為解決礦井發(fā)生災(zāi)害時應(yīng)急撤離通知方式單一、路線不明確等問題，融合安全監(jiān)測監(jiān)控、精確人員定位、應(yīng)急廣播、調(diào)度電話等安全系統(tǒng)數(shù)據(jù)，研發(fā)出應(yīng)急撤離一鍵通知功能，實現(xiàn)多渠道、多模態(tài)的應(yīng)急消息快速下發(fā)；采用樹形交互控件管理逃生路線節(jié)點信息，實現(xiàn)智能路線指引；通過對應(yīng)急撤離人員軌跡的關(guān)鍵指標(biāo)追蹤和分析，提供應(yīng)急決策的科學(xué)依據(jù)；實現(xiàn)了寸草塔煤礦全礦范圍內(nèi)多類型終端的集成和統(tǒng)一管理，系統(tǒng)應(yīng)急撤離效率提高了40%，有效解決了撤離通知下發(fā)效率低、操作繁瑣等問題。

文章來源：《智能礦山》2025年第5期“學(xué)術(shù)園地”欄目

第一作者：李計良，主要從事礦井信息化、智能化、應(yīng)急救援、煤炭數(shù)量、煤炭質(zhì)量的相關(guān)研究工作。E-mail：10034052@ceic.com

作者單位：國能神東煤炭集團有限責(zé)任公司

引用格式：李計良，王存飛，王林峰，等. 煤礦井下智能應(yīng)急撤離系統(tǒng)研發(fā)與應(yīng)用[J]. 智能礦山，2025，6(4)：51-56.

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國家能源集團所屬各礦井巷道多、距離長，設(shè)備線路管道多，作業(yè)人員在井下環(huán)境惡劣、地質(zhì)條件復(fù)雜、不安全因素增多的情況下，應(yīng)對停電、停風(fēng)、火災(zāi)、水災(zāi)等礦山災(zāi)害時，存在緊急撤離時通知方式單一、路線不明確、缺乏有效溝通、缺少有效指引等諸多風(fēng)險。

目前各煤礦已經(jīng)建立了包括壓風(fēng)自救、供水施救、礦井災(zāi)害預(yù)警、車輛管理、應(yīng)急避險、人員定位、安全監(jiān)測監(jiān)控等多維度安全保障系統(tǒng)，并輔以應(yīng)急廣播、調(diào)度電話等通信手段，但利用智能化手段提高礦井應(yīng)急管理安全能力方面，仍需解決以下3個問題。

（1）系統(tǒng)間數(shù)據(jù)孤島現(xiàn)象嚴(yán)重，關(guān)鍵應(yīng)急信息未實現(xiàn)跨系統(tǒng)共享，影響應(yīng)急響應(yīng)敏捷性。

（2）數(shù)據(jù)分析應(yīng)用深度不足，缺乏智能化輔助決策支持，緊急情況難以迅速鎖定關(guān)鍵目標(biāo)，制定并執(zhí)行最優(yōu)救援方案。

（3）應(yīng)急通知機制效率低下，覆蓋范圍有限，依賴傳統(tǒng)方式逐一操作多個系統(tǒng)下發(fā)通知，耗時又易遺漏，難以確保全員及時接收并響應(yīng)。

因此，基于現(xiàn)有的人員定位、應(yīng)急廣播、調(diào)度電話、安全監(jiān)測監(jiān)控、工業(yè)視頻等系統(tǒng)，煤礦井下智能應(yīng)急撤離系統(tǒng)利用結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，結(jié)合有效算法實現(xiàn)應(yīng)急撤離消息一鍵下發(fā)，加強了井下智能化裝備與應(yīng)急處置系統(tǒng)的聯(lián)動能力，提高應(yīng)急撤離效率。

煤礦井下智能應(yīng)急撤離系統(tǒng)研發(fā)

制定數(shù)據(jù)采集與存儲的標(biāo)準(zhǔn)化，自主設(shè)計實施標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)采集與存儲方案，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的一致性與可用性，支持對各類復(fù)雜數(shù)據(jù)格式的自動解析與轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的統(tǒng)一格式與高效存儲。

