我校参与的项目“小断面起伏巷道矿井灾害救援可视化关键技术”拟申报2020年四川省科学技术奖，现对项目的项目名称、提名者及提名意见、项目简介、主要知识产权和标准规范等目录表、主要完成人情况、主要完成单位情况进行公示，公示期为5月6日-5月12日，任何单位和个人如有异议，请在公示期内以书面形式实名向科技处提出，匿名异议不予处理。

联系人：薛力猛   赵渭泳   刘畅     联系电话：83858201

 

附件：公示材料

一、项目名称

小断面多起伏巷道矿井灾害救援可视化关键技术

二、提名者及提名意见

提名单位：四川省应急管理厅

提名单位意见：该项目针对矿井灾害可视化应急救援过程中骨传导语音感知、救援人员融合定位导航、异质传感器数据同步采集、复杂巷道无线Mesh应急通信等关键技术，通过理论分析、实验测试、仿真模拟、工业试验等多为一体的手段，提出结合OMP和K-SVD的字典训练语音增强算法，搭建通用处理器+可重构硬件的系统结构；构建联合IMU误差与双视觉重投影误差的代价函数，开发基于VINS框架的IMU与双视觉定位导航技术；研发矿井灾区视音频与环境参数（气体、温度、压力等）同步采集技术；掌握复杂巷道环境无线Mesh信号传播规律，设计基于MIMO-OFDM的无线Mesh网络协议和传输模块；开发短路关断时间160ns以内、火花能量40uJ以内的便携式本安型电源研制技术，创建可视化救援系统组成和使用方法，实现矿井灾害的可视化应急救援，提升矿井应急救援技术水平和救援队员抵抗潜在危险的能力，保障矿工生命安全，推进本质安全型矿井的建设。通过本项目的实施，以期为矿井灾害应急救援时科学决策和指挥提供支撑。研究成果成功地应用于现场，取得了良好的社会经济效益。该成果达到国内领先水平，推荐该项目申请省科技进步奖二等奖。

三、项目简介

煤炭是我国的主导能源，2019年BP Statistical Review of World Energy数据表明，2018年中国一次能源消费总量为3304.60百万吨油当量，其中煤炭为1913.00百万吨油当量，占比为57.89%；煤炭产量为1828.8百万吨油当量，占世界煤炭总产量的46.70%。我国煤炭资源禀赋与长期的旺盛需求导致煤炭开发以每年10~25 m的速度向深部转移，中东部主要矿井的开采深度已达到800~1000 m。随着我国煤矿开采深度的增加，巷道所处地质条件也更加复杂，导致在煤炭开采过程中发生冒顶灾害的比例不断上升，大批煤矿已开始进行深部开采，水压、地压、地温、瓦斯压力不断增加，井下生产作业条件不断恶化，煤与瓦斯突出、冲击地压等灾害的复杂性和治理的难度不断加大，重特大事故时有发生。事故发生后，科学有效的应急救援工作将成为被困矿工生命和国家财产安全的最后一道屏障，同时由于救援方案、技术与装备的不足可能造成救护队员自身伤亡，加强应急救援领域的技术和装备研究对降低事故损失至关重要。

矿山事故的应急救援工作，事关矿工生命和国家财产，不仅是矿山企业安全生产工作的重要内容，也是重要的公共安全和社会公益性事业，关系到国家发展与稳定的大局，关系到我国在国际政治、经济生活中的地位和影响。为保证矿山企业安全，一方面矿山企业要具备安全生产的基本条件，提高抗灾防灾能力；另一方面要加强矿山应急救援工作，完善矿山应急救援体系，一旦发生矿山事故，能够及时救援并实时监测监控，将事故损失降低到最低程度。

灾害发生后，矿井灾区现有的通信、供电等系统基本处于瘫痪状态，需要快速组建矿山救灾应急通信系统。目前用于地面的应急通信方式，信号无法覆盖井下；地面所有使用成功的无线移动通信系统，在地下井巷中难以直接使用，即不存在与地面相类似的煤矿井下应急通信系统。而在灾害状况下，对矿山救援工作的要求是有序、及时、准确，而灾区环境的复杂性和救援技术、装备、协调管理的多样性，都要求救灾指挥和措施作业必需依靠强有力的灾区救援通信服务支持。

由于煤矿工作环境、条件的复杂性和多变性，矿山应急救援的任务十分艰巨，需要克服井下高温、浓烟、煤尘、瓦斯和CO严重超限、光线不足、巷道狭窄、通风状况差等困难。科学的救灾方案、合理的救灾措施、有效的救灾方法、正确的救灾决策都是源于及时、准确地了解灾害现场的具体情况。但由于煤矿空间、环境条件的制约，当灾害发生后救护队员需要携带大量的救援及维生设备进入灾区，因此在灾区救援过程中最大限度的减少救护队员的携带重量和通讯工作维护量是极为重要的。通过无线通讯的方式可以使救护队员直接投入救援工作，从而减少了救护环节，提高救援响应速度，救护队员能给井下救护基地和地面各级救援指挥中心准确、实时，有效地反映灾区现场情况，在一定程度上对救灾抢险指挥决策提供了更及时可靠的信息。尤其是在救援过程中再次发生重大事故，地面指挥部和国家应急指挥部无法准确知道灾区内在什么条件下发生了事故及事故的具体情况，影响着下一步救援工作的开展。

