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煤礦災(zāi)害綜合防治(自動指揮逃生)系統(tǒng)

建設(shè)背景

我國煤礦災(zāi)害防治面臨“預(yù)警遲滯”與“避險低效”雙重挑戰(zhàn)。2020年重慶松藻煤礦和2023年貴州山腳樹煤礦重大事故中，井下人員因災(zāi)變初期無法快速撤離導(dǎo)致嚴重傷亡，暴露出傳統(tǒng)防控體系短板。當(dāng)前煤礦雖已部署瓦斯、火災(zāi)等監(jiān)測系統(tǒng)，但多系統(tǒng)孤立運行與傳感設(shè)備重復(fù)建設(shè)導(dǎo)致數(shù)據(jù)共享率不足30%，監(jiān)測數(shù)據(jù)碎片化嚴重，海量信息利用率低于40%。現(xiàn)有“感知-傳輸-控制”架構(gòu)難以應(yīng)對深部開采誘發(fā)的多災(zāi)種耦合風(fēng)險，單一閾值預(yù)警模型無法識別復(fù)合災(zāi)害動態(tài)演化規(guī)律。更關(guān)鍵的是，安全監(jiān)控、人員定位與應(yīng)急系統(tǒng)缺乏智能聯(lián)動，避災(zāi)路徑依賴靜態(tài)圖紙更新，火災(zāi)或毒氣擴散時人工決策耗時超30分鐘，嚴重延誤救援窗口。對此，構(gòu)建“超前預(yù)警-智能聯(lián)動-精準(zhǔn)避險”全鏈條防控體系，通過物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)融合、AI多災(zāi)種耦合分析及三維GIS數(shù)字孿生技術(shù)，打通系統(tǒng)壁壘，建立災(zāi)害時空推演模型，實現(xiàn)跨系統(tǒng)同步預(yù)警生成動態(tài)避災(zāi)路徑，并聯(lián)動區(qū)域斷電、應(yīng)急廣播等智能控制，推動礦井從被動響應(yīng)向主動防控轉(zhuǎn)型，為遏制重特大事故提供核心技術(shù)支撐。

政策導(dǎo)向

1、2020年2月，國家發(fā)展改革委等八部委聯(lián)合印發(fā)的《關(guān)于加快煤礦智能化發(fā)展的指導(dǎo)意見》指出：建設(shè)智能化生產(chǎn)、安全保障、經(jīng)營管理等多系統(tǒng)、多功能融合的一體化平臺，實現(xiàn)煤礦產(chǎn)運銷業(yè)務(wù)協(xié)同、決策管控、一體化運營等智能化應(yīng)用”，并要求“到2025年，大型煤礦和災(zāi)害嚴重煤礦基本實現(xiàn)智能化”，相關(guān)指導(dǎo)意見對推進煤礦災(zāi)害防治智能化轉(zhuǎn)型升級，促進煤炭工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展具有重要意義。

2、2021年中下旬，由國家能源局與國家礦山安全監(jiān)察局印發(fā)的《煤礦智能化建設(shè)指南（2021年版）》 文件中針對災(zāi)害風(fēng)險與災(zāi)害超前干預(yù)、應(yīng)急救援指揮與避險規(guī)劃等方向提出智能安全監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)專題，并詳細說明了建設(shè)內(nèi)容，自此安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)進入“多系統(tǒng)互聯(lián)，全面感知”階段，同時對分站等邊緣層設(shè)備要求計算能力更強、數(shù)據(jù)處理更快、邏輯控制更穩(wěn)。

3、國家能源局關(guān)于印發(fā) 《智能化示范煤礦驗收管理辦法（試行）》的通知指出對水、火、瓦斯、頂板、沖擊地壓、粉塵等災(zāi)害子系統(tǒng)監(jiān)測數(shù)據(jù)的統(tǒng)一傳輸和分類存儲，融合雙控系統(tǒng)，實現(xiàn)全礦井動態(tài)評估，應(yīng)急救援輔助指揮，預(yù)測災(zāi)害發(fā)生可能性，具備應(yīng)急處置能力等作了相應(yīng)驗收規(guī)定。

傳統(tǒng)技術(shù)瓶頸

數(shù)據(jù)孤島嚴重

瓦斯、水文、火災(zāi)、頂板、粉塵等監(jiān)測系統(tǒng)獨立運行，同類傳感器重復(fù)部署，數(shù)據(jù)共享率不足30%，多源信息融合分析缺失。

預(yù)警效能低下

傳統(tǒng)單災(zāi)種監(jiān)測依賴閾值報警，對復(fù)合災(zāi)害演化規(guī)律識別精度低，海量數(shù)據(jù)利用率不足40%，應(yīng)急響應(yīng)延遲超30分鐘。

避險能力薄弱

人工預(yù)案更新滯后，避災(zāi)路徑依賴靜態(tài)圖紙，無法動態(tài)適配井下災(zāi)變環(huán)境。

新一代信息技術(shù)融合賦能

技術(shù)突破支撐

物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)井下“人-機-環(huán)”全要素感知，AI算法提升多災(zāi)害耦合風(fēng)險預(yù)測精度，三維GIS構(gòu)建數(shù)字孿生底座，支撐災(zāi)害仿真、智能決策和動態(tài)路徑規(guī)劃與導(dǎo)航。

行業(yè)實踐驗證

頭部企業(yè)試點表明，智能化系統(tǒng)可將預(yù)警準(zhǔn)確率提升40%，應(yīng)急響應(yīng)效率提高65%，推動煤礦安全從“被動應(yīng)對”向“主動防控”轉(zhuǎn)型。

系統(tǒng)概述

煤礦災(zāi)害綜合防治(自動指揮逃生)系統(tǒng)基于模塊化技術(shù)架構(gòu)，融合物聯(lián)網(wǎng)、人工智能與三維GIS技術(shù)，通過集成安全監(jiān)測、人員定位、礦壓、水文、粉塵、瓦斯、火災(zāi)等多元感知數(shù)據(jù)，構(gòu)建"三維一張圖"智能平臺，通過AI數(shù)據(jù)整合地質(zhì)構(gòu)造、設(shè)備運行、環(huán)境監(jiān)測等多源數(shù)據(jù)，結(jié)合歷史數(shù)據(jù)，構(gòu)建動態(tài)風(fēng)險評估模型，實現(xiàn)多系統(tǒng)數(shù)據(jù)融合與全場景三維可視化。該系統(tǒng)具備數(shù)據(jù)智能分析、災(zāi)害動態(tài)預(yù)警、三維空間聯(lián)動響應(yīng)等核心功能，支持自動生成應(yīng)急救援預(yù)案與最優(yōu)避災(zāi)路徑，可對水害、礦壓、粉塵、瓦斯、火災(zāi)等重大風(fēng)險進行實時三維仿真監(jiān)測，有效打破信息孤島，形成集智能感知、協(xié)同分析、精準(zhǔn)防控于一體的災(zāi)害防治體系，顯著提升煤礦安全管理的數(shù)字化決策能力。

平臺架構(gòu)