矿山救护队井下救灾通信调度系统解决方案

一 概述

1.1 应用背景

当前，我国煤矿企业在应急救援领域的投入主要集中在大型设备上，如钻探装备、排水系统和逃生舱等，而对应急通信系统的重视程度相对不足。在有限的通信系统投资中，资源又大多倾斜于地面设施，如通信指挥车辆和指挥调度软件，真正适合井下救援作业的本质安全型通信设备极为匮乏。这一现状既受到投资导向和实施难度的影响，也反映出井下应急救援通信技术长期未能取得实质性突破的现实困境。

作为煤矿灾后救援的"感知中枢"，应急通信系统承担着环境监测、信息传递和指挥调度等关键职能，能够实时获取井下灾情动态和人员状态，优化救援资源配置，显著提升救援效率。

 

1.2 现有技术缺陷

尽管市场上已出现多种矿用应急通信设备，但其普遍存在以下技术瓶颈：

(1). 覆盖能力有限：现有设备有效传输距离通常不超过1-2公里，无法构建贯穿灾害区域至安全地带的完整通信链路。

(2). 续航性能不足：本质安全型通信基站持续工作时间普遍低于4小时，难以支撑单班次（8小时）的连续救援作业需求。

(3). 数据传输瓶颈：现有带宽难以承载多路语音、环境数据及高清视频的并发传输。

(4). 部署效率低下：系统启用需进行复杂的参数调试，对操作人员专业技术要求过高。

(5). 网络可靠性弱：基站间多采用串联式无线连接，单点故障易导致整个通信系统瘫痪。

(6). 功能集成度低：缺乏将精确定位系统与生命体征监测融合的解决方案，存在次生事故隐患。

(7). 抗干扰能力差：救援现场高强度噪声严重影响语音通信清晰度，降低协同效率。

 

二 系统介绍

2.1 设计思路

针对现有产品的不足与煤矿救援所面临的特殊环境，井下应急救援通信调度系统需具备全本安、方便携带、易于部署、通信距离长、电池续航能力强的核心特点，缺少任何一项都将使系统的实用性大打折扣。视频监控具备最直观的视频图像，在面对复杂的灾害场景时，是最有效的现场指挥与事后分析的手段，也是新一代的应急救援通信调度系统所必须具备的功能。

 

2.2 系统特点

矿用应急救援通信调度系统主要核心功能有如下几个方面：

一是在极端突发事件中，“三断”情况（断路、断网、断电）”情况下，通过便携光缆、被复线、无线MESH和无线Wifi Halow等多种有线无线通信方式，快速打通地面和井下主干通信以及井下快速的网络覆盖；

二是打通地面和井下主干通信以及井下网络覆盖后，还可通过相应的配套模块实现更多通信系统的接入，包括无线对讲系统、4G/5G通信、卫星通信、集群对讲等等，提供更多的通信手段保障。

三是网络通信快速搭建后，实现地面和井下的融合指挥调度功能，包括语音调度、视频调度、音视频会议、视频监控、无线对讲等功能。

 

2.2.1 应急救援地面和井下通信

(1). 地面救援指挥和井下采用便携光缆、被复线传输方式，通过支持光纤级联和被复线总线式接入功能的井下融合通信终端，快速打通地面井下主干通信网络，多种通信方式提高了整个系统的可靠性，智能多路由技术解决了单点故障对系统的不良影响；

(2). 井下融合通信终端可以通过光纤、被复线进行继续延伸，扩大网络覆盖范围；

(3). 井下融合通信终端本身支持有线网络接入，可以直接接入比如IP摄像头，IP广播终端，IP电话等井下以太网通信终端；

(4). 井下融合通信终端还可以通过其具备的MESH自组网中继或WiFi Halow无线中继，实现无线组网覆盖，为井下本安手机、本安无线摄像头提供WiFi接入功能，扩大覆盖范围，实现了井下灾害区域、井下安全区域、地面指挥中心整个通信通道的贯通；

(5). 井下融合通信终端便携式防爆设备，自带大容量电池，免配置组网，易于携带与快速布放，能提供不少于8小时的连续工作时间；

(6). 井下融合通信终端如果只工作于被复线通信方式，本身不需要供电，不存在续航问题；

(7). 配套通信终端完备：可以接入支持wifi的其他防爆通信终端，诸如WIFI一体化对讲安全矿帽、三防智能本安手机、便携式本安无线摄像机、本安平板计算机、指挥系统平台等。

 

2.2.2 融合通信

2.2.2.1 跨终端混合编组

 

 

n 支持将SIP对讲、便携指挥平台、窄带集群、公网POC、4G/5G终端等终端进行混合编组；

n 与窄带集群互通，补充现网窄带集群的能力；

n 指挥中心调度员通过与现场人员的移动终端互通，实现语音、文本、图片、视频等多媒体消息的交互。

2.2.2.2 无线对讲系统融合

 

 

支持商用130M集群、公安350MHz 集群(PDT)系统、370MHz应急管理集群(PDT)系统、400MHz 商用集群系统、模拟/数字常规(DMR) 系统(频道点对点通信)、短波系统接入，在用户现有无线网络基础上提供专用网关实现融合对接，融合后可与系统内其他通信手段实现互联互通。

2.2.2.3 无人机对接

 

 

支持无人机系统各类音视频挂载的对接，整合无人机定位、音视频数据，统一调度，丰富融合通信现场侧指挥的采集、调度手段。

2.2.2.4 视频监控接入

 

 

支持通过国标协议与视频监控系统对接，实现对现场监控图像的调阅，同时支持监控图像转发/分发至其他多媒体终端(手机 APP、调度台等)，支持 H.264、MPEG、MPEG-4等视频格式。

