煤矿应急救援中融合型应急广播系统的应用

煤矿应急救援中融合型应急广播系统的应用

陈进

天地（常州）自动化股份有限公司 江苏省 常州市213000

摘要：随着国家经济的不断发展，人类对煤炭的需求量正在逐年上升，每年因煤矿塌方造成的重大事故正在频繁发生，因此，国家对于煤炭开采的安全问题十分重视，国家为实现安全且高效的煤炭开采作出重大举措。

关键词：煤矿开采；应急救援；应急广播

一、煤矿井下应急救援现状及问题分析

（一）煤矿井下应急救援现状

根据相关统计数据表明，我国当前应急救援队伍的人数正在逐年上涨，随着煤矿灾变的类型不断改变，人员伤亡以及经济损失同步上涨，目前，为改变这一现状，我国政府将为应急救援队伍提供相应的救援设备，并且随着救援技术的不断创新，在极大程度上降低了应急救援队伍的工作强度，有利于促进我国的救援效率，从而挽救煤矿工人的生命以及减少经济上损失，防止灾害事故向着不可逆转的方向发展。应急救援队伍在救援过程中需要极强的通讯信号与地面进行沟通，强大的通信设备有利于工作人员对井下事故进行精准定位，促进工作效率的同时，强化救援队伍的开展情况。

（二）煤矿井下应急救援问题分析

我国当前的煤矿井下应急救援系统仍存在多种问题，其灾害多发的主要原因有多方面因素，主要包括工作人员对于应急救援方案的预测不合理或者不完善，造成事故发生后应急救援队伍不能在第一时间实施救援，导致事故的进一步扩大，除此之外，应急救援队伍的指挥中心在事故发生时未能在此次救援工作中起到主导地位，此种作用力将造成救援队伍的工作范围较广，具有一定的盲目性。在众多影响因素之中应急通信系统的不完善处于核心因素，应急通信系统的不完善造成救援队伍无法对事故地点进行精准定位，系统上传信息较慢限制救援队伍工作的高效开展，并且，当前的应急通信系统故障率颇高，极易受外界因素的影响，从而造成系统的短路现象，该现象不仅增加了检修维护成本，还在极大程度上浪费人力物力。

二、煤矿应急广播系统类型

（一）基于IP技术的矿井广播系统

矿井广播系统基于IP技术，主要利用IP数字网络主机、IP广播对讲寻呼话筒以及广播分站等。该系统在网络技术的帮助下建立了IP广播平台，以太网传输音频流信息，通过控制IP数据包实现网络音频流的有效管理。此外，每个终端均拥有独立的IP地址，利用音频解码器将声音转化为数据，通过光纤以太网传输至目标设备，实现对井下设备和控制台的联系。基于IP技术的矿井广播系统，能够使地面调度室高效地向井下传递紧急通知。但由于井下工作面分散，网络覆盖率无法得到保障，因此对于矿井广播系统的实际工作产生了影响。运用IP广播会消耗大量IP资源。工作环境复杂，设备布设过程容易出现问题，信号接收又难度较大。若发生事故，井下通信系统的作用将无从发挥，整体抗灾能力欠佳。

（二）基于无线Mesh网络的矿井广播系统

矿井广播系统基于无线Mesh网络，由指挥中心设备、路由网关、传输网络等组成。该系统采用全无线技术组网，利用双链路备份提高系统的可靠性。即使遭遇事故，利用无线设备备份，仍然可以实现通信，提升系统的抗灾能力。相对于传统无线网络，基于无线Mesh网络的矿井广播系统具有更高的可靠性和广泛的整体覆盖范围，同时组网工作更加灵活。无线Mesh网络利用多跳机制扩大规模，但此举也带来总延迟增加的问题。为应对此类状况，工作人员可以增加Mesh节点并采用针对性的网络协议，以降低延迟。

（三）基于CAN总线的矿井广播系统

基于CAN总线的矿井广播系统涵盖井上部门和井下部门两部分。井下部门分别由广播主机、以太网核心交换机和音箱等部件组成，同时包括广播主站及广播分站；而井上部门与井下通过CAN总线和以太网相连，快速传输音频数据。工作人员仅需迅速布置同轴电缆及双绞线等设施。以CAN总线为基础的矿井广播系统，借助多主结构，可让不同终端接收各自的数据信息检测错误并落实出错处理工作。针对基于CAN总线的矿井广播系统而言，它可远距离传播数据，通信速度又较快，通过其灵巧的通信方式，提升数据传输过程的稳固性。但考虑到各节点可能会抢占总线带宽，导致消息碰撞，或等待时延较长，无法确保通信过程的同步性。

