矿用应急指挥调度系统方案

一、概述

1.1 煤矿行业安全现状

煤炭是我国国民经济支柱产业之一，为经济和社会发展作出了重要贡献。新中国成立之初，煤炭占一次能源消费总量的90%以上，并长期稳定在70%，2023年仍占56%，是我国能源的“压舱石”。与此同时，2023年我国煤炭产量已超47.1亿吨，占全球的54%，我国煤矿现有从业人员340万人，占我国采矿业总人数的68%。我国煤炭产量、消费量、从业人数均居世界首位。

我国煤矿生产主要以井工开采为主，作业地点分散，生产环境恶劣，生产系统复杂。煤矿作为高危行业，事故死亡人数长期居于主要行业排名前列，历来是安全生产的重中之重。煤矿企业的生产过程不可避免地要受到水、火、瓦斯、煤尘和冒顶等多种自然灾害的威胁。煤矿企业伤亡事故不断，既与煤矿开采条件差、整体生产技术落后等因素有关，更受到安全管理水平落后、安全投入严重不足以及从业人员素质低等因素的影响。

随着生产技术水平的提高和企业管理的规范，经过20余年的努力，我国煤矿事故多发频发的局面得到扭转，事故起数和死亡人数保持逐年下降的态势，实现了明显好转。但是，我国煤矿一些深层次矛盾和问题尚未得到有效解决，新问题、新情况、新风险不断出现，煤矿安全生产形势依然严峻复杂。

1.2 当前应急管理体系的现状与问题

目前，很多煤矿企业尽管应急管理水平有所提升，大部分煤矿单位也已经建设了瓦斯监控、通风检测、人员定位、程控电话、视频监控、移动指挥等系统，实现了煤矿安全生产的基本应用，但各系统之间彼此独立，不能综合应用各种信息、进行统一的应急指挥调度。实践中仍存在以下短板：

• 认识不到位‌：部分企业将应急管理狭义理解为“事后救援”，未将其与日常安全管理和双重预防机制融合，导致应急工作碎片化‌。

• 组织体系不健全‌：许多企业仅设立临时性应急机构，忽视日常应急管理；兼职救护队伍建设薄弱，缺乏训练、装备维护和专职调配，影响快速响应能力‌。

• 预案管理不完备‌：

预案编制流于形式，风险评估和资源调查不充分，未动态更新‌。可操作性差，响应分级不明确，与上级预案衔接不畅，且缺少自救互救内容‌。

• 救援响应时间慢：

煤矿事故发生后，传统的救援方法常常依赖于人工判断和手动报警，响应时间较长，无法在关键时刻迅速采取救援行动，及时的救援响应对于人员的生命安全至关重要。

• 救援行动的精准度和高效性差

煤矿事故往往发生在地下或复杂的工作环境中，救援行动面临着复杂的地形和环境限制，传统的救援方式常常依赖于人工搜索，效率低下且存在较大的安全风险。

• 培训与演练不足‌：

培训缺乏针对性，未区分管理人员与一线人员需求；紧急避险技能未纳入常规培训‌。演练频率不达标（应至少每半年一次），且多依赖传统方式，信息化手段应用不足‌。

• 信息共享和协同救援能力差

煤矿应急救援涉及多个部门和救援力量的协同合作，传统的救援方式常常存在信息不畅通、协调困难等问题，影响救援效果。

• 技术与装备短板‌：

应急信息系统升级滞后，数据互通不畅，事故上报依赖人工逐级传递‌。紧急避险系统维护不到位，应急物资储备和调用机制不健全‌。

二、行业需求

煤矿安全一直是制约煤炭企业发展的难点问题，每一起重大的安全生产事故，都会引起政府和社会各界的极大关注，综合运用信息技术加强煤矿的生产安全管理，提高应急指挥效率已经迫在眉睫。在这其中，基于融合通信的管理平台需求已经成为解决安全生产应急问题的核心载体。因此，一个高效的煤矿安全生产应急指挥调度系统应该能够将已建的各种系统进行完美的融合，提高有效信息的利用率，对事前、事中、事后三个阶段实时统一的应急指挥调度，实现事前安全防范，事中及时排查，事后妥善处理的目的。

矿用应急指挥调度系统应该是一个闭环管理框架，涵盖‌应急准备、预防、响应和恢复‌四个核心环节‌。它旨在通过组织、规划、指挥和控制活动，预防、控制并消除突发事件（如瓦斯爆炸、火灾、水害等），从而降低人员伤亡、财产损失和环境破坏‌。

