煤矿应急救援指挥信息系统的设计与实现
应急救援中的指挥系统与通信技术
应急救援中的指挥系统与通信技术在我们的生活中，难免会遭遇各种突发的紧急情况，如自然灾害、事故灾难、公共卫生事件和社会安全事件等。
每当这些危机出现时，高效、准确的应急救援就成为了保障人民生命财产安全的关键。
而在应急救援的整个过程中，指挥系统与通信技术的重要性不言而喻。
应急救援指挥系统就如同人的大脑，负责统筹协调各种资源，制定救援策略，确保救援行动的高效、有序进行。
一个完善的指挥系统需要具备清晰的层级结构、明确的职责分工和高效的决策机制。
首先，清晰的层级结构能够确保信息的快速传递和指令的准确执行。
在应急救援中，通常会分为指挥中心、现场指挥部和救援小组等不同层级。
指挥中心负责总体决策和资源调配，现场指挥部则根据实际情况具体指挥救援行动，救援小组则负责一线的救援工作。
这种层级结构既保证了决策的权威性，又能使救援行动迅速响应实际需求。
其次，明确的职责分工是指挥系统有效运行的基础。
在应急救援中，涉及到多个部门和专业领域，如消防、医疗、公安等。
每个部门和岗位都应该清楚自己的职责和任务，避免出现推诿扯皮、职责不清的情况。
例如，消防部门主要负责灭火和救援被困人员，医疗部门负责救治伤员，公安部门负责维护现场秩序和交通管制。
再者，高效的决策机制是指挥系统的核心。
在紧急情况下，时间就是生命，决策必须迅速、准确。
这就需要指挥系统能够及时收集和分析各种信息，包括现场情况、受灾人员数量和伤情、救援资源等，然后基于这些信息做出科学合理的决策。
同时，决策过程也应该充分考虑各种可能的风险和后果，确保救援行动的安全性和有效性。
而通信技术则是应急救援指挥系统的“神经脉络”，它负责将各个环节紧密连接在一起，确保信息的畅通无阻。
在应急救援中，通信技术面临着诸多挑战，如通信设备的损坏、网络信号的中断、信息的海量和复杂等。
为了应对这些挑战，现代应急救援通信技术不断发展和创新。
卫星通信技术因其不受地理环境限制的特点，在应急救援中发挥着重要作用。
煤矿应急救援技术的研究及应用现状
煤矿应急救援技术的研究及应用现状摘要：随着我国煤炭事业的发展，煤炭事故的发生概率也变得越来越高。
因此，为了能够解决煤炭事故，有关的企业应当建立专业的抢险救援队伍，从而以优化抢救技术为方式，建立完善的抢险救援制度为目的，减少煤矿事故发生的概率。
另外，政府也应当给予煤矿紧急救援工作予以充分的资助，通过优化社会服务管理形式，配备充足的救援物资，以便在突发事件出现时能够及时启动抢险救援方案，以达到降低损失的目的。
关键词：煤矿应急救援技术；研究；应用现状煤矿灾害事故的应急救援是煤矿安全管理工作的重要内容，所以在完成紧急救援技术的应用过程当中，相关团队应当根据灾害事故发生的情况进行重点研究，从而掌握有关影响因素并进行有效预防，降低安全事故发生的概率。
有许多的煤矿安全事故都是在紧急救援制度尚未建立的前提下，才会造成难以预估的损失。
为了能够提高相关工作者的安全意识，达到提供充足救援资源，有效完成救援能力的建设工作等目的，必须要优化煤矿的应急救援技术，提高团队整体的应急救援能力，以降低安全事故发生的概率。
一、我国煤矿应急救援体系当中存在的问题1.1思想意识比较淡薄我国的法律法规当中没有对煤矿事故进行针对性的规定，所以在出现煤矿事故时，无法根据法治的要求对相关人员追责，这也导致有关的从业者在进行煤矿挖掘和相关产业的运作中，没有充足的危机意识，这也是矿难发生概率不断增加的一大原因。
事实上，只有人们增加对于矿难的警惕性，增强安全防范意识，在危急关头也能够通过自救来降低伤亡率，才能够达到最大限度的解决紧急救援问题的目的。
但是在实际的煤矿产业运作中，人们的思想意识普遍较为淡薄，对于一些紧急避险的常识相对较为匮乏，在危急关头更无法运用正确的理论，对个人的人身安全加以保护。
1.2制度不够完善通过深入研究，我们发现现有的煤矿应急救援工作在制度构建上还存在着极大的不完善性。
有关人员在制定救援制度时，没有通过多方位的思考，采取的方法仍旧是老一套，这些制度在制定时就充满了随意性，无法根据实际的煤矿应急救援工作来适当调整，人们也很少会对这些制度产生重视。
基于无线Mesh网络的煤矿救援通讯指挥系统
图 １ 基 于 无线 Ｍ ｓ 络 的 煤 矿 应 急 救 援 系 统 图 ｅｈ网
针 对煤 矿 井下 灾 后 的环境 ， 线 Ｍｅｈ网络煤 矿 无 ｓ 应 急救 援 的 系统 指挥 中心应 安 装 在救 援 车 上 ，无 线 Ｍｅｈ网络 通信 距 离 应 不 低 于 ５ｍ， ｓ ｋ 级联 个 数 不 低 于 ｌ 个 。无 线 Ｍｅｈ多 参数 检 测 仪 主要 检 测 Ｃ Ｃ ５ ｓ Ｈ 、Ｏ、 Ｏ、 ，温度 等参 数 指标 。无 线 Ｍｅｈ体 征测 试 仪 用 来监 ｓ 测 人 员体 温 、 跳 、 心 姿势 等 信息 。 无线 Ｍｅｈ网络 摄像 ｓ
的降 低人 员 伤 亡 ， 则是 急需 解 决 的 问题 。 目前 ，我 国煤 矿井 下 应 急救 援 系 统 主要 采 用 技
