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煤礦應急系統論文:淺談煤礦井下應急廣播系統

【摘 要】文章簡單明了的介紹了應急廣播系統的總體概要、系統組成、系統的功能特點。詳細的闡述了應急廣播系統在煤礦井下安全生產中的重要性和必要性。

【關鍵詞】應急廣播;礦井;安全

1、引言

近一個時期以來，在煤礦安全事故頻發的客觀條件下，國家安監總局了煤礦井下避險“六大系統”的建設規范和建設時間表，規定時間內未完成“六大系統”建設的煤礦將被關停。[1]為保證煤礦企業遭遇突發性事件時，能以最簡捷、最快的途徑通知井下作業人員，并指導相關人員緊急疏散或采取相應安全措施，做到及時并有效的應急救援，通過結合語音廣播現狀與發展方向，采用數字技術、單片機編解碼技術、高級軟件編程技術等開發了數字化可尋址礦用智能應急救援語音系統。該系統集安全播報、調度指揮、安全監測、公共語音為一體，是新一代的數字化語音系統。礦用智能應急救援語音系統結合煤礦安全生產的需要，以安全監測監控、綜合自動化系統原始數據為依據，以各種應急預案為基礎，開發出智能語音告警及應急救援模塊。日常可以進行安全宣傳、教育，在指定區域播放安全規章、安全措施、注意事項等，增強職工安全意識。還可共享安全監控系統有關數據，經過定制，當出現瓦斯超限、風機不能正常工作等情況時，自動在特定區域發出安全告警，指揮相關人員撤離或采取必要的措施。如果檢測到安全監控系統告警，井下出現重大安全事故時，可以根據事先設定程序，調動相關應急預案，指揮現場人員撤離；也可以人工調用應急預案語音材料，播放給指定區域，并可以通過麥克風，直接指揮有關人員撤離。根據需要，可以播放背景音樂。 結合數字視頻技術，可以實時觀察工況直觀圖像，做到數據、語音、視頻的真正聯動。

2、系統結構組成

礦用無線通信系統由井上設備和井下設備兩部分組成。

2.1 井上設備

井上設備由語音通訊服務器、數字中繼網關、管理調度電腦、核心交換機、井上基站等組成。

2.1.1語音通訊服務器。主機服務器，為系統提供各種網絡和應用程序等服務。實現井上井下通訊一體化、有線無線一體化、調度通訊行政通訊一體化，用戶井上、井下漫游。

2.1.2數字中繼網關。數字語音網關一側連接傳統程控交換機，一側與IP網連接，實現IP網與PSTN的互連互通，將IP網絡與固定電話網絡、移動網絡結合，從而實現對于公網、專網有線、無線用戶的綜合指揮調度。

2.1.3管理調度電腦

2.1.4核心交換機。將井下光纖網絡設備、語音服務器、數字中繼網關、管理調度電腦、井上基站等設備接入到統一網絡中實現數據傳輸。

2.1.5井上基站。滿足語音通訊的同時還能夠為井上管理辦公提供無線上網、中短途數據傳輸等應用提供服務。

2.2 井下設備

井下設備主要由礦用本安型交換機、礦用本安型無線基站、礦用隔爆兼本安直流穩壓電源、礦用本安型手機等組成。

2.2.1礦用本安型交換機。連接井下工業以太網環網。

2.2.2礦用本安型無線基站。基站是整個系統無線信號接入點，實現與終端的數據交互。基站采用WIFI通信技術，能夠大大提高無線通信的安全性和擴展性。基站連接可采用光纜、網線、電纜方式，可根據實際環境進行配置。

2.2.3礦用隔爆兼本安直流穩壓電源。電源采用三路交流電源輸入（AC127V、AC380V、AC660V) ，提供穩定的DC 輸出，輸出電壓為12V、24V，提供給基站和交換機工作。采用不間斷供電設計，后備電池可保證井下斷電后設備仍能工作不低于2小時。

2.2.4礦用本安型手機。系統語音終端，采用礦用本安設計，輕便小巧，便于攜帶。

3、系統功能特點

多路廣播功能：系統可以實現多套節目同時傳輸。

音源種類豐富：音源種類豐富，可以是麥克風、話筒、DVD/VCD等傳統音響設備，也可以是電腦、MP3等現代數字設備；同時，系統內置FM調頻收音機，接收當地公共電臺廣播節目。[2]當使用電腦進行播放時，可以播放電腦支持的全部數字語音文件，另外可支持網絡播放，礦領導可在本辦公室內通過電腦對井下廣播講話。

可分區功能：可自動或手動進行按區域或邏輯分組廣播、分區域廣播（如辦公區、井下候車室、食堂），做到單獨控制，如單獨對辦公區播放通知；也可進行全礦廣播。

遠程控制功能：可以通過計算機進行單臺音箱的開停控制，界面友好，操作方便，真正實現了可尋址到點控制。

與安全監控、綜合自動化系統有機融合：共享安全監控、綜合自動化系統有關數據，經過定制，當出現瓦斯超限、風機不能正常工作等情況時，系統自動在特定區域發出安全告警，指揮相關人員采取必要的措施。

結合應急預案，進行自動或人工應急救援：當系統監測到安全監控系統告警，井下出現重大安全事故時，可以根據事先設定程序，調動相關應急預案，指揮現場人員撤離；也可以人工調用應急預案語音，播放給指定區域；還可以通過麥克風，直接指揮有關人員撤離。

開關量輸入：硬件上支持4路開關量信息輸入，配合礦業現場其他設備，進行語音告警提示，避免事故的發生。可根據需要設置啟動警報點附近的音箱或全部音箱。

傳輸距離長：可以采用全光纜方式傳輸，抗沖擊、無干擾、高保真、傳輸距離可以達到60公里，特別適合煤礦井下惡劣環境。

高品質的語音：專業的語音芯片設計，獨特的機械、工藝設計，做到聲音洪亮，不失真，改變了過去煤礦井下擴音電話音質差的根本問題。

較高的穩定性與可靠性：采用RF弱信號傳輸方式，極大地提高了系統的可靠性，系統傳輸網絡中無功率信號，單只音箱的故障不影響系統工作，整機在沒有信號的情況下自動處于關閉狀態，待有啟動信號或接收到開機指令后音箱自動啟動，無需人員的控制。[3]

傳輸方式可通過工業以太網：目前煤礦井下工業以太網越來越普及，本系統支持在工業以太網傳輸，避免了重復布線，節約資源。

數字視頻聯動：可以和數字視頻系統相結合，達到數據、語音、視頻聯動。

4、小結

隨著科技的發展和生產力水平的不斷提高，越來越多的高科技產品和技術相繼應用到原本生產力水平低下、生產技術粗礦的煤礦生產中來，為煤礦生產這個昔日多數人眼中的低水平行業增添了新的活力。本文所介紹的應急廣播系統就是這其中的一個代表，它最重要的特點就是能夠在危險發生的第一時間將信息傳遞到井下的每一個角落，從而更大程度的保證每一個礦工的生命安全。

煤礦應急系統論文:煤礦應急強排系統配電及控制設計體會

摘要：礦井透水事故是危害面最大、影響時間最長的礦難事故。為體現以人為本的精神，增加透水情況下人員逃生的機會，國家有關部門極為重視，把以搶險救災事后處理改變為以事先預防治理的策略。潛水泵對于一定流量范圍的突水事故可有效控制，為避免淹井或延緩淹井爭取時間，保證人員安全撤離和設備拆除；由于該系統采用地面控制，即使排水泵房被淹，潛水泵也能正常運行，為淹井后搶險救災贏得時間。鑒于潛水泵應急強排系統的諸多優點，礦井在現有排水能力的基礎上，增設潛水泵應急強排系統是十分必要的。

關鍵字：潛水泵；應急強排系統；配電及控制

0、前言

礦井透水事故是危害面最大、影響時間最長的礦難事故。為體現以人為本的精神，增加透水情況下人員逃生的機會，國家有關部門極為重視，把以搶險救災事后處理改變為以事先預防治理的策略。

國家安全生產監督管理總局頒布2009年12月1日起施行的《煤礦防治水規定》第一百一十八條規定：受水威脅嚴重的礦井，應當實現井下泵房無人值守和地面遠程監控，推廣使用地面操控的潛水泵排水系統；《煤礦安全規程》（2011版）第二百七十三條 水文地質條件復雜或有突水淹井危險的礦井，應當在井底車場周圍設置防水閘門或在正常排水系統基礎上另外安設具有獨立供電系統且排水能力不小于最大涌水量的潛水泵。

1、增設潛水泵應急強排系統的必要性

目前常用的防突措施主要為設置防水閘門和建設潛水泵應急強排系統。防水閘門與潛水泵應急強排系統特點如下：

防水閘門是為預防礦井突然涌水造成淹井而安設的閘門。砌筑在通往水災威脅地區巷道的總匯合處、井底車場和井下水泵房。防水閘門笨重，開啟與關閉不方便，雖可利用液壓系統進行遠程操縱，但防水閘門安裝處帶壓一般較大，大壓力等級的防水閘門設置難度大且關閉非常困難，很難保證關閉質量和把握關閉時間，尤其在人員沒有安全撤出之前，不能關閉。關閉閘門后，人員及設備不能出入，且水對被淹沒區域內設備和巷道影響較大，恢復生產難度較大。防水閘門建成后，可能會對巷道通風、電纜布置，軌道運輸、皮帶運輸存在一定影響；特別需考慮安裝地段的通風系統的風流調解，防止在關閉防水閘門后，造成該段巷道通風不暢或盲巷，出現新的隱患問題。另外，防水閘門在地壓較大礦井不適用。

防水閘門是帶壓開采礦井中常用的防治水安全措施，主要作用在一個“堵”字。防水閘門為被動堵水，而潛水泵為主動排水，變被動為主動，有利于礦井的防治水工作。而潛水泵對于一定流量范圍的突水事故可有效控制，為避免淹井或延緩淹井爭取時間，保證人員安全撤離和設備拆除；由于該系統采用地面控制，即使排水泵房被淹，潛水泵也能正常運行，為淹井后搶險救災贏得時間。

鑒于潛水泵應急強排系統的諸多優點，礦井在現有排水能力的基礎上，增設潛水泵應急強排系統是十分必要的。

2、潛水泵應急強排系統的組成

1）系統的組成

一般情況下，將多級泵和電動機采用固定連接方式組成一體潛水電泵，安裝在吸罩內。被輸送液體由吸罩吸入經過電動機表面進入泵的吸水口，通過多級葉輪傳送，經出水口、逆止閥或多功能閥、電動閥和揚水管排出。當采用水泵控制自動化時，選用電動閘閥或電液動閘閥。目前已有隔爆礦用潛水電動液控閘閥為潛水泵的自動控制提供了保證。地面或井下控制系統實現多種監控。

綜上所述，潛水電泵、閥門、管路、配電及控制裝置等組成潛水電泵排水系統。

2）潛水電泵安裝方式

潛水電泵安裝方式可分為立式、臥（斜）式兩大類。

立式安裝方式：潛水電泵懸吊在礦井水倉內，水倉的深度應大于潛水電泵的整體高度。優點是受力方式合理，運行壽命長，維修時可以整體取出。缺點是對起重設備要求較高，對水倉內的支撐大梁要求較高，排水井一次性投資大。

臥（斜）式安裝方式：安裝靈活，隨著水位和水源位置的變化，機組的位置可很快的做出調整，縮短排水時間。優點是對起重設備要求不高，對水倉內的支撐大梁要求不高。

3）隔爆礦用潛水電動液控閘閥

隔爆礦用潛水電動液控閘閥是潛水泵應急強排系統的一個關鍵部件，其可靠性是潛水泵的自動控制的保證。傳統閘閥存在以下問題：可靠性差、控制復雜、故障率高、遇見突水現象電動閘閥打不開，不能長時間在水下工作。隔爆礦用潛水電動液控閘閥克服了以上缺點，選配防爆潛水電機作為動力源，采用高壓液壓缸執行裝置作為閘閥的開啟和關閉裝置，可使閘閥長時間在水下使用。該潛水電液閘閥能在地面或井下控制閘閥的開啟，能有效控制閘閥的開關速度和關閉力。具有手動、電動液控兩種操作方式。

