露天煤矿应急指挥信息化研究及应用

露天煤矿应急指挥信息化研究及应用

郭铕君

国能准能集团有限责任公司

摘要：随着煤矿行业的重要性日益凸显，应急指挥在确保矿山安全中扮演着关键角色。本研究旨在探讨煤矿智能调度中的应急指挥信息化，提出四个关键点：基础设施、关键技术、优势与挑战、实际应用。基础设施包括网络基础设施、数据存储和处理技术以及实时监控与数据传输技术；关键技术涵盖智能调度算法设计与优化、人机交互界面与可视化技术以及数据分析与预测模型；实施应急指挥信息化的优势有提高实时性和准确性、增强决策支持能力以及提高整体效率，同时也面临技术实施成本与复杂性、数据隐私与安全保护以及人员培训和适应的挑战；并通过应急指挥信息化的实际应用，论述应急指挥系统信息化的优势。最后，展望了该领域的发展趋势，包括智能化与自动化技术的融合、人工智能的应用以及数据共享和协同应急指挥平台的建设。

关键词：露天煤矿；应急指挥；信息化

煤矿智能调度中的应急指挥信息化对于确保矿山安全至关重要。随着煤矿行业的发展，灾害和事故频发，传统的手动调度和应急指挥手段已经无法满足需求。因此，借助现代信息技术和智能算法，将应急指挥与信息化相结合成为必然选择。本研究旨在探讨煤矿智能调度中应急指挥的信息化研究和应用，通过构建数字化基础设施、优化智能调度算法和提升人机交互界面，实现实时监控和数据分析，从而提高应急指挥的效率和准确性。该研究的结果有望为煤矿安全和生产提供有效的支持和指导，推动煤矿行业向数字化转型。

一、应急指挥信息化的基础设施

（一）信息技术在煤矿行业中的应用情况

信息技术在煤矿行业中的应用已经得到广泛采用，并在多个方面起到重要作用。在安全监测和预警方面，煤矿通过使用传感器、无线通信和数据采集技术，实现对矿山环境、设备状态等参数的实时监测和预警，提高了事故的预防能力。在应急救援方面，煤矿应用无人机、无线通信、GIS等技术，提高了救援效率和准确性，及时响应突发事件，降低了人员伤亡和财产损失。煤矿还利用信息技术进行生产调度、设备维护、远程监控等管理工作，提高了生产效率和资源利用率。信息技术的应用使煤矿行业实现了数字化、智能化和网络化的转型，为煤矿安全和生产管理提供了强有力的支持。

（二）数字化基础设施的建设

在露天煤矿应急指挥信息化研究中，数字化基础设施的建设是至关重要的一环。网络基础设施的建设是构建信息化系统的基础，包括高速网络的覆盖和扩展，确保数据传输的及时性和稳定性。数据存储和处理技术的应用是实现数据管理和分析的关键，需建立可靠的数据库系统和数据中心，采用高效的数据存储和处理算法，实现数据的安全存储、快速查询和大规模并行处理。实时监控与数据传输技术的应用能够实现对煤矿各项数据的实时采集和传输，包括传感器设备的部署、数据采集系统的搭建等。通过数字化基础设施的建设，可以提供必要的数据支撑和计算能力，为应急指挥信息化提供可靠的基础，从而提高煤矿智能调度中的应急指挥水平。

（三）数据管理与实时监控技术

在露天煤矿应急指挥信息化研究中，数据管理与实时监控技术是至关重要的环节。数据管理涉及数据采集、存储、清洗和处理等方面。通过合理选择和配置数据管理系统，可以确保煤矿实时数据的高效获取、准确记录和可靠保存。同时，采用数据清洗和处理技术能够提高数据质量，以便后续分析和决策使用。另外，实时监控技术则能够实现对煤矿各项数据的实时采集和传输，借助传感器、监控设备和通信技术等手段，及时监测煤矿环境参数、设备运行状态等信息，实现对潜在风险的快速预警和类似事故的及时响应。数据管理和实时监控技术的应用能够为煤矿提供全面的数据支持，并为应急指挥决策提供准确、及时的信息基础，以提升煤矿安全性和生产效率。