Ｍｅｈ网 络技 术 、 境 监测 技 术 、 线 通 信 技 术 、 视 ｓ 环 无 音 频压缩技术等 ， 形成 一 套 含 语 音 通 讯 、 频 监测 、 视 环 境参数监测 、救护队员体征监测 的应急救援通信与 环 境 监 测 系统 ，在 发 生 矿 井 灾 变 的 情 况 下 ，无 线 Ｍｓ ｅｈ网络能够快速搭 建 网络平 台 ，为救护工作 安 全 、 时开 展建 立起 必 要 的条件 。基 于无 线 Ｍｅｈ网 及 ｓ 络 的煤矿 应 急救 援 系统 如 图 １ 所示 。
１ 引言
煤 炭是 我 国的 主要 能 源 ，提 高 煤炭 企 业安 全 生 产 水平 一 直是 政 府 和行 业 致力 追 求 的 目标 ，迄 今 为 止， 煤矿的 自动化 、 信息化水平提升到了新 的高度 。 但 由于煤 矿生 产 的特 殊 性 ，重 大 灾 害事 故 还是 时有 发 生 ， 次死 亡 人数 甚 至达 到上 百 人 【 因此 ， 继续 一 ｎ 。 在 提 升 安全 装 备 的 同时 ，如 何 在灾 变 发 生 时最 大 限 度
矿山救援指挥平台嵌入式井下应用软件设计
（） １ 井下信息记 录仪 。井下信号采集 端 ， 主要 对 井下救援现场 的各类信号进行采集 ， 包括视频信
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总第 ５ ４期 １
现 代矿 业
２１ ０ ２年 ２月第 ２期
表 示他 们 的在 线状 态 ， Ｏ Ｐｉｔ ） 数 中使 用 Ｉ 在 ｎａ （ 函 ｎ ｍ— ａｅ 口对 象 来 显 示 图 标 ； 过 ｗ ｖＯ ｔｅＶ ｌｍｅ ｇ接 通 ａｅ ｕＳｔｏ ｕ （ ａｄｅ ｖｌｍｅ 函数 来 调节 音量 大小 。 ｈｎ ｌ Ｘ， ｏ ｕ ）
示 以及数 据存 储模 块 。采 用 多线程 实现模 块 化 ， 包括 接 收 线 程 （ 收 视 音 频数 据 以及 环 境 参数 信 接 息数 据 ） 显 示线 程 、 断报 警 线程 。 实 时、 、 判 准确 地 把 井下 救援 过 程 中的 环 境 信 息和 视 音 频 信 息 传
达 给救援 人 员及 井 下基地 台并传送 到 井上 指挥 中心 ， 可帮 助指 挥 中心 实 时 掌握 井 下现 场救 援 情 况
图， 利用 Ｇ Ｉ中 的 ＳｌｃＯ ｊｃ 方 法 选 人 Ｇ Ｉ绘 图 Ｄ ｅ ｔ ｂｅｔ ｅ Ｄ
号及环境参数信息 ， 完成对视频信号的压缩编码、 显
示、 传输 及存 储 。
（） ２ 井下基地台。连接井下信息记 录仪与井上 指挥 中心 的 中间设备 。 （） ３ 井上指挥 中心。负责 指挥救援 、 人力物 资
（） ３ 环境参数显示模块。将环境参 数用实时曲 线绘制出来 ， 完成传感器 实时数据信息直观 的图形
界 面显 示 ， 以方 便用 户查 看数 据 状态 ， 时报 告井 下 及
图 １ 矿 山救 援 指 挥 平 台 总 体 架 构
危 险信 息 。 ＷｉＣ 提 供 了 功 能 强 大 的 图 形 设 备 接 口 ｎＥ （ Ｄ ）本 设 计 中使 用 设 备 环 境 类 中 的 Ｃ Ｃ类 绘 Ｇ Ｉ， Ｄ
(整理)井下紧急避险系统方案
峨眉山市八益煤业有限公司苗圃井井下紧急避险系统设计方案说明书四川省安全监管局（四川煤监局）安全技术中心二〇一二年六月目录前言 (1)第一章矿井基本概况 (1)第一节矿井筒介 (1)第二节矿井灾害情况 (3)第三节安全避险“六大系统”现状 (4)第四节避难硐室总体概述 (6)第三章永久避难硐室设计方案 (8)第一节系统概述 (8)第二节主要技术指标 (9)第三节硐室结构系统 (10)第四节环境控制及生命保障系统 (12)第五节供配电系统 (25)第六节通讯照明系统 (29)第七节相关接口 (30)第四章临时避难硐室设计方案 (32)第五章维护与管理 (38)第一节日常维护管理 (38)第二节救援应急管理措施 (39)工程概算 (42)前言峨眉山市八益煤业有限公司苗圃井（以下简称苗圃井）位于峨眉山市南西217°方向，距离峨眉山26.5km的龙池镇。
地理坐标东经103°19′50″～103°21′30″，北纬29°24′50″～29°26′50″。
主井口坐标X=3255370m，Y=34630328m，Z=+829m。
现有职工450人。
矿井始建于1958年，投改后矿井生产能力由90kt/a提高到150kt/a。
成乐(成都—乐山)高速公路，乐西(乐山—西昌)二级公路通过矿区两侧，北连峨眉、乐山、夹江、成都，南接峨边、美姑等地。
龙池镇距成昆铁路峨眉山火车站36km，交通方便。
根据2011年瓦斯鉴定情况，矿井瓦斯绝对涌出量为13.48m3/min，矿井瓦斯相对涌出量为43.33m3/min，属于高瓦斯矿井。
但由于2012年5月5日苗圃井在+580米东翼采掘面发生一起煤与瓦斯突出事故，为突出矿井。
故本次设计按照突出矿井来设计。
