矿井应急救援信息管理及决策网络系统的设计分析

＊刘亮亮

（山西潞安集团左权阜生煤业有限公司 山西 032600）

前言

煤矿安全发生突发问题后，要具备完整的现场应急处置，它决定了能否较好的实现事故处理。由于导致煤矿事故的因素太多且情况较为复杂，对应的故障信息传递时，反馈太慢且路径多，方法太过单一，以致无法在较短时间处理好应急突发事件，无法将影响降到最低，信息传递不能准确有效，所以要加强处理应对突发问题的管理能力。

提高处理应急时间的管理措施，包括这几方面的内容：

（1）一体覆盖天、井、地，全面获取矿井环境和生命特征以及语音和视频等多种数据信息；

（2）传输信息时借助云服务，可以更好地监测处理突发的矿井环境问题；

（3）可控化后分层次的应急指挥，可以方便管理时间与空间；

（4）加强各级平台的应急联系，实现井下和地面的同步办公，达到标准化的指挥并提升兼容性的系统模式。

本文针对加强处理应急事件的相关救援范围与响应速度，利用信息管理数字化平台，制定了指挥救援的一种平稳有效的方案，借助这个平台可以实现高速的应急信息传递，为救援指挥增加了相关经验和技术。

1.煤矿应急救援体系

在对煤矿进行应急救助管理的过程中，紧急与突发事件是应急管理的全过程，能够有效地降低对人员的伤害以及避免经济损失的活动。通常对于煤矿而言，在开展应急救助时，往往是对煤矿特有的安全问题进行救助，能够有效地提升煤矿安全的生产活动，从而可以更好地避免突发事故、降低事故的危险，最大限度的降低人员的伤亡。一般情况下，煤矿应急救助包括如下四个动态管理过程：

第一，应急预防；

第二，应急准备；

第三，应急响应；

第四，应急恢复。

煤矿应急救援体系能够有效地应对煤矿突发事故以及提高煤矿应急救助的能力。同时需要各个职能单位为了应对应急救援形成一个封闭的整体机制。该机制通常包含如下几个方面的内容：

第一，应急救援人员；

第二，应急救助机制；

第三，救援装备等。

在应用该体制后，可以实现对危险源以及事故进行有效地控制。通常矿山企业必须构建一个完备的应急救助管理体系，这样不仅可以实现对煤矿安全事故的预防，而且能够有效地降低人员的伤亡以及事故率。

2.煤矿救援决策平台以及其信息管理

矿山救援应急平台主要依据的是不同的井下传输信息方式和环境条件。这个指挥救援的平台包含地面与井下两方面，相关核心部分有：指挥中心移动子系统和指挥中心远程子系统以及救援事故现场子系统，另外还包括专网/公网地面和地面以及井下的相关指挥系统。

(1)井下基地指挥子系统

监测井下数据，比如环境监测和人员的图像语音以及生命特征。救援时，实时显示的现场数据，可以更好的分析并汇总数据，帮助高效指挥并综合决策，实现救援活动。

(2)地面基地指挥系统

矿山重要的救援应急平台，需要救援事故现场协助汇集指挥井下子系统的数据，属于决策性质综合的平台。系统主要工作有：存储分析数据设备和地面专网/公网，以及传输显示和采集信息设备，还有通信卫星和网络，配合与配送紧急物资及救援现场人员系统和专家指挥决策指导系统，以及井下基地和指挥远程中心一起工作。

(3)救援事故现场子系统

需要采集人员和设备的信息，协助井下采集传输环境及人员的声音及生命特征。主要系统有：无线/有线传输通信中继设备和采集信息终端以及通信终端。

(4)指挥远程中心

是救援矿山应急工作中起到核心部署决策以及指挥救援现场的跨区域指挥。它应用的范围很广，地面基地指挥和汇总子系统井下基地指挥的数据，还有协调指挥应急区域中心和矿山事故现场子系统，可以完成以下工作：工作人员救援和现场救援以及专家指挥，还有决策指挥和物资调配等。

(5)指挥移动中心

协同合作指挥远程中心和指挥抢险地面部，以及调度物资和救援人员区域系统，还有专家决策辅助区域，共同实现汇总数据的目的。相关系统有：井下基地和地面基地指挥子系统以及现场事故救援子系统。

3.平台软件的管理

在矿山一体化救援应急信息决策指挥平台中，最核心的就是管理平台软件，处理信息服务器软件以及应用客户端软件。

(1)处理信息服务器软件

在决策平台和信息管理中，信息服务器决定了能否顺利展开决策指挥。这一模块可以实现统一管理不同的平台系统，达到决策管理相关的应急信息。信息配置系统库能够完成传递及存储信息，指挥终端应用配合信息库完成数据交流。启动服务器后，存储信息的子系统开始进行信息读取，并决策指挥和创建下一步指令。每个服务器配备单独的通信接口，可以实现各个系统的通信，客户端可以接收到煤矿指挥以及数据信息，最终完成决策指挥信息处理。

