一 概述

1.1 應(yīng)用背景

當(dāng)前，我國煤礦企業(yè)在應(yīng)急救援領(lǐng)域的投入主要集中在大型設(shè)備上，如鉆探裝備、排水系統(tǒng)和逃生艙等，而對應(yīng)急通信系統(tǒng)的重視程度相對不足。在有限的通信系統(tǒng)投資中，資源又大多傾斜于地面設(shè)施，如通信指揮車輛和指揮調(diào)度軟件，真正適合井下救援作業(yè)的本質(zhì)安全型通信設(shè)備極為匱乏。這一現(xiàn)狀既受到投資導(dǎo)向和實施難度的影響，也反映出井下應(yīng)急救援通信技術(shù)長期未能取得實質(zhì)性突破的現(xiàn)實困境。

作為煤礦災(zāi)后救援的"感知中樞"，應(yīng)急通信系統(tǒng)承擔(dān)著環(huán)境監(jiān)測、信息傳遞和指揮調(diào)度等關(guān)鍵職能，能夠?qū)崟r獲取井下災(zāi)情動態(tài)和人員狀態(tài)，優(yōu)化救援資源配置，顯著提升救援效率。

 

1.2 現(xiàn)有技術(shù)缺陷

盡管市場上已出現(xiàn)多種礦用應(yīng)急通信設(shè)備，但其普遍存在以下技術(shù)瓶頸：

(1). 覆蓋能力有限：現(xiàn)有設(shè)備有效傳輸距離通常不超過1-2公里，無法構(gòu)建貫穿災(zāi)害區(qū)域至安全地帶的完整通信鏈路。

(2). 續(xù)航性能不足：本質(zhì)安全型通信基站持續(xù)工作時間普遍低于4小時，難以支撐單班次（8小時）的連續(xù)救援作業(yè)需求。

(3). 數(shù)據(jù)傳輸瓶頸：現(xiàn)有帶寬難以承載多路語音、環(huán)境數(shù)據(jù)及高清視頻的并發(fā)傳輸。

(4). 部署效率低下：系統(tǒng)啟用需進行復(fù)雜的參數(shù)調(diào)試，對操作人員專業(yè)技術(shù)要求過高。

(5). 網(wǎng)絡(luò)可靠性弱：基站間多采用串聯(lián)式無線連接，單點故障易導(dǎo)致整個通信系統(tǒng)癱瘓。

(6). 功能集成度低：缺乏將精確定位系統(tǒng)與生命體征監(jiān)測融合的解決方案，存在次生事故隱患。

(7). 抗干擾能力差：救援現(xiàn)場高強度噪聲嚴重影響語音通信清晰度，降低協(xié)同效率。

 

二 系統(tǒng)介紹

2.1 設(shè)計思路

針對現(xiàn)有產(chǎn)品的不足與煤礦救援所面臨的特殊環(huán)境，井下應(yīng)急救援通信調(diào)度系統(tǒng)需具備全本安、方便攜帶、易于部署、通信距離長、電池續(xù)航能力強的核心特點，缺少任何一項都將使系統(tǒng)的實用性大打折扣。視頻監(jiān)控具備最直觀的視頻圖像，在面對復(fù)雜的災(zāi)害場景時，是最有效的現(xiàn)場指揮與事后分析的手段，也是新一代的應(yīng)急救援通信調(diào)度系統(tǒng)所必須具備的功能。

 

2.2 系統(tǒng)特點

礦用應(yīng)急救援通信調(diào)度系統(tǒng)主要核心功能有如下幾個方面：

一是在極端突發(fā)事件中，“三斷”情況（斷路、斷網(wǎng)、斷電）”情況下，通過便攜光纜、被復(fù)線、無線MESH和無線Wifi Halow等多種有線無線通信方式，快速打通地面和井下主干通信以及井下快速的網(wǎng)絡(luò)覆蓋；