根据国家安全监管总局、国家煤矿安监局关于建立完善煤矿井下避险“六大系统”者征求意见稿的通知以及《防治煤与瓦斯突出规定》、《煤矿安全规程》的规定，为了有效预防矿井安全事故或者在发生安全事故时，能够对井下员工的生命安全进行紧急避险。
安全生产及应急救援指挥调度系统
1.1安全生产及应急救援指挥调度系统1.1.1概述安全生产综合监管应急救援指挥平台是安全生产信息化建设的全面的解决方案，是为安全生产监督管理业务流程量身定制的软件硬件组合系统，安全生产综合监管应急救援指挥平台的建立是安全生产信息化建设的一个里程碑，为决策人员提供一个便利的交互式操作平台，迅速、动态地识别事件，构造针对特定应急事件信息处理、指挥调度、决策支持系统。
系统平台综合了各种城市应急服务、应急救援资源、统一指挥调度、远程视频监控、移动指挥等各种功能为煤炭监管安全提供强有力的保障.安全生产及应急救援指挥调度系统以电子地图为基础，以应急联动网络为依托，以信息共享和综合利用为目标，实现各类基础信息基于空间电子地图的可视化显示、查询和分析，提高在指挥决策、快速反应等方面的综合能力，为应对煤矿突发事故，抢险救灾提供行之有效的手段。
1.1.2系统总体设计安全生产及应急救援指挥调度系统以计算机硬件与网络通信平台为依托、以标准和规范为依据、以应用系统建设为目标的信息系统。
该系统通过与瓦斯安全监控系统、远程视频监控系统相结合,以GIS地理信息平台为依托的一套综合系统.该系统可以划分为6个层次，分别为硬件层、数据层、平台层、服务层、应用系统层和用户层。
硬件层：硬件层为系统运行提供硬件支持，是整个系统的基础。
硬件层中主要包括通讯系统、计算机网络系统和视频系统，为系统的搭建提供必要的网络环境。
数据层（数据中心）：数据是系统的核心,应急救援指挥调度系统的数据主要由空间数据信息和非空间数据信息组成。
空间信息分为基础地理信息数据和应急各类专题数据。
基础地理信息数据包括渭南市地图、5个区县的电子地图和所辖煤矿的电子地图。
应急各类专题数据包括矿附近的医院信息点、公安局信息点、政府信息点、救援物资信息和逃生路线信息等专题数据。
非空间数据库中，应急事件数据和移动目标的位置数据具有明确的空间定位坐标。
平台层：平台软件层主要是由操作系统软件、数据库软件和GIS平台软件组成.操作系统和数据库软件系统全部采用微软的产品体系。
煤矿灾害事故预案演练信息系统的研究与应用
煤矿 灾害事故预案 演练信 息 系统 的研 究与应 用
赵 志刚 ，张瑞新 ，郭庆 勇 ，陈杏 平 ，王 方敏 ，彭晨 雨
（ ．中国矿业大学 （ １ 北京 ）资源与安全学院 ，北京 １０ ８ ０ ０ ３；２ ．新汶矿业集 团鄂庄煤矿 ，山东 莱芜 ２ １２ ） 础 ，利用 计算机 信息技 术和 ＷＥ ＧＳ开发矿 井预案演 练、 ＢＩ
圈巫巫圈＿— 巫圃 ． ＿
客观上 由于煤矿井下地质复杂、工作环境恶劣 等具体环境造成的 但实际上也 由于缺少高效 、协 调 、统一 的应 急 救 援 机 制 和 预 案 … ，难 以 采 取 及 时、科学和高效的应急响应决策 ，致使事态扩大。 为了适应矿山应急救援的整体需要 ，国家要求 矿山进行应急预案的编制，虽然依靠纸质的文字预 案在事故发生时 ，能够给应急救援提供一个可参考 的手段 ，但基于计算机多媒体技术 、ＧＳ技术 ｊ Ｉ 等综合信息平台技术的应急救援信息系统才刚刚起 步，作为安全生产重特大事故主要灾害源的煤矿事 故预案演练信息系统尚未建立。以至于在实际的突 发事 故情 况下很 难保证 救援指 挥 的时效性 、科学 性 和决策信息的交互性 ，同时也不能使预案中的人员 和物资达到救援资源的有效整合和合理优化 ，无法 形成一个智能化的应急救援体系，难以适应当前煤 矿安全形势及生产实践。
应急资源管理 系统，能够通过预案演练提 高煤矿 的安全管理和生产人 员的安全培训 ，强化安全生产意
识，提 高指挥机构在实战 中的决 策能力；通过对救援人 员、救援 物资、救护装备 的信 息化管理 ，实现 资源的 日常管理和共享。 ［ 关键词 ］ 煤矿事故 ；预 案；网络技术；信息管理 ［ 中图分类号 ］Ｔ ７ Ｄ７ ［ 文献标识码 ］Ｂ ［ 文章编号］ １０ － ２ （０ ７ ２０ ７ －２ ０ ６６ ５ ２０ ）０ －０ ８０ ２ Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ａ ｄ Ａｐｐ ｉａ ｉ ｎ ｆＣｏ ｌｅ ｙ Ｄｉａ ｔ ｒ Ｐｒ ｖ ｏ ｓ Ｄｒ ｌ ｎ ｎ ｏ ｍ ａ ｏ ｙ ｔ ｍ ｓａ ｃ ｎ ｌｃ ｔｏ ｏ ｌ ｒ ｓ ｓｅ ｅ ｉ ｕ ｉ ｉ ｇ Ｉ ｆ ｒ ｔ ｎ Ｓ ｓ ｅ ｉ ｌ ｉ
应急无线数字集群通信指挥系统设计及实现