二、应急指挥信息化的优势和挑战

（一）优势

应急指挥信息化在煤矿智能调度中具有多重优势。它能够提高实时性和准确性，实现对煤矿各项数据的实时监测和传输，从而及时发现潜在风险，并做出快速响应和决策。应急指挥信息化增强了决策支持能力，通过智能算法和数据分析技术，为管理人员提供全面、准确的数据信息，辅助他们制定有效的调度和应急决策。应急指挥信息化还可以提高整体效率，自动化的调度和指挥系统能够优化资源分配，提高生产效率，降低人为错误和延误。应急指挥信息化的优势包括提高实时性和准确性、增强决策支持能力以及提高整体效率，这些优势将有效提升煤矿安全和生产管理水平。

（二）挑战

尽管应急指挥信息化在煤矿智能调度中具备许多优势，但也面临着一些挑战。技术实施的成本与复杂性是一个重要挑战，包括建设数字化基础设施、培训人员、维护系统等方面的费用与工作量较大。数据隐私与安全的保护是一个关键问题，煤矿涉及敏感信息，如何确保数据的机密性、完整性和可用性是一个长期而持续的挑战。人员培训和适应也是一个挑战，信息化系统需要操作人员具备相应的技能和知识，人员对技术的接受程度和适应能力直接影响信息化实施的效果。克服这些挑战需要综合考虑技术、管理和人员因素，引入专业团队进行规划和培训，采取有效的安全措施，以确保应急指挥信息化的顺利实施和稳定运行。

三、应急指挥信息化的关键技术

（一）智能调度算法设计与优化

在露天煤矿应急指挥信息化研究中，智能调度算法设计与优化是关键技术之一。智能调度算法通过建立数学模型，以最优的方式分配资源和任务，以提高调度效率和优化生产流程。设计和优化智能调度算法的目标是减少等待时间、最大限度地利用资源、降低成本并确保安全。为此，需要选择适当的调度算法，如遗传算法、粒子群优化算法等，并结合煤矿实际情况进行定制化优化。同时，还需要开发评估指标，评估调度结果的质量，并采用迭代的方式进行不断改进。通过智能调度算法的设计与优化，可以实现煤矿调度的自动化、智能化，提高资源利用率和生产效率，为应急指挥提供准确可行的策略和决策基础。

（二）人机交互界面与可视化技术

在露天煤矿应急指挥信息化研究中，人机交互界面与可视化技术起着重要的作用。通过设计直观友好的人机交互界面，可以实现用户与系统之间的高效沟通和操作。人机交互界面应考虑用户的需求和习惯，提供清晰明了的界面布局、简化的操作流程以及灵活可定制的选项。此外，可视化技术能够将复杂的数据和信息以图形化、可视化的方式展现出来，帮助用户更直观地理解和分析数据，辅助决策。可视化技术还可以提供实时监测和预警的可视化显示，通过图表、动态图像等形式将关键信息直观地呈现给用户，强化用户对场景的感知和理解能力。

（三）数据分析与预测模型

在露天煤矿应急指挥信息化研究中，数据分析与预测模型是关键技术之一。通过对大量的实时数据进行分析和处理，可以提取出有价值的信息，并利用预测模型进行趋势分析和预测，帮助决策者做出准确的判断和决策。数据分析技术可以发现隐藏在数据背后的规律和关联性，辅助决策者深入理解当前情况，并从中获取洞察，从而更好地应对突发事件和危机。预测模型可以基于历史数据和实时数据，预测煤矿未来可能面临的风险或事件，为应急指挥提供提前准备和预案制定的依据。数据分析与预测模型在煤矿智能调度中的应急指挥中起到重要的作用，提供了科学、可靠的决策支持和预警能力。