该系统需具有以下特征：

• 适应性‌：煤矿井下环境复杂，长期面临水、火、瓦斯、煤尘、顶板等多重威胁，事故类型多样且危害严重，系统及终端应能适合各种恶劣环境‌。

• 系统性‌：需多部门协同配合，整合救援机制、人员、设备等资源，形成联动响应能力‌。

• 体系融合‌：将应急管理深度融入安全生产标准化体系，实现预防与响应一体化‌。

• 能力建设‌：加强兼职救护队专业化训练，完善装备维护和外部协作机制‌。

• 预案优化‌：定期开展风险评估和资源调查，确保预案动态更新、可操作性强‌。

• 技术赋能‌：推进应急调度系统智能化升级，实现数据实时共享与快速响应‌。

• 常态化演练‌：结合虚拟仿真技术开展高频次、实战化演练，提升全员应急素养‌。

结合煤炭行业的技术发展和管理要求，煤炭企业急需一套智能化、信息化、高效化的融合了生产管理的应急指挥调度解决方案，合理调配资源，以减少事故造成的损失，实现生产与生态环境协调。该系统需能支持无线对讲、广播喊话、调度管理、报警管理、视频监控等多系统联动，可轻松实现应急救援、生产调度、紧急呼叫、双向通信、智能分区等各项功能。同时可根据时间和地点不确定性、业务紧急性、通信需求不可预测的情况下快速搭建应急指挥调度系统等特点。充分提高企业的信息化管理水平，有效降低企业运营管理成本，提高日常工作效率与应急处理能力。

三、小犇科技矿用应急指挥调度系统

3.1 系统介绍

小犇科技矿用应急指挥调度系统是小犇科技针对煤炭行业安全生产调度通信及应急救援等需求而建立一套多功能、智能化的应急指挥调度管理平台。以融合调度通信为支撑，依托GIS地图技术，实现数据融合、流程化管理、数据分析等功能，旨在提升应急救援指挥管理的信息化水平。系统涵盖多个功能模块，满足组织机构管理、应急资源管理、安全监测可视化、应急救援指挥等多方面需求，同时具备操作日志记录、消息通知、数据查询分析等功能，支持移动端应用，以满足不同场景下的应急救援指挥需求。

系统将GIS定位、数据融合、可视化流程、辅助研判、软硬联动、情景演练等多种功能融为一体，可全面构建煤矿应急管理全生命周期模式，实现煤矿安全事故救援的信息化转型。通过转变应对策略，从被动应对型向主动保障型转变，从被动响应向智能决策转变，从而提高煤矿应急演练及救援效率。

系统通过融合煤矿企业专网、企业WiFi、工业以太环网、4G/5G公网等多种网络，集求助对讲、紧急电话、应急广播、可视化调度、实时录音、视频联动、无线集群、预案调度、报警联动、电子地图为一体，构建了一套以视频、语音、数据为一体的多媒体调度、广播、融合指挥通信系统。同时具有丰富的接口，可实现与普通固话、IP电话、广播、集群对讲、防爆话机/话站、4G/5G手机等多种通信终端的融合；可满足用户单位有线电话调度通信、视频通话、应急广播、无线调度通信、视频联动、跨地域指挥等使用要求。

通过部署该系统，可使有线调度通信系统与井下无线通信系统、井下广播系统、视频监控系统等融合联动或统一调度，统一管理。彻底解决了传统系统存在的传输距离限制、多级管理、易受干扰等问题，最大限度的提高处突和救援效率。 

3.2 系统设计目标

该矿用应急指挥调度系统的应用可为煤炭企业提供整体应急通信解决方案，实现全方位、高效的应急救援，保障人员安全，提升管理决策水平，促进救援资源共享，提高应急救援能力。系统设计涵盖以下几个关键方面：

• 救援效率提升：借助实时监测、预警与快速响应机制，显著缩短应急救援时间，进而提高整体救援效率。

• 人员安全保障：通过对矿井安全状况的实时监测，及时发现并处理各类安全隐患，全力保障矿工的生命安全。

• 管理决策优化：利用数据分析为管理决策提供科学依据，助力煤矿企业提升安全管理水平。

• 救援资源共享：通过信息共享与资源整合，促进救援资源的共享与优化配置，提高资源利用效率。

• 应急救援能力增强：通过开展应急演练，提升应急救援人员的专业素质与技术水平，进而提升整个煤矿行业的应急救援能力。

通过本系统方案的实施可使企业达成以下建设目标：

1、安全生产综合监督

机关领导办公室、安全生产指挥中心、调度室等部门可以实时对生产现场的情况进行视频监控，以便随时掌握生产现场第一手情况，及时发现事故苗头，及早消除险情隐患；

通过与人员定位系统的紧密结合，安全指挥中心、调度室等不仅可以看到井下工作人员的图像，而且可以在定位系统的坐标上显示其的精确位置，并与井下人员取得语音的双向交流；

可以采用多种录像方式对生产现场、调度室、指挥调度和远程培训过程等重要场所、过程进行录像，并能够集中存储，支持WEB分布播放功能，以便事后追究责任，经验总结提供有力的证据。