3、潛水泵應急強排系統的配電及控制

《煤礦防治水規定》中推廣使用地面操控的潛水泵排水系統，在條件具備時，采用地面控制，即配電及控制設備放置于地面，動力及控制電纜直接下井接至潛水泵電機及其輔助設備或傳感器上（根據現場實際情況，采用沿井筒敷設或沿電纜鉆孔敷設）。只有在受條件限制時（配電能力、工農關系等），才采用井下適當位置控制，潛水泵配電室位置應置于高于潛水泵的安裝位置，且留出足夠的儲水余量，使其不致淹至潛水泵配電室位置，而影響潛水泵的工作。

1）地面配電系統

在地面合適位置設應急強排配電室，兩回10kV（6kV）電源分別引自礦井35kV（110kV、220kV）變電站10kV（6kV）不同母線段，兩回~380/220V電源引自場地動照網。應急強排配電室內設KYN28A-12型高壓開關柜，采用高壓開關設備或軟啟動裝置分別向井下潛水泵供電。

潛水電泵可以全壓（直接）起動，也可降壓起動。原則上，在全壓起動條件滿足時，要采用全壓起動，因為全壓起動是最簡單、最可靠、最經濟的起動方式。但全壓起動起動電流大，在配電母線上引起的電壓下降大。

當全壓起動條件不滿足時，可考慮采用降壓起動方式。降壓起動的方式有：電抗器降壓起動、自耦變壓器降壓起動、軟起動（可控硅固態軟起動、水電阻軟起動）、星三角降壓起動。目前多采用固態軟起動，優點是可提供平滑無極的加速和可控制的減速，起動時避免過沖，停車時避免水錘現象。

2）井下配電系統

從井下變配電所引兩回~660V低壓電源，采用閥門電控裝置分別向電動閥門供電。變配電所及閥門電控裝置安裝位置應高于電動閥門的安裝位置。目前設計的電動閥門在正常情況下一般是常開的，在檢修時關閉。

3）控制系統

地面潛水泵配電室內設應急排水泵站控制裝置，完成信號傳輸、監測和應急排水泵站設備控制等功能。由低壓配電裝置、智能控制器、檢測傳感器及信號控制電纜等部分組成。具有“自動”、“手動”和“檢修”三種工作方式，特殊情況下可以退出自動化運行，轉為地面手動操作，確保潛水泵可靠起動；具有遠程啟動、停止、復位和測試功能；并實時顯示系統監測的所有信息具備完善的報警功能，對所有被測參數超限、保護動作及設備運行狀態改變進行聲、光報警；能夠通過工業以太網向上一級計算機管理信息系統傳送生產數據和圖形信息。另外可以增加工業電視系統，通信系統等為應急強排系統提供聲像信息。

4、設計過程中還應考慮的問題

1）影響電動機起動有線路壓降、配電母線壓降、電動機端子壓降等的幾個因素。

《GB/T 12325-2008電能質量供電電壓偏差》中規定：35kV及以上供電電壓正、負偏差的絕對值之和不超過額定電壓的10%；20kV及以下三相供電電壓允許偏差為額定電壓的±7%；3.3 220V單相供電電壓允許偏差為額定電壓的+7%、-10%。

《GB 50055-2011 通用用電設備配電設計規范》中規定：電動機起動時，其端子電壓應能保證機械要求的起動轉矩，且在配電系統中引起的電壓波動不應妨礙其他用電設備的工作。

交流電動機起動時，配電母線上的電壓應符合下列規定：配電母線上接有照明或其他對電壓波動較敏感的負荷，電動機頻繁起動時，不宜低于額定電壓的90%；電動機不頻繁起動，不宜低于額定電壓的85%。配電母線上未接照明或其他對電壓波動較敏感的負荷，不應低于額定電壓的80%；配電母線上未接其他用電設備時，可按保證電動機起動轉矩的條件決定；對于低壓電動機，尚應保證接觸器線圈的電壓不低于釋放電壓。關于壓降的計算這里不再贅述。

2）控制信號的傳輸

對于控制信號能否在長的距離工況下穩定工作，一直困擾著設計人員，于是與太原博世通機電液工程有限公司合作，針對長距離（1—2km）信號傳輸及水下潛水閘閥控制做了一系列試驗。

（1）長距離PT100溫度傳感器信號衰減試驗結論：三線制傳輸的信號與實際的溫度差值恒定，利用軟件可消除誤差；四線制傳輸的信號衰減很小。

（2）長距離接近開關信號衰減試驗（加直流24V電源）結論：信號衰減不大，能夠驅動中間繼電器，并使PLC能夠得到反饋信號。

（3）信號長距離控制潛水閘閥水下動作試驗（動力電壓660V，控制電壓24V）結論：很好的實現了長距離遠程起動電機和長距離信號傳輸控制。

以上試驗證明，2km以內潛水泵相關控制及監測信號的傳輸可滿足地面自動控制的要求。若超過2km的信號傳輸，沒有相應的試驗或應用實例，建議采用井下加隔爆PLC分站的方式進行信號傳輸。

5結束語

我公司開展潛水泵應急強排系統在同行業領先，目前設計完成的有單侯礦井、東歡坨礦井、梧桐莊礦井、宣東礦二號井、九龍礦等，另李雅莊、曹村、干河、龐龐塔、馬營等礦處在設計階段。以上設計除東歡坨礦井、曹村礦為井下控制外，其他均為地面控制。以開灤單候礦井為例，原設計采用防水閘門，后經過專家論證改為潛水泵應急強排系統后，避免了一次重大淹井事故。

潛水泵應急強排系統是一個綜合性的課題，涉及技術、管理、使用等許多方面。從國家國家安全生產監督管理總局頒布《煤礦防治水規定》到許多煤業集團逐步增設應急強排系統充分體現國家到地方對礦井消除透水事故隱患的重視程度及執行力度。充分體現以人為本的精神，把以搶險救災事后處理改變為以事先預防治理。

煤礦應急系統論文:煤礦電動機應急調速系統探究

摘要：

針對變頻器發生故障時很難在較短時間內恢復正常運行的問題，設計了煤礦電動機應急調速系統。該系統采用應急變頻裝置替代故障的原始變頻器來控制電動機：當原始變頻器發生故障時，PLC主控單元根據電動機和變頻器的故障狀態實時控制應急變頻裝置；當應急變頻裝置的輸出達到電動機的運行條件時，切換裝置立即動作，從而實現應急變頻裝置對電動機轉速的穩定控制。仿真結果表明，該系統在原始變頻器故障的情況下能夠快速接入應急變頻裝置，具有較好的調速性能。

關鍵詞：

電動機；應急調速；應急變頻裝置

0引言

隨著計算機和電力電子技術的迅速發展，采用變頻器控制的電動機調速系統逐漸代替了傳統的電動機調速系統。基于電力電子技術的變頻器調速控制系統具有快速、穩定的特點，在工業應用中得到了普及，成為主流的調速設備［1－4］。但是，變頻器的主電路是由電力電子開關器件組成，當發生故障時很難在較短的時間內恢復正常運行，所以一旦故障就會導致電動機非正常運行，影響煤礦生產系統的正常運行。針對這一問題，本文設計了一種煤礦電動機應急調速系統。該系統由應急變頻裝置、PLC主控單元和切換裝置等組成，PLC主控單元根據電動機和變頻器的故障狀態，采用模糊PID算法實時控制應急變頻裝置的輸出［7－8］，一旦應急變頻裝置的輸出達到電動機運行條件，切換裝置立即動作，從而實現應急變頻裝置對電動機的穩定控制。

1系統結構及工作原理

煤礦電動機應急調速系統結構如圖1所示，其中應急變頻裝置參數與原始變頻器控制參數相同。PLC主控單元采集并處理電動機和原始變頻器的運行信息，用于判斷是否出現故障，一旦檢測到原始變頻器發生故障，即對切換裝置和應急變頻裝置實施控制。切換裝置根據PLC主控單元的信號，將應急變頻裝置與故障變頻器進行切換。應急變頻裝置在PLC的指令下立即啟動，并根據PLC的輸入信號來控制輸出頻率，從而控制電動機轉速。煤礦電動機應急調速系統工作原理如圖2所示。若電動機在原始變頻器故障后處于轉動狀態，則切換系統中的鎖相環同步控制器。當鎖相環同步控制器檢測到應急變頻裝置與電動機同頻同相時，將應急變頻裝置與電動機的接觸器閉合，從而實現應急變頻裝置對電動機轉速的穩定控制；若電動機在原始變頻器故障后處于停止狀態，則采用應急變頻裝置重新啟動電動機。

2系統硬件設計

2．1應急變頻裝置

應急變頻裝置為交－直－交結構，其電路結構如圖3所示。該裝置主要由主電路和控制電路組成，其中主電路包括整流器、直流側濾波器、逆變器。整流器用于將三相交流信號轉換成直流信號，直流側濾波器用于吸收整流側和逆變側的脈動電壓，逆變器則用于將直流信號轉換成交流信號。控制電路由轉速檢測電路、運算電路、驅動電路和保護電路等組成。檢測電路主要用于檢測系統的電壓、頻率等信息。運算電路主要負責處理反饋信號，得到輸出信號的參考值。驅動電路用于控制開關器件的通斷。保護電路用于保護變頻器和電動機。

3系統軟件設計

要使煤礦電動機應急調速系統快速、穩定地投入運行，應急變頻裝置必須具有較快的啟動速度，以便及時代替原故障變頻器。

3．1主程序

煤礦電動機應急調速系統主程序流程如圖6所示。當PLC主控單元檢測到原變頻器發生故障時，實時啟動應急變頻裝置。應急變頻裝置導入原變頻器的參數和工作頻率參數，然后將模糊PID子程序導入其控制系統。

3．2PLC主控單元切換程序

PLC主控單元切換程序流程如圖7所示。首先判斷原變頻器故障后電動機是否停機，若電動機處于停機狀態，則切換程序重新啟動電動機；若電動機沒有停機，在故障變頻器停止工作后，延時2s，啟動應急變頻裝置并封鎖其輸出，通過鎖相環同步控制器檢測應急變頻裝置相位和頻率是否與電動機一致，一旦檢測到同頻同相，則切換程序通過控制接觸開關控制電動機繼續工作。

4仿真驗證

為驗證煤礦電動機應急變頻調速系統的快速響應能力，在Matlab／Simulink環境下建立系統模型，如圖8所示。具體參數如下：額定功率PN＝200kW，額定電壓UN＝380V，頻率f＝50Hz，定子電感L＝20mH，定子電阻R＝0．03Ω，轉子電感Lr＝19mH，轉子電阻Rr＝0．026Ω，轉動慣量J＝2．56kg?m2，直流電壓Udc＝900V，電磁常數T＝0．016。原變頻器在0．5s時發生故障情況下的電動機輸出電流i和轉速n曲線如圖9所示。從圖9可看出，原變頻器故障前，電動機的電流和轉速都處于穩定運行狀態；發生故障時，電動機電流降為0，轉速也逐漸下降，直至電動機處于停機狀態。以圖9所示的電動機停機狀態為例，在該狀態下投入應急變頻裝置后的電動機輸出電流和轉速曲線如圖10所示。從圖10可看出，應急變頻裝置開始時處于封鎖狀態，電動機處于停機狀態，輸出電流為0；0．5s時開始啟動電動機并接入應急變頻裝置，電動機轉速緩慢上升，直至達到額定轉速；電動機輸出電流由開始較大的啟動電流過渡到穩定運行狀態下的電流，說明煤礦電動機應急變頻調速系統具有快速響應能力。

5結語

介紹了一種煤礦電動機應急調速系統的整體設計，在Matlab／Simulink平臺對系統可行性進行了驗證。仿真結果表明，該系統在原始變頻器故障的情況下，能夠快速接入應急變頻裝置，具有較好的調速性能。

作者:阮文韜 單位:成都紡織高等專科學校電氣信息工程學院

煤礦應急系統論文:煤礦突發事件應急預案中對通信系統的思考

摘要： 煤炭是我國最為重要的能源資源之一，但屬于高危行業，安全生產是礦井的頭等大事，受到了國家的高度重視，信息化技術的廣泛應用為災害預警起到了一定作用。盡管如此，礦井突發事件偶有發生。近年來，國家對應急管理工作的工作力度在逐年加大，通信保障在煤礦應急管理工作中有著重要的地位，且對它的要求也越來越高。文章對煤礦突發事件應急預案中通訊系統保障機制進行探討。