doi:10.20149/ki.issn1008-1739.2024.02.007引用格式:李鹏,范林涛.应急无线数字集群通信指挥系统设计及实现[J].计算机与网络,2024,50(2):131-135.[LI Peng,FAN Lintao.Design and Implementation of Emergency Wireless Digital Trunking Communication Command System[J].Computer and Network,2024,50(2):131-135.]应急无线数字集群通信指挥系统设计及实现李㊀鹏1,2,范林涛1,2(1.河北远东通信系统工程有限公司,河北石家庄050200;2.专网通信设备与技术河北省工程研究中心,河北石家庄050200)摘㊀要:应急无线通信指挥系统采用专网建设和公网使用相融合㊁固定基站和移动基站部署相结合的建设模式,旨在解决固定场所和应急现场的全域覆盖,在应急管理部门日常和应急情况下,满足无线通信网的通信和指挥需求㊂其中,专网通信采用370MHz 警用数字集群(Police Digital Trunking,PDT)专用数字集群通信制式,固定基站完成大区域薄覆盖,移动基站实现应急现场点覆盖,公网通信依托运营商的公共通信网络,采用较低成本的公网集群对讲(PTT Over Cellular,PoC)扩展服务实现广域覆盖㊂公网通信和专网通信有机融合,互联互通,满足应急管理部门的无线通信需求,降低了系统建设成本,增强了专网应用的灵活性和安全性㊂关键词:专网;公网;应急管理;警用数字集群;公网集群对讲中图分类号:TN929.52文献标志码:A文章编号:1008-1739(2024)02-0131-05Design and Implementation of Emergency Wireless Digital TrunkingCommunication Command SystemLI Peng 1,2,FAN Lintao 1,2(1.Hebei Far-East Communication System Engineering Co.,Ltd.,Shijiazhuang 050200,China ;2.Hebei Engineering Research Center for Private Network Communication Equipment and Technology ,Shijiazhuang 050200,China )Abstract :In the emergency wireless communication command system,the mode of combining the construction of private networkand the use of public network as well as combining the deployment of fixed and mobile base stations is adopted,aiming at solving the problem of the full coverage of fixed sites and emergency sites and meeting the communication and command requirements of thewireless communication network in the daily and emergency situations of the emergency management department.Among them,the370MHz Police Digital Trunking (PDT )dedicated digital trunking communication system is used by the private networkcommunication,and the fixed base station enables a large and thin coverage with the mobile base station realizing the spot coverage ofthe emergency site.Relying on the common communication network of the operator,the public network communication uses the public network PTT Over Cellular (PoC)expansion service to achieve a wide area coverage at a lower cost.Through the organic fusion and interconnection of public network communication and private network communication,the wireless communication requirements