2、一体化的远程检测预警联动机制

远程检测一般是一套独立的系统，但在实际应用过程中，将其与应急指挥调度平台进行一体化整合，可增强安全生产检测的效率。

在实际应用中，生产现场的环境发生变化达到预警条件时，各种采集信息的报警程序立即启动，如甲烷、一氧化碳、风速、温度、风机风门开停等。一旦发生事故，系统会自动发出报警信号，并将事故位置、类型等关键信息传输到调度救援指挥中心。指挥人员根据各种报警信息和现场图像，即刻启动应急救援预案，如果报警属实，可立即派遣救援人员和装备到达事故现场，并远程组织人员的及时疏散，避免人员伤亡。同时报警信息上传上级管理部门，便于上级领导进行决策，并实施一体化的可视化指挥，缩短救援响应时间，从而将危险消灭于萌芽状态。

3、从全局上突出即时交互的视频应急指挥

事故发生后，系统通过地下通信技术和定位技术，能够准确追踪和定位被困人员的位置。机关领导和煤矿各级领导可以在第一时间开启指挥调度，利用有线网络或者无线网线将事故现场的图像上传到指挥中，供领导快速决策。救援人员可以通过系统接收到被困人员的信息，并利用地下导航系统快速到达事故现场，进行救援行动。

相关部门启动应急程序，协助相关人员撤离，并且启动应急预案进行抢救，以防止和减轻人员伤亡，降低财产损失。

另外，煤矿领导及相关政府部门可以依据事前、事中的录像文件，对事故发生原因进行排查，总结经验，通过电视广播会议，对煤矿企业的在职职工进行安全培训，提高警惕。

4、集中管理和实时通信

系统直抵井下现场进行远程作业指导，调度室和领导办公室等如果发现井下人员有违规行为，可以直接与其进行语音及视频交流，对其进行远程指导，纠正，如果现场人员面对当前的情况不太清楚，可以直接向相关部门进行询问，避免人员误操作带来的事故。

事故发生时，各个救援部门和救援人员可以在系统中共享实时关键信息，如事故情况、救援进展、资源调配等。通过系统的协同作业功能，各个部门和人员可以实时协调救援行动，提高救援效率和成果。

通过小犇科技应急指挥调度系统，决策者可以通过面对面沟通，对涉及到全局安全的不同生产环节进行综合指挥和整体调度，从而提高了企业运营的效率，增加了运营的安全系数。 同时还可以与外部的应急管理部门和专家进行连接，实现跨部门、跨地域的信息共享和指导。这样可以借助专家的经验和资源，提供更有效的救援方案和指导，进一步提升煤矿应急救援的水平。

四、系统架构及应急响应关键流程

4.1 系统构架

4.1.1 系统架构

采用分层架构设计，包括数据层、业务逻辑层、应用层和表现层。数据层负责数据的存储和管理，业务逻辑层实现系统的业务功能逻辑，应用层提供系统的服务接口和功能模块，表现层为用户提供交互界面。

4.1.2 通信架构

以融合调度通信为核心，通过有线和无线通信网络实现系统与各终端设备、监测系统、通信系统等的互联互通，支持多种通信协议和数据传输方式。

4.1.3 数据架构

基于GIS地图实现数据融合，将应急救援相关的各类数据进行整合存储和管理，包括空间数据、监测数据、资源数据等，采用数据库集群和分布式存储技术保障数据的安全性和高效访问。

