安全，降低救援隊伍的傷亡風險。

圖1 應急救援流程

2 礦山應急救援管理系統(tǒng)總體設計

礦山應急救援管理系統(tǒng)主要由應急救援管理模塊、數據服務器、流媒體服務器、應急信息發(fā)布、井下應急傳播、人員定位、智能終端、工業(yè)視頻、礦山傳輸等子系統(tǒng)組成。根據子系統(tǒng)的功能特點，系統(tǒng)主要分為4層：事故信息檢測與接收層、信息綜合分析與處理層、咨詢決策支持層和數據庫與網絡平臺支撐層。

（1）事故信息檢測與接收層主要對礦山安全環(huán)境和生產設備的工作狀態(tài)進行實時監(jiān)控，進一步接收能反映工作面和災害現場實際情況的數據和信息，如有害氣體的變化參數、含量參數等。同時記錄各部門、各班級、各場所的安全信息，并進一步進行相應的災害預警和報警。

（2）信息綜合分析與處理層通過對礦山事故過程中各種現場信息數據的有機整合，進一步完成預測、分析和預警處理。在獲得有效的信息和數據后，可以根據這些信息和數據開展相應的救援工作，明確救援人員的數量、物資的合理配置、事故的處理和問責。

（3）協(xié)商決策支持層功能的實現，需要構建協(xié)商決策系統(tǒng)，并利用Web 技術使系統(tǒng)具有跨多人交互操作的功能，進一步有效滿足礦山部門之間的合作與溝通需求；這樣，各地的領導和部門可以通過協(xié)商有效地做出決策，最終為提出最優(yōu)的應急救援方案奠定有效的基礎。

（4）數據庫與網絡平臺支撐層是礦山應急救援管理系統(tǒng)的重要支撐部分，需要數據庫與網絡平臺協(xié)同工作，以保證系統(tǒng)運行的可靠性和安全性。綜合管控平臺作為礦山應急救援管理系統(tǒng)的基礎平臺[3]，該系統(tǒng)以生產事故智能識別為基礎，以實時調度指揮為核心，以信息推送的智能聯動為手段，以大屏信息顯示為窗口。系統(tǒng)基于礦山有線/無線網絡、智能終端、放大種植系統(tǒng)、信息發(fā)布系統(tǒng)和工業(yè)視頻監(jiān)控系統(tǒng)、人員定位系統(tǒng)等，保證了應急救援指揮信息的及時有效上傳發(fā)布，并實現了整個智能應急救援指揮的可視化、信息化，保證了礦山應急救援指揮活動的實時性、一致性和高效性。首先，對應急救援指揮事故信息與信息之間的相關性進行梳理，構建應急救援管理系統(tǒng)數字化流程管理數據庫；數據庫通過事故類型信息進行關聯。擬建設的主要數據庫包括事故分析模型庫、應急預案管理庫、避災路線庫、應急物資庫、信息推送策略庫、聯動執(zhí)行策略庫等。經過相關數據庫的搭建、路由管理系統(tǒng)的開發(fā)，整個管理流程是：事故預案推送→調度確認→智能識別特征信息推送→咨詢決策、預案啟動→系統(tǒng)各部分聯動合作，屏幕顯示系統(tǒng)、智能終端和工業(yè)視頻監(jiān)控系統(tǒng)作為應急救援管理系統(tǒng)的“耳朵”和“眼睛”始終貫穿全過程。

3 人工智能在礦山應急救援中的具體應用

3.1 人工智能在應急救援隊伍日常管理中的應用

人工智能在社會生產和生活的許多領域發(fā)揮著不可替代的作用。將人工智能技術應用于礦山應急救援，有利于提高應急救援隊伍的日常管理能力。因為人工智能技術是依托于信息化管理系統(tǒng)的開發(fā)和建設的，可以大大提高應急救援隊日常管理的智能化、信息化水平。在應急救援隊伍的日常管理中，基于人工智能技術和信息系統(tǒng)，可以對隊伍結構進行分析，判斷隊伍結構是否合理，并對礦山應急救援隊伍的人員結構進行調整和優(yōu)化，為后續(xù)人才隊伍的配置和升級提供參考。在人工智能技術的應用中，對礦山應急救援隊伍中的人員進行了培訓，進行學習過程、學習內容、重點內容、培訓效率等4 個層次的優(yōu)化，借助人工智能技術提供建議，對于礦山應急救援隊伍人員的日常管理和培訓活動，針對性更強。人工智能技術具有指導功能，可以在信息管理系統(tǒng)中，建立事故預防歸檔檔案，根據安全生產中不同類型的事故問題分析、統(tǒng)計、生產安全事故類型、數量的匯總規(guī)則，建立事故預防預案，完善歸檔內容，為事故發(fā)生時人員的動員和決策，提供參考[4]。在日常管理中，對礦山應急救援活動進行階段性的計劃和成果總結，為后續(xù)的日常管理和專業(yè)培訓奠定基礎。在人工智能技術構建的信息管理系統(tǒng)中，產生了應急救援活動的相關日志，記錄了完善的信息，可用于制定和完善應急救援工作方案和應急救援結構。在應急救援工作日志中，總結了一些階段的工作，提高了應急救援的管理水平，值得注意的是，人工智能技術對應急救援設備的性能情況、儲存、使用和維護管理等，重點在信息管理系統(tǒng)中，可以更智能地分析設備的維護和維護要求，及時更新和升級設備。

