煤礦緊急救援信息管理與決策網絡系統開發

李耀宗

（朔州市應急救援大隊，山西 朔州 036000）

煤礦出現突發狀況，需要良好的現場應急，這是煤礦安全的基本需要，也是處理事故的關鍵環節。煤礦事故發生的情況復雜，原因眾多，而傳遞煤礦信息的方式單一、傳遞路徑多、信息反饋較慢。對突發事件的管理需要在短時間內完成，以最大限度消除影響，保證信息能夠有效、準確傳遞，提高應急管理能力和突發事件的應對處置能力。

近年來，國內對待煤礦突發情況的應急救援取得了發展和進步，主要表現在以下幾個方面：（1）天、地、井一體化覆蓋，多種信息包括視頻、語音、生命特征、礦井環境等信息數據能夠全面獲?。唬?）采用云服務為信息的傳輸提供便利，有利于礦井環境高效監測突發狀況；（3）應急指揮能夠分層次、可控化，有利于空間、時間管理；（4）不同應急平臺聯系加強，指揮更加標準化，地面與井下可協同辦公，系統兼容性增加。

朔州市應急救援大隊前身是原雁北地區礦山救護隊，2019 年3 月劃歸朔州市應急管理局管理。建隊五十年來，朔州市應急救援大隊共計處理各類災害事故500 余起，其中重特大事故30 起，涵蓋礦井水、火、瓦斯、煤塵、頂板、沖擊地壓災害事故，共計搶救遇險遇難人員300 余人，搶救設備1500余臺件，為國家挽回直接經濟損失1 億三千多萬元。由于該救援大隊目前仍然停留在依靠駐礦人員來應對突發救援，因此救援力量的補充調動需要很長的延時。為了盡快地提高應急救援的響應速度和救援范圍，本文基于數字化信息管理平臺，提出一種有效開展救援指揮決策的信息方法，利用該平臺進行礦山應急的信息傳遞，為救援指揮提供技術層面的支持。

1 煤礦救援信息管理與決策平臺

根據礦山井下條件和信息傳遞特點，礦山設計應急救援平臺，如圖1。該救援指揮平臺按照分布方式分為井下部分和地面部分，包括井下指揮系統、地面指揮系統、事故救援現場子系統、遠程指揮中心子系統、地面公網/專網和移動指揮中心子系統等重要部分。

圖1 煤礦救援信息管理與決策平臺

（1）地面指揮基地系統。地面指揮系統是礦山應急救援的重要平臺，其主要完成井下指揮子系統數據匯集和現場事故救援，是一種綜合決策平臺。系統包括以太網、通信衛星、信息采集與傳輸顯示設備、數據分析與存儲設備、地面公網/專網等部分，與遠程指揮中心、井下基地、專家指導決策指揮系統和現場救援人員與緊急物資配送系統協同工作。

（2）事故救援現場子系統。該系統主要完成設備、人員信息采集工作，與井下指揮協作完成對井下人員生命特征、人物語音、環境的采集傳輸。系統包括通信終端、信息采集終端、有線/無線通信傳輸中繼設備。

（3）井下指揮基地子系統。該系統主要完成井下數據監測，包括人員生命特征、語音圖像、環境監測。對于救援過程中現場的數據實時顯示，有利于數據匯總和分析，實現綜合決策，高效指揮，有利于救援工作的順利開展。

（4）移動指揮中心。該系統主要實現地面搶險指揮部、區域救援人員與物資調度系統、區域專家輔助決策、遠程指揮中心的協同合作，進行數據匯總，包括事故救援現場子系統、地面指揮基地子系統、井下指揮基地子系統。

（5）遠程指揮中心。在礦山應急救援中，遠程指揮中心用于對救援現場的指揮和部署決策，是一種跨區域的指揮。該系統主要用于礦山事故現場子系統、地面指揮基地、區域應急指揮協調中心、井下指揮基地子系統的數據匯總，實現專家指揮、現場救援，以達到物資調配、指揮決策和救援工作人員的協同工作。

2 平臺管理軟件

礦山應急救援一體化指揮決策信息平臺的重要部分是平臺管理軟件，是實現礦山應急救援的核心部分。該平臺管理軟件包括客戶端應用軟件、服務器信息處理軟件兩個部分。

2.1 客戶端應用軟件

煤礦緊急救援信息的客戶端應用軟件是用于執行操作和管理的軟件，對于信息管理和決策具有重要的意義。客戶端應用軟件由模擬界面顯示、通信數據庫、界面配置數據庫、客戶端通信接口等部分組成?？蛻舳藨密浖橛脩籼峁┛梢暬娜藱C交互界面，用于應急指揮的平臺終端，獲取各類信息，開展應急救援指揮并降低事故損失。模擬界面顯示模塊、界面編輯模塊是該軟件的交互部分。模擬界面顯示模塊能夠顯示不同需要查詢的信息，并且對信息進行實時更新。模擬界面顯示的依據是界面配置信息。界面編輯模塊從配置數據庫中讀取數據，生成適合軟件用戶的顯示內容，有利于信息決策和救援指揮?？蛻舳送ㄐ沤涌诳梢垣@得圖像數據、環境參數、設備狀態、定位數據等數據信息，并將這些信息儲存在通信數據庫中，以供模擬界面顯示提取使用。

