CN112796838A - 基于全矿井数据融合的矿井水灾报警系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于全矿井数据融合的矿井水灾报警系统，本矿井水灾报警系统包括水流流速监测设备、巷道水位监测设备、水仓水位监测设备、排水量监测设备等，利用多种传感器全面监测矿井水灾的特有特征，通过监测巷道水位、水流流速、声音、图像异常，可第一时间感知矿井水灾，通过采集矿井水仓水位和排水量，并监测总涌水量变化进行报警，保证了矿井水灾报警的准确性。本报警方法充分考虑了煤矿井下干扰物的运动特点，设计了排除干扰的技术方案，兼具快速性和准确性，并可自动及时采取相应联动措施，为未在突水发生现场的其它区域井下人员争取宝贵的救灾和逃生时间，有效防止和减少矿井水灾造成的人员伤亡。
Description
技术领域
本发明涉及基于全矿井数据融合的矿井水灾报警系统，该系统涉及传感器、数据处理、通信等领域。
背景技术
煤炭是我国主要能源，约占一次能源70％。煤炭行业是高危行业，瓦斯、水灾、火灾、顶板、煤尘等事故困扰着煤矿安全生产。我国煤矿发生重特大事故中，矿井水灾时对矿井危害性较大的自然灾害，以煤矿事故死亡的人数计算，水害事故占15.72％，仅次于瓦斯和顶板事故，位居第三，矿井发生水灾事故后，其危害包括：
1、冲毁巷道，埋压、淹没和封堵人员。
2、伴随突水，会有大量的煤泥和岩石淤积巷道，给人员逃生造成困难。
3、损坏设备。井下电器，电缆被水浸泡后，其绝缘能力迅速下降，给井下的运输、通风、排水等造成困难，使未及时逃离人员的生还几率降低。
4、涌出大量的有毒有害气体，使未及时逃离人员的生存条件环境更加恶化。
综上所述，矿井水灾是煤矿严重的灾害，在煤矿生产中对矿井水灾的报警必须做到及时准确。目前水灾预警以水文探测预防、井下探水、先兆现象观测和为主，水文探测和井下探水可预防井下水灾事故，但由于还可能存在水文情况复杂、设计不当、措施不力、管理不善和人的思想麻痹等原因，水文探测和井下探水并不能完全防止突水的发生，更不能对突发的井下突水进行报警；先兆现象观测以人为经验判断为主，存在较大的主观因素。长期以来现场突水事故，主要依靠现场人员的人工报警，但当突水发生在无人值守的时间或区域，或者现场人员匆忙逃离而未能主动报警，调度室就无法及时的获得已发生突水的信息，无法及时地通知井下相关工作人员，以致不能对突水事故及时采取应急措施，易造成水害失控和人员伤亡。为有效减少水灾引起的矿山财产损失和人员伤亡，需要新的井下水灾报警方法，可快速准确地对井下水灾进行报警，并进行报警、排水、水闸控制联动、为未在发生现场的其它区域井下人员争取宝贵的救灾和逃生时间，有效防止和减少人员伤亡。
发明内容
本发明提供了一种基于全矿井数据融合的矿井水灾报警系统，利用多种传感器全面监测矿井水灾的特有特征，实现对矿井水灾的报警。所述系统的设计兼具快速性和准确性，可有效防止和减少矿井水灾造成的人员伤亡。矿井主要由长短不一、性质结构不同的巷道连接而成，易发生突水事故的采煤工作面、掘进面、采空区等均连接巷道，当这些区域发生水灾，与之连通的巷道内必然会首先出现大量涌水，同时伴有声音和图像的特有特征，因此通过监测巷道水位、水流流速、声音、图像异常可第一时间感知矿井水灾，保证了水灾报警的快速性。矿井巷道涌水汇集至不同的矿井水仓，由水泵将水排到井上，通过采集矿井水仓水位和排水量可得到总涌水量变化，当矿井发生水灾时总涌水量必会异常，所述系统通过监测总涌水量变化进行报警，保证了矿井水灾报警的准确性。所述系统可排除人员、车辆等移动物体干扰物的干扰，防止误报，进一步保证水灾报警准确性。
