為解決礦井發(fā)生災(zāi)害時(shí)應(yīng)急撤離通知方式單一、路線不明確等問(wèn)題，融合安全監(jiān)測(cè)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(shí)現(xiàn)多渠道、多模態(tài)的應(yīng)急消息快速下發(fā)；采用樹(shù)形交互控件管理逃生路線節(jié)點(diǎn)信息，實(shí)現(xiàn)智能路線指引；通過(guò)對(duì)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(shí)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(wèn)題。

文章來(lái)源：《智能礦山》2025年第5期“學(xué)術(shù)園地”欄目

第一作者：李計(jì)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(guó)能神東煤炭集團(tuán)有限責(zé)任公司

引用格式：李計(jì)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(guó)家能源集團(tuán)所屬各礦井巷道多、距離長(zhǎng)，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(duì)停電、停風(fēng)、火災(zāi)、水災(zāi)等礦山災(zāi)害時(shí)，存在緊急撤離時(shí)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(xiǎn)。

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(xiǎn)、人員定位、安全監(jiān)測(cè)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(gè)問(wèn)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(shí)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(jī)制效率低下，覆蓋范圍有限，依賴傳統(tǒng)方式逐一操作多個(gè)系統(tǒng)下發(fā)通知，耗時(shí)又易遺漏，難以確保全員及時(shí)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(cè)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(shí)現(xiàn)應(yīng)急撤離消息一鍵下發(fā)，加強(qiáng)了井下智能化裝備與應(yīng)急處置系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)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(chǔ)的標(biāo)準(zhǔn)化，自主設(shè)計(jì)實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)采集與存儲(chǔ)方案，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的一致性與可用性，支持對(duì)各類復(fù)雜數(shù)據(jù)格式的自動(dòng)解析與轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的統(tǒng)一格式與高效存儲(chǔ)。

1.1 數(shù)據(jù)融合平臺(tái)搭建

基于FTP+Text、HTTP+JSON、HTTP+XML等數(shù)據(jù)交換協(xié)議，采用先進(jìn)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(shí)現(xiàn)了對(duì)多源異構(gòu)數(shù)據(jù)高效整合與實(shí)時(shí)同步，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和時(shí)效性。針對(duì)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(diǎn)，引入智能數(shù)據(jù)過(guò)濾機(jī)制，自動(dòng)甄別并過(guò)濾無(wú)用或冗余數(shù)據(jù)信息；運(yùn)用FDL數(shù)據(jù)處理平臺(tái)工具，完成數(shù)據(jù)清洗、轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)，優(yōu)化了數(shù)據(jù)處理流程。

1.2 礦井動(dòng)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(gè)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(shù)形展示礦井區(qū)域，用戶可清晰便捷地進(jìn)行區(qū)域父子層級(jí)關(guān)系的創(chuàng)建、編輯和維護(hù)，根據(jù)礦井實(shí)際變化動(dòng)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(shí)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?yàn)榛A(chǔ)，將人員定位、應(yīng)急廣播、調(diào)度電話、安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控、工業(yè)視頻等系統(tǒng)終端與礦井區(qū)域進(jìn)行映射綁定，勾選礦井區(qū)域時(shí)聯(lián)動(dòng)所有關(guān)聯(lián)終端，應(yīng)急撤離時(shí)以上終端對(duì)井下實(shí)時(shí)監(jiān)控。同一個(gè)終端可和多個(gè)區(qū)域綁定，同一個(gè)區(qū)域也可綁定多個(gè)區(qū)域，支持跨區(qū)域通知，增強(qiáng)了系統(tǒng)通知的靈活性，礦井動(dòng)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(dòng)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(jì)

