礦井救援應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的拓展,應急通信保障任務發生了深刻的變化,具體體現為從輔助指揮向支撐指揮轉變、從城市通信向全域覆蓋轉變、由保障自身向保障全局轉變,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。現有通信器材主要用于公網信號良好情況下的城市地面通信,不能完全適應“斷網、斷路、斷電”等極端條件,“全災種、大應急”通信保障模式需要進一步完善。在礦井救援中,衛星通信、有線通信、無線通信設備因體積較大、信號衰減等問題無法發揮作用,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現場應急通信保障[1]。

1 礦井救援應急通信保障特點

在某地礦井事故救援中,回風井因爆炸堵塞,無法進行有效通信,通過鉆井打孔方式,與被困人員取得聯系。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“公專結合、土洋結合”的方式實現了通信聯絡,但從側面反映出,在通信技術如此進步的今天,礦井救援通信保障依然存在很大的難度,現有的通信器材在小孔徑應用環境中的通信保障中不能充分發揮效能。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)井下的信號傳輸環境相較于空曠地面要復雜很多,巷道的構造特點使得信號傳輸有更嚴重的反射、繞射、散射和多徑衰落效應。同時,礦井內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,內部構造復雜,容易堆積甲烷、一氧化碳等易爆、有毒、有害氣體,且易出現滲水、涌水現象。(3)由于礦井一般地處山區,公網信號不暢,礦井電力、通信等設施一旦損毀,不能及時修復。(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,常規通信器材無法使用。(5)救援隊伍較多,救援現場管制,在信息互通方面存在一定的障礙。此外,環境嘈雜、揚塵較多、持續時間長也為通信保障工作帶來不利影響。

針對當前的礦井救援應急系統進行質量優化和創新,必須綜合傳統的系統發展優勢,建立在當前的技術體系以及實際環境的角度進行創新,因此利用現代化技術打造智能化的通信體系,具有極強的應用價值,這就需要相關企事業單位在落實礦井通信系統優化過程中,堅持以智能和自動為基礎,落實硬件設備和軟件體系的研發以及融合,確保能夠解決實際情況中通信不良的難題,同時可以避免環境對通信系統造成影響。同時為了提升智能化應急通信系統的運行有效性,還需要結合當前礦井救援過程中存在的問題進行綜合分析,這樣才可以為通信應急系統的優化提供方向和目標。

2 目前礦井救援存在的問題

(1)部分人對“全災種、大應急”的認識還不夠深刻,不善于運用應急通信等新手段解決現實難題,應急通信“支撐指揮決策、反映災害實際、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、一切服務實戰的鮮明導向還未形成,沒有把通信保障作為滅火救援、指揮調度中的重要一環去抓。(2)應急通信訓練還停留在“營區內、固定點”,對復雜惡劣環境下的測試性訓練“栽盆景、走過場”,工作標準一般化、簡單化,平時不出錯,戰時問題多,訓練與實戰脫節,沒有真正練到位;不能靈活運用多種通信手段進行指揮聯絡,不會正確選擇有利地形架設通信裝備,回傳的視頻資料質量不高,不能全面反映現場整體和局部態勢,影響了指揮決策的時效性和準確性。(3)在事故中,當地政府成立指揮部,建立新聞發言人制度,掌握事件主動權,一般未經指揮部允許,救援人員不得擅自接受記者采訪,不得發布或傳播救援現場信息,既要遵守指揮部的規定又要及時準確的上報信息,兩者需要統籌兼顧,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)礦井事故的發生具有突發性,時間和地點無法提前預知的,而事故本身的危害性就要求必須在最短的時間內進行有效的救援,應急通信保障工作只有對災害事故現場各種復雜情況進行快速應變,才能為救援提供有效支撐。現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備。(5)救援現場由于管制,有些設備像無人機不能實時飛行偵察,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;進入核心圈的技術人員及器材裝備需要指揮部批準,影響應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設施齊全條件下的城鎮災害救援和消防應急救援隊伍自我保障的需要,極端條件下的應急通信保障機制還比較薄弱,無法達到各級領導在任意地點都能與災害現場、救援隊伍進行有效通信,實現眼睛可看、耳朵可聽、語音可達、信息可傳的目標要求;應急通信聯動工作機制尚未健全,信息資源相互兼容難、內外整合難、上下對接難,無法形成“縱向互聯、橫向互通”和“一張網指揮、一張網調度”的應急響應和聯動機制,通信保障工作各自為戰、不能形成合力。

3 礦井救援通信保障措施

(1)轉變思想觀念,提高保障意識。不懂信息化就是不懂業務、過不了通信關就過不了時代關。為此,我們要徹底轉變“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,強化礦井救援通信保障能力,主動作為、勇挑重擔,以更寬的視野、更實的措施、更新的技術,在新的起點推動消防應急通信工作創新發展,加快構建科學高效、穩定可靠的應急通信體系。

