煤矿紧急救援信息管理与决策网络系统开发.pdf

1 9 8 童媳晨斜枝 2 0 2 0 年第1 2 期 煤矿紧急救援信息管理与决策网络系统开发 李耀宗 朔州市应急救援大队，山西朔州0 3 6 0 0 0 摘要本文针对煤矿救援环境的复杂性以及突发情况的紧急性，设计了一种煤矿现场紧急救援信息管理与 决策网络系统。现场应用结果表明，该系统能够有效反映煤矿企业的突发情况，有利于保证煤矿紧急救助的 机动性。 关键词煤矿紧急救援；应急指挥；应急信息管理；决策网络 中图分类号T D 7 7文献标识码 A d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．1 0 0 5 2 8 0 1 ．2 0 2 0 ．1 2 ．0 7 0 D e v e l o p m e n to fI n f o r m a t i o nM a n a g e m e n ta n dD e c i s i o n - M a k i n gN e t w o r kS y s t e mf o rC o a l M i n eE m e r g e n c yR e s c u e L iY a o z o n g S h u o z h o uE m e r g e n c yR e s c u eT e a m ，S h a n x i S h u o z h o u0 3 6 0 0 0 A b s t r a c t I nt h i sp a p e r , an e t w o r ks y s t e mo fe m e r g e n c yr e s c u ei n f o r m a t i o nm a n a g e m e n ta n dd e c i s i o n - m a k i n gi nc o a l m i n ei sd e s i g n e di nv i e wo ft h ec o m p l e x i t yo fc o a lm i n er e s c u ee n v i r o n m e n ta n dt h eu r g e n c yo fe m e r g e n c yr e s p o n s e ． 1 1 1 er e s u l t ss h o wt h a tt h es y s t e mc a ne f f e c t i v e l yr e f l e c tt h eu n e x p e c t e ds i t u a t i o no fc o a lm i n i n ge n t e r p r i s e sa n de n s u r e t h em o b i l i t yo fc o a lm i n ee m e r g e n c yr e s c u e ． K e yw o r d s e m e r g e n c yc o a lm i n er e s c u e ；e m e r g e n c yc o m m a n d ；e m e r g e n c yi n f o r m a t i o nm a n a g e m e n t ；d e c i s i o n - m a k i n gn e t w o r k 煤矿出现突发状况，需要良好的现场应急，这 是煤矿安全的基本需要，也是处理事故的关键环节。 煤矿事故发生的情况复杂，原因众多，而传递煤矿 信息的方式单一、传递路径多、信息反馈较慢。对 突发事件的管理需要在短时间内完成，以最大限度 消除影响，保证信息能够有效、准确传递，提高应 急管理能力和突发事件的应对处置能力。 近年来，国内对待煤矿突发情况的应急救援取 得了发展和进步，主要表现在以下几个方面 1 天、地、井一体化覆盖，多种信息包括视频、语音、 生命特征、矿井环境等信息数据能够全面获取； 2 采用云服务为信息的传输提供便利，有利于矿井环 境高效监测突发状况； 3 应急指挥能够分层次、 可控化，有利于空间、时间管理； 4 不同应急 平台联系加强，指挥更加标准化，地面与井下可协 同办公，系统兼容性增加。 