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主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会

深井救援技术与装备研究现状和发展趋势

2024-06-16

       深井救援技术是指在深井事故救援过程中对被困人员进行救援各环节涉及的关键技术,主要包括环境侦测技术、生命探测技术、深井快速破拆技术、应急通信网络构建技术及保障深井事故救援的其他辅助技术。深井救援装备是指在深井救援技术实施过程中必要的硬件装备和软件平台等。使用专用的救援装备不仅能够对被困人员提供救援支持,还能为搜救人员提供安全保护。



深井救援技术与装备研究现状

       从以下4个方面总结了深井救援技术与装备研究现状。

     1) 侦测装备。深井侦测装备用于地质勘测、环境监测和生命信息获取,包括地质勘测仪器、气体检测仪、井下相机等。

     2) 挖掘/破拆装备。深井救援中的挖掘/破拆装备是用于解救被困在地下深井或井下作业场所的人员的关键工具,包括钻探设备、爆破器械、挖掘机器人等。

     3) 通信装备。由于救援的特殊性,救援人员面临许多困难和挑战,如狭小的空间、恶劣的环境和高风险等。有效的通信系统是确保救援工作顺利开展的关键。

     4) 吊升装备。吊升是救援过程中的最后一步。救援吊升装备作为一种重要的应急救援工具,对于解救被困人员、保障生命安全具有重要意义。



深井救援装备存在的问题


1、救援装备的通用性与专业性研究不足

       救援装备的通用性与专用性是影响其适用范围和效能的重要因素,目前大部分救援装备对其自身定位认知不同,导致其结构无法满足救援需求。专用型装备的设计和制造成本较高,且需针对每种特定场景进行研发,使其难以大规模推广和应用;造价高昂、运维成本高、使用率低,且可能无法适用于其他场景等因素,导致大量救援资源浪费。通用型装备在特定场景中的专用性不足,无法充分考虑特定场景可能出现的灾害和危险因素及复杂作业的可预见性,从而导致救援人员安全性和效率难以得到保障。


2、 救援装备智能化程度有待提升

     1) 感知和识别能力不足。目前深井救援装备仍依赖于人工判断和操作,主要原因是探测器感知和识别能力在井下难以满足需求。

     2) 精准控制及保护措施不足。在救援过程中,装备的操纵手柄或按钮操作不够灵活和精准,导致救援行动受限。吊升装备的吊舱不能智能化控制力度和精准度,导致被困人员在吊升时易受到不合理操作带来的二次伤害,装备的防护层设计薄弱,无法有效抵御外界的冲击和伤害,导致救援人员面临更大的风险。

     3) 人机友好性有待提升。救援装备应具有良好的操作便捷性和人机交互系统,对于比较先进的装备,应降低其操作门槛,使救援人员经过简单的培训就能使用。


3、网络协同能力难以满足救援复杂环境要求

       通信基站快速搭建需要多部分的硬件进行部署和调制,复杂的基站搭建工作使通信难以快速恢复,极大地影响了救援进度。现有的救援装备在信息交互和协同操作方面存在不足。装备之间的信息传递方式单一,无法实现多方实时的信息共享和交流。装备在协同操作方面存在一定的困难,如装备之间缺乏有效的协同机制和协同指令的传递方式,导致协同操作的效果不佳。


4、救援装备创新性研究不足

     1)传感器融合。现有的装备往往依赖于人工操作和传感器的简单感知,目前单一的基础传感器已无法满足复杂环境下的需求。需引入先进的传感器技术,根据救援环境的复杂性进行传感器分类和融合,研发智能算法和模型。

     2)智能决策。现有救援装备仍依赖于人工操作和判断,缺乏自主的决策和规划能力,导致救援效率低下。需引入先进的人工智能和机器学习技术,使装备能够分析环境数据和历史经验,做出智能决策并执行行动。

     3) 装备轻量化、便携化。由钢铁和铝合金制造的救援装备质量大、结构复杂,导致运输困难及操作不便。通过引入先进的轻质材料,并对装备结构进行轻量化、便携化、多功能化优化,可提高其耐用性和安全性。



深井救援装备发展趋势

       1. 救援装备通用性/专用性细分,单一装备向多功能性、高可靠性、高机动性发展。

      2. 救援装备智能化、精准化、自主决策化,实现智能装备为主、人员为辅的救援模式。

       3. 构建急速组网、多模式组网、一体化救援网络平台。


作者简介


文虎(1972—),男,新疆石河子人,教授,博士,博士研究生导师,研究方向为煤自燃预测预报、矿井火灾防治理论与技术及井下应急救援,E-mail:wenh@xust.edu.cn。 

引用格式

文虎,侯宗宣,郑学召,等. 深井救援技术与装备研究现状和发展趋势[J]. 工矿自动化,2024,50(5):1-10.

WEN Hu, HOU Zongxuan, ZHENG Xuezhao, et al. Current research status and development  trends of deep well rescue technologyand equipment[J]. Journal of Mine Automation,2024,50(5):1-10.

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  责任编辑:宫在芹
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