基于矿山应急救援指挥体系避难硐室的研究外文翻译资料

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2012年安全科学技术国际研讨会

基于矿山应急救援指挥体系避难硐室的研究

詹子娜，金龙哲，曹兆妮，焦姗姗，白南

北京科技大学土木与环境工程学院，北京100083，中国

摘要：随着在矿山中全面推进的“六大系统”的建设，包括在矿山生产安全和避难中发挥了重要作用了的避难硐室系统。 通过对矿山灾害紧急决策和地理信息系统（GIS）的研究，本文提出了GIS在紧急援助决策中发挥着重要作用的观点。 基于避难硐室系统，它显示了系统构建的基本方法和模块功能，不仅包含丰富而强大的数据和紧急援助决策知识库，还有可以动态显示灾害控制模拟和基于避难硐室的最佳逃生路线的选择。 该系统可以为矿山的紧急救援指挥部提供技术支持。

关键词：应急系统; GIS; 救援指挥；灾害分析; 最佳逃生路线

1.绪论

根据意外死亡的数据分析，过去十年来，中国煤矿事故死亡人数达8万人以上，只有10％的死亡立即死于气体爆发，火灾，爆炸和其他事故[1]，其他80％以上的人因周围氧气耗尽而死亡，有毒气体高浓度不明确或被堵的疏散路线，这是导致难民无法逃离危险场所并不能及时得到治疗的原因[2]。因此，深刻的教训是需要尽快建立一个有效的安全系统建立矿山紧急救援指挥体系，在平常进行紧急训练和锻炼在紧急情况下进行事故防范和避险工作，避免越来越多的风险和矿工受伤的情况。

随着在矿山中全面推进的“六大系统”的建设，紧急救援系统的观点被最近提出了[4]。由于这项研究在中国仍处于初级阶段，尽快要解决的关系到矿山的安全和救援的重大安全事项是如何最大限度地发挥应急避难系统的作用和功能，在灾难中在更短的时间内如何指导矿工进入避难硐室，如何确定在复杂灾害环境中的最佳逃生路线。因此，本文介绍了基于避难硐室的矿山应急救援指挥体系建设。

2.矿山应急救援指挥系统和WebGIS

2.1矿山应急救援指挥系统

一旦地下发生灾害，如瓦斯突发，瓦斯爆炸，火灾，水涌和屋顶事故，由于更多的限制因素和矿井紧急救援的复杂多变的局面，与其他行业相比，矿山救援具有技术性，及时性和风险更大的特点，需要紧密协调团队和集中控制[5]。紧急室为地下矿井提供生活空间和更长的时间黄金时段进行抢救。但由于相对封闭的地下空间和有限的逃生救援空间，遇险矿井经常会盲目地和迷惑地逃跑，造成人潮挤迫，即使是通过火区或水域也是如此，这将导致更大的危险。所以如果在地下遇险的矿难不能被指挥摆脱危险的区域，这不仅使避难硐室系统起不起到最大的作用，而且也会造成巨大的财产损失和更严重的人员伤亡。

建立矿山紧急救援指挥系统的目的是[6]：（1）发生灾害时，控制风险来源，避免灾害影响的扩大化，尽可能消除风险; （2）快速组织救援，安排人员和物资，掌控灾难发展，指挥矿难人员疏散 （3）尽可能减少灾害损失，人员伤亡和财产损失。 所以系统不仅包括地下风险源空间布局的物理空间信息，矿山环境监测情况，应急室设施布局和应急救援队伍等，也有功能实时矿山灾害发展和影响的演示，如火灾，瓦斯突发，瓦斯爆炸，水突涌和屋顶事故，以及基于紧急废弃设施的最佳路线的演示。

2.2. WebGIS的应用

地理信息系统（GIS）是一种用于存储和处理空间信息的计算机系统，通过有效管理空间信息和其他各种信息，使大量抽象无聊的数据变得生动，直观易懂，提高工作效率和科学管理准确性[7]。