2.2 服務器信息處理軟件

煤礦救援信息管理與決策平臺的服務器信息部分是開展指揮決策的關鍵。服務器信息處理軟件開展工作時，服務器軟件是煤礦救援信息管理與決策平臺的重要部分。該模塊主要作用于不同系統平臺統一管理，實現應急信息管理與決策。系統配置信息庫可以實現對信息的存儲和傳遞，指揮信息庫與終端應用進行數據交流。服務器啟動時，信息存儲子系統讀取信息，進行創建和進一步的決策指揮。一個通信接口連接著服務器，這個接口負責與不同系統之間的通信，煤礦信息數據和指揮信息數據都是通過該接口傳輸到客戶端，以此實現對信息的處理決策指揮。

3 救援信息傳遞

煤礦信息傳遞是一個復雜的過程，分為不同的時間段，信息傳遞流程如圖2。

H 時間段：煤礦現場監控與信息預警階段。煤礦井下出現突發情況時，通信終端采集井下數據信息。

I 時間段：災害信息生成與上報階段。煤礦井下災害出現后，無線數據傳感器、無線攝像機、無線生命體征檢測儀、無線手機等對災害現場數據進行采集，被采集的數據信息傳遞到災害救助指揮通信系統，再通過國家級、省部級、地市級不同的信息通信平臺進行傳遞。

J 時間段：信息分析、決策階段。被傳遞的信息數據經過專網、公網的分析，與專家組進行數據的通信，把緊急的信息儲存或者發布，以便做出指揮決策。

K 時間段：應急執行指令下達。煤礦救援與決策網絡系統接收到數據信息并完成決策后，需要下達應急指令，指令下達的方式為國家級、省部級、地市級救援指揮部，指令經通信終端接收，一個完整的信息傳遞系統形成。

圖2 煤礦緊急救援信息傳遞流程

4 救援信息流程與煤礦現場試驗

4.1 煤礦救援系統信息傳遞流程

煤礦現場緊急救援信息管理與決策是一個整體性的過程，該過程對于減少礦山損失，開展有效應急救援具有重要意義?，F場試驗時，救援信息的傳遞流程如下：

第1 步：煤礦災害信息生成。這一過程包括井下人員生命特征、人物語音、環境的采集。這一過程對應H 時間段。

第2 步：對環境進行數據采集和監測。該過程是由數據終端對煤礦井下數據信息進行檢測和采集。

第3 步：將環境監測信息與設置的信息對比。當采集信息達到設置信息條件，報警信息生成，并開展應急響應。

第4 步：判斷應急響應級別，并根據應急響應級別的不同，將數據信息傳遞到相應的應急平臺。這一過程對應I 時間段。

第5 步：救援信息分析。被傳遞的信息數據經過專網、公網的分析，與專家組進行數據的通信，把緊急的信息儲存或者發布，并進行救援信息分析。這一過程對應J 時間段。

第6 步：依據信息類型、下達應急指令。指令下達的方式為國家級、省部級、地市級救援指揮部，指令經通信終端接收，一個完整的信息傳遞系統形成。這一過程對應K 時間段。

第7 步：后續處理。煤礦緊急救援后總結救助結果，救援信息管理與決策過程結束。

4.2 平臺現場演練測試

如圖3 所示為煤礦現場緊急救援測試應用，測試結果 ：（1）軟件功能模塊表現正常，能夠顯示災害圖像、救援人員信息。（2）組網時間短。采用的兩種通信方式時間均較多，其中無線通信所用時間小于20 min，有線通信所用時間小于40 min。（3）煤礦緊急救援無線通信距離大于1 km，有線通信距離大于2 km，能夠適應不同的環境，如溫度（0～60.0 °C）、CH4（0～100%）、O2（0～25.0%）的顯示。

圖3 試驗平臺與現場應用

試驗結果表明：煤礦現場緊急救援信息管理與決策網絡能夠適應煤礦企業應對突發情況，可以形成一套信息傳遞、應急救援決策的系統，對于當今煤礦井下開采安全和應對突發情況具有重要意義，有利于保證煤礦企業的安全生產。

5 結論

針對煤礦環境復雜，應對突發情況設計了一種煤礦現場緊急救援信息管理與決策網絡系統，包括井下監測系統和地面救援指揮兩個重要部分。本文介紹了緊急情況信息傳遞流程，并對不同的流程實現情況進行敘述，開展了煤礦井下突發狀況的救援試驗。結果表明，該系統能夠適應煤礦企業的突發情況，有利于保證煤礦企業的安全生產和緊急救助。