所述的矿井水灾报警系统的设备包括：水流流速监测设备、巷道水位监测设备、水仓水位监测设备、排水量监测设备、声音监测设备、图像监测设备、传输网络、数据处理单元、报警显示单元；所述传输网络还连接地理信息系统、井下广播系统、井下人员定位系统、井下移动通信系统、排水控制系统、防水闸门控制系统。
所述水流流速监测设备和巷道水位监测设备放置在矿井的巷道内，用于采集矿井巷道中涌水表面流速和涌水水位的数据；水流流速监测设备和巷道水位监测设备相邻固定安装在巷道顶部或靠近巷道顶部的巷道侧壁，在掘进巷道和顺槽巷道中，水流流速监测设备和巷道水位监测设备的安装位置为巷道头部和尾部，在其他巷道中，水流流速监测设备和巷道水位监测设备的安装位置为巷道中部。水流流速监测设备包括多普勒测速雷达或超声测速设备，多普勒测速雷达天线与巷道底板夹角不小于45度，不大于60度。水流流速监测设备发射的检测用波束到底板的空间路径上没有遮挡物，波束所覆盖的底板平整且倾斜度不大于5度。巷道水位监测设备包括测距雷达或超声测距设备，超声发射接收探头垂直于巷道底板安装。
在矿井内的所有向地面排水的水仓放置水仓水位监测设备，用于采集水仓水位数据；在矿井内向地面排水的所有排水泵上安装排水量监测设备，用于采集水泵的排水流量数据；
所述传输网络负责系统的数据传输；所述传输网络包括分站、交换机、通信线缆；所述水流流速监测设备、巷道水位监测设备、水仓水位监测设备、排水量监测设备、声音监测设备、图像监测设备通过通信线缆或无线通信方式连接所述分站进行通信；所述分站、数据处理单元、报警显示单元、地理信息系统、井下广播系统、井下人员定位系统、井下移动通信系统、排水控制系统、防水闸门控制系统通过通信线缆连接所述交换机；
所述数据处理单元负责接收所有水流流速监测设备、巷道水位监测设备、水仓水位监测设备、排水量监测设备发送的数据，且接收声音监测设备和图像监测设备分别发送的声音或图像异常的通信数据，对接收的数据进行处理，依据数据处理结果是否符合设定报警条件进行矿井水灾报警判定，当判定到矿井水灾报警，根据水灾类型确定水灾警戒级别，并向所述报警显示单元发送显示数据；并将报警数据传送给、排水控制系统、防水闸门控制系统和地理信息系统。所述报警显示单元负责显示流量和水位数据，并受数据处理单元控制发出水灾声光报警信号；所述排水控制系统控制启动井下全部水泵进行排水；所述防水闸门控制系统控制关闭防水闸门；所述地理信息系统根据报警位置数据启动相应的水灾应急预案，自动生成不同巷道的逃生路线，并将逃生路线信息发送给井下广播系统、井下人员定位系统和井下移动通信系统，井下广播系统在不同巷道广播相应的逃生路线信息，井下人员定位系统和井下移动通信系统根据井下人员所在位置，将各巷道的逃生路线发送给在该巷道的井下人员所携带的定位终端设备和和移动终端设备；所述定位终端设备和移动终端设备包括定位卡、手机、矿灯。
矿井水灾报警类型包括矿井涌水量报警、矿井涌水增量报警、巷道涌水量报警、巷道涌水增量报警、巷道水位报警、巷道水位增量报警、巷道涌水流速报警、巷道涌水流速增量报警、声音监测报警、图像监测报警；
矿井涌水量报警分为二级，判定条件为：