ofemergency management departments can be met,which reduces the system construction cost and enhances the flexibility and security ofprivate network applications.Keywords :private network;public network;emergency management;PDT;PoC收稿日期:2023-10-210㊀引言应急管理部发布‘2020年应急指挥窄带无线通信网地方建设任务书“,全面开展应急指挥窄带无线通信网的建设㊂应急指挥窄带无线通信网是基于370MHz 应急专用无线电频率,采用警用数字集群(Police Digital Trunking,PDT)体制建设的数字集群网:主要立足于国家综合性消防救援队伍使用需求,用于各级指挥机构指令的上传下达;建设固定通信设施通过指挥信息网传输至各级应急指挥场所,建设移动通信设施实现灾害救援现场与后方指挥机构的互联互通;构建部-省-市-现场4级互通㊁固移结合的应急通信网㊂为响应应急管理部该无线通信网的建设要求,设计了应急无线数字集群通信指挥系统㊂该系统主要用于消防救援㊁森林消防㊁地震救援和煤矿安监等相关行业,能够有效提升应急救援指挥调度的能力和水平,对救援现场复杂多变的环境做出快速的反应,极大减少人员伤亡及财产损失,降低救援成本㊂1㊀系统总体架构应急无线通信指挥系统基于应急指挥窄带无线通信网的建设要求,采用370MHz PDT窄带集群㊁宽带公网数字集群等技术体制;固定部署与移动部署相结合;同时依托运营商公共移动通信设施推进移动端应急业务使用,实现全面覆盖的应急信息网络应用㊂本系统将PDT系统和公网PoC系统进行了有机融合[1],弥补了PDT窄带专网带宽窄㊁业务单一㊁覆盖范围有限的缺陷,扩展了应急指挥窄带无线通信网的使用场景㊂系统包含PDT核心网㊁PoC扩展服务㊁业务软件产品(统一网管㊁统一录音㊁统一调度)㊁同播控制器㊁同播基站㊁移动基站㊁自组网和各类终端㊂系统结构如图1所示㊂图1㊀系统结构2㊀关键技术应急无线通信指挥系统围绕着异地容灾[2]㊁集群同频同播[3]㊁智能判选及同步发送㊁互联网协议第6版/第4版(Internet Protocol version6/4,IPv6/IPv4)双栈[4]㊁智能切换专网和公网&多模同号等技术目标进行研究,攻克了基于交换中心容灾倒切技术[5]㊁基于集群同频同播的无线通信覆盖技术㊁基于智能探测网络时延和上行空口数据智能判选技术㊁基于IPv6/IPv4双栈组网技术㊁基于多模同号自适应选网和网络智能切换技术等多个技术难题,实现了设计目标㊂2.1㊀异地容灾大部分通信系统采用具有主备冗余能力的交换管理控制中心来提高系统的可靠性,该方法有一定局限性,当交换中心整体故障时,整个无线通信系统将无法对外提供服务㊂还有部分系统采用双交换中心容灾机制,但双交换中心之间大多采用冷备工作模式,不支持数据同步操作,当某个交换中心故障时,故障倒切后业务恢复时间长㊂系统设计了一种多级冗余和数据主动同步设计方案,系统的2个交换管理中心以主备方式工作,2个交换管理中心㊁域内基站通过传输网络互联互通㊂当主用交换管理中心故障退出服务时,域内基站可以倒切至另一个交换管理中心,实现异地容灾㊂异地容灾系统结构如图2所示,在主用控制中心和备用控制中心设置互为镜像的2套交换管理中心设备㊂2套交换管理中心之间通过3条传输链路进行数据交互,一条链路负责主备交换管理中心之间的数据冗余,另2条链路负责主备交换管理中心㊁全线基站的传输冗余㊂系统中的基站通过传输网络分别连接到主备交换管理中心㊂为配合现场传输系统,以及防止网络环路,传输2与备用控制中心的网络连线断开㊂图2㊀异地容灾系统结构主用交换管理中心和备用交换管理中心都包含上下2架中心控制器,这2架中心控制器的静态配置数据完全相同,主用交换管理中心和备用交换管理中心之间会通过容灾通道进行静态数据的冗余,实现业务数据双向实时同步㊂当2架中心控制器中的某一架中心控制器出现故障时,另一架中心控制器会根据同步过来的动态数据建立资源并接管业务,避免业务发生中断㊂2.2㊀集群同频同播应急无线通信指挥系统集群部分采用370MHz 窄带PDT 网络覆盖,网络架构采用部㊁省两级架构设计,两级核心网互联互通,省㊁市所建基站统一接入省级核心网,原有常规㊁同播㊁集群等系统通过网关接入省级核心网㊂固定基站使用同频同播PDT 集群技术,频率采用四色原理[6]以地市为单位复用,固定基站充分利用指挥信息网构建通信链路㊂移动基站采用PDT 