三、融合型应急广播系统架构及功能

（一）系统架构

煤矿融合型应急广播系统可以用于生产调度指挥，在突发事故时可以作为应急广播通信手段。随着通信集成技术的发展，煤矿融合型应急广播系统不仅可以在地面满足应急指挥或生产调度需求，在煤矿井下也可以实现通信基站融合。

该系统在井上可以通过一个触摸屏实现应急广播、有线调度、无线通信、车载调度、视频、人员定位、车辆定位等分区综合呼叫功能，可视呼叫功能，分区全呼功能，实现通信系统间的有机融合。利用大数据分析技术实现在面对突发事故时，自动整合预定区域内所有通信资源和活动人员构建动态分区，可以针对不同分区实现应急指挥信息的广播直呼。

该系统在井下通过融合性通信分站实现广播、视频、传感器等综合接入与传输，实现无线通信、WIFI数传、精确定位的多频无线覆盖，为应急救援提供综合性通信支撑和监测支撑。融合性通信分站为地面应急指挥提供了前端的人、物、环境等实时数据感知，并且承担了井下人员进入避难场所的全程语音导航信号的传递和广播。

（二）系统功能

多系统融合的融合型应急广播系统主要实现有线、无线、广播通信系统的一体化通信，实现车辆指挥、视频监控、人员精确定位与应急通信系统的融合。系统功能主要有:

1.通信

（1）基本调度功能，呼叫、强拆、强插、监听、组呼、全呼、会议等；

（2）融合调度功能，有线固话调度、无线手机调度、IP广播调度、定位分组数据读取、区域分组调度；

（3）录音功能，全数字全局录音，支持录音查询与回放；

（4）可视化通信功能为调度台与用户、移动用户之间的视频与语音于一体的多媒体通信功能；

（5）数据业务功能，支持网页浏览、即时通信、企业信息化与自动化监控平台。

2.人员定位

（1）精确定位功能，可支持精确定位与查询，定位精度可达5m；

（2）实时监测功能，对井下人员分布情况实时监控、实时跟踪、实时定位；

（3）历史轨迹回放与查询功能，支持历史信息查询与轨迹回放功能；

（4）GIS信息地图显示，GIS地图能够实现井下巷道图的缩放和显示，在井下出现紧急情况后可以生成逃生路线。

3.车辆管理

（1）车辆定位监测功能，支持井下车辆精确定位，定位精度达5m；

（2）车辆调度功能，调度台支持一键直呼、一键组呼、一键全呼井下车辆，可对井下任意车辆进行调度管理；

（3）历史轨迹回放与查询功能，支持数据存储、查询和车辆运行历史轨迹重演功能。

四、煤矿融合型应急广播系统发展趋势

(一)人员动态跟踪

井下突发事故时，利用井下人员精确定位系统可以对井下人员进行实时动态跟踪，便于灵活指挥井下工作人员进行自救，减轻人员伤亡和经济损失。

(二)井下紧急呼救

井下人员在遇到紧急情况时，可以通过广播分站上的“紧呼”按钮与地面调度人员进行对讲呼救，及时向地面调度人员汇报井下紧急情况，并接受地面调度人员的应急指挥。

(三)逃生路线引导

广播系统可与煤矿井下人员精确定位系统实现联动，根据井下人员分布情况、逃生路线规划以及避难硐室位置，有针对性地引导不同区域的人员根据安全逃生路线快速到达避难硐室实施自救。

(四)视频联动跟踪

广播系统与煤矿井下人员精确定位系统实现联动，利用大数据分析技术，根据井下人员的行动路线，自动调用特定区域的摄像仪图像，提高应急指挥工作效率。

结语

总而言之，该系统可以在突发事故时快速通知井下工作人员，并根据分布数据和位置信息精确指挥、全程导航、为井下救援工作提供宝贵的逃生时间。融合型应急广播系统不仅能满足应急救援需求，同时也为生产调度提供通信平台。这不仅可以提高煤矿的生产效率，同时可以大幅提升煤矿的安全应急救援水平。

参考文献：

[1]矿山公共信息与应急广播系统设计.张伟；刘明琦；李亚林；张伟杰；许宗仁.煤矿安全,2018

[2]煤与瓦斯突出矿井应急广播系统应用研究.付强；邹劲松；陈胜明；周忠国.科技创新与应用,2018

[3]基于程控调度的煤矿多网融合通信系统的研究与应用.高亚超；张奇；林健.数字通信世界,2018

[4]煤矿应急救援中融合型应急广播系统的应用.王岩.现代矿业,2018