關鍵詞： 事件 應急預案 通信系統 預警 保障

0引言

煤炭是我國最為重要的能源資源之一，煤炭生產的安全事關重大。礦山救護是礦山生產的重要組成部分，由于人員移動頻繁、話務量集中、又由于煤礦井下復雜的、特殊的工作環境，固定電話及公眾移動電話在救護調度中往往顯得無能為力。通訊不暢嚴重影響了礦山安全救護工作。

近年來，國家對應急管理工作的工作力度在逐年加大，而應急通信保障也是應急預案的重要組成部分，應急通信平臺服務于應急指揮和應急救援，因此，通信保障在應急管理工作中有著重要的地位，且對它的要求也越來越高。煤礦生產及其環境的特殊性，決定了煤礦生產對通信暢通、方便、靈活性和可靠性的要求比地面要高，井下通信的實施較地面難度要大得多，且煤礦災害頻發，發展應急通信是當務之急。建立起統一指揮、反應靈敏、協調有序、運轉高效的應急通信保障機制迫在眉睫。

1通信現狀

目前，礦井的地面大都有固話基站，有互聯網及內部局域網；有直通上級部門的無線電臺；井下工作地點都裝有有線調度電話，直通礦生產調度室；在國家安全生產監督管理總局要求下，礦井也都安裝了人員定位監測系統，而該系統大部分是不能直接與地面進行通話的，只有和小靈通一起y梆才能實現通話，但由于價格昂貴，還不能得到普及。另外，現部分礦井正在做礦井監控或礦井自動化建設，井下工業環網已在推廣使用，信息化技術的廣泛應用為災害預警起到了一定作用。但當井下一旦發生突發事件時，會造成整個盤區甚至全井下停電，這些系統將全部癱瘓，只能獲取停電瞬間前的信息。

由于煤礦井下是一個復雜的、特別的工作環境，井下的通信不同于地面上現有的通信。電磁波在巷道中傳播信號衰減嚴重，整機功耗受到易燃易爆環境的制約，且價格昂貴，因此，無線通信在煤礦井下的普及應用還存在困難。目前，在救災過程中只有小范圍的無線對講機在使用，與地面調度指揮系統難以形成一個高效的有機整體。

2通信系統的重要性

“安全為天，預防為主”是煤礦安全生產的主線，一份的預防勝過百倍的努力，早期的預防可杜絕許多事故的發生，可避免人民生命與國家財產的遭受損失，所以，一直以來國家對煤礦的安全投入了相當大人力、物力和財力，使得煤礦安全狀況全面提升。

隨著信息化技術的發展，煤礦自動化程度也在不斷提高，各種監測監控系統正在投入使用或功能正在完善，無線通訊系統也正在發展，這些為災害的預警提供了多種有效的手段。盡管如此，礦井突發事件偶有發生。如何迅速組建有效的救災應急指揮系統，最大限度減少事件造成的損失，保障職工人身安全，通訊系統起著極為重要的作用，保證通信系統暢通、高效為救災爭取時間是必不可少的重要手段。由于通訊系統的傳輸方式多種，不是某個企業能夠單獨完成或所擁有的，要在國家與政府的支持和協調下，在當地通信公司的配合下，成立礦井突發事件通訊應急指揮機構有著重要的意義。

3通訊應急指揮機構職責

3.1 全體人員要在思想上充分認識通訊系統在搶險過程中的重要性，積極組織搶險搶修隊伍；并且對所有人員要進行操作、維修的培訓，熟練其通訊系統的基本原理和使用技能。

3.2 救災的設備、材料備件、搶修工具各項細節落實到人，定期查看和測試，不能有損壞或失效，不得擅自挪做它用，搶險救災后及時補充。

3.3 督促并檢查各基站的設備及線路，發現問題及時處理，確保通訊網絡系統運行狀態正常。

3.4 負責組織定期對相關人員開展預案演練，可通過開展聯合演練等方式，促進各單位的協調配合、職責落實和能力提升。確保人員在搶險救災時頭腦清醒、技術熟練。

3.5 配合礦方做好預警工作，如：利用人員定位監測系統的雙向通訊功能，在緊急情況下向發射卡發送人員撤離信息；負責督促對各種預警系統的功能完善與系統升級；利用井下防爆對講機實現井上下通訊（正常情況井下重要地點已放置的防爆對講機）；做好人員的避災演練工作，提高實戰能力。

3.6 在政府的支持下，負責建立起一套空中與地面相結合、有線與無線相結合、固定與機動相結合、公眾網與專用網相結合的立體應急通信保障體系，并進行強化管理。

3.7 當礦井發生緊急情況時，在指揮部的組織下通知相關人員立刻到達指定地點，在指揮部的統一指揮下進入預案狀態，快速到達事故現場，確保礦井的通訊高效暢通，為事故救援爭取時間。

煤礦應急系統論文:煤礦井下應急無線通信系統的建立研究

摘 要：從當前實踐來看，國內煤礦井下系統中的救援設備比較落后、不齊全，而且應急通信技術、系統比較落后，工具設備布設不合理，以致于煤礦井下安全事故頻發。其中，信息通信受阻，是造成救援不利、威脅井下人員生命安全的主要影響因素之一，如果不及時采取有效的措施予以防治，則會嚴重影響煤礦建設事業的可持續發展。本文將對當前煤礦井下應急通信技術及其現狀進行分析，并在此基礎上就如何建立切實可行的煤礦井下應急無線通信系統，談一下自己的觀點和認識，僅供參考。

近年來，隨著社會經濟的快速發展和煤礦開采技術的不斷進步，煤礦井下開采強度、深度等均有所增加，生產安全問題相伴而生。據調查發現，煤礦井下安全事故防治、救援工作中，最為關鍵的就是要保持通信暢通，以便于及時地聯系、準確地找到受困者的位置。

一、煤礦井下應急通信系統及其技術現狀

從當前煤礦井下的情況來看，無線應急通信技術多應用在井下事故問題出現時及時掌握現場情況，為井下人員營救準備了條件。同時，該系統和技術與地面救援系統、指揮中心相連接，形成一個臨時性的無線通信路線和網絡系統。實踐中為了能夠有效避免發生二次事故，一旦發生礦井事故，則供電系統就會完全切斷電力系統。在該種情況下，煤礦井下救援過程中，難以使用原井下通信系統保持聯絡。當救援人員下井后獲得信息以后，難以給地面人員、指揮中心保持聯系。在該種情況下，地上救援時，工作人員難以獲得井下的現狀信息資料，或者不及時或者不準確，不利于及時救援。井下救援過程中，無法有效了解相關信息，而且救援人員可能會置身于險境。煤礦井下通信系統，關系著井上、井下人員的安全和聯系暢通行，保持井下應急系統通信暢通，意義重大。實踐證明，切實可靠的應急通信系統，能夠在救援過程中起到非常好的應用效果，既可以提高救援效率，又可以減少人員傷亡和財產損失。

當前國內煤礦井下作業實踐中，井下應急通信以有線通信為主，雖然部分設備配備了先進的井下無線通信裝置，但因系統不配套等而難以發揮其作用。對于傳統的煤礦井下應急通信系統而言，其中有線通信主要采用的是調度電話及聯絡系統。從應用實踐來看，該系統屬于無源傳輸，在發生井下事故以后，即便沒有電源供電，也可保持正常通信，而且通話質量能夠有所保障。實踐中，因上述通信模式和手段實際布設成本較其他模式下的布設方案經濟成本要高一些，加之井下環境特別的復雜，很難全面把握，而且容易出現變動，所以所用的話機可能無法覆蓋整個巷道。一旦發生故障，則造成井下通信出現嚴重的中斷現象。有線通信系統作為一種礦井應急通信系統，雖然可靠、靈活，但是存在著一些安全隱患問題，難以有效滿足客觀需求。

隨著科技水平的不斷提高，目前國內已經逐步引入無線通信系統，雖然技術水平較之于以往有所提高，但是依然存在一些問題或瑕疵。比如，通信過程中容量相對較小一些，而且部分區域的通信受限以及通信距離短和對基站具有較強的依賴性等，甚至無法支持煤礦井下救援任務。針對這些問題，本文基于目前已有的、相對比較成熟的無線Mesh網絡系統和技術手段，將其引入到井下用于應急救援通信，并重新設計了新的無線應急通信體系，以此來有效滿足煤礦井下作業和應急救援通信需求。

二、煤礦井下應急無線通信系統構建策略

基于以上分析，筆者認為在當前煤礦井下作業和應急救援通信系統建設過程中，應當從以下幾個方面著手。

（一）煤礦井下應急無線通信系統基本需求

對于煤礦井下應急無線通信系統而言，其與地面系統之間存在著較大的差異，具體體現在如下方面：

1.通信環境復雜性

煤礦巷道多存在著一些轉角，這就導致無線信號傳播受阻，會出現各種類型的信號強度影響因素，比如反射、多徑衰落以及折射等。

2.線行受限分析

井下巷道一般采用封閉式，在有限空間范圍內，內部分支、彎道和上下坡位置，會出現巷道內景復雜多變等現象，如不及時采取措施應對，則可能會形成非視距信號通信場景。

3.環境惡劣

當發生煤礦井下事故時，可能會產生易爆、燃氣體，而且量比較大；同時，還可以出現滲水現象，對巷道結構造成破壞。基于此，在應急通信系統設計過程中，應當有強擴展性以及魯棒性，以便于能夠有效適應特殊的場景需求。

4.無電源供電

井下事故發生以后，就會將原供電系統切斷，整個系統中的所有需電設備均無法正常運行，甚至可能會造成供電設備損壞。由此可見，在現代無線通信系統建設過程中，應當解決好自我安全供電問題。煤礦井下應急救援通信系統的使用環境、場景等都非常的特殊，要求系統質量更高。根據實況，我們結合已掌握的情況，建立切實可靠的煤礦井下應急救援通信系統，其必須滿足以下要求。

第一，系統載頻不宜過低。因煤礦井下信號通道所處的環境比較復雜和特殊，如果系統載頻過低，則收發信號過程中可能更加依賴于感應線路來實現傳輸之目的。

第二，多跳結構以及自組織。煤礦井下空間有較多的轉折，通信信號受阻概率也非常大，無線應急救援通信系統應當有多跳結構，基于中介轉發來放大信號，以確保點對點的通信良好性。在此過程中，還應當設計自組織性，以便于形成網絡，并與煤礦井下部署。

第三，體積小、能耗低。煤礦井下救援設備，應當在井下空間內優化布設，而且要嚴格控制體積，方便攜帶。整個通信系統的能耗不能太大，可自行解決安全供電問題，確保能夠在井下持續供電。

（二）優化設計系統架構

基于上文對煤礦井下應急通信系統的建設需求分析，以下將對Mesh網絡系統應用基礎上的應急通信系統架構進行設計。

從整體架構來看，該系統采用了分級無線網絡模式，具體由MC以及MR組成。實踐中，如果出現了煤礦井事故或者人員受到了威脅，則救援人員只需攜帶MC和MR進入受難井下巷道，即可展開及時搜救工作。不同的MR之間連接以后，又形成了一個骨干網絡系統，此時搜救人員可攜帶MC，只需與其中一個MR正常連接，即可與地面保持正常通信。對于不同的MC而言，彼此之間的相互通信可基于MR實現轉發之目的，由此便建立起一套比較完整的應急通信系統。

（三）優化設計系統硬件

1.器件優選

從功能層面來講，MR主要用于信號轉發及其放大等，對于硬件設備而言，其主要包括控制器、電源模塊、存儲器件以及無線通信模塊和外圍電路等。

第一，維控制器。維控制器對整個通信系統、性能等會產生較大的影響，基于對芯片性能可以有效滿足利用場景的考慮，具有一定的運算、邏輯判斷等能力，確保外部接口更加的豐富，本文選用的是S3C2440A型芯片，令其作為MR之MCU，實際上是一種精簡指令集處理設備，緩存16K、主頻400MHz，并且可實現操作系統的正常運行。

第二，無線模塊。對于無線模塊來講，其主要功能是數據信息接收以及發送，無線通信芯片采用nRF24L01，在ISM頻段集成的數據鏈路協議非常完整，而且速度能夠達到2Mbps，只需簡單的進行外圍電路布設即可利用。

2.硬件架構

元器件選定以后，再優化設計硬件整體架構，對于MR整體架構而言，模塊核心是MCU，通過無線收發模塊、總線等進行通信、傳輸命令和數據。較之于MR而言，MC架構有相似之處，只是增加了一些語音通話功能，在整體架構上二者均可利用。