二是打通地面和井下主干通信以及井下網(wǎng)絡(luò)覆蓋后，還可通過相應(yīng)的配套模塊實現(xiàn)更多通信系統(tǒng)的接入，包括無線對講系統(tǒng)、4G/5G通信、衛(wèi)星通信、集群對講等等，提供更多的通信手段保障。

三是網(wǎng)絡(luò)通信快速搭建后，實現(xiàn)地面和井下的融合指揮調(diào)度功能，包括語音調(diào)度、視頻調(diào)度、音視頻會議、視頻監(jiān)控、無線對講等功能。

 

2.2.1 應(yīng)急救援地面和井下通信

(1). 地面救援指揮和井下采用便攜光纜、被復(fù)線傳輸方式，通過支持光纖級聯(lián)和被復(fù)線總線式接入功能的井下融合通信終端，快速打通地面井下主干通信網(wǎng)絡(luò)，多種通信方式提高了整個系統(tǒng)的可靠性，智能多路由技術(shù)解決了單點故障對系統(tǒng)的不良影響；

(2). 井下融合通信終端可以通過光纖、被復(fù)線進行繼續(xù)延伸，擴大網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍；

(3). 井下融合通信終端本身支持有線網(wǎng)絡(luò)接入，可以直接接入比如IP攝像頭，IP廣播終端，IP電話等井下以太網(wǎng)通信終端；

(4). 井下融合通信終端還可以通過其具備的MESH自組網(wǎng)中繼或WiFi Halow無線中繼，實現(xiàn)無線組網(wǎng)覆蓋，為井下本安手機、本安無線攝像頭提供WiFi接入功能，擴大覆蓋范圍，實現(xiàn)了井下災(zāi)害區(qū)域、井下安全區(qū)域、地面指揮中心整個通信通道的貫通；

(5). 井下融合通信終端便攜式防爆設(shè)備，自帶大容量電池，免配置組網(wǎng)，易于攜帶與快速布放，能提供不少于8小時的連續(xù)工作時間；

(6). 井下融合通信終端如果只工作于被復(fù)線通信方式，本身不需要供電，不存在續(xù)航問題；

(7). 配套通信終端完備：可以接入支持wifi的其他防爆通信終端，諸如WIFI一體化對講安全礦帽、三防智能本安手機、便攜式本安無線攝像機、本安平板計算機、指揮系統(tǒng)平臺等。

 

2.2.2 融合通信

2.2.2.1 跨終端混合編組

 

 

n 支持將SIP對講、便攜指揮平臺、窄帶集群、公網(wǎng)POC、4G/5G終端等終端進行混合編組；

n 與窄帶集群互通，補充現(xiàn)網(wǎng)窄帶集群的能力；

n 指揮中心調(diào)度員通過與現(xiàn)場人員的移動終端互通，實現(xiàn)語音、文本、圖片、視頻等多媒體消息的交互。

2.2.2.2 無線對講系統(tǒng)融合

 

 

支持商用130M集群、公安350MHz 集群(PDT)系統(tǒng)、370MHz應(yīng)急管理集群(PDT)系統(tǒng)、400MHz 商用集群系統(tǒng)、模擬/數(shù)字常規(guī)(DMR) 系統(tǒng)(頻道點對點通信)、短波系統(tǒng)接入，在用戶現(xiàn)有無線網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上提供專用網(wǎng)關(guān)實現(xiàn)融合對接，融合后可與系統(tǒng)內(nèi)其他通信手段實現(xiàn)互聯(lián)互通。

2.2.2.3 無人機對接

 

 

支持無人機系統(tǒng)各類音視頻掛載的對接，整合無人機定位、音視頻數(shù)據(jù)，統(tǒng)一調(diào)度，豐富融合通信現(xiàn)場側(cè)指揮的采集、調(diào)度手段。

2.2.2.4 視頻監(jiān)控接入

 

 

支持通過國標協(xié)議與視頻監(jiān)控系統(tǒng)對接，實現(xiàn)對現(xiàn)場監(jiān)控圖像的調(diào)閱，同時支持監(jiān)控圖像轉(zhuǎn)發(fā)/分發(fā)至其他多媒體終端(手機 APP、調(diào)度臺等)，支持 H.264、MPEG、MPEG-4等視頻格式。