真實(shí)、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(shù)形結(jié)構(gòu)精細(xì)管理路線節(jié)點(diǎn)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(diǎn)，逐級(jí)向下延展，直接通往地面的關(guān)鍵區(qū)域?yàn)?級(jí)節(jié)點(diǎn)，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(diǎn)體系構(gòu)建完善后，實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)與井下基站的精準(zhǔn)映射，通過(guò)映射關(guān)系實(shí)時(shí)接收來(lái)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(diǎn)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(diǎn)逐級(jí)向上（升井方向）匯總，自動(dòng)生成1條清晰明確的撤離路線，確保人員在最短時(shí)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(shí)特別設(shè)計(jì)分支節(jié)點(diǎn)處理機(jī)制，在同一節(jié)點(diǎn)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(jiǎn)潔明了的文本形式，通過(guò)手機(jī)短信、APP推送等多種即時(shí)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(jì)與實(shí)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(jì)與實(shí)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(jì)

為滿足應(yīng)急撤離消息在最短的時(shí)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(shí)現(xiàn)快速定位危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)的設(shè)備、人員，并一鍵全覆蓋下發(fā)，也可單獨(dú)通知某人或設(shè)備，具備語(yǔ)音電話通知、廣播、手機(jī)、定位儀卡多個(gè)渠道。

3.1 多元化報(bào)警通知機(jī)制

當(dāng)?shù)V井生產(chǎn)系統(tǒng)存在安全風(fēng)險(xiǎn)或需要緊急通知相關(guān)人員時(shí)，通過(guò)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(shí)發(fā)起語(yǔ)音呼叫或發(fā)送短信，廣播系統(tǒng)覆蓋區(qū)域播放緊急語(yǔ)音廣播，定位儀卡實(shí)時(shí)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(guò)接收數(shù)據(jù)下發(fā)指令，立即啟動(dòng)振動(dòng)、燈光閃爍等警示功能，進(jìn)一步提升應(yīng)急響應(yīng)的靈活性與覆蓋面，增強(qiáng)預(yù)警的即時(shí)性和有效性。

3.2 基于動(dòng)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(shí)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(dòng)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(shí)，系統(tǒng)實(shí)時(shí)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(diǎn)擊一鍵下發(fā)按鈕，系統(tǒng)立即完成應(yīng)急廣播語(yǔ)音播報(bào)、人員定位卡振動(dòng)閃光告警、智能終端文字通知、手機(jī)固話語(yǔ)音消息等多渠道、多模態(tài)的通知觸達(dá)。

通過(guò)區(qū)域與人員定位基站的映射關(guān)系，實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)展示區(qū)域樹(shù)上各節(jié)點(diǎn)的基站、人員、電話、廣播系統(tǒng)，方便調(diào)度人員快速識(shí)別災(zāi)害區(qū)域內(nèi)情況，飽和式通知方式確保通知無(wú)死角、無(wú)遺漏傳達(dá)到目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的每個(gè)人和設(shè)備，應(yīng)急撤離消息一鍵下發(fā)功能設(shè)計(jì)與實(shí)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(jì)與實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)界面

3.3 基于RabbitMQ的手機(jī)終端消息下發(fā)

生產(chǎn)控制平臺(tái)APP每天約3萬(wàn)人次訪問(wèn)，為提高應(yīng)急撤離消息通過(guò)APP推送，采用RabbitMQ技術(shù)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)端/消費(fèi)端異步通信，后臺(tái)根據(jù)職工員工編碼動(dòng)態(tài)創(chuàng)建RabbitMQ隊(duì)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(hào)實(shí)時(shí)連接對(duì)應(yīng)隊(duì)列，持續(xù)監(jiān)聽(tīng)并接收消息，確保消息實(shí)時(shí)性，滿足個(gè)性化通知精準(zhǔn)送達(dá)，提升了工作效率和用戶體驗(yàn)，基于RabbitMQ的手機(jī)終端消息下發(fā)如圖5所示。

圖5 基于RabbitMQ的手機(jī)終端消息下發(fā)

煤礦井下智能人員軌跡跟蹤設(shè)計(jì)

4.1 精準(zhǔn)人員狀態(tài)識(shí)別與軌跡追蹤

依托精確人員定位系統(tǒng)，實(shí)時(shí)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(duì)受災(zāi)人員針對(duì)性關(guān)注，對(duì)已經(jīng)升井人員自動(dòng)判定為安全狀態(tài)，對(duì)于未脫困人員繼續(xù)進(jìn)行精細(xì)化軌跡追蹤。