因此，有必要结合川煤矿区灾害事故的特点，主要开发基于骨传导技术的语音信息感知技术，提高救援时期指挥部与救护队员的有效交流；研制矿山应急救援IMU与双目视觉融合定位导航技术，为救护队员提供准确可靠的定位和路线导航，缩短井下抢险救灾的时间，提高救援的安全性和可靠性；研究灾区信息融合侦测技术，实时、准确地把灾区信息传送到井下救护基地和地面救灾指挥部及各级救援指挥中心为救援指挥人员提供准确可靠的救援信息；开发矿井应急救援指挥可视化系统装备，为救援指挥人员提供可视化信息，对现场救援指挥人员快速制定救援方案，保障被困人员和救护人员的生命安全尤为重要。因此，亟待解决矿井灾害可视化应急救援关键技术研究等问题。

客观评价：2020年4月27日四川省科建煤炭产业技术研究院有限公司组织召开了“小断面多起伏巷道矿井灾害应急救援可视化关键技术研究”项目科技成果评价会。评价咨询专家组一致认为该成果整体达到了国内领先水平。

四、主要知识产权和标准规范等目录

五、主要完成人情况

姓名	排名	行政职务	技术职称	工作单位	完成单位	对本项目技术创造性贡献
张铎	1	无	讲师	西安科技大学	西安科技大学	项目负责人、总体方案制定
陈益能	2	总工程师	高级工程师	四川芙蓉集团实业有限责任公司	四川芙蓉集团实业有限责任公司	项目总体技术负责人
王伟峰	3	无	副教授	西安科技大学	西安科技大学	技术研发
杨伟	4	副总工程师	工程师	四川芙蓉集团实业有限责任公司	四川芙蓉集团实业有限责任公司	技术指导
苟忠	5	无	工程师	四川芙蓉集团实业有限责任公司	四川芙蓉集团实业有限责任公司	工业试验
郑学召	6	系主任	教授	西安天河矿业科技有限责任公司	西安天河矿业科技有限责任公司	技术研发
郑国清	7	无	工程师	四川芙蓉集团实业有限责任公司	四川芙蓉集团实业有限责任公司	工业试验
曾凡帅	8	无	工程师	四川芙蓉集团实业有限责任公司	四川芙蓉集团实业有限责任公司	理论指导
邓军	9	院长	教授	西安科技大学	西安科技大学	工业试验
文虎	10	处长	教授	西安科技大学	西安科技大学	理论分析

六、主要完成单位情况

单位名称、单位性质、对本项目的贡献

1、四川芙蓉集团实业有限责任公司为本项目第一完成单位，创造性地作出了以下贡献：（1）提出小断面多起伏巷道矿井灾害应急救援可视化关键技术现场应用需求，总体负责本项目现场研究及应用方案制定，负责本项目研究成果在四川芙蓉集团实业有限责任公司的工业试验工作；（2）负责项目研究方案的论证和技术路线的制定等工作；（3）负责该项目研究过程中所需巷道特征等相关基础参数提供及现场试验工程施工；（4）负责MIMO-FO模式的Mesh网络通信技术现场试验、效果分析及现场应用推广工作；（5）负责小断面多起伏巷道矿井灾害救援可视化系统装置的现场试验、效果分析及现场应用推广工作。

2、西安科技大学为本项目第二完成单位，创造性地作出了以下贡献：（1）负责项目总体技术方案设计工作，负责实验、理论、数值模拟研究；（2）提出了基于字典训练的矿井救援骨传导语音强化感知理论与方法；（3）负责实验室及理论研究小断面巷道中双视觉与IMU融合的救援人员定位导航机理及相关参数研究；（4）针对多起伏巷道特征，提出了矿井灾区异质传感器（视频、音频、气体、温度及压力等）数据的同步采集方法，研发了基于MIMO-OFDM的无线Mesh矿井灾害救援应急通信技术。（5）结合现场需要，提出了本项目小断面多起伏巷道矿井灾害应急救援可视化关键技术研究与应用方法。

3、西安天河矿业科技有限责任公司为本项目第三完成单位，创造性地作出了以下贡献：（1）负责项目相关系统装置方案研发工作；（2）开发了基于字典训练的矿井救援骨传导语音强化感知装置；（3）开发出小断面巷道中双视觉与IMU融合的救援人员定位导航装置；（4）开发出矿井灾区异质传感器（视频、音频、气体、温度及压力等）数据的同步采集装置；（5）开发出多起伏巷道中基于MIMO-OFDM的无线Mesh矿井灾害救援应急通信装置。

完成人合作关系说明：芙蓉公司成立了以陈益能为核心的现场技术小组；学校成立了小断面多起伏巷道矿井灾害应急救援可视化关键技术课题项目组，由张铎担任组长，全面负责该课题的组织管理、指挥工作；王伟峰担任副组长，负责技术方案制定与修编，指导项目实施、推进和结题，协调人、财、物保障等工作；其它人员按各自分工，全面落实课题项目组工作要求，共同开展项目工作；天河公司成立了已郑学召为核心的技术开发小组，负责项目系统装备的开发。