3.2 人工智能在災害評估指揮中的應用

人工智能技術可以評價災害的危害程度，判斷災害的危害程度。例如，礦山事故災害中發(fā)生水氣災害后，各種設備設施都可能受到破壞，因為在有毒有害氣體的環(huán)境中，設備必然會受到不同程度的破壞。在傳統(tǒng)模式下，即使災區(qū)的環(huán)境條件并不理想，緊急救援人員也需要到現場進行調查和獲取數據。人工智能技術引入后，可以使用機器人進行現場監(jiān)測和分析，可以在災區(qū)進行環(huán)境采樣操作。利用人工智能，智能評估災害情況，建立應急指揮系統(tǒng)，通過對數據的處理分析和信息融合，持續(xù)進行現場災害監(jiān)測，準確分析現場環(huán)境，結合監(jiān)測結果的動態(tài)變化，應急救援人員可以動態(tài)調整救援方案，最大限度地控制生命財產損失問題。在災害救援指揮中，人工智能技術可以做出科學的決策，用智能方案做出指揮決策和措施，在緊急救援過程中總結數據信息，在大量數據的評價中比較救援隊伍的作戰(zhàn)能力，制定智能救援決策和指揮方案。

3.3 人工智能在應急救援隊伍能力分析中的應用

人工智能技術作為一種智能分析工具，可用于對應急救援隊的專業(yè)能力、救援能力進行分析判斷[5]。利用人工智能技術可以對應急救援隊人員數據進行綜合分析，綜合數據資源可以起到評價分析的作用。對應急救援隊伍的整體作戰(zhàn)能力和個別救援人員的作戰(zhàn)能力進行比較、分析和判斷，得到準確、全面的評價結果。通過可視化分析和定量分析，判斷應急救援隊伍在應急救援中的整體劣勢和優(yōu)勢，充分了解個別救援人員在應急救援中的具體表現和綜合能力，為后續(xù)礦山應急救援隊伍的培訓和建設提供指導。通過對應急救援隊救援能力的分析，在人工智能技術的指導和判斷下，礦山應急救援隊的作戰(zhàn)訓練將更加精準，設定了作戰(zhàn)計劃的優(yōu)先級，從隊伍到人都可以借助人工智能實現全面調控，加強了對人員作戰(zhàn)訓練的實時控制和動態(tài)更新。運用智能化手段，選擇應急救援人員，結合現場救援情況和需求，有針對性地培養(yǎng)救援隊伍人員的特殊能力，改善不足之處。借助人工智能技術的動態(tài)評價功能，可以了解應急救援隊的能力。聯合應用人工智能技術和大數據技術，對日常培訓和考核項目的結果數據進行集中，并對標準進行分析，輸入信息系統(tǒng)中。在信息管理系統(tǒng)中，人工智能技術可以自動進行數據分析，完成自動化任務，評估應急救援能力，包括集體能力和個人能力。在動態(tài)評估中，應急救援隊的應急能力管理更加細化和具體。應急救援隊可以借助人工智能技術對訓練任務進行更新和調整，實時發(fā)布信息，在智能終端中跟蹤救援訓練的具體情況，查詢應急救援訓練效果，系統(tǒng)分析救援隊整體作戰(zhàn)水平，達到精細化管理的目的。

3.4 人工智能在模擬訓練中的運用

由于礦山災害發(fā)生地環(huán)境特殊，濕度高，有害氣體濃度高，有毒有害物質種類復雜，因此參與礦山應急救援隊的人員必須具有較強的專業(yè)能力。面對外部環(huán)境的變化，救援隊員需要在日常的模擬訓練中調整自身的心理和生理參數，提高自身的專業(yè)性。借助人工智能技術，可以構建智能模擬訓練場景，還原應急救援環(huán)境。通過對救援現場的模擬，隊員們可以根據所面臨的災害調整自己的生理和心理狀態(tài)。瓦斯災害、火災水災害等模擬訓練，救援人員可以結合外界環(huán)境因素的影響，鍛煉專業(yè)判斷能力，提高自己的專業(yè)應急救援能力，為井下復雜環(huán)境做好準備，在面對惡劣的救援環(huán)境時，制定有效的應急預案，在智能化場景下，提高模擬訓練的效果，增強礦山應急救援隊伍的綜合能力。

4 結語

綜上所述，在礦山應急救援工作中，運用人工智能技術，是對應急救援能力進行改善的重要舉措。人工智能技術具有智能化、現代化的優(yōu)勢，在應急決策的制定中發(fā)揮了顯著的功能，對礦山的安全生產形成了保障的作用。井下環(huán)境復雜，安全事故時有發(fā)生，一套完善的礦山應急救援管理系統(tǒng)有助于提高事故發(fā)生后安全救援科學決策的準確性，將提高工人的福祉和采辦作為智能礦山建設的基本目標，通過建設完善的礦山應急救援管理系統(tǒng)來提高智能礦山的水平，推動礦山安全、質量、效率、效益穩(wěn)步提升。