收稿日期 2 0 2 0 - 0 6 2 7 作者简介李耀宗 1 9 8 4 一 ，男，本科，工程师，从事矿山应 急救援工作。 朔州市应急救援大队前身是原雁北地区矿山救 护队，2 0 1 9 年3 月划归朔州市应急管理局管理。建 队五十年来，朔州市应急救援大队共计处理各类灾 害事故5 0 0 余起，其中重特大事故3 0 起，涵盖矿 井水、火、瓦斯、煤尘、顶板、冲击地压灾害事故， 共计抢救遇险遇难人员3 0 0 余人，抢救设备1 5 0 0 余台件，为国家挽回直接经济损失l 亿三千多万元。 由于该救援大队目前仍然停留在依靠驻矿人员来应 对突发救援，因此救援力量的补充调动需要很长的 延时。为了尽快地提高应急救援的响应速度和救援 范围，本文基于数字化信息管理平台，提出一种有 效开展救援指挥决策的信息方法，利用该平台进行 矿山应急的信息传递，为救援指挥提供技术层面的 支持。 1煤矿救援信息管理与决策平台 根据矿山井下条件和信息传递特点，矿山设计 应急救援平台，如图1 。该救援指挥平台按照分布 方式分为井下部分和地面部分，包括井下指挥系统、 地面指挥系统、事故救援现场子系统、远程指挥中 万方数据 2 0 2 0 年第1 2 期 李耀宗煤矿紧急救援信息管理与决策网络系统开发 1 9 9 心子系统、地面公网／专网和移动指挥中心子系统 等重要部分。 謦甘■并 心 图1煤矿救援信息管理与决策平台 1 地面指挥基地系统。地面指挥系统是矿 山应急救援的重要平台，其主要完成井下指挥子系 统数据汇集和现场事故救援，是一种综合决策平台。 系统包括以太网、通信卫星、信息采集与传输显示 设备、数据分析与存储设备、地面公网／专网等部分， 与远程指挥中心、井下基地、专家指导决策指挥系 统和现场救援人员与紧急物资配送系统协同工作。 2 事故救援现场子系统。该系统主要完成 设备、人员信息采集工作，与井下指挥协作完成对 井下人员生命特征、人物语音、环境的采集传输。 系统包括通信终端、信息采集终端、有线／无线通 信传输中继设备。 3 井下指挥基地子系统。该系统主要完成 井下数据监测，包括人员生命特征、语音图像、环 境监测。对于救援过程中现场的数据实时显示，有 利于数据汇总和分析，实现综合决策，高效指挥， 有利于救援工作的顺利开展。 4 移动指挥中心。该系统主要实现地面抢 险指挥部、区域救援人员与物资调度系统、区域专 家辅助决策、远程指挥中心的协同合作，进行数据 汇总，包括事故救援现场子系统、地面指挥基地子 系统、井下指挥基地子系统。 5 远程指挥中心。在矿山应急救援中，远 程指挥中心用于对救援现场的指挥和部署决策，是 一种跨区域的指挥。该系统主要用于矿山事故现场 子系统、地面指挥基地、区域应急指挥协调中心、 井下指挥基地子系统的数据汇总，实现专家指挥、 现场救援，以达到物资调配、指挥决策和救援工作 人员的协同工作。 2 平台管理软件 矿山应急救援一体化指挥决策信息平台的重要 部分是平台管理软件，是实现矿山应急救援的核心 部分。该平台管理软件包括客户端应用软件、服务 器信息处理软件两个部分。 2 ．1 客户端应用软件 煤矿紧急救援信息的客户端应用软件是用于执 行操作和管理的软件，对于信息管理和决策具有重 要的意义。客户端应用软件由模拟界面显示、通信 数据库、界面配置数据库、客户端通信接口等部分 组成。客户端应用软件为用户提供可视化的人机交 互界面，用于应急指挥的平台终端，获取各类信息， 开展应急救援指挥并降低事故损失。模拟界面显示 模块、界面编辑模块是该软件的交互部分。模拟界 面显示模块能够显示不同需要查询的信息，并且对 信息进行实时更新。模拟界面显示的依据是界面配 置信息。界面编辑模块从配置数据库中读取数据， 生成适合软件用户的显示内容，有利于信息决策和 救援指挥。