4.2 应急响应关键流程

预警与报警

监测系统触发阈值报警 → 调度中心核实 → 启动应急程序。

信息传递与决策

利用通信系统通知受影响区域人员，同步上报政府监管部门。

应急指挥中心根据实时数据（人员位置、灾害范围）制定救援方案。

人员疏散与自救

通过广播、定位系统引导人员沿避灾路线撤离，进入避险设施。

井下人员使用自救器、压风系统维持生存。

救援实施

救护队携带装备下井，打通救援通道（如钻孔、修复巷道）。

医疗救护、心理干预同步开展。

事后恢复与评估

事故调查、系统漏洞分析、预案修订。

4.3 功能模块

五、系统功能优势

5.1 系统特点

• 新一代矿用应急指挥调度融合通信系统。

• 电信设备进网许可证：04-B759-232594。矿安证：KHB210005；煤安证：MHB210017；防爆合格证：CCCMT21.0061；

• 自由扩展：模块化设计，支持扩展至10000路。

• 功能强大：采用更先进的控制核心，指令处理速度更快，可更好进行集中管理并保证系统运行的稳定性。

• 支持语音调度、视频调度、广播调度、集群调度、报警调度、短信调度、预案调度、GIS地理信息等多系统的调度。

• 支持行调合一，统一调度，分级调度，应急调度。

• 支持全呼、群呼、组呼。

• 支持一键告警、一键广播、一键会议、一键呼叫及紧急呼叫。

• 不限数量接入调度台。

• 多网融合：无缝融合多种通信网络（IP、PSTN、GSM、CDMA、WiFi、Wimax、模拟集群、数字集群等），实现有线、无线、固网和移动网融合。

• 支持全通道录音。

• 支持故障检测并自动隔离。

• 实时监听所有终端。

• 组网灵活：集团组网，多级组网，多域组网。

• 支持IP电话批量部署。

• 功能类型丰富：支持FXS、FXO、IPS、IPO、E1、EM、载波中继、磁石中继、REC录音、HF集群网关、AUD音频接口、DMB广播系统、ALM干接点报警、RLD融合联动。

• 快捷部署，轻松维护，支持WEB远程调试维护。

• 支持汇接功能。

• 支持冗余热备：主机/MCU主控板/二次电源板/一次电源箱。

• 长距离用户板可接入远至10KM的终端。

• 提供开放的SDK，支持二次定制开发。

• 终端多样化：调度台、模拟/SIP/磁石电话、WIFI手机、IP/模拟摄像头、麦克风、耳麦、模拟/网络功放、网络音柱、扬声器、防爆话机、对讲机、SOS报警器、门禁等。

• 三级防雷击。

5.2系统优势

5.2.1 系统先进性设计

• 系统结构和硬件可靠性

• 系统可靠性是确保系统稳定运行的关键，通过采用多种技术手段，提高系统的可用性和稳定性。具体措施包括：

• 分布式模块结构、全分散负荷分担工作方式，各模块相对独立，故障关联性和影响范围小，同级模块间故障互不影响。

• 公共热备份冗余设计，保证主要CPU、交换网络、时钟、信令设备、 电源铃流、通信链路的高可用性。主备用主板、电源切换均不影响其它部分。切换工作不会中断当前通话的线路。

• 低功耗、节能省电，整机由高集成度、低功耗集成电路和电子元器件组成，平时整机处于低功耗状态，只有在摘机通话时相应分机才会进入工作状态，达到节能省电功效。

• 采用超大规模通信专用芯片，专用DSP数字信号处理芯片，FPGA可编程逻辑芯片等，确保了系统的低功耗、高效率、长寿命，高可靠。

• 服务器集群：支持服务器集群技术，提高系统的并发处理能力和可靠性，确保系统在高负载情况下能够稳定运行。

• 负载均衡：通过负载均衡技术，合理分配系统负载，提高系统的响应速度和资源利用率。

• 冗余设计：采用冗余设计和故障切换机制，确保在部分设备或网络故障的情况下，系统能够自动切换到备用设备或网络，保障系统的持续运行。

• 容错机制：设计容错机制，确保系统在出现故障时能够自动恢复或继续运行，减少系统停机时间。

• 话单永不丢失，系统采用超大容量Flash话单储存系统，有海量话单存储的能力。

• 机箱机柜、背板、各种电路板采用标准化通用设计，提升兼容性、抗干扰性。

• 所有电路板均支持热插拔。

• 合理的元器件降额设计和严格老化筛选。

• 用户中继单元严格采用三级防雷电路。

• 高度融合及可扩展性

• 系统具有高度融合性;

• 支持视频联动：实时视频联动，实现多媒体通信；

• 支持广播系统联动：实现定时广播、分组广播、任务流程广播、MIC广播喊话等；

• 支持报警系统联动：支持一键报警、总机强制报警等；

• 支持内置全通道录音系统：全通道全类型通信录音，内外线、会议、广播等所有通讯录音。

• 支持集群网关系统联动：接入不同频段电台，调度中心可一键调度各电台对讲机等功能。

• 设备开放接口，能够满足多网融合平台需求实现和人员定位、安全监测等系统的联动功能。

• 监控维护可靠性

•       严密的自诊断板卡监测功能，具有故障告警、故障分级处理功能。

•       完善的集中监控维护功能、图形化的便捷维护操作。

•       全部内外线通讯状态监视、实时录音信息。

•       实时工程师在线远程协助。

• 软件可靠性

•       分层分布式模块化软件结构。

•       基于windows开发图形化软件和WEB端便捷管理后台多种维护平台。

•       重要数据都设有访问保护、分级保护。同时，对重要的程序和数据都有备份保护。

•       通信消息规范化，并进行严格的规则检查和差错校验。

• 冗余设计

• 主板CPU系统支持主、备方式工作。

• 主、备用双方可以互相监视对方，同时还可以监视每块主板的当前工作状态。当主板发生故障时，备用（待机）方就会自动切换为主用（激活）状态，切换为激活状态的主板继续工作。

