摘要：为解决矿井发生灾害时应急撤离通知方式单一、路线不明确等问题，融合安全监测监控、精确人员定位、应急广播、调度电话等安全系统数据，研发出应急撤离一键通知功能，实现多渠道、多模态的应急消息快速下发；采用树形交互控件管理逃生路线节点信息，实现智能路线指引；通过对应急撤离人员轨迹的关键指标追踪和分析，提供应急决策的科学依据；实现了寸草塔煤矿全矿范围内多类型终端的集成和统一管理，系统应急撤离效率提高了40%，有效解决了撤离通知下发效率低、操作繁琐等问题。

国家能源集团所属各矿井巷道多、距离长，设备线路管道多，作业人员在井下环境恶劣、地质条件复杂、不安全因素增多的情况下，应对停电、停风、火灾、水灾等矿山灾害时，存在紧急撤离时通知方式单一、路线不明确、缺乏有效沟通、缺少有效指引等诸多风险。

目前各煤矿已经建立了包括压风自救、供水施救、矿井灾害预警、车辆管理、应急避险、人员定位、安全监测监控等多维度安全保障系统，并辅以应急广播、调度电话等通信手段，但利用智能化手段提高矿井应急管理安全能力方面，仍需解决以下3个问题。

（1） 系统间数据孤岛现象严重，关键应急信息未实现跨系统共享，影响应急响应敏捷性。

（2） 数据分析应用深度不足，缺乏智能化辅助决策支持，紧急情况难以迅速锁定关键目标，制定并执行最优救援方案。

（3） 应急通知机制效率低下，覆盖范围有限，依赖传统方式逐一操作多个系统下发通知，耗时又易遗漏，难以确保全员及时接收并响应。

因此，基于现有的人员定位、应急广播、调度电话、安全监测监控、工业视频等系统，煤矿井下智能应急撤离系统利用结构化和非结构化数据，结合有效算法实现应急撤离消息一键下发，加强了井下智能化装备与应急处置系统的联动能力，提高应急撤离效率。

煤矿井下智能应急撤离系统研发

制定数据采集与存储的标准化，自主设计实施标准化数据采集与存储方案，实现数据的一致性与可用性，支持对各类复杂数据格式的自动解析与转换，实现了数据的统一格式与高效存储。

数据融合平台搭建

基于FTP+Text、HTTP+JSON、HTTP+XML 等数据交换协议，采用先进的系统集成技术，自主研发了Java 采集程序，构建了数据交互桥梁，实现了对多源异构数据高效整合与实时同步，确保数据的准确性和时效性。针对人员定位系统和电话系统接口繁杂、数据量庞大等特点，引入智能数据过滤机制，自动甄别并过滤无用或冗余数据信息；运用FDL数据处理平台工具，完成数据清洗、转换、存储，优化了数据处理流程。

矿井动态区域管理与系统映射

矿井发生局部灾变并未影响整个矿井，为满足所有情况，煤矿井下智能应急撤离系统采用树形展示矿井区域，用户可清晰便捷地进行区域父子层级关系的创建、编辑和维护，根据矿井实际变化动态增加、删除、合并或拆分区域，层次化管理方式符合矿井复杂结构实际情况，提高了区域管理的灵活性和准确性。

煤矿井下智能应急撤离系统以划分的矿井区域为基础，将人员定位、应急广播、调度电话、安全监测监控、工业视频等系统终端与矿井区域进行映射绑定，勾选矿井区域时联动所有关联终端，应急撤离时以上终端对井下实时监控。同一个终端可和多个区域绑定，同一个区域也可绑定多个区域，支持跨区域通知，增强了系统通知的灵活性，矿井动态区域管理与系统映射数据界面如图1 所示。

图1　矿井动态区域管理与系统映射数据界面

煤矿井下智能应急撤离路线设计

真实、合理及有效指引员工撤离是应急撤离路线的关键指标，煤矿井下智能应急撤离系统采用树形结构精细管理路线节点信息，确保路线规划的清晰与高效。以矿井为稳固根节点，逐级向下延展，直接通往地面的关键区域为1 级节点，深入至各具体工作面，形成了从地面至井下工作面的全方位、多层次路线网络。