主要接入井下防爆攝像機、智能安全帽和本安手機等設(shè)備或終端的視頻信號，提供井下清晰的視頻畫面。

 

2.2.2.5 井下物聯(lián)網(wǎng)接入

支持通過WiFi、以太網(wǎng)、Lora等有無線方式接入井下物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和終端，包括本安型多參數(shù)氣體檢測儀(CH₄/O₂/CO/CO₂等)、粉塵濃度監(jiān)測儀、智能礦帽、單兵視頻記錄儀、鉆探設(shè)備工裝檢測終端、應(yīng)急電源管理系統(tǒng)等環(huán)境監(jiān)測、人員裝備和救援設(shè)備的接入，為緊急救援鞠策提供實時、全面的數(shù)據(jù)支撐，有效提升事故救援的成功率和安全性。

地面便攜智慧平臺一旦監(jiān)測到井下物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測數(shù)據(jù)異常，給出彈窗告警提示和語音播報提醒，并實時顯示人員、設(shè)備的位置以及具體數(shù)據(jù)信息。

 

 

2.2.3 應(yīng)急救援指揮調(diào)度

2.2.3.1 語音調(diào)度功能

地面便攜指揮平臺可發(fā)起對井下手機、廣播終端、本安手機和單兵終端的語音調(diào)度調(diào)度功能，主要包括語音通信的所有基本通信和補充業(yè)務(wù)功能、常用調(diào)度功能、調(diào)度會議功能、錄音、系統(tǒng)管理、調(diào)度員管理、其他相關(guān)功能等，支持對各類通信終端進行急呼、撥號、監(jiān)聽、代接、保持、強插、強拆、轉(zhuǎn)接、會議、撥號盤、編輯、廣播等指揮調(diào)度功能。

 

 

n 呼叫：可以通過屏幕撥號盤、選擇目標終端實現(xiàn)呼叫功能；

n 急呼：緊急呼叫。急呼與普通呼叫不一樣的振鈴音；

n 一號呼：點擊一號呼可以按照最有可能先找到用戶的通信手段依次接通各種通信聯(lián)絡(luò)，直到收到用戶的回應(yīng)為止；

n 掛斷：立即結(jié)束選定的終端通話

n 監(jiān)聽：監(jiān)聽選定的終端通話，對方無感知，可分為通話監(jiān)聽和環(huán)境監(jiān)聽等應(yīng)用方式；

n 強插：將選定的正在通話中的終端通話變成三方會議模式；

n 密語：與選定的正在通話中的終端通話，另一方無感知；

n 拆講：將選定的正在通話中的終端通話變成跟控制臺通話，另一方被強制掛斷；

n 轉(zhuǎn)接：將選定的終端通話轉(zhuǎn)接到指定的終端上。

n 協(xié)轉(zhuǎn)：將來電轉(zhuǎn)接到指定分機之前，先征求分機意見。常用于轉(zhuǎn)接到重要領(lǐng)導(dǎo)或重要場所的電話轉(zhuǎn)接。

n 點名：用于對所在組的分機全部呼叫一遍，接通后播放事先錄好的語音，坐席電話可以監(jiān)聽并插話最后并給出呼叫統(tǒng)計記錄。也可用于企業(yè)點名、電商銷售等；

n 輪詢：用于對所在組的分機全部呼叫N遍，每遍都對沒有呼通的分機在呼叫，呼叫N遍后停止，或人工干預(yù)后停止，最后給出呼叫統(tǒng)計記錄。常用于電話通知類服務(wù)；