• 交换网络为采用无阻塞第四代超大规模数字交换网络。

• 时钟/网同步电路同样采用主、备用方式工作。故障时可自动切换，并有人工控制切换功能。

• 电源供电均支持按机框双套并联供电，一次电源、二次电源均采用1+1双热备份工作方式。

• 电路设计及元器件选择的可靠性措施

（1）为提高系统抗干扰能力，在电磁兼容性设计中采取的措施有：电源和地线分隔，高速信号线与低速信号线分隔，输入输出阻抗匹配，加强接地、滤波及屏蔽等措施。

（2）为提高系统对环境的适应能力，在耐环境设计方面采取以下措施：用户电路设有过压过流一次保护和二次保护，且具有过压自动恢复功能。过压、过流保护设计均符合ITU—T建议K20要求。在三防及耐振动方面也采取了相应的措施。

（3）选用大规模和超大规模集成电路及很强语音处理能力的ARM、DSP芯片。

（4）各单元电路板与机架后背板采用插接件互联。

（5）采用多层公用背板，单板总线接口采用同一专用芯片设计。

• 数据安全有保障

• 数据安全是系统运行的基础，通过采用多种技术手段，确保数据的保密性、完整性和可用性。具体措施包括：

• 数据加密：采用数据加密技术对敏感数据进行加密存储和传输，防止数据泄露和篡改。

• 访问控制：通过访问控制和权限管理机制，确保只有授权用户能够访问和操作数据，防止非法访问和数据滥用。

• 数据备份：定期备份数据，确保在数据丢失或损坏的情况下能够快速恢复数据，减少数据损失。

• 安全审计：记录系统的操作日志，支持安全审计和追踪，及时发现和处理安全事件。

5.2.2 系统整体优势

• 提供整套应用解决方案

本系统是小犇科技根据煤炭行业用户量身开发的一套含广播调度、视频调度、生产调度、GIS调度、预案调度、应急指挥等多业务的应急指挥调度系统。可有效解决煤炭企业内部普遍存在的各种业务平台独立部署和独立管理而造成的投资高昂、操作不便、存在通信瓶颈等问题。

• 融合调度功能

该系统以语音调度、预案调度、视频联动、集群对讲、GIS定位为主要功能，轻松实现井上井下一体化融合调度：有线/无线应急调度、广播应急通信、车载调度、人员精确定位等多系统的“调度”功能；轻松实现一键广播、一键报警求助、一键音视频联动、一键呼叫、一键会议、一键全呼等功能，大大提高了调度通信效率。

搭配专业的多媒体调度管理软件及触摸屏调度台，轻松实现了发现问题，处置问题，记录问题，上报联动的自动化处理。

• 多种管理模式

可轻松实现现场终端、值班室、分控中心/集控中心的多级架构管理，适应企业应急联动协调处置的需要。

• 多种冗余备份策略

小犇科技矿用应急指挥调度系统可提供多种可靠的部署机制，可有效确保系统的稳定运行。

设备的备份：系统主机支持主控板、二次电源板、一次电源箱和录音板冗余热备，可实现故障时无感知切换。

基础网络备份：可同时部署传统IP网络和企业专网，IP网络和企业专网通过网络设备实现路由备份设置，确保在IP网络出现严重故障时，可通过专网实现对重要岗位和人员的通信畅通。

中继通道备份：系统提供FXO模拟中继、IPO中继、数字中继、IMS、卫星通信等各种接入接口，确保在其中对接运营商或企业专网的中继出现故障时，可通过其他中继出局。

• 整套系统自主品牌

系统中所用设备及终端：调度主机、触摸屏调度台、防爆话机话站、工业话机话站、桌面局端、防爆扬声器等均为小犇科技自主研发生产，兼容性更好，稳定性更强。

• 定制化的开发接口和灵活的业务扩展

本系统提供二次开发接口和开放的SDK，可与煤炭企业现有多种第三方业务系统平台对接，也便于以后根据用户需求对本系统进行新的业务功能开发。