客户端通信接口可以获得图像数据、环 境参数、设备状态、定位数据等数据信息，并将这 些信息储存在通信数据库中，以供模拟界面显示提 取使用。 2 ．2服务器信息处理软件 煤矿救援信息管理与决策平台的服务器信息部 分是开展指挥决策的关键。服务器信息处理软件开 展工作时，服务器软件是煤矿救援信息管理与决策 平台的重要部分。该模块主要作用于不同系统平台 统一管理，实现应急信息管理与决策。系统配置信 息库可以实现对信息的存储和传递，指挥信息库与 终端应用进行数据交流。服务器启动时，信息存储 子系统读取信息，进行创建和进一步的决策指挥。 一个通信接口连接着服务器，这个接口负责与不同 系统之间的通信，煤矿信息数据和指挥信息数据都 是通过该接口传输到客户端，以此实现对信息的处 理决策指挥。 3 救援信息传递 煤矿信息传递是一个复杂的过程，分为不同的 时间段，信息传递流程如图2 。 H 时间段煤矿现场监控与信息预警阶段。煤矿 井下出现突发情况时，通信终端采集井下数据信息。 I 时间段灾害信息生成与上报阶段。煤矿井 下灾害出现后，无线数据传感器、无线摄像机、无 万方数据 2 0 0凼童娃茬科技 2 0 2 0 年第1 2 期 线生命体征检测仪、无线手机等对灾害现场数据进 行采集，被采集的数据信息传递到灾害救助指挥通 信系统，再通过国家级、省部级、地市级不同的信 息通信平台进行传递。 J 时间段信息分析、决策阶段。被传递的信 息数据经过专网、公网的分析，与专家组进行数据 的通信，把紧急的信息储存或者发布，以便做出指 挥决策。 K 时间段应急执行指令下达。煤矿救援与决 策网络系统接收到数据信息并完成决策后，需要下 达应急指令，指令下达的方式为国家级、省部级、 地市级救援指挥部，指令经通信终端接收，一个完 整的信息传递系统形成。 ＆纛信息j 紫‰5 ￡布 1 时阿爱 C 宠鲁信患生成与上报 募埽苴控与曩● 图2 煤矿紧急救援信息传递流程 达 4 救援信息流程与煤矿现场试验 4 ．1煤矿救援系统信息传递流程 煤矿现场紧急救援信息管理与决策是一个整体 性的过程，该过程对于减少矿山损失，开展有效应 急救援具有重要意义。现场试验时，救援信息的传 递流程如下 第1 步煤矿灾害信息生成。这一过程包括井 下人员生命特征、人物语音、环境的采集。这一过 程对应H 时间段。 第2 步对环境进行数据采集和监测。该过程 是由数据终端对煤矿井下数据信息进行检测和采集。 第3 步将环境监测信息与设置的信息对比。 当采集信息达到设置信息条件，报警信息生成，并 开展应急响应。 第4 步判断应急响应级别，并根据应急响应 级别的不同，将数据信息传递到相应的应急平台。 这一过程对应I 时间段。 第5 步救援信息分析。被传递的信息数据经 过专网、公网的分析，与专家组进行数据的通信， 把紧急的信息储存或者发布，并进行救援信息分析。 这一过程对应J 时间段。 第6 步依据信息类型、下达应急指令。指令 下达的方式为国家级、省部级、地市级救援指挥部， 指令经通信终端接收，一个完整的信息传递系统形 成。这一过程对应K 时间段。 第7 步后续处理。煤矿紧急救援后总结救助 结果，救援信息管理与决策过程结束。 4 ．2 平台现场演练测试 如图3 所示为煤矿现场紧急救援测试应用，测试 结果 1 车欠件功能模块表现正常，能够显示灾害图像、 救援人员信息。 2 组网时间短。采用的两种通信方 式时间均较多，其中无线通信所用时间小于2 0m i n ， 有线通信所用时间小于4 0m i n 。 3 煤矿紧急救援无 线通信距离大于lk m ，有线通信距离大于2k m ，能够 适应不同的环境，如温度 O - - 6 0 ．0 。C 、C H 。 0 ～1 0 0 ％ 、 0 ， 0 - 一2 5 ．0 ％ 的显示。 a 信息管理系统报警界面 b 曰一山紧急响应救援 图3试验平台与现场应用 试验结果表明煤矿现场紧急救援信息管理与 决策网络能够适应煤矿企业应对突发情况，可以形 成一套信息传递、应急救援决策的系统，对于当今 煤矿井下开采安全和应对突发情况具有重要意义， 有利于保证煤矿企业的安全生产。 