1.1 數(shù)據(jù)融合平臺搭建

基于FTP+Text、HTTP+JSON、HTTP+XML等數(shù)據(jù)交換協(xié)議，采用先進的系統(tǒng)集成技術(shù)，自主研發(fā)了Java采集程序，構(gòu)建了數(shù)據(jù)交互橋梁，實現(xiàn)了對多源異構(gòu)數(shù)據(jù)高效整合與實時同步，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和時效性。針對人員定位系統(tǒng)和電話系統(tǒng)接口繁雜、數(shù)據(jù)量龐大等特點，引入智能數(shù)據(jù)過濾機制，自動甄別并過濾無用或冗余數(shù)據(jù)信息；運用FDL數(shù)據(jù)處理平臺工具，完成數(shù)據(jù)清洗、轉(zhuǎn)換、存儲，優(yōu)化了數(shù)據(jù)處理流程。

1.2 礦井動態(tài)區(qū)域管理與系統(tǒng)映射

礦井發(fā)生局部災(zāi)變并未影響整個礦井，為滿足所有情況，煤礦井下智能應(yīng)急撤離系統(tǒng)采用樹形展示礦井區(qū)域，用戶可清晰便捷地進行區(qū)域父子層級關(guān)系的創(chuàng)建、編輯和維護，根據(jù)礦井實際變化動態(tài)增加、刪除、合并或拆分區(qū)域，層次化管理方式符合礦井復(fù)雜結(jié)構(gòu)實際情況，提高了區(qū)域管理的靈活性和準(zhǔn)確性。

煤礦井下智能應(yīng)急撤離系統(tǒng)以劃分的礦井區(qū)域為基礎(chǔ)，將人員定位、應(yīng)急廣播、調(diào)度電話、安全監(jiān)測監(jiān)控、工業(yè)視頻等系統(tǒng)終端與礦井區(qū)域進行映射綁定，勾選礦井區(qū)域時聯(lián)動所有關(guān)聯(lián)終端，應(yīng)急撤離時以上終端對井下實時監(jiān)控。同一個終端可和多個區(qū)域綁定，同一個區(qū)域也可綁定多個區(qū)域，支持跨區(qū)域通知，增強了系統(tǒng)通知的靈活性，礦井動態(tài)區(qū)域管理與系統(tǒng)映射數(shù)據(jù)界面如圖1所示。

圖1 礦井動態(tài)區(qū)域管理與系統(tǒng)映射數(shù)據(jù)界面

煤礦井下智能應(yīng)急撤離路線設(shè)計

真實、合理及有效指引員工撤離是應(yīng)急撤離路線的關(guān)鍵指標(biāo)，煤礦井下智能應(yīng)急撤離系統(tǒng)采用樹形結(jié)構(gòu)精細(xì)管理路線節(jié)點信息，確保路線規(guī)劃的清晰與高效。以礦井為穩(wěn)固根節(jié)點，逐級向下延展，直接通往地面的關(guān)鍵區(qū)域為1級節(jié)點，深入至各具體工作面，形成了從地面至井下工作面的全方位、多層次路線網(wǎng)絡(luò)。

在路線節(jié)點體系構(gòu)建完善后，實現(xiàn)節(jié)點與井下基站的精準(zhǔn)映射，通過映射關(guān)系實時接收來自人員定位系統(tǒng)數(shù)據(jù)，迅速鎖定人員當(dāng)前所在基站，精確判斷人員所處路線節(jié)點位置。煤礦井下智能應(yīng)急撤離系統(tǒng)智能逆向追溯，從當(dāng)前節(jié)點逐級向上（升井方向）匯總，自動生成1條清晰明確的撤離路線，確保人員在最短時間內(nèi)找到最安全的逃生路徑。

井下環(huán)境復(fù)雜多變，在路線規(guī)劃時特別設(shè)計分支節(jié)點處理機制，在同一節(jié)點處，智能生成多條備選撤離路線，提供多樣化選擇，適應(yīng)不同情境需求。撤離路線以簡潔明了的文本形式，通過手機短信、APP推送等多種即時通信渠道，迅速觸達(dá)給需要撤離的人員。應(yīng)急撤離路線設(shè)計與實現(xiàn)數(shù)據(jù)界面如圖2所示，應(yīng)急撤離路線短信通知如圖3所示。