WebGIS是基于浏览器/服务器模式的地理信息系统，客户只需要通过通用浏览器简单地操作系统，任何用户都可以获取所需的信息和服务器提供的服务。

同时，WebGIS具有良好的可扩展性和开放性[8]。 WebGIS的图形信息处理功能可以利用三维动态模拟实现各种元素的动态模拟技术，不仅包括各种元素的空间分布数据，还包括其属性数据，避免分离图形及其属性数据的现象; WebGIS具有统一的数据库管理系统促进系统集成和信息共享; WebGIS具有独特的空间分析功能，其空间和属性数据库的优势与空间分析的有效算法相结合。

将WebGIS引入矿山灾害控制与模拟与应急救援指挥系统，结合起来完善灾害信息和应急救援信息，建设强大的基于WebGIS的矿山应急指挥系统具有重要意义。

3.矿山应急救援指挥体系的结构与功能

3.1矿山应急救援指挥体系全面的功能

根据系统要求和发展目标的分析，基于避难硐室的矿山应急救援指挥体系包括：矿山决策系统模块，应急救援力量模块，救援总体控制模块，应急训练模块，系统维护模块，灾难处理支撑模块等。结构框架如图1所示。

（1）矿山决策系统模块

该模块具有维护和管理基本矿井信息的重要功能，主要是由矿山相关的电子地图和相关数据库的分布构成，包括矿山情况数据库，主要隐患灾害信息数据库和矿山安全监测信息数据库，以及工作人员的分布情况，地下应急设施布局，地下电话安排。安全监控信息数据库包括煤尘监测数据库，工作人员气体监测数据库，地下自救人员信息数据库和避难硐室的环境监测信息数据库。

（2）应急救援力量模块

该模块是矿山应急救援人员和材料的核心，具有矿山应急救援维护管理的基本功能，包括应急预案，应急救援数据库队伍，应急专家数据库，调度联系方式数据库，救援设备数据库，医疗信息和内部矿山救援基地信息的分配，应急计划数据库是可以查询矿山实际情况和矿山安全普遍计划的应急预案。

（3）救援总体控制模块

该模块是矿山应急救援指挥体系的核心，具有维护和管理组织，指挥和安排矿山应急救援，在紧急情况和灾难时为矿山提供完整的解决方案的基本功能。该模块可以实现信息查询，图形编辑，矿山基本情况的属性更新，主要灾害隐患信息和救援力量和资源，预测灾害开发和选择并显示最佳的逃生路线。该模块主要包括灾害子模块分析，应急程序和部门领导责任，地下逃生路线信息，救援电力调度和外部应急资源调度的子模块。

灾害分析子模块可以实现气体分析预测和影响范围关于气体爆发，煤气爆炸，火灾，水涌和屋顶事故的动态展示，并绘制基于避难硐室的地下动态路线。因此，在灾害发生的情况下，它为领导人及时启动应变计划，及时安排救援队伍，预测灾情演进趋势，有效帮助决策者控制灾情，指挥逃兵救援，尽量减少损伤提供了便利。

图 1.系统中模块的结构框架

（4）紧急训练和练习模块

该模块实现了矿山生产安全和应急设施运行特殊性的在线培训和演习学习的无纸化办公和信息共享，具有数据维护和管理的基本功能。所有培训人员可以通过紧急培训和演习，学习和检查在线安全规定和关于系统终端平台上的房间的说明和视频。

（5）灾难处理支援模块

它以灾害处理方式的知识库和视频数据库的形式提供文件和内容，应急设施的运行程序和安全法律，法规和程序等，提高矿山紧急情况响应和救援的协调速度和水平，帮助决策者及时采取适当措施应对灾难突变。根据地下五大灾害类型，这个模型可根据灾害特点综合应急措施信息，专家和设备信息。此外，应急操作程序和视频可以帮助决策者指挥难民在紧急情况下操作，使用和规范设备和系统。

（6）系统维护模块

基于数据库和知识库，构建系统环境，结合良好的用户界面和用户计算机对话过程，系统的三个管理程序的定义，根据不同的部门和职责，实施每一级管理员操作系统数据库和知识以不同的许可为基础，有效实现采矿开挖图和通风系统图的查询、编辑和分析，确保数据库和知识库的稳定性和安全性，以及矿山电子地图。