3.接口電路

第一，對存儲單元接口進行電路優化設計。本文所研究的通信系統存儲單元，主要利用了FLASH以及SDRAM存儲器。對于SDRAM而言，主要作為系統內存應用，其頻率與總線之間保持一致，能夠有效進行快速擦寫。然而，實踐中應當不斷進行刷新，以確保數據的客觀有效性。對于FLASH而言，其作為非易失性存儲設備，掉電以后數據信息也不丟失，而且能夠隨意擦寫，一般作為固態存儲裝置，可存儲代碼以及相關信息數據。

第二，優化設計電源電路。該系統中的無線網卡需供電電源5V，存儲器電源3.3V，MCU電源需1.3V。實踐中，為了確保電壓的統一需求，供電采用5V電源，利用芯片對電壓處理以后，電壓3.3V。

結語

煤礦井下應急通信系統得以廣泛地應用和發展。本文結合井下實際情況和需求，將無線Mesh網絡系統和技術設備引入井下，并且設計了Mesh網絡應用基礎上的井下應急通信系統，其成本非常的低，而且部署也比較靈活，有利于提高煤礦井下應急救援效率的提高。

煤礦應急系統論文:煤礦應急管理與救援指揮信息系統開發

摘 要：煤礦應急管理與救援指揮管理系統是一套集指揮調度、災害演示、預警預測、快速反應、恢復重建、應急保障和監督管理于一體的應急救援指揮平臺。同時，系統將信息管理與GIS平臺相結合，實現了重大危險源、重要工作地點的可視化監測監控。系統在信息管理、風險分析、決策支持、協調指揮等方面為集團公司提供了一套應急管理與救援指揮整體解決方案。

關鍵詞：應急管理 救援指揮 信息管理 系統開發

1 開發背景

近年來，我國煤炭行業的發展十分迅速，但煤礦安全問題并沒有得到根本解決，重特大事故時有發生，煤礦安全生產事故造成大量人員死亡和巨大財產損失。傷亡事故的主要原因是缺少高效、協調、統一的應急救援和救援指揮管理機制。在此背景下，為進一步提高企業日常安全管理和應急救援水平，特研發了該系統。

2 國內外研究現狀

2.1 國外相關產品及技術現狀

發達國家普遍重視信息管理、風險分析、決策支持和協調指揮等應急管理技術在煤礦應急救援中的研究與應用。美國在“9.11”事件以后，在全國范圍內加快建立綜合性、一體化的突發公共事件處理方案，提供全國突發事件的預防、準備、響應和恢復的標準與規范，并從2005年開始要求各州、部族和地方政府都采用NIMS來處理突發事件。德國內政部門在2001年著手建立了“危機預防信息系統”，構造了一個聯邦和地方政府的事件響應和公眾信息網絡，為突發公共事件的救援提供信息服務。英國RobshawL教授提出用信息技術來提高采掘工作面的活力能力。他利用信息技術建立一個煤礦信息系統，該系統給企業經理提供了關于煤礦采掘工作面性能的及時、準確地信息。

2.2 國內相關產品及技術現狀

北京大學毛善君教授帶領團隊開發的礦山地理信息系統平臺LongRuan GIS，已經在我國大部分煤礦使用。LongRuan GIS作為完全從底層開發的地理信息系統，引領了我國礦山地理信息系統發展方向[1]；重慶大學程平等研究設計了煤礦應急救援指揮通信平臺[2]，中國礦業大學（北京）劉金城設計了煤礦瓦斯爆炸事故應急輔助決策系統[3]，為我國煤礦的應急救援管理工作做出了貢獻。

3 系統功能

（1）應急救援管理系統可快速、準確地為決策者提供救援預案，以輔助決策者對事故救援作出決策，為救援工作節省寶貴時間。

（2）應急救援指揮系統按照扁平化、準確性、以人為本等五大原則，分為應急值守、應急救援和事故管理。應急值守實現在三維模型上動態監控安全、人員定位數據，發現危險，及時報警，啟動應急救援程序。事故管理實現對災害事故的匯總管理。

（3）監測監控系統可實現實時在線的檢測監控數據展示、在線查看和危險指標報警，為災害預警提供決策依據。其人員定位功能更能在救援活動中起到關鍵的作用。

（4）應急救援保障系統可完成救援人員、物資的綜合管理，實現優化配置、綜合利用、全面部署的戰略規劃。

4 系統開發的目標

（1）通過預先設計的綜合應急預案，迅速組織救援隊伍，利用一切可以利用的力量，在災害事故發生后迅速控制其發展，并努力使災害損失將至最低。

（2）通過研究煤礦應急管理與救援指揮信息系統，實現對煤礦工作人員提供安全全方位服務，使煤礦能及時更新安全信息，降低安全管理成本，在發生事故時能及時作出反應，并采取相關措施，提高事故的救援效率，有效減少事故損失。

（3）煤礦應急管理與救援指揮信息系統借助GIS平臺，利用基于復雜地質條件下三維地質模型建模技術[4]，實現對井下工作環境的三維展示，在災害發生時，可直觀顯示井下實際條件，為決策者對事故救援作出決策提供依據。

（4）應用計算機信息技術建立煤礦應急管理與救援指揮信息系統，可有效提高煤礦企業的信息獲取能力、快速反應能力、組織協調能力、決策指揮能力、防災減災能力。

5 技術路線及研究方法

（1）整體技術實施路線包括：需求分析、概念結構設計、邏輯結構設計、物理結構設計、系統實施、系統運行與維護等階段。

（2）前端開發工具用C#來實現，后端數據庫管理工具使用SQL Sreverse2008來實現，數據庫系統采用的借口，使煤礦應急管理與救援指揮信息系統具有異構多源數據訪問的能力。

（3）建立煤礦應急救援指揮與管理信息平臺，把監測監控預警子系統與應急救援指揮系統有機結合起來，實現煤礦救援的安全、快速、高效和有序，最大限度減少事故發生所造成的人身傷害和財產損失。

（4）根據系統詳細設計編碼并調試所有的功能模塊，并利用實際資料檢驗程序的正確性與容錯性。在調試程序過程中，與相關專業技術人員密切配合，檢驗功能模塊的實用性，并及時加以修改。

6 主要創新點

（1）建立了煤礦井下監測專用軟件平臺，完成了煤礦安全監測監控數據的分析和處理，實現了系統與監測設備及其他軟件系統信息共享。

（2）基于Longruan 3DGIS平臺，實現了避災路線的與救災路線的可變化。

（3）系統對應急預案在數據庫進行拆分，實現了和應急救援流程的無縫集成，實現了應急救援程序的可視化。

（4）把礦山應急救援支護管理數字化，把大多數煤礦依托的紙質預案和傳統通信手段提升到應用信息化平臺，實現了狂三應急救援指揮的高效、科學和智能化管理。

（5）建立了基于GIS的三維可視化集成數據平臺，實現危險源三維動態數據的顯示及三維可視化救援與值守。當災害發生時，能在根據實際情況建立的巷道、硐室、工作面等三維模型上動態地生成事故報告，并啟動應急救援預案，同時還可以根據災害發生的類型，自動生成最短的救災路線，在三維模型上動態地顯示，為救援工作提供建設性建議。

7 社會效益分析

礦山應急救援指揮管理是礦山安全生產工作的重要組成部分，全面做好礦山安全生產應急管理工作，盡可能避免和減少礦山事故造成的傷亡和損失，是堅持“以人為本”、貫徹社會主義和諧社會的具體體現。是維護社會穩定人民群眾根本利益的需要，對預防和應對礦山突發安全生產事件，減少礦山突發事件造成的損失，具有重要意義。同時本系統有助于煤礦的日常管理，提高決策者的決策能力，增強管理人員的安全知識，強化人員的安全生產意識，提高人員應急反應和逃生能力。煤礦應急管理與救援指揮信息系統的應用，能夠在煤礦應急管理和應急響應能力方面提供一種新型的信息化、智能化平臺。

煤礦應急系統論文:姚橋煤礦井下應急數字廣播系統的研究及應用

[摘 要]本文簡述了姚橋煤礦井下應急數字廣播系統的實現、區域劃分、設點數量及救災功能，詳細分析了系統具體技術要求及系統設計原則，在實踐應用中取得了較好經濟效益和社會效益。

[關鍵詞]廣播系統；設計原則；技術要求；系統功能

1.概況

姚橋煤礦井下應急數字廣播系統（以下簡稱廣播系統）以井下工業以太環網作為數據傳輸平臺，使用光纖或通信電纜連接主、副音箱等設備，實現應急數字廣播。該系統覆蓋區域總計安裝應急數字廣播作業地點50處，主要分布在3個采煤工作面上、下兩巷，8個掘進工作面，6個人行車場，大泵房，運輸調度室，猴車上、下人位置，主要變電所及軌道甩道口處。該系統以各種應急預案為基礎，具有智能語音告警及應急救援功能，日常在指定區域可以播放背景音樂、播放安全宣傳教育音頻。當井下出現重大安全事故時，可以根據事先設定程序，調動相關應急預案，指揮現場人員撤離；可以人工調用應急預案語音材料，播放給指定區域，也可以地面調度室終端設備實現直接喊話，直接指揮有關人員撤離。

2.設計原則

廣播系統的建設是煤礦信息化建設的重要設施，是煤炭安全生產管理體系的重要組成部分，必須從網絡信息體系建設的全局考慮，將系統建設成一個高起點，易于擴充、升級、管理和使用的廣播通信系統。主要設計原則包括：

高可靠性：穩定可靠運行是礦用應急通信保障系統建設目標的關鍵，保證在系統設計中選用高可靠性的產品設備，充分考慮冗余、容錯和備份能力，同時合理設計系統架構，最大限度地支持系統的可靠運行。

安全性：煤炭系統作為國家的基礎能源系統，設計中必須考慮防止內部及外部非法訪問的措施，保證系統數據的安全傳輸。因此需要制訂統一的系統安全策略，整體考慮系統平臺的安全性。

網絡可擴展性：根據未來業務的增長和變化，網絡可以平滑地擴充和升級，最大程度地減少對網絡架構和現有設備的調整。

可實施性：本次工程將充分分析現有的工業以太環網及既有的調度通信系統環境，充分考慮網絡的可實施性。

技術先進性：在保證滿足基本業務應用的同時，又要體現網絡的先進性。在網絡設計中要把先進的技術與現有的成熟技術和標準結合起來，充分考慮到網絡應用的現狀和未來發展趨勢。

高性能：骨干通信節點的性能是整個網絡良好運行的基礎，在設計中必須保障設備的高吞吐能力，保證各類型信息的高質量傳輸，使系統成為煤炭安全生產管理的重要輔助設施。

經濟性：在充分利用現有資源的情況下，最大限度地降低系統的總體投資，有計劃、有步驟地實施，在保證網絡整體性能的前提下，充分整合礦區現有的各類型通信廣播系統。

開放性：相關產品的選擇要以先進性和適用性為基礎。廣播系統采用通訊協議應為國際通用協議，并免費向用戶開放通信協議，使該系統能與綜合自動化系統融合。系統具備二次開發接口，滿足維護、開發應用軟件的需求。

3. 廣播系統具體技術要求

3.1 廣播系統的總體技術要求

廣播系統以井下工業以太環網作為數據傳輸平臺，上、下人行車場、各甩道口和無人值守猴車（處于靜止狀態）等主要巷道可使用光纖或通信電纜連接主、副音箱等設備，實現應急數字廣播。系統應滿足井下采掘工作面使用通信電纜通信的需要，且數據傳輸距離不小于2000米。系統建成后應達到井下應急廣播的需要，聲音清晰、無雜音、單個音箱聲音單方向覆蓋范圍不小于150米。

廣播系統應實現雙向通信功能，井下人員聽到音箱聲音后可以通過該系統實現與礦調度的信息傳遞。

采掘工作面應滿足2種方式廣播：即可采用環網實現應急數字廣播，也可采用現有調度電話通過網絡傳輸實現應急通信或廣播。

3.2 廣播系統的覆蓋區域要求

廣播系統總共設計安裝應急數字廣播作業地點53處，主要分布在3個采煤工作面上、下兩巷，8個掘進工作面，人行車場，猴車上、下人位置、避災硐室，主要變電所及軌道甩道口處。