圖2 應(yīng)急撤離路線設(shè)計與實現(xiàn)數(shù)據(jù)界面

圖3 應(yīng)急撤離路線短信通知

煤礦井下智能應(yīng)急撤離消息一鍵下發(fā)設(shè)計

為滿足應(yīng)急撤離消息在最短的時間內(nèi)通知井下受災(zāi)人員，應(yīng)急撤離消息一鍵通知功能實現(xiàn)快速定位危險區(qū)域內(nèi)的設(shè)備、人員，并一鍵全覆蓋下發(fā)，也可單獨通知某人或設(shè)備，具備語音電話通知、廣播、手機、定位儀卡多個渠道。

3.1 多元化報警通知機制

當(dāng)?shù)V井生產(chǎn)系統(tǒng)存在安全風(fēng)險或需要緊急通知相關(guān)人員時，通過WebAPI技術(shù)將預(yù)警信息精準(zhǔn)地推送至各終端。電話系統(tǒng)即時發(fā)起語音呼叫或發(fā)送短信，廣播系統(tǒng)覆蓋區(qū)域播放緊急語音廣播，定位儀卡實時追蹤人員位置，確保信息直達(dá)目標(biāo)群體。智能終端如安全帽和手持設(shè)備，通過接收數(shù)據(jù)下發(fā)指令，立即啟動振動、燈光閃爍等警示功能，進一步提升應(yīng)急響應(yīng)的靈活性與覆蓋面，增強預(yù)警的即時性和有效性。

3.2 基于動態(tài)模板通知下發(fā)

煤礦井下發(fā)生災(zāi)變通常為多種災(zāi)害疊加，在災(zāi)變發(fā)生時需選擇不同災(zāi)變類型，完成應(yīng)急撤離消息與應(yīng)急撤離路線的一鍵下發(fā)。應(yīng)急撤離消息通知下發(fā)功能，依托礦井動態(tài)區(qū)域管理與系統(tǒng)映射關(guān)系，調(diào)度員選擇某區(qū)域并準(zhǔn)備發(fā)送通知時，系統(tǒng)實時呈現(xiàn)該區(qū)域內(nèi)關(guān)聯(lián)的定位基站、調(diào)度電話、應(yīng)急廣播以、人員信息及工業(yè)視頻等所有終端信息。調(diào)度員輸入通知內(nèi)容并點擊一鍵下發(fā)按鈕，系統(tǒng)立即完成應(yīng)急廣播語音播報、人員定位卡振動閃光告警、智能終端文字通知、手機固話語音消息等多渠道、多模態(tài)的通知觸達(dá)。

通過區(qū)域與人員定位基站的映射關(guān)系，實時統(tǒng)計展示區(qū)域樹上各節(jié)點的基站、人員、電話、廣播系統(tǒng)，方便調(diào)度人員快速識別災(zāi)害區(qū)域內(nèi)情況，飽和式通知方式確保通知無死角、無遺漏傳達(dá)到目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的每個人和設(shè)備，應(yīng)急撤離消息一鍵下發(fā)功能設(shè)計與實現(xiàn)數(shù)據(jù)界面如圖4所示。

圖4 應(yīng)急撤離消息一鍵下發(fā)功能設(shè)計與實現(xiàn)數(shù)據(jù)界面

3.3 基于RabbitMQ的手機終端消息下發(fā)

生產(chǎn)控制平臺APP每天約3萬人次訪問，為提高應(yīng)急撤離消息通過APP推送，采用RabbitMQ技術(shù)實現(xiàn)生產(chǎn)端/消費端異步通信，后臺根據(jù)職工員工編碼動態(tài)創(chuàng)建RabbitMQ隊列，配合一鍵下發(fā)功能，確保消息精準(zhǔn)投遞。APP根據(jù)登錄工號實時連接對應(yīng)隊列，持續(xù)監(jiān)聽并接收消息，確保消息實時性，滿足個性化通知精準(zhǔn)送達(dá)，提升了工作效率和用戶體驗，基于RabbitMQ的手機終端消息下發(fā)如圖5所示。