在路线节点体系构建完善后，实现节点与井下基站的精准映射，通过映射关系实时接收来自人员定位系统数据，迅速锁定人员当前所在基站，精确判断人员所处路线节点位置。煤矿井下智能应急撤离系统智能逆向追溯，从当前节点逐级向上（升井方向） 汇总，自动生成1 条清晰明确的撤离路线，确保人员在最短时间内找到最安全的逃生路径。

井下环境复杂多变，在路线规划时特别设计分支节点处理机制，在同一节点处，智能生成多条备选撤离路线，提供多样化选择，适应不同情境需求。撤离路线以简洁明了的文本形式，通过手机短信、APP 推送等多种即时通信渠道，迅速触达给需要撤离的人员。应急撤离路线设计与实现数据界面如图2 所示，应急撤离路线短信通知如图3 所示。

图2　应急撤离路线设计与实现数据界面

图3　应急撤离路线短信通知

煤矿井下智能应急撤离消息一键下发设计

为满足应急撤离消息在最短的时间内通知井下受灾人员，应急撤离消息一键通知功能实现快速定位危险区域内的设备、人员，并一键全覆盖下发，也可单独通知某人或设备，具备语音电话通知、广播、手机、定位仪卡多个渠道。

多元化报警通知机制

当矿井生产系统存在安全风险或需要紧急通知相关人员时，通过WebAPI 技术将预警信息精准地推送至各终端。电话系统即时发起语音呼叫或发送短信，广播系统覆盖区域播放紧急语音广播，定位仪卡实时追踪人员位置，确保信息直达目标群体。智能终端如安全帽和手持设备，通过接收数据下发指令，立即启动振动、灯光闪烁等警示功能，进一步提升应急响应的灵活性与覆盖面，增强预警的即时性和有效性。

基于动态模板通知下发

煤矿井下发生灾变通常为多种灾害叠加，在灾变发生时需选择不同灾变类型，完成应急撤离消息与应急撤离路线的一键下发。应急撤离消息通知下发功能，依托矿井动态区域管理与系统映射关系，调度员选择某区域并准备发送通知时，系统实时呈现该区域内关联的定位基站、调度电话、应急广播以、人员信息及工业视频等所有终端信息。调度员输入通知内容并点击一键下发按钮，系统立即完成应急广播语音播报、人员定位卡振动闪光告警、智能终端文字通知、手机固话语音消息等多渠道、多模态的通知触达。

通过区域与人员定位基站的映射关系，实时统计展示区域树上各节点的基站、人员、电话、广播系统，方便调度人员快速识别灾害区域内情况，饱和式通知方式确保通知无死角、无遗漏传达到目标区域内的每个人和设备，应急撤离消息一键下发功能设计与实现数据界面如图4 所示。

图4　应急撤离消息一键下发功能设计与实现数据界面

基于RabbitMQ 的手机终端消息下发

生产控制平台APP 每天约3 万人次访问，为提高应急撤离消息通过APP 推送，采用RabbitMQ 技术实现生产端/消费端异步通信，后台根据职工员工编码动态创建RabbitMQ 队列，配合一键下发功能，确保消息精准投递。APP 根据登录工号实时连接对应队列，持续监听并接收消息，确保消息实时性，满足个性化通知精准送达，提升了工作效率和用户体验，基于RabbitMQ 的手机终端消息下发如图5所示。

图5　基于RabbitMQ的手机终端消息下发

煤矿井下智能人员轨迹跟踪设计

精准人员状态识别与轨迹追踪

依托精确人员定位系统，实时筛选井下作业人员的最新位置数据，应急撤离指令下发后迅速获取受灾区域人员，并对受灾人员针对性关注，对已经升井人员自动判定为安全状态，对于未脱困人员继续进行精细化轨迹追踪。

通过精确捕捉人员在事件处置开始至当前时刻所经过的每个基站及具体时间点，系统生成详细轨迹记录，轨迹数据经严格时间序列排序，确保最新轨迹始终位于序列顶端，便于及时掌握人员动态。