集群技术,通过卫星通信网㊁公网㊁有线专网㊁无线专网等方式实现随遇接入,应急指挥窄带无线通信网逻辑架构如图3所示㊂图3㊀应急指挥窄带无线通信网逻辑架构㊀㊀使用基于集群同频同播的无线通信覆盖方案,可以使用同一频率覆盖一省/市范围,消除了通信死角,提高了频谱利用率,实现了通信距离远㊁终端免越区的功能㊂为实现多个大区覆盖及在少量频点情况下实现多个基站分别覆盖不同的区域,需要使用集群同频同播技术,集群同频同播技术的核心是确保同一时刻不同基站在各自天线口面发送同频同相调试信号,保证同播区内下行信号同频㊁同相㊁同幅㊂系统采用基于卫星信号锁频技术㊁同播控制器统一管理的多同播基站覆盖拓扑结构来实现同播系统㊂使用卫星信号锁频技术,同时采用高稳定晶振,控制频率误差,保证同播基站的发射满足重叠区信号时延差小于1/8符号,约25μs;保证各基站的收发频率严格一致,频率误差不超过12Hz㊂在统一同播控制器的管理下,保证所有同播基站按照集群工作模式在同一时间发送基于卫星授时的统一时隙标签的空口数据㊂2.3㊀公专融合多模终端[7]是双模同号,用户无需感知公网链路还是窄带链路接入㊂因为信号原因,可能一种模式在线,可能2种模式在线㊂不同模式能够进行的业务有相同也有所不同,因此在进行业务时,系统需要根据多种因素匹配不同的通信链路㊂系统实时更新终端信号强度㊁模式状态,结合当前资源容量㊁业务需求和终端模式等参数,通过计算得出当前链路最优解,从而保证当一种模式链路不稳定时,信号能够通过另一种模式链路传输到终端㊂2.4㊀智能判选及同步发送在同播基站交叠区,终端发送的上行数据会被2个同播基站同时收到并送往同播控制器㊂收到相同或相近的数据,同播控制器需要甄别出重复或信号质量好的数据,避免出现重判㊁误判的情况发生,避免影响协议栈的处理流程㊂同频同播系统内,需要部署多个同播基站来扩大覆盖范围,同播控制器与同播基站采用基于IP的网络拓扑进行通信,IP网络具有拥塞㊁抖动㊁延时等不确定因素,有可能导致各同播基站发送下行空口数据不统一,导致在同播基站交叠区出现同频干扰的情况㊂在同播控制器上采用基于卫星授时同步㊁毫秒级精准定时㊁数据逐层校验的上行数据智能判选机制,对来自同播基站的上行空口数据进行时间和空间的多维度校验,保证对上行数据的成功判选㊂由于不同站点的传输时延都存在区别,系统需要根据各条传输链路时延进行自动补偿,满足同频同相信号调制㊂在同播基站上采用基于网络服务质量(Quality of Service,QoS)实时监控的Jitter Buffer 控制机制[8],实时调整同播控制器与各同播基站之间的空口数据交互速度,保证各同播基站在相同时间发送时隙标签相同的空口数据㊂2.5㊀IPv6/IPv4双栈技术应急无线通信指挥系统需要接入应急指挥信息网㊁卫星通信网和4G或5G公网,并且同时需要与用户其他通信系统互通,各系统组网方式和组网传输系统要求均不同,既有IPv4网络也有IPv6网络,需要提高系统的组网灵活性来适配不同的网络传输环境和设备部署方式[9]㊂系统采用了IPv4/IPv6双栈地址转换技术,能够根据不同的组网和传输链路要求将应急无线通信指挥系统的IP地址进行双栈或单栈转换同时支持IPv4和IPv6网络的接入,不改变系统组网架构,不依赖网络传输环境,无需依赖任何硬件设备,即可实现双栈网络通信㊂同时该方法也实现了对设备间通信的端口进行映射,避免了不同产品间的端口冲突或中间网络设备的限制㊂2.6㊀智能切换专网和公网&多模同号多模终端在PDT数字集群网㊁公网形成联合组网情况下,要实现2种网络业务的互联互通,实现快速便捷地发起业务并保持业务的流畅性和连续性,需要对2种网络的编号方案进行合理规划,在业务发起时自适应选择网络并在业务过程中实现网络的无缝切换[10]㊂3㊀应用案例以系统在某省建设方案为例,介绍其实施部署情况,在该省 统一规划㊁统一建设;协调一致㊁有序推进;共享共建㊁互联互通;公专结合㊁固移搭配 建设思路的指导下,在该省内分别部署PDT和PoC系统,两系统互为补充,终端可在2个系统下灵活切换㊂3.1㊀基站部署原则综合该省及各地市应急管理部门㊁消防救援队伍㊁地震局㊁煤监局㊁森林消防部门的地理位置,建设固定基站㊂固定基站的部署应遵循以下原则:①优先选用铁塔公司铁塔资源;②对于无线信号覆盖需求比较固定和频繁的地区,采取固定基站的方式进行覆盖;③站址选取在各应急部门所辖场地;④当A单位与B单位相距小于3km时,A/B 单位可共用固定基站;⑤当A单位与B单位相距超出3km时,A/B 单位各建设一套固定基站;⑥当A单位有多楼层需要进行信号覆盖时,使用射频电缆或光纤直放站在弱电井内将信号引入多个楼层㊂移动基站一般应用于应急事态下无线信号的临时覆盖和通信容量的扩容,移动基站的部署应遵循以下原则:①是固定基站的补充,是应急救援主要使用的模式;②开启时需先确认周边有无其他同频移动站信号;③可通过卫星㊁公网等链路连接至本地核心网㊂支援其他省应急救援时,可通过卫星㊁公网链路接入所在地核心网;④多站在现场开启时,需确认本基站和周边基站使用不同频率;⑤多站可通过Mesh自组网设备连接;⑥当本省站去他省支援救灾时,可接入所在地固定部署的PDT系统㊂3.2㊀系统部署方案系统部署方案包括省级㊁市级和区县级的部署,包含PDT系统㊁PoC系统㊂省级部署方案覆盖省应急管理厅㊁省消防救援总队㊁省地震局㊁省煤监局和省森林消防总队等单位㊂市级部署