3.3 廣播系統的架構要求

⑴. 廣播系統主要設備包括系統管理軟件及應急廣播服務器、信號傳輸部分、礦用本安型音箱等。由地面和井下兩部分組成：地面部分由麥克風、應急廣播服務器、應急廣播客戶端、中繼網關通信設備及相關附件組成。井下部分由礦用隔爆本安型主、副音箱、礦用隔爆兼本安型電源及相關附件組成。

⑵. 以井下工業環網作為系統的傳輸通道，易于系統的建設。

3.4 廣播系統的管理軟件要求

廣播系統可以實現向線路通話，播放音頻文件等功能，也可以接收井下線路的聲音并將通話聲音保存。同時可根據不同的需要設置權限部署在不同的服務器上。

整合現有的語音通信系統，統一界面，統一管理。

調度室直接對擴播、調度電話各點進行緊急呼叫或廣播各分機點、在線狀態顯示。

一鍵通緊急廣播（通過設置好的語音報警源直接傳輸到井下話站音響）。

豐富靈活的軟件接口，支持定制開發。

支持軟件遠程操作運行環境：支持WINXP、WIN7、WIN 2003、 WIN 2008操作系統。

同時具有與人員定位系統、安全監控系統的相互聯動的功能。

3.5 廣播系統的環境要求

⑴.安裝地點：大屯煤電姚橋煤礦

⑵.海拔高度：地面不大于1000m，井下不小于 -1000m。

⑶.安裝環境：煤炭礦山工業環境。

⑷.環境溫度：地面-18℃～45℃，井下2℃～40℃。

⑸.環境濕度：井底約95%，井口60%～85%。

⑹.耐震能力：按8度烈度設防。

⑺.運行方式：24小時連續工作制。

3.6 廣播系統的主要材料設備如下表

4. 廣播系統的功能

4.1 支持雙重調度管理功能

通過廣播系統可組成全礦區廣播通信管理系統：當發現井下某個地點有異常情況，通過公司總調度室，即可實現各煤礦的調度通話，也可通過公司局域網訪問應急數字廣播系統對煤礦井下某個工作面直接講話或播音，從而真正實現公司總調度室和礦調度室雙重調度管理功能。

4.2 設備狀態顯示及故障檢測功能

廣播系統設備都可顯示具體工作狀態，便于工作人員及時發現處理。由于終端為網絡或通信設備，具備靈活的IP地址或電話號碼設置，因此通過管理軟件可以通過編程來控制設備的IP或電話號碼，以達到控制音箱及實時顯示工作狀態的效果。

4.3 廣播系統呼叫功能

當井上管理人員要通過廣播系統通知井下工作人員時，在調度室操作臺上輸入井下礦用隔爆兼本安型音箱的IP編碼或電話號碼，系統自動接通井下礦用隔爆兼本安型音箱。

4.4 雙向通信功能

調度中心可以通過操作臺或訪問應急廣播服務器對井下音箱進行講話，井下人員也可以通過井下設備終端與礦調度進行對話。

4.5 廣播分區不受限制

根據礦區廣播系統需要，可以對礦區廣播進行無限制分區，使得使用效率最大化。

4.6 音箱音量任意控制

根據井下區域不同，在調度室可以任意控制網絡音箱的音量大小。每個音箱具有單獨調節音量功能，并且可以任意選擇各個網絡音箱播放的不同背景音樂和宣傳語音廣播等內容。

4.7 遠程廣播系統管理

廣播系統實現了真正意義上的無人職守，能夠通過廣播系統軟件實現對整個系統設備進行遠程管理與監控。可以通過計算機發送語音對井下進行應急廣播。界面友好，操作方便，真正實現了可尋址到點控制。

5. 結語

姚橋煤礦廣播系統實現了真正意義上的無人職守，能夠通過系統軟件實現對整個系統設備進行遠程管理與監控。可以通過計算機發送語音對井下進行應急廣播。界面清晰，操作方便，真正實現了尋址到點控制。通過本系統可組成全礦區廣播通信管理，當發現井下某個地點有異常情況，通過公司總調度室，即可實現各煤礦的調度通話，也可通過公司局域網訪問應急數字廣播系統對煤礦井下某個工作面直接講話或播音，從而真正實現公司總調度室和礦調度室雙重調度管理功能。經過姚橋煤礦井下的實際應用取得了較好經濟效益和社會效益。

煤礦應急系統論文:建立煤礦事故應急救援系統的分析研究

摘 要：隨著世界生產安全不斷重視，尤其是對生產一線的工作者生命安全的不斷重視并且國家安全生產政策的不斷提出，但事故發生不斷并且高頻，面對突然煤礦事故尤其是大型事故，怎樣有效的處理緊急問題至關重要。本文主要建立煤礦事故應急系統，通過各種軟件建立效果分析，并且構建該系統框架圖，該系統的建立為煤礦事故救援提供了最優處理方案。

關鍵詞：煤礦；事故；比較；系統

1 建立煤礦事故應急救援系統的意義

加強對煤礦事故應急救援工作的領導，保證事故應急響應及時、搶救迅速有效，提高應急預案的啟動速度、執行效率以及執行的準確程度，提高管理的現代化、智能化、系統化水平，盡最大可能減少和降低事故發生時所造成的人身傷害和財產損失，建立一套煤礦事故應急救援預案管理信息系統具有十分重要的意義。為了貫徹執行國務院《關于加強安全生產工作的決定》、《中華人民共和國安全生產法》、《煤礦安全生產條例》等法律法規。一方面，自我國煤炭資源得到很好地發展，礦井年生產力的不斷提高，相應人員的配備比以前更多，尤其在社會高速發展經濟的社會背景下，提高礦井各項工作效率也是至關重要；另一方面，在一旦發生重特大安全事故時，事故應急信息系統能提供完善的應急救援程序，促進煤礦重特大事故的防范工作，提高煤礦有效應對各種突發事件的能力，能做到處變不驚加強各部門的聯動與配合，充分調動生產單位應急救援的各種資源，臨危不懼，從而使救援工作有條不紊地開展，損失降到最低。

2 建立煤礦事故應急救援系統存在的問題

建立煤礦事故應急救援系統，不但要投入大量的人力、物力和財力，還需要配備多學科人才，包括礦產資源學、采礦學、應用化學、地質學、巖土工程學、環境學、材料學、工程力學、安全科學、計算機、流體力學、管理學、系統學等；另外，煤礦事故應急救援系統是一門集采礦學與現代管理技術系統的交叉學科，需要大批的復合型人才，但是在煤礦開采領域，這樣的人才是很稀缺的，隨著國發〔2010〕30文件的，安全生產，但煤礦事故在我國高發，保護勞動者生命安全很有必要建立煤礦事故應急救援系統。

3 建立煤礦事故應急救援系統的步驟

建立煤礦事故應急救援系統的主要功能是加強對煤礦事故救援的領導，保證事故應急響應及時、搶救迅速有效，提高應急啟動速度、執行效率以及執行的準確程度，提高管理的現代化、智能化、系統化水平，盡最大可能減少和降低事故發生時所造成的人身傷害和財產損失。

3.1 收集整理數據、網絡設計

在建立煤礦事故應急救援系統之前，就要對該煤礦的人員信息（年齡、工作經驗、應變能力和專業研究深度等）、地理位置、交通要道、設備、本地管理協調機構等信息的綜合評價和掌握。這些數據對后面本礦建立煤礦事故應急救援系統有著很重要的意義。

實現組織、成員及其職責的管理，實現用戶管理，完善的用戶管理機制，可以對用戶設定密碼安全認證與操作權限，擁有相關權限的人員才可以進入系統，高級別的用戶可以搶奪低級別的用戶的控制權，確保控制唯一性；擁有權限的用戶可以方便地對系統配置進行查詢和修改，并進行系統維護工作。可進行系統設置、數據整理、備份、恢復等功能。調查本礦所有機構設置，對于管理職能重疊、人員配備不足、人員分管工作不明進行整頓，綜合建立煤礦事故應急救援系統。

3.2 建立數據庫、錄入數據

數據庫的選擇對煤礦事故應急救援系統的建立有很大的影響。現在一般可以應用Excel、Access、Microsoft office Infopath、Visual Basic、Visual C++、Visual J++、Visual InterDev、Visual SourceSafe 、FoxPro等軟件開發數據庫，Excel、Access、Microsoft office Infopath 軟件建立數據庫前期工作量少，所建數據庫直觀明確，但是隨著數據的膨脹，后面查詢會帶來工作量增加。考慮到軟件普遍、易操作、效率高、快速等特點，采用Visual FoxPro 建立煤礦事故應急救援系統整體性強、層次分明、較高的處理速度、利于后面的開發。

該系統基礎信息管理模塊用于危險源數據庫、法律法規數據庫、典型事故案例數據庫、應急救援器材設備數據庫及其他應急救援數據庫的數據輸入、編輯和輸出。

數據庫的設計決定著該系統的性能的高低甚至成敗，所以在設計數據庫時，按照事故類型進行數據庫設計，事故類型分為瓦斯、地質水文、煤塵爆炸、煤與瓦斯突出和通風安全，分類的優勢在于事故發生時，按照事故類型進行數據查詢，找到處理事故的最佳人員配置和管理結果，把事故的生命和經濟損失減到最低。

3.3 數據查詢及事故匯報子系統的嵌入

該數據庫主要是通過該礦的具體情況（地理位置、交通條件、本礦地質條件等因素）建立的，通過礦上事故處理各領域專家綜合考慮然后建立的事故應急救援處理方案，在進行事故類別查詢，得到最優事故處理方案。例如，當本礦出現水淹井事故，在該系統查詢欄里面輸入地質水文，系統查詢處理水害事故的最優方案，查詢結果里面出現處理水害專家，也及相應的人員、設備配備，還有先前該類事故經驗和教訓。同時還有出現事故匯報流程，做到事情緊急情況下，有條不紊的運行。

4 結束語

煤礦事故應急救援系統是隨著經濟增長特別是對以人為本的理念深入人心，有關法律法規和經濟體制的不斷健全的結果，是一個經濟、安全生產的綜合項目的研究。同時這個也是一個不斷更新的動態項目，將隨著新技術、新理念、新型經濟的發展而不斷進步，為安全生產提供了一個嶄新的、高效的、更深層次的穩定系統。但同時也要注意該系統為事故發生提供了很優化的救援方案，與實際發生事故時，系統內部各塊能否真正得到順利，還要定期進行實際演練，各單位達到最佳磨合狀況。

煤礦應急系統論文:地理信息系統在煤礦災害應急救援中的應用淺析

摘要：在煤礦災害發生過程中，根據地理信息系統的特點及優勢，將其應用于應急救援中，可以極大地提高救援效率，最大限度的降低人員、財產的損失。

關鍵詞：煤礦災害 應急救援系統 地理信息系統

一、引言

隨著煤礦開采深度的加深，地質條件也將會愈加的復雜，各種事故會嚴重威脅著礦工的生命安全和煤炭生產的正常進行。通過建立生產安全事故應急救援預案，可以控制礦山發展并盡可能排除事故及礦井災害，保護現場人員及場外人員的安全，將礦井災害對人員、財產造成的損失降低到最小程度。

地理信息系統（GIS）是一種基于計算機的工具，它可以對在地球上存在的東西和發生的事件進行成圖和分析。GIS技術把地圖這種獨特的視覺化效果和地理分析功能與一般的數據庫操作（例如查詢和統計分析等）集成在一起，從而使大量抽象、枯燥的數據變得生動、直觀和易于理解，提高工作效率和管理工作的科學性和準確性。

二、地理信息系統的特點及優勢

地理信息系統是以地理空間和動態的地理信息為地理研究和地理決策服務的信息系統，已被廣泛用于資源管理、城市規劃、應急救援等各個領域。地理信息系統的主要特點和優勢有：

1、標準的信息存儲、查詢功能。GIS可以將各種不同的數據轉化成利于計算機存儲的內部格式。GIS不但包括各種要素分布的空間位置，也包括其實體特征的屬性數據，同時還有明顯的時序特征，而且空間數據和屬性數據之間是一種密切的對應關系，空間信息和屬性信息形成一個有機的整體。通過檢索空間數據可查詢相應屬性信息；通過檢索屬性數據也可以查詢相應的空間信息。避免了圖形與相應的屬性數據分離的現象，給企業資源的全面管理帶來了極大的方便。從圖形學的角度來看，GIS實質上是一種便于計算機處理和網絡傳輸的數字化地圖或圖紙，可以方便地對空間數據進行輸入、編輯、顯示、查詢、空間分析和輸出打印，也可以利用三維動態仿真技術對各種要素實現仿真模擬，構造一個符合實際的模擬空間，展現各種地物之間復雜的時空關系。