四、露天煤矿应急指挥信息化相关应用

（一）黑岱沟露天煤矿边坡监测系统应用

准能集团黑岱沟露天煤矿采用雷达+GNSS对矿山边坡及高台阶进行实时监测。

雷达监测系统主要由3台SSR-XT三维真实孔径雷达对抛掷爆破高台阶和北端帮进行实时监测，雷达通过天线盘面利用干涉测量技术对坡面岩石进行扫描实现高精度测量，将高精确度的数据经过处理以热量图、曲线等形式通过电脑进行展示，技术员利用形变量、速度、速度比率、反速度等物理量作为预警条件设定报警阈值，剔除地质构造、爆破振动、设备作业和天气等因素影响，做到将潜在危险区域快速识别，从而实现对危险区域的高效识别并精确预报滑坡时间。

GNSS监测系统主要对东排土场、北排土场、西排土场、阴湾排土场、旧排矸场以及采场到界边坡进行实时监测。目前共建设114个监测点，其中二采区北端帮15个，阴湾排土场21个，东排土场6个，西排土场12个，北排土场30个，排矸场8个，首采区4个，四队4个，基准站3个，选煤厂胶带南侧6个，选煤厂胶带北侧7个。监测点利用高精度定位等技术手段，实现对边坡稳定性的自动化数据分析判断及报警。GNSS监测系统设置了四级预警，分别为一级红色预警、预警值为±120mm，二级橙色预警、预警值为±100mm，三级黄色预警、预警值为±80mm，四级蓝色预警、预警值为±60mm。边坡雷达监测系统根据速度和预警覆盖面积设置了红色预警，当连续4个像素点每小时速度达到5mm，触发红色预警。并每年按照国家安全规程的要求，委托具有专业资质的机构对采场和排土场边坡进行年度稳定性分析和评价。

（二）准能集团应急指挥系统应用

准能集团构建了快速响应、全面感知、资源全域支撑、智慧决策和科学处置的应急指挥系统，提高安全生产事故预防和应急处置能力。

按照“夯实基础、优化提升、全面覆盖”的总体建设思路，完成应急值守、信息汇聚、研判分析、协调指挥、应急资源、应急预案6个功能模块的功能建设。

同时建设安全在线监视系统，实现关口前移、实时监测，为应急指挥系统提供支撑。应急指挥系统还用于各级应急值守、应急响应、应急救援指挥和应急演练。

国家能源集团应急指挥系统三级联动应急指挥流程示意图

系统共收集各类综合应急预案10项，专项应急预案53项，应急处置卡58项，全公司应急指挥机构10个，应急联系人729位，应急装备和物资475项，应急资源存放地35个，有救护关系的医疗机构1个，应急专家94位，相关技术文档54个。接入67路视频，基本实现生产单位全覆盖，主要涉及重点区域重点单位和重大危险源管控等方面。

系统建成以后，物资供应中心、哈尔乌素露天煤矿先后通过平台开展了应急演练，检验了系统的实战功能。

通过构建应急指挥系统，实现突发事件的快速响应，音视频多方会商，应急资源一张图的统筹管理，为集团的突发事件应对打下信息化基础。

五、发展趋势和前景展望

煤矿智能调度中的应急指挥信息化领域的发展趋势和前景非常广阔。智能化与自动化技术的融合将成为未来发展的关键方向，如人工智能、机器学习和大数据分析等技术的应用，将进一步提升应急指挥的智能化水平。人工智能的应用将推动煤矿智能调度中的应急指挥系统实现自主学习、自适应和智能决策能力的提升。数据共享和协同应急指挥平台的建设也是未来发展的重要方向，通过信息共享，促进各相关部门之间的协同工作，将进一步提高煤矿安全管理和应急指挥的效果。随着技术的不断创新和发展，煤矿智能调度中的应急指挥信息化将迎来更广阔的发展前景，为煤矿安全和生产提供更加高效、精确的支持。

露天煤矿应急指挥信息化的发展为煤矿安全和生产管理带来了重要的变革。通过数字化基础设施的建设、智能调度算法的优化以及数据分析与预测模型的应用，应急指挥的效率和准确性得到显著提升。然而，我们也要面对技术实施成本、数据隐私与安全保护等挑战。未来，随着人工智能技术和数据共享平台的不断发展，煤矿智能调度中的应急指挥信息化的前景将更加广阔。

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