方案包括PDT系统㊁PoC系统,覆盖市应急局㊁市消防支队㊁市地震局㊁市煤监局和市森林消防队等单位㊂区县级部署方案包括PDT系统㊁PoC终端,覆盖区应急局㊁区消防队㊂3.3㊀无线频率规划方案省应急管理厅PDT系统无线设备按照‘应急指挥窄带无线通信频率规划“,符合应急管理部频率使用要求,遵循以下原则:①同站无三阶互调㊁邻频干扰,信道占用总带宽最小;②同一合路器最小信道频率间隔固定基站不小于300kHz,移动基站不小于50kHz;③频率复用站及复用区域无同频干扰;④较高的频谱利用率㊂同时,频谱规划还应遵循以下指标:①共信道抑制ȡ-12dB;②邻道选择性ȡ60dB(12.5kHz邻道);③互调响应抑制ȡ70dB㊂频率分组按任意2个频点频率间隔大于250kHz㊁任意2个频点产生的三阶互调不会影响组内其他频点的原则选取12对频率,并按颜色区分㊂该省每个地级市采用一个频率分组,同时相邻地级市不采用同一频率分组㊂4㊀结束语系统于2020年开始推广应用,创造产值达2.03亿元㊂项目成果已应用于国家应急管理相关部门㊂系统作为全国应急无线通信专网的核心枢纽系统,已完成与20多个省份系统级互联互通,进一步推进全国应急无线专网的建设㊂针对部分行业用户提出的智能化指挥㊁实景指挥和灾害预测等需求,系统还需要进一步研究与应急通信系统㊁灾害预测预警系统和其他相关系统的融合互通㊂同时,随着人工智能㊁大数据等技术的蓬勃发展,系统将进一步研究智能化指挥㊁实景指挥和灾害预测技术,打造为集应急管理㊁灾害预警和应急指挥为一体的智能应急无线通信指挥平台㊂参考文献[1]㊀龚乐中,闫路平,王俊人.公网PoC软对讲与PDT数字集群互通方案[J].通信技术,2017,50(1):84-88. [2]㊀马辉,袁蓉,赵国超.PDT在应急管理行业中的应用[J].警察技术,2021(7):15-18.[3]㊀张成斌.基于TETRA数字集群系统的异地容灾设计方案[J].计算机与网络,2020,46(2):60-63. [4]㊀尹韶峰.IPv4与IPv6双栈网络设计[J].微计算机信息,2010(26):90-92.[5]㊀彭盼盼,张松轶.专用无线通信系统异地容灾研究[J].计算机与网络,2018,44(9):63-67. [6]㊀李娜,魏江平,赵冰冰,等.基于 四色原理 的蜂窝小区分配及干扰对比[J].软件工程,2016(6):8-12. [7]㊀何平,肖海,刘兆元,等.LTE终端多模选网关键技术分析[J].电信科学,2012,28(12):131-134. [8]㊀黎敏,邓少波.基于延迟抖动的流媒体传输QoS机制[J].南昌大学学报,2009(10):490-493. [9]㊀黄萍.基于IPv6协议的双栈技术研究与应用[J].微型电脑应用,2022(1):206-208.[10]张力航,管鲍.警用宽带公专融合通信的研究[J].数字通信世界,2019(11):27-28.作者简介李㊀鹏㊀男,(1984 ),硕士,高级工程师㊂范林涛㊀男,(1982 ),硕士,高级工程师㊂。
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煤矿应急救援指挥信息系统的设计与实
现
摘要：由于开采深度的增加，地应力、瓦斯突出等对煤矿安全生产的影响日
益突出，对保证煤矿安全生产，促进煤矿信息化发展十分重要。
本文主要对煤矿
应急救援指挥信息系统的设计与实现进行论述。
关键词：煤矿；应急救援指挥；信息系统
引言
煤矿安全生产标准化应急管理标准化体系包括指挥场所、制度建设、安全避
险系统、应急广播系统、个体防护设备、紧急处置权限、技术资料、队伍建设、
应急预案、应急演练、资料档案等；矿山救护标准化体系包括指挥员及组织机构、救护培训、技术装备与设施、综合管理、学习及训练、质量标准化检查等。
1系统研究思路
采用大数据技术、集团信息数据一体化应用平台及Oracle数据库，整合开
发煤矿应急管理和突发事件处置信息系统，系统包含应急保障、应急处置、应急
指挥3个功能模块。
把应急管理标准化中的组织机构、法律法规、制度建设、应
急物资装备和设施、信息通信和传递系统、医疗急救、技术保障及矿山救护标准
化中应急队伍、救护装备及器材、应急救援资格证、矿山事故救援案例、学习及
训练、质量标准化检查等纳入应急保障模块；把应急管理标准化中的应急预案、
应急演练、安全避险系统、应急广播系统、个体防护装备、紧急处置权限、各类
事故处置纳入应急处置模块；把应急值班、事故风险与处置预案、指挥协调等纳
入应急指挥模块。
实现不同操作层级的用户对系统拥有不同的访问权限，使企业
和基层煤矿相关人员通过网络共享应急管理信息，实现企业对应急管理及矿山救
护信息系统化、数据化、规范化管理。
2煤矿应急救援指挥信息系统的设计与实现
2.1数据库设计
根据对煤矿应急管理和突发事件处置信息系统的详细分析，综合考虑当时数
据量及今后发展需要，系统选用了Oracle数据库作为数据库平台，存储集成系