2、便捷的的數據管理功能。一些數據庫和應用系統公司，如Oracle，Microsoft和SAS等，已擴展了其產品容納空間數據管理功能。另一方面，許多GIS軟件也包含空間數據庫引擎數據模型，借助這一模型可將空間數據加入到關系數據庫管理系統中。這樣使得大規模的GIS系統與空間數據技術一體化成為可能，便于各種系統的集成和信息共享。

3、優秀的空間分析功能。空間分析是地理信息系統最主要的特色。GIS系統可以利用其空間數據庫和屬性數據庫，結合高效的算法進行空間分析。如對距離某一事故地點一定范圍內各種空間要素的搜索，并對相關信息進行統計分析，為事故處理提供所需要的信息和應急預案等。這種空間分析的功能是其他信息管理系統無法實現的。

三、煤礦災害應急救援地理信息系統模塊功能設計

根據系統需求分析和開發目標，煤礦災害應急救援系統應主要包括以下幾個模塊：

1、信息管理模塊。該模塊主要由礦井相關的各種基礎信息數據庫和地物屬性分布組成。基礎信息包括礦井基本情況數據庫、井下主要設備信息數據庫、安全設備數據庫、地質條件數據庫、主要災害信息數據庫以及實時的采掘工作面分布等。它具有實時維護、更新和管理煤礦基礎信息所需的基本功能。？

2、應急預案模塊。主要包括礦井災害應急預案、應急救援隊伍、救災設備數據庫、救災專家數據庫以及國家級礦山救援基地分布等內容。在礦井災害應急預案中可以查詢到通用的應急救援預案，如國家局制定的礦山重特大生產安全事故應急預案，也可以查詢到針對本礦井實際的自行制定的應急預案內容。它具有維護和管理整個礦井災害應急救援的基本功能。

3、災害處理模塊。囊括了礦井災害從預測預報到控制處理的一般方法，主要包括礦井災害預測方法、礦井災害控制方法、礦井災害處理方法。同時還提供了礦升災害案例庫這一功能，方便查找相關的礦井災害案例，以期達到學習借鑒的目的。

4、法律法規模塊。此模塊提供了礦井生產適用的各項法律法規和部門規章制度，包括國家級及省級煤礦安全規程。能夠按照目錄、索引和關鍵字進行查詢、打印，同時預留了擴展接口，用戶可以隨實際變化增減法律法規條文，有效地減少了檢索規章制度文件的時間，為領導者做出正確的決策提供法律依據。

四、煤礦災害應急救援地理信息系統的實現與應用

礦井災害救援制約因素多、情況復雜多變，與其他行業的搶險救災工作相比，具備更強的技術性、時效性和更大的危險性，要求反應迅速、判斷準確、應變及時、措施有力，一旦事故發生，需要多支救援隊伍密切配合、集中指揮展開救援工作。

建立礦井應急救援系統的目的：一是發生事故后控制危險源，避免事故擴大，在可能的情況下予以消除；二是盡可能減少事故所造成的人員和財產損失。因此，礦井災害應急救援系統不僅要包括危險源空間布局、礦井環境狀況、關鍵設施狀況、應急救援力量等實體空間，而且還應涉及社會經濟領域的非實體因素，如人員分布、財產分布等。？礦井應急救援作為一個動態運行的過程，其復雜的災害生成機制需要強有力的信息分析工具的支持。地理信息系統是解決這一問題的有力工具。

本系統主要利用GIS開發軟件，將煤礦生產工作范圍內的電子地圖、屬性數據以及統計數據相結合，構成地理信息系統平臺，通過此平臺，實現生產工作范圍內井下巷道、采掘工作面和各種機械、安全設備數據及其他數據的全面整合，達到數據統一管理和資源共享。同時在此基礎上提供災害預測、控制和應對方案，提高管理工作的科學性、規范性，以及災害處理工作的及時性、準確性。

五、結束語

該系統可以實現對礦井基本情況、主要災害信息、危險源分布及救災力量等信息的查詢、圖形編輯、屬性更新，確定特定災害的影響范圍，大致預測災害損失。在災害應急響應與快速救援指揮中顯示最佳避災路線，調度與管理抗災力量，對應急預案數據庫進行決策支持和數據更新，從而方便生產單位在災害發生時及時啟動相應的應急預案，輔助領導全面掌握災情并進行救災指揮決策，將災害損失降到最低限度。

煤礦應急系統論文:煤礦應急通信保障系統的研究與應用

摘 要 由于科技的發展和國家的重視，煤礦事故的發生率在近幾年來已經有所下降。然而由于煤礦工作的環境復雜，目前我國仍然無法避免煤礦事故的發生。所以，事故發生后的應急通信保障和人員救助成了國家的關注重點。由于煤礦應急通信保障系統對于挽救曠工生命工作有著重要的影響，本文通過了解煤礦應急通信保障系統的研究現狀和存在的問題，提出了煤礦應急通信保障系統未來的研究方向的同時，也對煤礦應急通信保障系統的未來應用做出了概括。

關鍵詞 煤礦事故;煤礦應急通信保障系統;研究

煤炭的開采是我國重要能源的主要來源，但是煤礦事故的發生使得人民的生命財產受到了威脅。煤礦應急通信保障系統為事故救援提供了有力的技術支持，也對安撫被困人員情緒起到了巨大的作用。然而該通信保障系統受困于現代技術的發展，仍然存在著諸多不足，給煤礦事故的救援帶來了一定困難。

1 煤礦應急通信保障系統的研究現狀

當一場煤礦事故發生后，井下通信的中斷會導致救援部隊無法確定井下情況，因此無法完成制定人員救援的措施，嚴重影響了救援時間。而目前的煤礦應急通信保障系統為了適應井下的復雜環境，存在著設備小、布設快速、可移動、簡單操作等優點，使得井下的通信系統靈活性較高。

目前礦井的主要通信方式有中頻感應通信、VHF泄漏通信、礦井蜂窩無線通信以及短距離無線通信網絡等。礦井應急通信保障系統屬于有線和無線技術為一體的信息設備，需要建立有線、無線相結合的通信保障系統。目前我國煤礦應急通信保障系統的主要功能是：在事故發生后，通信設備可以保證井下人員與救援人員的聯絡，使得救援人員可以根據通信數據對受困人員進行定位，采取相應的救援措施。因此有線技術和無線技術的發展對于煤礦應急通信保障系統的發展有著重要的意義[1]。

2 煤礦應急通信保障系統的存在問題與研究方向

1）煤礦應急通信保障系統的存在問題。

一方面就目前的煤礦應急通信的幾種主要通信方式來說，其中的中頻感應通信利用專用的感應線和無線電波傳輸信息，其系統的穩定性較差。而VHF泄漏通信系統利用無線電輻射泄漏原理實現通信，但是有布線的局限性且費用較高。礦井蜂窩式無線通信系統雖然在救援時較為可靠，但是其初期規劃較麻煩，并且設備較為昂貴。短距離無線通信系統是利用現在的WIFI網絡技術的通信系統，支持多媒體的通信，且擁有成本較低、部署靈活等特點。但是由于目前該技術發展的較晚，所以還沒有被廣泛的應用。另一方面，我國的煤礦應急通信保障系統的應急求救信息處理的自動化程度較低，求救信息的處理仍然以人對計算機的使用為主。即使安裝了應急自動化報警裝置，也由于信息系統的通信平臺功能缺乏而無法實現信息的共享，無法使應急通信系統及時發揮其作用。再者，由于井下事故發生的比較突然，人員受困的地點往往有多處，在進行一個地點人員救援時，如果不能及時同步的將救援消息傳達，可能導致其他地點的人員傷亡。但是由于目前的井下作業員的通信設備有限，通信同步的問題仍然沒有得到解決。最后，目前在事故發生后被困人員的數量統計仍然是以現場調查的方法為主，根本無法讓全部礦工的安全得到保障。

2）煤礦應急通信保障系統的研究方向。

基于煤礦應急通信保障系統的研究現狀和存在問題，可以對煤礦應急通信保障系統的研究方向做一個大致的總結。一是大力發展煤礦應急信息系統的有線無線技術，降低煤礦通信系統的建設成本，保證先進技術在全國多處礦井的普及。二是建立多個煤礦應急信息系統，防止某處煤礦應急信息系統失靈的狀況發生。三是利用現代信息技術創立一個集求救、通信、指揮、調度為一體的信息系統，通過高度智能化的系統提高救援的效率。四是通過增設擴音設備或增添多處的通訊線路和設備，保證礦下每處位置都能及時收聽到救援的相關信息。五是完善煤礦應急通信系統，增添礦下監控的系統環節，可以實時的掌握井下人員的數量及分布等情況。總之，完善煤礦應急通信系統，不斷的確立煤礦應急通信保障系統新的研究方向，是保證我國人民生命財產安全任重而道遠的的任務[2]。

3 煤礦應急通信保障系統的未來應用

隨著科技的發展，煤礦應急通信保障系統也會越加完善，在煤礦事故的應用上也會實現更多的功能。監控系統的完善首先可以使煤礦應急通信保障系統在事故發生前掌握礦下人員的位置信息及人數和活動情況。而在礦難發生時高智能化的系統可以通過對求救信號的捕捉，及時做出應急措施，通過廣播等通訊措施對礦下其他區域人員做出疏散警告，防止更多人員受困。同時高智能化的系統將求救信號通過網絡共享給救援部隊，并將之前掌握的人員數據提交給趕來救援的隊伍，便于救援部隊及時部署救援計劃。在救援部隊趕到后就可以利用煤礦應急通信保障系統的多途徑的通信設備聯絡到每一個井下的受困人員，掌握井下的基本情況。在執行救援措施時又可以通過這些有線和無線的通信設備對其他等待救援的人員做出安排。如此，通過煤礦應急通信保障系統的不斷研究和完善，可以給煤礦救援提供更大的貢獻，完成煤礦應急通信保障系統的使命[3]。

4 結論

煤礦應急通信保障系統的研究是完善其應用效果的重要方法。只有做好對煤礦應急通信保障系統現狀的了解，掌握其存在的問題，才能確定煤礦應急通信保障系統的研究方向，完成對其各方面的研究。總之，做好煤礦應急通信保障系統的研究，才能提高煤礦應急通信保障系統的應用效果，為保障我國人民的生命財產安全做出一份貢獻。

煤礦應急系統論文:基于GIS的煤礦事故應急救援信息管理系統開發與應用

[摘 要] 煤礦井下救援工作因為其特殊的行業特點和自身特色，目前已有的其他部門、行業、以及其他國家的救援系統無法直接應用。本文根據對象分析法，

結合了GIS信息化技術對煤礦井下區域性救援進行了分析，認為分析井下區域性救援系統信息化設計的關鍵在于對煤礦井下GIS救援的表達，應用數據分析技術，最后GIS救援系統數據模型，利用煤炭井下區域性救援及分布聯系建立了井下信息可視化系統。

[關鍵詞] GIS； 煤礦； 事故應急救援； 信息管理系統

1 GIS技術應用在煤礦領域的意義

隨著電子技術和無線通信技術的高速發展，軟/硬件開發工具的不斷更新，GIS 技術獲得了飛速發展。從最早的單點定位和相對定位，發展到現在的差分定位和廣域差分定位；從原先的數據后處理到現在的實時數據處理；從單 GIS 接收機時展到現在的多星座 GNSS 接收機時代。另外，GIS 技術在民用領域的發展更加快速，如汽車導航，大壩、橋梁、高層建筑變形救援，災害救援及各種工程施工中的定位服務。如今，GIS產業已發展為一項全球化、規模化和大眾化產業，因此，大力開展對 GIS 應用技術的研究，對經濟建設和軍事建設具有十分重要的戰略意義。

從上世紀 90 年代 GIS 產品引進我國后經過 20 年的研究和發展，我國衛星導航產業取得了長足的進步，從 2005 到 2010 年上半年就創造了超過 1000 億元的產值。近年來，衛星導航產業的迅猛發展受到我國高度的重視，在國家 “十二五”規劃中，衛星導航被列入重點發展的戰略性新興產業之一，國家將在政策、法規、資金上大力支撐發展有自主知識產權的衛星導航技術，而這些政策上的優勢將為衛星導航產業發展創造巨大的空間，也成為促進中國衛星導航產業跨越式發展的主要動力。