主要接入井下防爆摄像机、智能安全帽和本安手机等设备或终端的视频信号，提供井下清晰的视频画面。

 

2.2.2.5 井下物联网接入

支持通过WiFi、以太网、Lora等有无线方式接入井下物联网设备和终端，包括本安型多参数气体检测仪(CH₄/O₂/CO/CO₂等)、粉尘浓度监测仪、智能矿帽、单兵视频记录仪、钻探设备工装检测终端、应急电源管理系统等环境监测、人员装备和救援设备的接入，为紧急救援鞠策提供实时、全面的数据支撑，有效提升事故救援的成功率和安全性。

地面便携智慧平台一旦监测到井下物联网监测数据异常，给出弹窗告警提示和语音播报提醒，并实时显示人员、设备的位置以及具体数据信息。

 

 

2.2.3 应急救援指挥调度

2.2.3.1 语音调度功能

地面便携指挥平台可发起对井下手机、广播终端、本安手机和单兵终端的语音调度调度功能，主要包括语音通信的所有基本通信和补充业务功能、常用调度功能、调度会议功能、录音、系统管理、调度员管理、其他相关功能等，支持对各类通信终端进行急呼、拨号、监听、代接、保持、强插、强拆、转接、会议、拨号盘、编辑、广播等指挥调度功能。

 

 

n 呼叫：可以通过屏幕拨号盘、选择目标终端实现呼叫功能；

n 急呼：紧急呼叫。急呼与普通呼叫不一样的振铃音；

n 一号呼：点击一号呼可以按照最有可能先找到用户的通信手段依次接通各种通信联络，直到收到用户的回应为止；

n 挂断：立即结束选定的终端通话

n 监听：监听选定的终端通话，对方无感知，可分为通话监听和环境监听等应用方式；

n 强插：将选定的正在通话中的终端通话变成三方会议模式；

n 密语：与选定的正在通话中的终端通话，另一方无感知；

n 拆讲：将选定的正在通话中的终端通话变成跟控制台通话，另一方被强制挂断；

n 转接：将选定的终端通话转接到指定的终端上。

n 协转：将来电转接到指定分机之前，先征求分机意见。常用于转接到重要领导或重要场所的电话转接。

n 点名：用于对所在组的分机全部呼叫一遍，接通后播放事先录好的语音，坐席电话可以监听并插话最后并给出呼叫统计记录。也可用于企业点名、电商销售等；

n 轮询：用于对所在组的分机全部呼叫N遍，每遍都对没有呼通的分机在呼叫，呼叫N遍后停止，或人工干预后停止，最后给出呼叫统计记录。常用于电话通知类服务；

n 值班：用于将坐席电话转接到值班电话上，也有叫“夜服”电话的。

n 录音：对指定的电话进行录音，挂断时自动停止；

n 会议：用于对多选的分机创建临时会议组、激活并转到会议组的界面，在通信录界面也可以创建会议组。

n 广播：用于对多选的分机创建临时广播组、激活并转到广播组的界面。

n 对讲：用于对多选的分机创建临时对讲组、激活并转到对讲组的界面。

n 摄像头：用于显示当前用户相关连的视频，如果在两方通话中，则同时显示双方视频。

2.2.3.2 音视频调度功能

主要功能包括：呼叫、接收、调阅、监视、视频转发、视频分发、指令发布、共享屏幕、会商管理、视频融合（画面管理）、视频源管理、音视频记录、资料管理。

 

 

n 呼叫：调度台呼叫音视频单兵终端；

n 接收：当接收到音视频单兵终端的呼叫后，单击终端按钮即可接听；

n 调阅：用于查看存储在服务器的相关业务文件，包括文档、参数数据、图片、图像等。

n 监视：用于调度台不经单兵终端用户的同意，自动调阅用户摄像头的内容。单兵用户可以配置是否使能该功能。也包括对摄像头的监视；

n 视频转发：将正在与调度台进行通信的终端视频转移到其它空闲的音视频终端；

n 视频分发：将调度台视频或含多个视频的窗口分配到其它多个音视频终端上；

n 指令发布：指向一个或多个终端发送文本短信指令信息，单兵终端收到后会回复确认信息；

n 共享屏显：指调度台向某终端或视频会商组共享自己的屏幕、或屏幕上的一个窗口；

n 创建会会商：指将多个音视频终端拉入一个会议室组中，并命名该会议室；

n 会议组管理：对已经创建好的会议室重新修改会议上名称和成员列表

n 开始会商：指邀请已经创建好的会议的所有成员入会。如果会议成员接收邀请则入会。如果邀请的是网络摄像头这样的傻终端，则自动入会。如果该会议已经开始，则该调度台自动加入该会议。

n 进入会商：指调度台用户直接进入已经开始的会议。(已获授权的调度台可以自由进出指定的会议)。包括功能：

(1). 视频融合：用于对某个视频会议的图像进行某些预设的排列方式进行输出。通常用于输出到大屏幕，或者输出到手机等终端上，也可以用于会议记录；视频融合的模式有等分模式、N+1模式、VIP模式等；

(2). 音频输出选择：用于选择哪些音频可以通过某个声卡输出，可以选择多个音频进行混音；

n 音视频记录：用于对某终端的音视频进行记录，也可以对某会议室的的融合视频进行记录；

n 检索：用于音视频记录的检索，对系统操作记录、用户状态记录的检索；

n 资料管理：对各调度台和单兵终端共享文档资料的管理，增加、删除、触发设置等。

2.2.3.3 应急广播功能

地面便携指挥平台支持对井下应急广播终端的应急广播调度功能，包括对讲、语音插播、文件插播、强插、监听、保持、转接、强拆、整点报时、任务创建等功能。

 

 

2.3系统架构