统所有数据的物理存储，其中包括管理信息数据、各类设备的采集数据、空间数据、应急预案库、应急事件案例库和知识库。
业务系统支持主流消息队列，包含RocketMQ等，同时支持各种异构数据源类型，包括HDFS、Hive、hbase、kudu、Redis、es、tsdb、MySQL等。
通过数据库redo回放、CDC、binlog回放技术实
现数据库数据实时采集，使用库仓一体方案构造无感知的数据接入，配套流批一
体的元数据中心，基于和离线统一的元数据结构管理数据源，实现数据在离线和
实时场景下快速复用。
利用统一元数据中心和离线共享数仓模型提供任务的全生
命周期管理，除了关系型的数据库以外，数据存储还包括一些常用的文件格式，
如XML文件、PDF、Word文档、Excel表格、JPG图像、DWG图形、MP4视频文件等。
Oracle具有性能优、性能安全、速度快、与Linux操作系统紧密集成等优点，满足大型数据库管理的需求，为数据分析和数据挖掘奠定了基础。
2.2基于GIS技术的煤矿应急救援管理系统设计
GIS技术，即地理信息系统，其基于地理学、测绘遥感学、计算机科学等技术，对空间数据展开挖掘分析、采掘查询、分类存储，以此来实现对目标区域的
整体化了解与把握。
因其本身的各项应用优势，广泛地应用于环保、农业、交通、工业等各个领域，而实现GIS技术在煤矿应急救援管理系统设计中的应用，可进
一步推动煤矿地图修改、管理、分析，遴选灾害发生点，对可能出现的灾害事故
做出预警，提升事故处理效率。
逻辑体系架构。
基于GIS技术的煤矿应急救援管
理系统设计，具备两项逻辑体系架构方式选择：C/S模式和B/S模式。
但因前者
需应用专一客户端来完成程序安装，难以迅速部署，且后续需专业技术人员加以
维护，故而选择B/S模式，其是以Web模式为基础的逻辑结构，用户可直接连接
局域网，输入IP地址登录，免去了复杂的安装程序，且后续不需在额外对其加
以维护，只需定期升级即可。
具体使用步骤如下：用户登录后借助客户端浏览器
向访问Internet的数据库服务器发出命令请求，web服务器在接收到请求命令后
加以处理，再将处理后的数据传输到数据服务器，后者在得到命令后反馈响应，
再经web服务器将反馈结果传输到客户端，以此来形成完整的工作流程。
2.3基于未确知测度的煤矿瓦斯爆炸应急救援能力综合评估
1)瓦斯爆炸事故预防是应急救援管理工作的核心。
一方面应严格落实“一通
三防”，加强煤矿井下瓦斯浓度监测监控;另一方面应不断提高安全人员风险意识，明确瓦斯事故的应急救援任务与应急流程。
2)应急准备的充分与否将关系到
应急响应的迅捷程度。
应急预案的制定、应急救援的演练、应急队伍的专业技能
训练以及应急救援技术装备的完善等将直接影响到应急接警的行动时间。
3)应急
响应是指在瓦斯爆炸事故发生后的紧急救援行动。
良好、迅捷的应急响应机制
(如应急启动的迅捷程度、应急队伍的组织程度以及事故现场的决策调度等)能够
最大化地防止事态恶化。
4)恢复重建是瓦斯爆炸事故应急救援过程中必不可少的
一环，主要包括事故原因分析、救援经验总结、应急救援预案修订。
针对高瓦斯
煤矿应急救援能力评价过程的主观性问题，基于未确知测度理论建立了瓦斯爆炸
应急救援能力评估模型。
该模型选用直线法构造单指标测度函数，结合博弈论确
定指标权重并计算多指标测度，利用置信度准则对应急救援能力进行排序。
2.4煤矿井下应急救援无线通信系统设计与实现
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。
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，为此本文将针对该项技术难题，增加了Zig Bee技术，通过该
项技术设计的无线通信系统将在极大程度上攻克这一难题。
随着科技的不断发展，短距离无线通信技术正处于不断进步的过程中，其中Zig Bee无线通信技术凭借
自身优越的协议分层结构成为短距离无线通信技术中的核心组成，Zig Bee无线
通信技术不同于其他网络通信技术的结构，具有层级划分的优势，将网络通信各
个层级之间的关系形成独立且相互关联的复合形式。
由于Zig Bee无线通信技术具有可以针对网络环境变化进行自动组织，维持系统正常运行等优势，将在一定程度上改变传统通信技术远距离、高消耗、高速率、高成本以及复杂程度高的劣势，成为煤矿井下应急救援无线通信系统的核心技术。
结语
开发煤矿应急管理及突发事件处置信息系统是国家应急管理信息化建设的需要，是企业信息化建设的补充。
进行应急管理大数据分析和风险预警，提升应急管理风险管控和隐患排查、决策分析、救援处置等信息化水平，最大程度地减少生产安全事故和人员伤亡，具有较大的安全、经济和社会效益。
该系统在基层煤矿、矿山救护队应用中取得了较好的效果，在煤炭企业中有着较广泛的推广应用前景。
参考文献
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