构建基站序列与进入时间序列的精确映射，追溯历史轨迹，通过基站信息辅助判断井下人员是否已安全升井，实时更新至人员轨迹追踪记录表中，并同步维护人员当前与上次位置信息，确保信息的时效性与准确性，轨迹报警和轨迹跟踪界面如图6所示。

图6　轨迹报警和轨迹跟踪界面

智能轨迹超时报警系统

应急撤离时，部分人员会因迷路或身体受伤等原因，长时间处于同一个区域。具备持续监测人员位置变化功能，结合预设报警时长与等级体系，自动评估并更新报警等级。发现人员位置长时间未发生变动，且达到预设报警阈值，系统自动触发报警，并根据超时时长逐步升级报警等级，直至最高级别，提醒应急指挥人员对潜在风险的即时响应。当所有人员均已到达安全位置后，系统启动自动化清理与初始化流程，将所有追踪记录从实时表迁移至历史表归档保存，清空实时表，为历史数据回溯与分析和为下一次事件处置的轨迹追踪做好准备。

煤矿井下智能应急撤离关键指标分析

结合多源数据融合、数据分析与可视化技术，实现应急撤离全面智能的数据分析与可视化，提升煤矿应急管理的效率与精准度，为指挥决策人员提供直观、易懂的数据分析。

数据融合分析

基于标准化存储多源数据，运用数据分析模型与算法，全面剖析煤矿应急场景下的关键指标，实现井下人员分布实时分析，精准定位每个区域的人员密度与动态变化，精确统计需撤离区域的人员和车辆，为应急资源的调配提供科学依据。追踪人员接受报警通知情况，确保应急响应的及时性与有效性。基于人员定位系统的实际撤离情况，撤离分析功能评估人员撤离进度；通过人员移动轨迹分析，快速定位可能遇险或被困的具体人员，应急撤离看板界面如图7所示。

图7　应急撤离看板界面

可视化报表与界面展示

利用VUE3 与ElementUI 等前端技术，直观清晰展示复杂的数据分析结果界面。保证页面色彩鲜明、布局合理、实时动态地展示井下人员分布、撤离路径规划、报警响应状态等应急管理的关键信息，帮助决策者迅速掌握煤矿应急管理的全局情况，为指挥决策提供有力支持。引入专业报表工具，根据用户需求定制化生成和导出数据，满足不同层级、不同需求的数据分析与报表，为煤矿应急管理提供了更加全面、细致的数据支持。

煤矿井下智能应急撤离系统应用

煤矿井下智能应急撤离系统已经在国能神东煤炭集团寸草塔煤矿成功应用，包含综合看板、工业视频、视频跟踪、通知下发、撤离路线、系统维护、帮助文档等模块，实现了全矿261 个监测监控终端，64 个应急广播终端，263 个电话终端，68 个人员定位分站，610 个人员定位终端，352 路工业视频的集成。

在灾害发生时可实现对应急广播、调度电话、人员定位、移动电话、生产控制平台APP等方式的一键通知，实现多渠道报警和人员轨迹跟踪等功能。通过水灾与火灾应急演练验证，系统应急撤离效率提高了40%，有效解决了以往撤离通知下发效率低、操作繁琐等问题。

总 结

（1） 采集与解析现有的人员定位、应急广播、调度电话、安全监测监控、工业视频等系统的结构化数据和非结构化数据，提出了基于物联网的多源异构动态数据融合方法，建立了动静态多源数据、异构数据的数据资源融合平台，实现了对以上安全系统的数据融合，为应急撤离系统开发奠定了数据基础。

（2） 搭建了实时数据、灾变展示平台，构建页面布局清晰、功能多样、简单易用的展示界面，实时展示已升井人员、已升井车辆、滞留人员、滞留车辆等关键指标，实时跟踪展示关键数据并展示更多详情内容，方便指挥部人员随时了解井下当前状态及时作出决策。

（3） 煤矿井下智能应急撤离目前使用的人员定位等安全系统的基础数据，下一步将结合大数据分析等新技术，开展数据分析和智能路线指引，后期将进一步研究大数据分析技术在应急撤离上的智能应用。

策划：李金松 编辑：刘雅清