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

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

圖6 軌跡報(bào)警和軌跡跟蹤界面

4.2 智能軌跡超時(shí)報(bào)警系統(tǒng)

應(yīng)急撤離時(shí)，部分人員會(huì)因迷路或身體受傷等原因，長(zhǎng)時(shí)間處于同一個(gè)區(qū)域。具備持續(xù)監(jiān)測(cè)人員位置變化功能，結(jié)合預(yù)設(shè)報(bào)警時(shí)長(zhǎng)與等級(jí)體系，自動(dòng)評(píng)估并更新報(bào)警等級(jí)。發(fā)現(xiàn)人員位置長(zhǎng)時(shí)間未發(fā)生變動(dòng)，且達(dá)到預(yù)設(shè)報(bào)警閾值，系統(tǒng)自動(dòng)觸發(fā)報(bào)警，并根據(jù)超時(shí)時(shí)長(zhǎng)逐步升級(jí)報(bào)警等級(jí)，直至最高級(jí)別，提醒應(yīng)急指揮人員對(duì)潛在風(fēng)險(xiǎn)的即時(shí)響應(yīng)。當(dāng)所有人員均已到達(dá)安全位置后，系統(tǒng)啟動(dòng)自動(dòng)化清理與初始化流程，將所有追蹤記錄從實(shí)時(shí)表遷移至歷史表歸檔保存，清空實(shí)時(shí)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(shí)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(chǔ)多源數(shù)據(jù)，運(yùn)用數(shù)據(jù)分析模型與算法，全面剖析煤礦應(yīng)急場(chǎng)景下的關(guān)鍵指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)井下人員分布實(shí)時(shí)分析，精準(zhǔn)定位每個(gè)區(qū)域的人員密度與動(dòng)態(tài)變化，精確統(tǒng)計(jì)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(bào)警通知情況，確保應(yīng)急響應(yīng)的及時(shí)性與有效性?；谌藛T定位系統(tǒng)的實(shí)際撤離情況，撤離分析功能評(píng)估人員撤離進(jìn)度；通過(guò)人員移動(dòng)軌跡分析，快速定位可能遇險(xiǎn)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(bào)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(yè)面色彩鮮明、布局合理、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)地展示井下人員分布、撤離路徑規(guī)劃、報(bào)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(bào)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(jí)、不同需求的數(shù)據(jù)分析與報(bào)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(guó)能神東煤炭集團(tuán)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(hù)、幫助文檔等模塊，實(shí)現(xiàn)了全礦261個(gè)監(jiān)測(cè)監(jiān)控終端，64個(gè)應(yīng)急廣播終端，263個(gè)電話終端，68個(gè)人員定位分站，610個(gè)人員定位終端，352路工業(yè)視頻的集成。

在災(zāi)害發(fā)生時(shí)可實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)急廣播、調(diào)度電話、人員定位、移動(dòng)電話、生產(chǎn)控制平臺(tái)APP等方式的一鍵通知，實(shí)現(xiàn)多渠道報(bào)警和人員軌跡跟蹤等功能。通過(guò)水災(zāi)與火災(zāi)應(yīng)急演練驗(yàn)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(wèn)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(cè)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(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)融合方法，建立了動(dòng)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(tái)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)以上安全系統(tǒng)的數(shù)據(jù)融合，為應(yīng)急撤離系統(tǒng)開(kāi)發(fā)奠定了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

（2）搭建了實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、災(zāi)變展示平臺(tái)，構(gòu)建頁(yè)面布局清晰、功能多樣、簡(jiǎn)單易用的展示界面，實(shí)時(shí)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(shí)時(shí)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(shí)了解井下當(dāng)前狀態(tài)及時(shí)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(kāi)展數(shù)據(jù)分析和智能路線指引，后期將進(jìn)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(guó)科技核心期刊11種、中國(guó)科技期刊卓越行動(dòng)計(jì)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(jìn)展的綜合性技術(shù)刊物。

主編：王國(guó)法院士

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

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