实时音视频通信系统提升矿山救援效能

周 畅

灾区电话是矿山应急救援队伍处置矿山事故时的重要应急通信指挥装备。“目前，矿山应急救援队伍普遍使用的灾区电话，主要采用有线通信电缆与数字集成电路相结合的设计方式。在实际救援中，灾区电话存在诸多不足。”国家矿山应急救援开滦队特勤中队中队长王海宽介绍，灾区电话重量为12千克至14千克，仅具备音频功能而无视频传输画面，无法检测灾区有毒有害气体浓度，且收放线过程中容易打结。这些问题不仅导致携带不便，还会影响救援队伍的行进速度，无法实时向指挥部提供及时、可靠的灾区信息。

为实现灾区通信系统的快捷高效，国家矿山应急救援开滦队组织工程技术人员联络并考察相关厂家开展技术攻关，于2019年10月组建科技攻关小组，着手研发实用、便携、高效且能够实现矿山井上下救援实时音视频双向通信及灾区环境实时检测的井下救灾通信系统。

在研发过程中，国家矿山应急救援开滦队面临适用性、稳定性、安全性等多方面的技术难题。

首先是传输介质材料的选取。国家矿山应急救援开滦队技师刘伟介绍，若要实现远距离音频与视频的实时传输，通信电缆会因信号衰减较大而无法满足流畅传输需求。对此，开滦队科技攻关小组选择用光纤传输，但传统光纤强度无法应对井下事故发生后复杂多变的未知情况，易因挤压、弯折及可能出现的高温、高湿环境，导致光缆折断和信号衰减。攻关小组对传统光缆进行多次改造与研发，最终以不锈钢、凯夫拉（美国杜邦公司研制的一种芳纶纤维材料产品的品牌名，材料为聚对苯二甲酰对苯二胺）作为基本强度耐受型材料，研发出轻型铠装光缆，并优化信号传输算法以减少信号损失。该光缆抗拉伸强度达30千克，抗压强度达300千克，每米重量仅10克，有效解决了远距离信号传输衰减和光缆强度不足的问题。

其次是音视频同步、稳定传输瓶颈的破解。解决传输介质材料问题后，团队又遇到音视频双向传输信号不流畅、不同步、延迟卡顿等技术瓶颈。“我们攻关小组初期采用平均分布架构运行软件，经反复试验，确定基于RTS系统架构运行软件，保证了高效的编码压缩技术和智能带宽分配能力。在音视频处理端，系统可根据当前带宽及波动情况保障稳定的传输质量，克服了传输稳定性与及时性的难题。”国家矿山应急救援开滦队技术装备科科长刘远说。

最后是便携性的突破。为提升设备便携性，研发工作面临更高挑战。这要求装备的重量和体积必须控制在合理范围内。开滦队将通信主机（路由器）与光缆转轴设备完美结合，制成一体化装置，实现收放线灵活、不打结。最终，500米光纤及路由器总成重量仅7千克，既做到携带方便，又兼顾信号稳定。

历时2年多的时间，开滦队下苦功夫、肯硬骨头，克服多个技术难点，终于研发出适用实战救援的井下救灾通信系统。王海宽介绍：“该系统包含三部分：一是救援人员手持灾区终端与光缆盘，二是井下基地控制终端，三是井上指挥终端。”手持灾区终端与光缆盘采用无线连接方式，有效传输距离不小于30米，不同的手持灾区终端可以实时采集灾区环境参数并通过系统实时传输；光缆盘与井下基地控制终端采用有线光缆连接，有效传输距离不小于2公里；井下基地控制终端接入矿井自有通信光纤，与井上指挥部指挥终端有线连接，能将井下救援现场音视频信号和灾区环境参数实时传输至井下基地，再到井上现场指挥部，随后通过井上现场指挥部的指挥终端接入公网，远程传输至上级应急救援指挥机构。这一系统实现了灾区数据信息全共享、救援通信全覆盖、救援指挥全链路，提升了救援的安全性、科学性和高效性。

2022年1月20日，在国家安全生产应急救援中心组织的张家口地区矿山事故应急救援演练中，国家矿山应急救援开滦队投入使用井下救灾通信系统，在国内首次实现将煤矿井下灾区现场音视频及环境参数实时传输至井下基地、地面救援指挥部和国家安全生产应急救援中心，取得了历史性突破。