GIS 接收機是 GIS 系統的重要組成部分，是用戶實現定位、測速和授時功能的核心部分。GIS 信號救援作為接收機內基帶信號處理的第一個環節，是跟蹤、導航電文提取和定位解算等后續處理過程的基礎和前提。GIS 接收機的一些重要性能指標與救援算法的性能有關，如 TTFF 和接收機的靈敏度。因此研究性能優越的救援處理技術對于開發高性能 GIS 接收機具有十分重要的意義，本課題正是基于此展開對煤礦區域 GIS 信號救援信息管理系統中的設計與研究。

2 GIS技術在煤礦事故應急救援信息管理系統中的應用

在智能化救援模式下利用GIS救援系統技術和雙緩存技術可建立救援系統實用模型。

2.1 幾何數據模型設計

簡單來說，系統工作原理就是通過開關進入每個手機分配一個IP地址，并存儲在GIS中的數據，在管理軟件中自動注冊到的無線信號覆蓋區域。在GIS救援系統系統中的煤，不僅要生產數據管理的固有特性，分布的各種數據整理清楚之間的層次關系。因此，生產管理系統模型包括兩個屬性信息，還包括空間格局信息。根據前面的介紹我們知道，由于GIS救援系統技術系統中各地物設備都是根據點、線、面的幾何集合構成，對象較為復雜，因此有必要對復雜地物類的屬性特征和幾何特征作出詳細的分類與定義。通常我們都可以將具備集合特征的數據分類為層次數據與幾何數據。層次數據可以帶有屬性，是把各采集到的圖形按照各自的特征、需求歸類分層，最終得到的結果，同時也是屬性與圖形的關鍵結合點。幾何數據則是對地物形狀大小、空間位置及其拓撲關系進行描述表達的基礎數據。

2.2 屬性數據模型設計

GIS救援系統信息屬性同圖形信息關系極其密切。實體對象與圖層信息都擁有單向的屬性數據。這里首先介紹屬性數據與客觀數據間的聯系。基本屬性數據一般可以分成公共屬性、獨享屬性、共名或共值屬性、可否傳播屬性、傳值屬性和傳名屬性，共計八種類型。本文簡要概括了煤炭管理系統中屬性特征模型的邏輯結構，因為各數據間存在著各式各樣的映射關系，如需要提取某種設備狀態信息的時候，我們可以進行分層查找，并根據確定的地理位置，最終獲得該的屬性信息與圖形信息，一舉找到和該相關的所有信息，很好地滿足了GIS救援系統技術系統的快捷性和簡便性。注冊后的手持機即可正常通話，并將其調制打包后通過礦用網絡交換機送到地面管理主機，呼叫目標手持機接收信號后經過振鈴提示并調制成語音給與持機者，完成一次多媒體通話。

2.3 系統交互組件設計

所謂的業務交互的組件，即能夠維護和更新信息查詢的功能組件，該組件可根據生產設施，設備和管理的運行時間，和其他類型的財產及時的警告信息，設備信息的變化可以更新和維護數據。相關參數，業務交互組件還具有一個設置管理系統GIS維護系統，權限管理和維護功能。緩存管理模塊可以用于存儲服務器訪問的地理空間數據檢索，空間數據緩存在客戶端，消除和更新緩存數據。在使用矢量柵格混合地圖服務，空間數據環境的嚴格劃分，并實施管理層，并用矢量網格劃分方式存儲數據，這是因為空間數據格式存儲在系統端口緩存的關鍵作用。高速緩存管理模塊可以結合地圖顯示模塊，用戶操作人員應在第一時間的要求，經過篩選的幾何形狀，端口緩存的屬性數據，篩選有效的數據提供給管理員。

2.4 服務器端口設計

GIS技術下的煤礦安全生產管理系統，不但和桌面應用程序結合應用功能特性極強，而且擁有易傳播、傳播范圍廣泛、交互性強且反應敏捷等優點，同時優化了Web程序交互能力差的功能，通過信息索引客戶端，可以獲取地圖、報表、屬性等數據的相應索引號，然后進行請求、緩存操作等。比如在安全操作觸及到與原顯示區相關范圍內時，緩存中已存數據即刻可以提取使用，使用同時還可以把下次要用的數據一并存儲。因此，我們可以有效地克服系統運行的缺陷顯示速度太慢。在服務器端建立一個緩沖區，大的存儲數據，提高運作效率，增強服務器GIS性能。

2.5 GIS應急救援的構成與優化

在解決GIS問題的過程中應用GIS應急救援技術的主要步驟包括：根據GIS的問題組織學習樣本，根據樣本來構造與訓練GIS應急救援，進行GIS應急救援測試。本節將使用上述算法的改進，GIS計算機系統的煤礦救援的研究和分析。具有較大的離散性的樣本數據，并進入了GIS的監測數據也有較大的離散性。基于網絡將函數作為傳遞函數，輸出范圍為0-1，歸一化的數據。通過仿真試驗，運用MATLAB軟件、GIS監視器來確定隱層節點數和獲得優秀的GIS。設定允許誤差限度，用改進型的GIS應急救援算來研究三層GIS應急救援結構和學習樣本的網絡節點數、算法和結構對學習速度的影響，最終達到優化效果。在一些煤礦工程質量觀中的不安全因素在中國計算機技術的應用，是在通風救援系統的遠程檢測，很好的解決這些問題，它不僅有很好的工程操作，校準程序使用的測試數據，對采礦作業質量指導；也可以事故風險預測，采取一系列預先采取措施，為施工安全管理提供信息，事故率降低到最低限度，確保煤礦安全生產的穩定性。

2.6 GIS應急救援的診斷結果測試

建立良好的預測一直是GIS救援與數據的研究，以及是否與經驗值的協議；在采用一套新的數據測試，是否符合照顧的規范化；另一組樣本數據測試GIS救援，驗證其有效性的奇怪的數據處理。如果診斷實驗或輸出誤差很小，滿足規范的要求，然后顯示GIS顯示器可以正確的執行，與實際的可用性。煤炭領域的人員和并發，結合相關的要求，提出了利用煤的綜合質量作為衡量指標，采用改進算法訓練GIS煤炭鐵路計算機救援系統進行救援和基于綜合判斷仿真。

3 應用效果

3.1 實現導線點的計算、繪圖、制表一體化

救援系統自動化技術在煤礦，除了三維形狀的模擬，它還可以根據救援數據，坐標，導線點的高程和自主計算的實現，計算快速準確，并可直接對高自動標記的屋頂，并將標記存儲在GIS中的數據，避免人體必需的轉錄錯誤。最后結果表的輸出線，表格的格式規范，信息的完整性，并可以直接打印導線點的計算、繪圖、制表一體化。

3.2 實現圖形數據和數據線救援的有效管理

分段地圖管理不僅簡單快速，而且通過數據更新維護，形成線名稱檢索目錄和管理方法，煤礦綜合自動化救援，大大提高了工作效率。

3.3 自動救援

通過原始數據的輸入，可以有效地反映電力系統的真實狀態，它模擬了煤礦救援系統的整個過程，在建模計算每個節點的相對位置，在實際的結構和關系，并在基礎和方向的道路上標記線，繪制簡單的固定環境的輪廓，提高了煤礦綜合自動化救援的工作效率。

3.4 可視化界面

系統的可視化界面，可操作性強，救援人員沒有特殊的學習或培訓，操作很簡單。

4 結語

GIS技術作為一種煤礦事故應急救援的新方法，以新的救援方式應用在中國煤炭安全生產中，智能化救援應用接口遠程計算機服務技術為基礎的視頻救援，救援對煤炭救援三維可視化的每個階段的實施，了解各個節點在現實環境救援中的相對位置和相互關系，它有利于我的中國煤炭行業的技術經濟效益，也將為煤炭安全生產做一個很好的借鑒和指導意義。

煤礦應急系統論文:WIFI技術下的煤礦井下應急救援無線通信系統設計分析

【摘要】煤炭安全生產中，基于WIFI無線網絡通信技術使其必備安全裝備，在一定程度上填補了我國無線網絡發展的空白。基于WIFI網絡系統將新技術提供給煤礦應急救援工作，有助于災后緊急救援工作順利進行，對傷亡人員的減少具有重要意義。基于WIFI技術可靠而先進，同時具備綜合性功能，具有鮮明特色，而且在煤礦市場上競爭能力非常強。本文就對其系統的設計進行研究。

【關鍵詞】WiFi技術；煤礦井下應急救援；無線通信系統

一、引言

一直以來，國內煤礦井下應急救援技術的發展速度非常快，一旦煤礦法發生意外事故，必須全部切斷井下煤礦電力供應，無法正常使用煤礦個通訊設備，以對二次事故的發生進行避免。此外，煤礦災害區環境和條件具有一定的復雜性和惡劣性，因此也就導致在事故發生時，救護隊員不能技術和地面救災指揮部、井下救護基地，取得及時有效的聯系，無法對煤礦事故現場情況有一個具體的了解，也就對救援指揮工作造成影響。

二、煤礦井下應急救援災害事故分析

在煤礦安全生產工作中，應急救援煤礦災害事故是其重要組成部分。在發生事故后，緊急救援就成為一項降低損失、減少事故傷亡人數的重要舉措。我國煤礦安全生產監管局所提供的資料顯示，2010年山西王家嶺煤礦透水事故中，救援人員進行長達10個小時的搶救，獲救100多名煤礦工作人員。2009年山西屯蘭煤礦瓦斯爆炸，因為搶救及時，所以多人獲救。我國煤礦安全監察局在近些年將煤礦井下應急救援提上關鍵議事日程，并先后建立了安全生產應急救援辦公室、礦山救援指揮部、煤礦事故急救基地、煤礦醫療急救中心以及煤礦急救研究所等煤礦應急救援與安全生產研究和執行體系。

在發生煤礦災害事故后，救援人員一定要深入井下，并且直面礦井中危險環境，尤其是礦井中環境比較模糊的狀況下，這就更加劇了救護工作人員的工作，嚴重威脅著救護者的生命及安全。因此，為提高煤礦救護者生命安全性，避免發生救護工作者傷亡事故，在具體救護工作中，讓救護工作人員更加便捷的獲取煤礦災害環境及其個體體征參數等非常有必要，能夠幫助救護隊員與地面指揮人員采取針對性救護措施，保證安全救援工作順利進行。

總之，我國煤礦緊急救援工作依舊存在通信信息不暢及救援設備落后等問題，無法與煤礦整體救援需要相適應。現代化信息技術的廣泛應用，同樣是改善與加強煤礦安全的有效措施。因此，煤礦信息化技術的推廣與應用，煤礦應急救援安全檢測與通訊指揮系統的研發刻不容緩。無線通信技術一方面直接關系著我國煤礦健康發展，另一方面也是我國和諧社會得以構建的保障與前提。

三、WiFi技術下的煤礦井下應急救援無線通信系統設計

所謂WiFi，其實就是一種現代化短距離無線網絡傳輸技術，可以在一定范圍內接入互聯網的無線電信號，也屬于一種無線相容認證。WiFi其實是由WECA（無線以太網相容聯盟）宣傳的業界術語。在迅猛發展的無線通信技術中，尤其是相繼出現的IEEE802，11g，IEEE802.11A等標準，WiFi逐漸成為IEEE802.11標準系統稱謂。其應急救援無線通信系統的主要組成部分，也就是其無線通信信道，通過計算機上的WIFI鏈路中心節點FFD1，就可以把救援人員的控制命令進行發送，直接發送到小車上的RFD采集終端。借助于WIFI技術的自組網功能，其新投放的節點會在其2個節點通信距離大于通信范圍之后，直接在WIFI網絡中加入，并成為其中間路由節點，通常對其通信鏈路產生延伸作用，對其正常運行提供有效保證。之后會繼續將一些其他節點進行投放，在對其鏈路進行建立過程中，其救援前端的各種參數也會通過采集終端進行傳送，救援中心就可以依照這些參數，對其具體的救援工作進行合理的安排。