n 值班：用于將坐席電話轉(zhuǎn)接到值班電話上，也有叫“夜服”電話的。

n 錄音：對指定的電話進行錄音，掛斷時自動停止；

n 會議：用于對多選的分機創(chuàng)建臨時會議組、激活并轉(zhuǎn)到會議組的界面，在通信錄界面也可以創(chuàng)建會議組。

n 廣播：用于對多選的分機創(chuàng)建臨時廣播組、激活并轉(zhuǎn)到廣播組的界面。

n 對講：用于對多選的分機創(chuàng)建臨時對講組、激活并轉(zhuǎn)到對講組的界面。

n 攝像頭：用于顯示當(dāng)前用戶相關(guān)連的視頻，如果在兩方通話中，則同時顯示雙方視頻。

2.2.3.2 音視頻調(diào)度功能

主要功能包括：呼叫、接收、調(diào)閱、監(jiān)視、視頻轉(zhuǎn)發(fā)、視頻分發(fā)、指令發(fā)布、共享屏幕、會商管理、視頻融合（畫面管理）、視頻源管理、音視頻記錄、資料管理。

 

 

n 呼叫：調(diào)度臺呼叫音視頻單兵終端；

n 接收：當(dāng)接收到音視頻單兵終端的呼叫后，單擊終端按鈕即可接聽；

n 調(diào)閱：用于查看存儲在服務(wù)器的相關(guān)業(yè)務(wù)文件，包括文檔、參數(shù)數(shù)據(jù)、圖片、圖像等。

n 監(jiān)視：用于調(diào)度臺不經(jīng)單兵終端用戶的同意，自動調(diào)閱用戶攝像頭的內(nèi)容。單兵用戶可以配置是否使能該功能。也包括對攝像頭的監(jiān)視；

n 視頻轉(zhuǎn)發(fā)：將正在與調(diào)度臺進行通信的終端視頻轉(zhuǎn)移到其它空閑的音視頻終端；

n 視頻分發(fā)：將調(diào)度臺視頻或含多個視頻的窗口分配到其它多個音視頻終端上；

n 指令發(fā)布：指向一個或多個終端發(fā)送文本短信指令信息，單兵終端收到后會回復(fù)確認信息；

n 共享屏顯：指調(diào)度臺向某終端或視頻會商組共享自己的屏幕、或屏幕上的一個窗口；

n 創(chuàng)建會會商：指將多個音視頻終端拉入一個會議室組中，并命名該會議室；

n 會議組管理：對已經(jīng)創(chuàng)建好的會議室重新修改會議上名稱和成員列表

n 開始會商：指邀請已經(jīng)創(chuàng)建好的會議的所有成員入會。如果會議成員接收邀請則入會。如果邀請的是網(wǎng)絡(luò)攝像頭這樣的傻終端，則自動入會。如果該會議已經(jīng)開始，則該調(diào)度臺自動加入該會議。

n 進入會商：指調(diào)度臺用戶直接進入已經(jīng)開始的會議。(已獲授權(quán)的調(diào)度臺可以自由進出指定的會議)。包括功能：

(1). 視頻融合：用于對某個視頻會議的圖像進行某些預(yù)設(shè)的排列方式進行輸出。通常用于輸出到大屏幕，或者輸出到手機等終端上，也可以用于會議記錄；視頻融合的模式有等分模式、N+1模式、VIP模式等；

(2). 音頻輸出選擇：用于選擇哪些音頻可以通過某個聲卡輸出，可以選擇多個音頻進行混音；

n 音視頻記錄：用于對某終端的音視頻進行記錄，也可以對某會議室的的融合視頻進行記錄；

n 檢索：用于音視頻記錄的檢索，對系統(tǒng)操作記錄、用戶狀態(tài)記錄的檢索；

n 資料管理：對各調(diào)度臺和單兵終端共享文檔資料的管理，增加、刪除、觸發(fā)設(shè)置等。

2.2.3.3 應(yīng)急廣播功能

地面便攜指揮平臺支持對井下應(yīng)急廣播終端的應(yīng)急廣播調(diào)度功能，包括對講、語音插播、文件插播、強插、監(jiān)聽、保持、轉(zhuǎn)接、強拆、整點報時、任務(wù)創(chuàng)建等功能。

 

 

2.3系統(tǒng)架構(gòu)