圖5 基于RabbitMQ的手機終端消息下發(fā)

煤礦井下智能人員軌跡跟蹤設(shè)計

4.1 精準(zhǔn)人員狀態(tài)識別與軌跡追蹤

依托精確人員定位系統(tǒng)，實時篩選井下作業(yè)人員的最新位置數(shù)據(jù)，應(yīng)急撤離指令下發(fā)后迅速獲取受災(zāi)區(qū)域人員，并對受災(zāi)人員針對性關(guān)注，對已經(jīng)升井人員自動判定為安全狀態(tài)，對于未脫困人員繼續(xù)進行精細(xì)化軌跡追蹤。

通過精確捕捉人員在事件處置開始至當(dāng)前時刻所經(jīng)過的每個基站及具體時間點，系統(tǒng)生成詳細(xì)軌跡記錄，軌跡數(shù)據(jù)經(jīng)嚴(yán)格時間序列排序，確保最新軌跡始終位于序列頂端，便于及時掌握人員動態(tài)。

構(gòu)建基站序列與進入時間序列的精確映射，追溯歷史軌跡，通過基站信息輔助判斷井下人員是否已安全升井，實時更新至人員軌跡追蹤記錄表中，并同步維護人員當(dāng)前與上次位置信息，確保信息的時效性與準(zhǔn)確性，軌跡報警和軌跡跟蹤界面如圖6所示。

圖6 軌跡報警和軌跡跟蹤界面

4.2 智能軌跡超時報警系統(tǒng)

應(yīng)急撤離時，部分人員會因迷路或身體受傷等原因，長時間處于同一個區(qū)域。具備持續(xù)監(jiān)測人員位置變化功能，結(jié)合預(yù)設(shè)報警時長與等級體系，自動評估并更新報警等級。發(fā)現(xiàn)人員位置長時間未發(fā)生變動，且達(dá)到預(yù)設(shè)報警閾值，系統(tǒng)自動觸發(fā)報警，并根據(jù)超時時長逐步升級報警等級，直至最高級別，提醒應(yīng)急指揮人員對潛在風(fēng)險的即時響應(yīng)。當(dāng)所有人員均已到達(dá)安全位置后，系統(tǒng)啟動自動化清理與初始化流程，將所有追蹤記錄從實時表遷移至歷史表歸檔保存，清空實時表，為歷史數(shù)據(jù)回溯與分析和為下一次事件處置的軌跡追蹤做好準(zhǔn)備。

煤礦井下智能應(yīng)急撤離關(guān)鍵指標(biāo)分析

結(jié)合多源數(shù)據(jù)融合、數(shù)據(jù)分析與可視化技術(shù)，實現(xiàn)應(yīng)急撤離全面智能的數(shù)據(jù)分析與可視化，提升煤礦應(yīng)急管理的效率與精準(zhǔn)度，為指揮決策人員提供直觀、易懂的數(shù)據(jù)分析。

5.1 數(shù)據(jù)融合分析

基于標(biāo)準(zhǔn)化存儲多源數(shù)據(jù)，運用數(shù)據(jù)分析模型與算法，全面剖析煤礦應(yīng)急場景下的關(guān)鍵指標(biāo)，實現(xiàn)井下人員分布實時分析，精準(zhǔn)定位每個區(qū)域的人員密度與動態(tài)變化，精確統(tǒng)計需撤離區(qū)域的人員和車輛，為應(yīng)急資源的調(diào)配提供科學(xué)依據(jù)。追蹤人員接受報警通知情況，確保應(yīng)急響應(yīng)的及時性與有效性?；谌藛T定位系統(tǒng)的實際撤離情況，撤離分析功能評估人員撤離進度；通過人員移動軌跡分析，快速定位可能遇險或被困的具體人員，應(yīng)急撤離看板界面如圖7所示。