(2)加強基礎建設,強化編成響應。在“快”字上下功夫、求實效,確保實現秒級響應。按照“統一領導、分級負責、流程規范、運轉高效”的原則,科學設置礦井救援通信保障編成,實現通信暢通。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、機器人等新技術應用,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“專網優先、公專互補”的方式,通過自組網、生命探測儀、4G 單兵等設備接力回傳音視頻。井下應急通信系統的工作頻率不能太低,因井下巷道的信道環境特殊,工作頻率過低時受礦井孔徑影響較大,衰減嚴重,無法正常傳輸。救援設備的功率不能太大,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。同時發展輕量化、便攜化通信裝備,使其具備續航時間長、接口少、質量輕、便攜帶、架設簡單等特點,在最短時間內進行架設,形成局域網絡,提高救援效率。

(3)重視日常消防應急通信演練和準備。認真總結礦井救援通信保障經驗做法,更新保障理念,優化保障流程,固話長距離、無公網、小孔徑等場景通信保障戰術戰法。針對礦井救援進行想定作業、認真分析、多角度進行思考,并且擬制出相應的通信保障方案,規范通信器材的使用,保障現場消防救援應急通信的暢通有效。加強通信日常訓練,定期開展急難險重災害事故應急通信綜合演練,并且在演練中不斷地發現并解決問題,完善應急通信保障方案,確保貼近實戰需求,確保在實戰中能夠在最短的時間內發揮通信功能[3]。

(4)礦井救援應急通信系統中的通信保障工作需要由多部門人員齊心協力完成,應當及時建立與公安、政府救援、電力、地質等部門的通信聯動,協調將消防救援隊伍指揮員及通信保障人員納入指揮部,實時掌握現場動態,提出通信保障意見,從而提高對災害事故的處理效率。事故發生后,應第一時間啟動聯勤聯動保障機制。協調電力公司到場保障,確保通信車輛、器材使用市電供電,滿足長時間、不間斷作業;協調移動公司到場協助,確保音視頻信號穩定傳輸;協調通信設備專家到場協助,確保通信器材裝備等更好發揮效能。

4 以信息技術為依托的智能化應急通信保障技術

在當前礦井救援通信保障建設的過程中,不僅要結合思想意識體系落實頂層設計的優化,還需要落實基礎建設,確保能夠結合實際需求構建應急響應體系,另外還需要在日常管理方面,做好應急演練和準備工作,確保相關人員能夠服務于應急保障系統,與此同時還需要在技術和平臺角度進行優化分析,我國當前的自動化控制體系以及信息技術已經成為了礦產資源生產和管理過程中的重要依據,那么針對礦井救援應急通信保障建設來講,信息技術具有極強的應用價值。因此在上述基礎理論以及管理模式創新過程中,還需要加強硬件以及軟件建設。

4.1 系統方案的結構設計

在礦產行業,信息技術的應用已經逐步發展成熟,因此本文所論述的應急救援通信體系涉及到了三個主體結構,是建立在Zigbee技術的基礎上進行規劃的。其中涵蓋了地面指揮調度中心,井下救援基地以及現場救護隊這三個主體。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備。在整體運作過程中,若井下發生了災害事故,地面的救援指揮調度中心會直接通過信號傳輸設備獲取井下的實際情況,并且探討應援方案。通過對井下相關設備的遠程操控,能夠進行數據信息的采集,并且結合實際需求下達相關調整命令,運輸設備(運輸小車)可以根據命令的具體內容進行井下操作,救援人員以及現場的其他救援專用設備,能夠通過對井下采集信息的分析,制定動態性的救援方案,同時也可以排除相關險情,為后續的救援準備工作以及恢復工作提供依據。

4.2 硬件及軟件系統的設置

硬件系統主要涉及到了信息數據采集終端系統、井下鏈路路由設備。這其中信息數據采集終端系統是井下無線通訊系統的核心。其主要的硬件構成原理如圖1 所示。能夠實現地址空間的分配,進行不同設備之間的連接口電路設計,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 采集硬件系統的配備結構Fig.1 Configuration of acquisition hardware system

井下鏈路路由設備主要涉及到了對信號的傳輸進行接力服務,其中以Zigbee模塊為主,需要進行人工調整的對象是模塊的參數配置情況,可以結合終端PC 機上的實際串口進行命令開發或者參數設置,可以通過遠程終端進行服務,整體的硬件配備能夠為軟件的應用提供基礎,也可以輔助日常的人工通信進行質量提升。

軟件系統則可以選取當前應用幾率較大的成型軟件,也可以結合不同企業自身的信息技術掌控程度進行自我開發,需要注意的是選取的軟件必須要符合實際的礦井應用需求,同時要配備防火墻以及人工管理平臺,要與基礎的電話設施以及工業機器人構建關聯,確保能夠實現遠程操作,可以通過人機交互強化對井下通信設備以及質量的管理。

5 結語

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