煤矿通信联络与人员定位系统有机结合实现快速应急处置的实践与应用

王 成 赵 燕 刘运建

（山东能源枣庄矿业〈集团〉付村煤业有限公司，山东 微山277600）

煤炭作为我国主体能源，在一定时期内依然占有极其重要的战略地位。近年来，煤矿开采带来灾害事故总量依然较多，安全生产形势依然严峻。主要存在开采自然条件复杂、安全管理方法和技术装备水平有限、煤矿企业超能力生产以及从业人员素质不高等诸多不利因素。党中央、国务院对煤矿中存在的突出问题高度重视，在下发的《国务院办公厅关于进一步加强煤矿安全生产工作的意见》（国发办[2013]99号）中提出坚守发展决不能牺牲人的生命为代价的红线，始终把矿工的生命安全放在首位，大力推进煤矿安全治本攻坚，建立健全煤矿安全长效机制，坚决遏制煤矿重特大事故的发生，提出加快落后小煤矿的关闭、严格煤矿安全准入、全面普查煤矿隐蔽致灾因素、大力推进煤矿“四化”建设、提升煤矿安全监管和应急救援科学化水平的指导意见，确保煤矿职工的生命安全。

创新煤矿通信联络与人员定位系统有机结合实现快速应急处置的实践与应用

近年来，为强化煤矿安全生产工作，煤矿企业建立完善了煤矿井下安全避险“六大系统”，系统的研发及新技术的应用也层出不穷。但是，在事故发生时，怎样利用系统间的互动联动做到快速反应，在3分钟的时间内通知到井下及救援部门，指引受灾人员科学撤离的技术少之又少。如何做到这一点，在事故发生时最大限度地减少人员伤亡，减少灾害影响和财产损失，成为国内研究的重点！

我们利用煤矿井下安全避险“六大系统”中的通信联络与人员定位系统的有机结合实现快速应急处置，通过子系统间的紧密结合、互动联动，在3分钟内通知和引导井下灾区人员科学撤离、通知救援指挥部成员集结、通知救援队伍出动、通知相关单位准备应急物资待命。在3分钟之内完成4项通知内容，最大程度减少灾害影响和救援过程中的次生影响。

1 系统描述

1.1 通信联络系统

1.1.1 有线通信系统

是与江西联创合作研发的“应急报警撤人系统”，通过DDK-6调度机触发驱动KTT103型矿用抗噪声扩音通讯装置的自动接通扩音功能，实现一键通，达到应急撤人报警功能。系统是原调度机后台软件功能的一个延伸，可以在GIS地图动态显示报警电话的工作状态（闲置、通话、报警），在发生灾害时指挥人员可通过一键群呼功能及时通知受灾区域内的工作人员，下达撤人命令，受灾区域内人员能及时接到命令，按照避灾路线到达安全区域或及时上井，确保人身安全。

图1

1.1.2 无线通信系统

使用是矿用Wi-Fi无线通信技术，该系统容量大、带宽高、兼容性好，同时可搭载数字语音、无线视频、无线网络等多种无线业务，可与调度通信系统互联，具有群呼、组呼、会议、对讲广播、紧急呼叫、安全常识短信群发等多项功能。根据国家局要求，为公司领导、救护队员、安检员、瓦检员、生产科室、生产区队分别配备了Wi-Fi手机，提高了安全生产及应急处置的通信信息保障能力；为进一步提高科技创新力度，我们与厂方联合研发“基于Wi-Fi功耗衰减的手机定位功能”投入使用，系统集合GIS技术，以抽象的网络模型为基础，将矿井地质数据处理、空间模型分析与计算机技术紧密结合，可以在GIS地图上显示基站分布情况、工作状态，并通过矿井地质测量导线点坐标，计算手机用户的所在位置。