圖7 應(yīng)急撤離看板界面

5.2 可視化報表與界面展示

利用VUE3與ElementUI等前端技術(shù)，直觀清晰展示復(fù)雜的數(shù)據(jù)分析結(jié)果界面。保證頁面色彩鮮明、布局合理、實時動態(tài)地展示井下人員分布、撤離路徑規(guī)劃、報警響應(yīng)狀態(tài)等應(yīng)急管理的關(guān)鍵信息，幫助決策者迅速掌握煤礦應(yīng)急管理的全局情況，為指揮決策提供有力支持。引入專業(yè)報表工具，根據(jù)用戶需求定制化生成和導(dǎo)出數(shù)據(jù)，滿足不同層級、不同需求的數(shù)據(jù)分析與報表，為煤礦應(yīng)急管理提供了更加全面、細(xì)致的數(shù)據(jù)支持。

煤礦井下智能應(yīng)急撤離系統(tǒng)應(yīng)用

煤礦井下智能應(yīng)急撤離系統(tǒng)已經(jīng)在國能神東煤炭集團寸草塔煤礦成功應(yīng)用，包含綜合看板、工業(yè)視頻、視頻跟蹤、通知下發(fā)、撤離路線、系統(tǒng)維護、幫助文檔等模塊，實現(xiàn)了全礦261個監(jiān)測監(jiān)控終端，64個應(yīng)急廣播終端，263個電話終端，68個人員定位分站，610個人員定位終端，352路工業(yè)視頻的集成。

在災(zāi)害發(fā)生時可實現(xiàn)對應(yīng)急廣播、調(diào)度電話、人員定位、移動電話、生產(chǎn)控制平臺APP等方式的一鍵通知，實現(xiàn)多渠道報警和人員軌跡跟蹤等功能。通過水災(zāi)與火災(zāi)應(yīng)急演練驗證，系統(tǒng)應(yīng)急撤離效率提高了40%，有效解決了以往撤離通知下發(fā)效率低、操作繁瑣等問題。

總 結(jié)

（1）采集與解析現(xiàn)有的人員定位、應(yīng)急廣播、調(diào)度電話、安全監(jiān)測監(jiān)控、工業(yè)視頻等系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，提出了基于物聯(lián)網(wǎng)的多源異構(gòu)動態(tài)數(shù)據(jù)融合方法，建立了動靜態(tài)多源數(shù)據(jù)、異構(gòu)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)資源融合平臺，實現(xiàn)了對以上安全系統(tǒng)的數(shù)據(jù)融合，為應(yīng)急撤離系統(tǒng)開發(fā)奠定了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

（2）搭建了實時數(shù)據(jù)、災(zāi)變展示平臺，構(gòu)建頁面布局清晰、功能多樣、簡單易用的展示界面，實時展示已升井人員、已升井車輛、滯留人員、滯留車輛等關(guān)鍵指標(biāo)，實時跟蹤展示關(guān)鍵數(shù)據(jù)并展示更多詳情內(nèi)容，方便指揮部人員隨時了解井下當(dāng)前狀態(tài)及時作出決策。

（3）煤礦井下智能應(yīng)急撤離目前使用的人員定位等安全系統(tǒng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，下一步將結(jié)合大數(shù)據(jù)分析等新技術(shù)，開展數(shù)據(jù)分析和智能路線指引，后期將進一步研究大數(shù)據(jù)分析技術(shù)在應(yīng)急撤離上的智能應(yīng)用。

編輯丨李莎

審核丨趙瑞

煤炭科學(xué)研究總院期刊出版公司擁有科技期刊21種。其中，SCI收錄1種，Ei收錄5種、CSCD收錄6種、Scopus收錄7種、中文核心期刊9種、中國科技核心期刊11種、中國科技期刊卓越行動計劃入選期刊4種，是煤炭行業(yè)最重要的科技窗口與學(xué)術(shù)交流陣地，也是行業(yè)最大最權(quán)威的期刊集群。

《智能礦山》

Journal of Intelligent Mine

月刊CN 10-1709/TN，ISSN 2096-9139，聚焦礦山智能化領(lǐng)域產(chǎn)學(xué)研用新進展的綜合性技術(shù)刊物。

主編：王國法院士

投稿網(wǎng)址：www.chinamai.org.cn（期刊中心-作者投稿）

聯(lián)系人：李編輯 010-87986441

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