（一）煤礦急救通信結構

在煤礦井下發生災害的時候，就需要立即將井下電力供應全部切斷，其災害現場環境具有一定的復雜性，所以，就結構而言，救援通信系統的構建主要包括井下指揮中心、無線救援通信系統以及地面指揮中心3部分。具體救援系統結構見圖1，個人終端、井下指揮中心與中繼臺共同組成煤礦井下無線救援通信系統。就無線網絡通信技術而言，煤礦急救通信結構屬于無線與有線通信共同結合的緊急救援系統。因為煤礦井下有著非常特殊的巷道結構，在具有局限性空間中進行無線信號的傳輸，所傳輸的距離接近地面。所以在進行個人終端設計時，通過功放模塊的增加來加大無線網絡傳輸距離。此外，在井下指揮中心與個人終端間，依照現場需要，添置中繼臺。

（二）井下個人終端設計

在煤礦井下，語音模塊、環境參數采集模塊、圖像采集模塊、液晶顯示模塊、WiFi模塊、鍵盤輸入模塊、MCU處理模塊以及無線功放模塊等共同組成個人終端硬件。而且在國際國內市場中圖像采集模塊、語音模塊、液晶顯示模塊以及鍵盤輸入模塊等都部件都比較成熟，無需獨立性研究與開發；我院已研發出環境參數采集模塊，而且在設計時，不必對MCU進行單獨性使用。

WIFi模塊以串口方式對煤礦井下環境采集參數信息進行讀取，采用G-SPI，即SPI方式與凸顯采集、語音模塊進行通信。采用GPIO中的IO接口與液晶顯示模塊、鍵盤輸入模塊進行連接，采用RX、TX管腳與無線功放模塊進行連接。具體設計圖如圖2所示。

（三）中繼臺設計

在井下指揮中心與個人終端之間進行中繼通道的構建是中繼臺的主要作用，使其通信距離得以延長，中繼臺通過雙WIFI芯片，定向天線與雙功放方案，通過定向天線能夠使其通信距離得以延長。具體中繼臺設計圖如圖3所示。

（四）監測監控系統設計

煤礦井下所采用的傳感器，例如CH4、O2、溫度以及CO等，其目前所采用的全部都是頻率信號輸出，通常是在200～1000Hz，其系統均需要先把各種傳感器全部都接入到監控分站，隨后通過監控分站向地面中心站進行傳送，其不但會對設備成本進行增加，同時在其數據傳輸過程中，如果距離超過2KM，就會受到電磁干擾，增加系統的不穩定因素。所以說在其傳感器之中加上WIFI模塊，將之中的數據在WIFI網絡中進行接入，這樣其數據就可以采用WIFI的形式進行發送，同時也能夠通過光纖環網進行發送。

（五）移動數字視頻設計

目前在煤礦井下其監控系統即為在特定位置所安裝的攝像儀，那么針對這一情況，如果是采用WIFI方式則可以對其有效性進行切實提高。比如說膠帶巡檢攝像儀的應用，就必須要借助于移動視頻視頻進行實現。其視頻圖像傳輸無線化對傳統同軸電纜、光纖圖像監視受限制等等進行了突破，其靈活性以及便利性更高。其中WIFI寬帶最高能夠達到300Mbit/s，其在高碼流、高寬帶以及高畫質的音視頻中非常適用，同時還具有超強的抗干擾和抗衰落能力，其可以對視頻傳輸鏈路進行有效滿足。

四、結語

在WIFI技術的煤礦井下應急救援無線通信系統中，采用此設計方案，能夠保證通信距離在5KM。而且此系統在目前依舊處于安標送審狀態。基于WIFI技術可用于各類型的煤礦井下災害救援工作。研究與開發煤礦安全監控始終受到國家鼓勵與支持，我國煤礦安全生產標準與規程中明確提出煤礦一定要有充足安全裝備。所以，基于WIFI技術必會得到政府的鼓勵與支持。

煤礦應急系統論文:煤礦井下語音應急廣播系統的設計與實現

摘要：根據煤礦救災應急的實際需要，提出了一種新型井下語音應急廣播系統的設計方案，詳細介紹該系統的設計原理、結構、主要功能和軟硬件設計，重點闡述了系統發送端與接收端兩個子系統實現的關鍵技術。運行結果表明，該系統穩定、可靠，音頻播放流暢，能夠滿足礦井現場的實際需要。

關鍵詞：煤礦；礦井安全；數字廣播系統；網絡廣播；工業以太網

隨著能源需求的不斷增大，國家增加了煤炭的開采量；與此同時，煤礦事故突發概率也隨之增加。煤礦井下多發水、火、瓦斯、沖擊地壓等突發事故，危害性大，易造成人員傷害和財產損失。其中， 一些煤礦的井下通信設備的不完善是影響事故營救的主要因素。通常，當井下發生重大事故時，需要相關人員進行緊急撤離，顯然這時候需要在第一時間通報到井下全部人員；而現有的調度電話往往很難做到這一點，因而會造成部分需要撤離人員收不到應急通知，延誤救災脫險的時機，或是因為得不到正確的撤離、避險的指揮引導而發生意外。為確保礦井突發災害情況下，井下人員在第一時間內實現撤離，從而最大限度降低人員和財稅損失，研發一套適用于現場實際情況，實用、便捷的煤礦井下語音應急廣播系統成為了十分緊迫的任務。在本系統中，通過廣播發送端和接受端，利用井下工業以太網作為傳播介質，實現了井下語音廣播終端實現了雙工音頻服務；系統以標準IP 包的形式傳送音頻數據，可以較好地利用以太網解決語音信號遠距離傳輸難題，并在此基礎上實現了廣播和雙向通話功能。

1 系統設計原理與目標

由于煤礦井下環境潮濕，噪音較大；同時，區域分布廣，環境安全要求特殊，傳統的廣播技術難以滿足礦井要求。因此，煤礦井下語音應急擴播系統基于數字IP網絡廣播系統的設計原理進行構建與設計[1-2]。數字IP網絡廣播系統，是基于 TCP/IP 協議的公共廣播系統，采用 IP 局域網或 Internet 廣域網作為數據傳輸平臺。該系統具有以下特點：網絡好，可實現Internet傳輸；音質好，系統支持音頻碼率8Kbps-320Kbps自適應，支持全部MP3格式文件的播放；穩定性好，系統支持TCP、IP、UDP網絡協議，支持組播接收音頻數據。

在數字IP網絡廣播系統中，是將經數字化的音頻信號，在數字狀態下進行壓縮、編碼、打包等處理。在本系統中，將模擬音頻信號經過采集、量化、編碼、壓縮后形成的MP3格式的數字音頻文件，以數據包形式按照自定義的MP3_Phone傳輸協議將音頻文件通過工業以太網傳送到井下語音廣播終端，然后在廣播終端進行D/A轉換成還原成音頻信號，經放大后驅動喇叭工作。

本系統的總體設計目標為：

1） 分區廣播：可以同時對單點、多點或全部區域進行廣播。

2） 全體廣播：可以對所有終端進行廣播。

3） 定時廣播：可以按作息時間定制廣播節目，定時播放。

4） 應急廣播：拿起麥克風即可廣播。

5） 宣傳廣播：可以播放背景音樂、領導講話、語音宣傳等。

2 系統設計方案

本系統基于TCP/IP、UDP協議，通過礦井的工業以太網在井上和井下之間傳遞數字音頻數據，實現數字網絡廣播功能。系統主要由IP網絡廣播控制工控機、井下廣播終端、井下廣播音箱、光纜、電纜等組成。煤礦井下語音應急廣播系統的整體結構如圖1所示。同時，系統嚴格按照國家煤礦安全標準進行的安全技術設計，完全符合井下使用的設備防爆本安安全要求。

該系統采用C/S結構，煤礦井下語音應急廣播系統的主要組成部分如下：

1）IP網絡廣播控制工控機，是本系統的核心，包含工控主機、基于ARM架構的語音采集終端、廣播話筒、警告接口等。在工控機上上，安裝自主開發的服務器軟件，可以對各個廣播終端實現應急廣播、實時廣播、宣傳廣播、定時廣播、分區廣播、雙向對講等功能實施管理與控制。通過語音采集終端對音頻數據進行采集，對將傳輸到井下各廣播終端的音頻流數據，按照自定義的MP3_Phone傳輸協議進行數字音頻數據的打包處理。

2）井下廣播終端，主要包括礦用本安型廣播通信主機和礦用本安型廣播分站兩部分，此兩部分設備同樣基于ARM架構進行設計。礦用本安型廣播通信主機可安裝至井下工作面、大巷、迎頭等高危地區，對廣播控制工控機發送來的音頻信號進行解析處理、解碼并播放，并可對井下的異常情況進行報警，還可通過廣播終端實現雙向對講功能，將該區域異常情況向控制室實現即時匯報。礦用本安型廣播分站可安裝至井下工作面、大巷等高危區域沿線，對廣播通信主機解析處理后的音頻信號進行廣播，還可通過廣播分站進行緊急呼叫，可實現和控制室的雙向對講功能，將該區域情況即時匯報。

3 關鍵技術及實現

煤礦井下語音應急廣播系統由3個子系統所組成，分別是廣播發送端子系統、以太網傳輸子系統和廣播接收端子系統[3]。其中，以太網傳輸子系統主要是指支持TCP/IP、UDP協議的礦井以太網網絡。在此，傳輸子系統不作為系統研究的重點，重點討論的是廣播發送端子系統和廣播接收端子系統兩方面。廣播發送端子系統主要負責語音數據的采集、壓縮及實時發送，而廣播接收端子系統則主要負責語音數據的接收、解壓縮以及廣播。

3.1 廣播發送端子系統設計

廣播發送端子系統主要由IP網絡廣播控制工控機和ARM語音采集終端構成，發送終端與接受終端的硬件與軟件結構基本相似。其主要任務包括語音數據的采集與壓縮，以及以利用UDP協議組播方式發送經壓縮的語音數據。要實現實時語音組播的功能，就必須使上述的3個任務并發執行。為了實現此目的，在系統實現的過程中，需采用邊采集、邊壓縮、邊發送的并發執行方式。具體而言，一邊通過ARM語音采集終端對下一個時間片的語音數據進行采集，形成N + 1塊數據塊；同時，廣播控制工控機開始對上一個時間片的語音數據進行壓縮，并把壓縮后的數據，所形成N塊數據塊，以組播方式發送至礦井工業以太網上。在此，將每一個時間片采樣的數據劃分為一個數據塊，則可以用圖2來描述發送端子系統的工作流程。

3.2 接收端子系統設計

接受端的硬件CPU采用LuminaryMicro公司Cortex-M3內核的LM3S8962，內部集成10/100M以太網接口和SD/MMC讀卡接口，語音的編碼與解碼芯片采用AMBE1000+CSP1027，MP3文件的解碼采用VS1003芯片，接受端的軟件架構采用國內RT-Thread開源的實時操作系統。與發送端子系統的工作任務相對應，接收端子系統并發處理過程中的工作任務同樣包括3個任務，一是從以礦井太網絡上接收數據，二是對接收得到的數據進行解壓縮操作，最后是把已解壓縮后的語音數據進行廣播。其工作流程如下所述，每接收到一個數據包之后就拆包和解碼，然后播放聲音，從而形成一個完整的首尾相銜接流水式過程，實現多任務并發處理，可解決系統傳輸的間隙時間，避免播放過程中的卡音、停頓、卡死等現象的出現。接收端子系統的工作流程如圖3所示。

3.3 MP3_Phone傳輸協議

在本系統中，通過Socket的數據傳輸方式，實現發送端和接收端之間的物理連接，基于UDP協議進行數據傳輸。Socket處于網絡協議的傳輸層。Socket 傳輸具有以下的優點： 傳輸數據為字節級，傳輸數據可自定義；傳輸數據時間短，性能高；適合于客戶端和服務器端之間的信息實時交互；可以加密，以提高數據傳輸的安全性。

為了合理、有序協調發送端和接收端的Socket傳輸，在系統中，自定義了MP3_Phone傳輸協議，用于傳送音頻數據塊。該傳輸協議的格式如表1所示，其中，數據塊第1至4個字節為數據塊的幀頭校驗位；音頻數據塊為傳輸的音頻數據；數據塊第8005和8806個字節為數據塊的幀尾校驗位。

4 結束語

煤礦井下語音應急廣播系統利用井下工業以太網作為傳播介質，實現了發送端與井下廣播終端長距離的雙工音頻服務和雙向通話功能。系統在突發事故發生時，起到指引遇險的井下人員及時撤離避險的作用；同時，通過宣傳廣播、播放音樂的方式，在日常生產管理、舒緩井下人員情緒方面發揮了重要作用。工業現場應用表明：系統數據傳輸距離長、音頻播放流暢、安全穩定性強。