(2)应用客户端软件

煤矿的管理和操作执行软件都是客户端在救援信息紧急的情况下使用的，它直接决定了决策信息和管理的有效程度。软件应用客户端的组成包括：通信接口客户端和数据通信库，以及数据配置界面库和显示模拟界面。用户利用软件应用客户端可以看到人机交互的可视化界面，这个终端平台在应急指挥时可帮助提升救援准确度，减少事故损失。软件的交互模块有：编辑界面模块和显示模拟界面模块。其中，显示各种待查信息及最新实时信息的模块是显示模拟界面模块，它主要来源是配置信息界面。而用户查看显示结果，帮助获取数据库配置的信息模块是编辑界面模块，它决定了指挥救援的及时性以及信息决策的准确性。可以接收数据定位和设备状态，以及环境参数和图文数据的是通信接口客户端，它在数据通信库中储存相关信息，并输送至显示模拟界面中。

4.传递救援信息

图1的流程显示了各个时间内，较为复杂的煤矿信息传递过程。

图1 煤矿紧急救援信息传递流程

时间H段：是现场预警及监控煤矿相关信息的时间段。当矿井遇到突发事故后，通信终端可快速及时的采集矿井相关数据信息。

时间I段：是灾害信息需要上报生成的时间段。发生井下煤矿事件时，采集现场当前状况需要无线手机和生命体征无线检测仪以及无线摄像机和数据无线传感器配合完成。通信指挥救援灾害系统收取相关信息数据后，继续向上面的地市级和省部级直至国家级传递信息。

时间J段：是最终决策分析数据信息的时间段。公网和专网分析接收到的相关信息后，专家发布并存储当前紧急信息，完成通信数据，指挥正确决策内容。

时间K段：是下达当前紧急指令的时间段。煤矿救援的网络决策系统对获取的信息数据进行决策，经国家级层层下达相关指令，指挥救援部经过省部级最终下达至地市级，通信终端完成应急指令的接收，由此达成闭合的传递信息链条。

5.煤矿现场救援信息的试验及流程

(1)救援煤矿系统传递信息的相关流程

紧急救援煤矿现场的决策和信息管理过程相对完整，是应急救援有效和降低矿山损失的决定性环节。救援试验现场的具体信息传递具备以下几个流程：

①生成灾害的煤矿数据，时间H段。主要内容有：采集井下环境和人员声音及图像还有生命特征。

②监测并采集井下环境数据，主要依据数据终端去完成。

③对比设置的信息和监测收集的环境信息。信息设置条件数量，采集超额便报警，立即做出应急响应。

④对应急响应做出合理的级别判断，发生于时间I段，对应相应级别传输至合适的应急平台。

⑤分析接收的救援信息。发生于时间J段，专家针对接收到的救援信息，利用公网和专网、分类通信数据，根据级别做出发布并对应存储。

⑥应急指令下达需匹配信息类型。发生于时间K段，救援指挥部统一由国家级开始下达，经过省最后到达地市级，通信终端最终对指令做出接收，形成闭合的传递信息链条。

⑦煤矿紧急救援系统针对救助结果，做出决策和管理救援信息，直至救援结束。

(2)测试演练现场平台

测试演练煤矿现场平台见图3，由此可以看到测试结果是：首先，可以看到软件正常的模块功能，清晰看到被救井下人的数据信息和灾害现场；其次，仅需较短的时间组网。通信时间40min内可实现有线通信，仅用20min内即可完成无线通信；最后，需要至少2km距离实现有线通信紧急救援，需要至少1km距离实现无线通信紧急救援，在O2（0-25%）CH4（0-100%）（0-60℃）温度也可显示。

图3 试验平台与现场应用

上述结果可以看到，发生突发情况的煤矿企业，可以很好的利用决策网络进行救援信息紧急管理，具备完整的系统救援应急决策，很好的进行信息传递，完全能达到安全生产的煤矿企业，实现了完美处理突发情况的目的。

6.小结

为了在突发情况能适应复杂的煤矿环境，多次试验后制定了一套完整的决策网络和信息管理系统，实现了紧急救援煤矿现场的地面指挥救援以及监测井下系统的功能。本文详细阐述了传递应急信息的相关现场流程，并做了配套的现场应急救援试验。最终显示，本次设计的系统对安全生产煤矿企业具有重要意义，可以应对不同的应急状况并做出准确的紧急救援。