图2

图3

1.1.3 语音广播系统

使用是自主研发、拥有知识产权的“煤矿数字化智能应急救援系统”，该系统与2011年4月1日由国家版权局颁发了软件著作权证书（2011SR016888），为煤矿紧急避险通信联络系统提供了强大的数字化多媒体平台支持，填补了煤矿数字化智能救援系统的技术空缺。系统基于工业以太环网，不但具备普通的语音扩播报警功能，而且具备移动无线触摸一键应急启动、手自动专家决策、动态最佳逃生路径引导、声波迹象搜寻、VOIP、电话数字语音、动态分组、双向语音通讯等多种高端煤矿灾害救援功能。主要用于矿井发生水、火、瓦斯等灾害时，一键启动救援系统，在10秒内按预定的模式启动应急处置程序，同时分区域通知受灾区域人员科学撤离、通知出动救援队伍、通知相关单位准备应急物资待命。计算机智能预警系统会根据事故地点、事故类型，动态按照最短距离路径或最优路线计算井下的最佳紧急逃生路线，并通过扩播话站实现语音导航，引导现场人员科学、有序、安全撤离危险区域；同时，在正常情况下，可利用本系统在井下各地点播放背景音乐、新闻、宣传报道等，使之成为企业安全宣传的工具。

图4

系统运用地理信息实现地理数据的计算机化管理、处理与辅助决策分析，解决实际空间数据应用分析管理问题。我们利用GIS技术设计了 “煤矿2D电子地图”显示，有缩放、漫游、鹰眼等电子地图等功能，可根据坐标任意定位话站、传感数据采集点位置，并能显示扩播、双向语音、报警、实时瓦斯/液位等数据状态。

1.2 人员定位系统

系统采用了ZIGBee 2.4G无线识别技术，实现精确定位±3-15米。系统具备双向呼救功能，软件GIS地图可以精确显示井下定位基站及工作人员的分布情况。同时系统利用先进的虹膜识别技术，实现对入井人员唯一性身份识别，并绑定双向定位卡，对井下人员可实时跟踪监测，自动实时显示人员位置。当井下发生灾害时，遇险人员触发“求救”按钮，向调度发出对应报警信号，调度可以在系统中查询到是谁、在什么时间、什么地点发出的报警，系统管理人员可向井下灾区人员群发紧急撤离通知，井下人员即可通过定位卡震动、声音或指示灯及时收到“撤离”信号。

图5

图6

目前，我们对人员定位和通信联络两个系统的应急撤人报警、智能应急救援、人员定位、Wi-Fi无线通信等子系统进行了升级优化，并做到了全矿井无缝覆盖。

2 系统应急处置联动方式

步骤一：井下灾害发生时，调度员接到汇报，立即启动矿井灾害事故汇报和应急处置流程，主值调度人员拉响“警笛”，启动“应急报警撤人系统”（调度有线电话）向灾区人员下达灾害类型、波及区域、撤离路线，3分钟之内通知到受灾区域。利用报警电话在线监测系统观察报警电话的工作状态，查看是否有未启动区域或漏播话站，如有则迅速重组进行二次补呼，直到全部通知到为止；指挥部成员听到“警笛”声音后，及时到调度多媒体会议室集结。

图7 应急处置流程图

步骤二：副值调度员一键启动“智能应急救援系统”（语音广播），选择灾害类型，系统10秒钟内计算最佳逃生路线，广播话站会循环播放紧急撤人命令及相应的避灾路线，引导灾区人员科学、有序沿避灾路线撤离危险区域；同时通知救援队伍出动、通知相关单位准备应急物资待命。

步骤三：然后副值调度人员启动“Wi-Fi通信系统”的短信群发，按预先设定好的短信内容发送到每一部Wi-Fi手机，同时利用手机进一步了解受灾人员的应急处置情况。

步骤四：然后副值调度人员利用人员定位系统的“双向呼救”功能给所有灾区人员的定位卡发送告警，并迅速定位灾区人员所在的位置。

目前，我们将进一步采取措施，对系统进行优化升级，利用两个系统相互协作共同发挥作用，为应急救援、安全避险搭建一个辅助指挥平台。