3.2 系统的组织设计和功能

（1）设计思路

系统设计采用面向对象的思想，综合理论与实践指导，采用多级浏览器和系统的服务器（浏览器/服务器）结构，充分利用地理信息系统技术。因此，它被编程为具有强大的SQL Server 2008数据库的Visual C＃，方便未来的数据库扩展，并确保数据库的安全性和可行性，考虑数据共享与现有内部办公网络在采矿企业中的组合应用，因为更多的数据表。系统开展了应急救援指挥工作，实现了有效，快速，有序的矿山救援，尽量最小化和减少地下灾难造成的伤亡事故。

（2）系统的数据显示和功能

被查询和显示的所有数据都存储在系统的数据库中。当某些功能信息需要时要查询，首先WebGIS将特征图层的空间数据库中的表面对象信息映射，然后系统根据空间数据库中的相关字段来检索关联的属性数据，最后对象信息被整合并以图表的形式显示。

系统功能的流程如图2所示，通过基本信息模块中的传输数据和矿山基础信息模块的安全监测和历史数据进行分析，系统可以显示矿山巷道电子地图的实时变化，并进行了地下危险源的采集和分析，一旦巷道监测设备发生异常情况或发出报警声，系统即可

能够分析和确定相关的地下灾害的类型和位置与监测和控制系统和矿山通信系统。该系统可以根据地下监测数据或历史数据的分析实现分析和显示灾害的影响程度和范围。而最佳的逃生路线可以根据矿工的位置和地下室的分布，选择并显示在地图上矿山所有逃生路线可以根据相关事实的实时显示。那么调度中心可以根据应急程序和责任信息库确定应急响应程度和应急阶段。系统可以自动确定适当的灾害应变计划，并自动整合和显示有关措施的信息，适当的专家和救援设备，以安排和指挥应急工作，实现应急救援队伍的高效派遣。当需要外部资源，全国26个救援基地在中国地图上显示，各基地的具体设备信息以图的形式列出。最优调度方案不仅可以在外部资源中实现调度子模块，也是中国地图上显示的最佳调度路线。

3.3 应用

该系统应用于山西省陆安集团长春矿山，实现气体爆发，瓦斯爆炸，火灾，水冲击和屋顶事故影响分析预测和影响力动态展示，绘制动态路线 在地下室。 它引入了多种功能，考虑到可扩展性，系统与现有长春矿开发的“六系”有效结合。

结果证明，该系统有助于日常管理和矿山应急救援能力和效率，并提供新的信息化和智能化平台。

图2.系统功能的流程

4.建设

矿场应急救援指挥系统是按照房间开发的，其中包括7个模块（矿山决策系统模块，应急救援力量模块，救援总量控制模块，应急训练模块，系统维护模块，灾害处理支持模块）。

该系统将物理属性与基于WebGIS平台的地下地图数据属性相结合，整合了地下巷道信息，采矿面，各种救援设备等信息管理和资源的共享集中。同时，它实现了对灾害影响地区进行预测，选择基于地下室的最佳逃生路线，提供灾害管理方案和对策以开展科学、规范以及及时、反应准确的管理。

致谢

本次研究得到了湘安集团长春矿山的支持。

参考文献

[1] Yu Xueyi, Wang LI, Chen Qiangqiang, 2010. Discussion and application of underground refuge room. Coal Science amp; Technology Magazine, p. 18-20.

[2] Jin Longzhe, 2011. Mine safety engineering. Beijing: China Machine Press, p. 303.

[3] Gao Na, Jin Longzhe, Fan Jingguang, 2011. Research on the protection system of refuge haven of underground mine. Journal of Safety Science and

Technology, 11, p. 169-173.

[4] Li Jing, Jin Longzhe, Wang Sheng,2010.Research of mine safety protection system based on emergency refuge space. China Safety Science Journal, 20,

p. 155-159.

[5] Wan Shanfu, Jiang Zhongrsquo;an, Dong Feng,2007.The application of GIS in mine hazard emergency rescue system.China Mining Magazine, 5, p. 103-106.

[6] Dong Feng, Jiang Zhongan, Gao Rui,2007.Application of geographic information system in mine emergency rescue.Mining Safety amp; Environmental

Protection, 34, p. 43-46.

[7] Yang Jianjun, Wang Tianbao, 2005. Application of WebGIS in developing coal mine disaster prevention and rescue management system. Liaoning:

Safety in Coal Mines 36, p. 29-32.

[8] GAO Rui, Jiang Zhongan, Dong Feng, 2007. Research and application of mine disaster Visualized emerge

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