5 结论 针对煤矿环境复杂，应对突发情况设计了一种 煤矿现场紧急救援信息管理与决策网络系统，包括 下转第2 0 3 页 万方数据 2 0 2 0 年第1 2 期 郭玉红煤中汞迁移规律和赋存情况的试验研究 2 0 3 表3 粗粒度级样品汞元素分析数据 表4细粒度级样品汞元素分析数据 2 试验结果分析 1 从方案l 中，温度的5 个条件测试的三 个表格和图像中可以看出，1 0 0 ℃以下汞完全没有 流失，随着温度的升高汞逐步流失，2 0 0 ℃一般流 失很少，但个别有达到5 0 ％ 说明其汞盐赋存于结 晶水或裂隙中 ，到5 0 0 ℃汞已基本流失，在灰渣 中毫无残留。所以非常确定，煤中汞的析出温度为 1 0 0 - 5 0 0o C 。 这说明煤中汞的迁移受温度的影响非常大，随 着温度的升高，由于结晶水和类似硫化物盐类的分 解而流失，汞极易被排放到周围的空气中。 2 在方案2 中，四种不同煤样的不同粒度 的汞含量走势不一，大粒度的高低相差较大，共同 的特点是小粒度中汞的分布一般比较平均。 虽然看似没有规律，但结合煤种各自的特点， 可以得出结论汞在煤中各粒度的含量高低与该粒 度的孔隙率有关。如样品1 为气肥煤，中等变质程 度，其汞含量随着粒度的减小 表面积的增大 而 增大；又如3 号样品为1 ／3 焦煤，也为中等变质程度， 但其1 3 ～6m m 和6 - 3m m 粒级孑L 隙较为发育，汞含 量明显高于较小粒级 3 - 0 ．5m m ， 0 ．5m m 。 河南理工大学的刘高峰等人川对气肥煤和焦煤 所做的试验证实，在进汞试验中，刚开始压力小时， 汞先充满孔径大的超大孔，随着压力的升高，依次 充满孔径相对较小的孔，直至饱和；而在退汞试验 中，汞先从微小孔中退出，随着压力的降低，依次 退出。因此，在自然状态下，各粒度的汞含量高低 与该粒度的孔隙或裂隙发育程度正相关。 综合以上两个试验，得出如下综合结论汞在 煤中的赋存状态是按孑L 隙的大小分布的，并极易随 着温度的升高而释出。 3 结语 “煤中汞的析出温度为1 0 0 ～5 0 0 ℃”意味着在 工业利用中，可以在这个温度区间考虑回收或进行 汞的吸收。对含汞量高的残渣和吸收剂，也可以考 虑通过集中加热回收。 “汞在煤中各粒度的含量高低与该粒度的孔隙 率有关”这个特性可以为筛选加工和浮选过程中增 加脱汞的工艺设计提供依据，孔隙率高的可考虑使 用介质浸出等加工方法提前去除煤中汞。 目前煤的应用非常广泛，加工条件也千差万别， 如果能提前综合考虑，采取“组合拳”去除煤中的 各种污染有害物质，是最环保、最经济的方法。 【参考文献】 [ 1 ]刘高峰，张子戌，张小东，等．气肥煤与焦煤的 孔隙分布规律及其吸附．解吸特征[ J 】．岩石力学 与工程学报，2 0 0 9 ，2 8 0 0 8 1 5 8 7 ．1 5 9 2 ． 上接第2 0 0 页 井下监测系统和地面救援指挥两个重要部分。本文 介绍了紧急情况信息传递流程，并对不同的流程实 现情况进行叙述，开展了煤矿井下突发状况的救援 试验。结果表明，该系统能够适应煤矿企业的突发 情况，有利于保证煤矿企业的安全生产和紧急救助。 【参考文献】 [ 1 ]郑万波，吴燕清，李平，等．I C S 架构下的矿山 应急指挥通信系统层次模型[ J ] ．山东科技大学学 报 自然科学版 ，2 0 1 5 ，3 4 0 2 8 6 ．9 4 ． [ 2 ]谢青青，李欢，侯睿，等．洪涝灾害后医务应急 护理远程指挥系统设计[ J ] ．灾害学，2 0 2 0 ，3 5 0 2X 1 8 9 ．1 9 3 ． [ 3 ]郑万波．矿山应急救援一体化指挥决策信息平台 研究[ J 】．工矿自动化，2 0 1 7 ，4 3 1 2 7 0 ．7 5 ． [ 4 ]袁湘涛．煤矿安全生产瓦斯事故风险管理体系的 典型示范应用[ J ] ．能源与环保，2 0 1 8 ，4 0 0 5 1 ．7 ． 万方数据