(1)当
时，判定为矿井涌水量二级报警；当
时，判定为矿井涌水量一级报警；式中T为设定的监测时间长度，N为矿井中向地面排水的水泵的总数，QBi为第i个水泵已知的排水流量、tBi为测定的第i个水泵的工作时间长度，M为矿井中向地面排水的水仓的总数，Sj为第j个水仓的面积，ΔCHj为第j个水仓在T时间的水位变化量，ΔCHj＝CH2j-CH1j，CH1j、CH2j分别为监测时间T的起始和终止时刻该水仓的水位数据，QK2、QK1为矿井涌水量报警门限，QK2＜QK1；
(2)当
时，判定为矿井涌水量二级报警；当
时，判定为矿井涌水量一级报警；式中T为设定的监测时间长度，K为矿井巷道的总数，t为数据采集间隔时间，n为监测时间T内数据采集的次数，
Li为第i个巷道的宽度，Vij、Hij分别为第i个巷道第j次采集的涌水平均流速、涌水水位；
(3)当满足
且连续持续时间超过THH，或满足
且监测到声音或图像监测报警，判定为矿井涌水量二级报警；当满足
且连续持续时间超过THH，或满足
且监测到声音或图像监测报警，判定为矿井涌水量一级报警；式中Vi、Hi分别为实时的第i个巷道的涌水平均流速、涌水水位，THH为设定时间长度。
矿井涌水增量报警分为二级，判定条件为：
(1)当
且
或
且监测到声音或图像监测报警，判定为矿井涌水增量二级报警；
(2)当
且
或
且监测到声音或图像监测报警，判定为矿井涌水增量一级报警；
式中VSi、HSi分别为在监测时间段T1开始时刻第i个巷道的涌水平均流速、涌水水位；VDFi、HDFi分别为在监测时间段T1的终止时刻第i个巷道的涌水平均流速、涌水水位；VDSi、HDSi分别为在监测时间段T1的终止时刻延迟时间THH后的第i个巷道的涌水平均流速、涌水水位；QKZ2、QKZ1为设定阈值，QKZ2＜QKZ1，T1为设定时间长度。
巷道涌水量报警分为三级，判定条件为：
(1)当QH2＞LiViHi≥QH3且连续持续时间超过THH，或QH2＞LiViHi≥QH3且监测到该巷道的声音或图像监测报警，判定为矿井涌水量三级报警，并判定该巷道为中等突水点；
(2)当QH1＞LiViHi≥QH2且连续持续时间超过THH，或QH1＞LiViHi≥QH2且监测到该巷道的声音或图像监测报警，判定为矿井涌水量二级报警，并判定该巷道为大突水点；
(3)当LiViHi≥QH1且连续持续时间超过THH，或LiViHi≥QH1且监测到该巷道的声音或图像监测报警，判定为矿井涌水量一级报警，并判定该巷道为特大突水点；
式中QH3、QH2、QH1为巷道涌水量报警门限，QH3＜QH2＜QH1；最早出现巷道涌水量报警的巷道是突水点所在巷道。
巷道涌水增量报警分为二级，判定条件为：
(1)当满足QHZ1＞Li(VDFiHDFi-VSiHSi)≥QHZ2且QHZ1＞Li(VDSiHDSi-VSiHSi)≥QHZ2，或满足QHZ1＞Li(VDFiHDFi-VSiHSi)≥QHZ2且监测到该巷道的声音或图像监测报警，判定为巷道涌水增量二级报警；
(2)当满足Li(VDFiHDFi-VSiHSi)≥QHZ1且Li(VDSiHDSi-VSiHSi)≥QHZ1，或满足QHZ1＞Li(VDFiHDFi-VSiHSi)≥QHZ2且监测到该巷道的声音或图像监测报警，判定为巷道涌水增量一级报警；
式中VSi、HSi分别为在监测时间段T1开始时刻第i个巷道的涌水平均流速、涌水水位，VDFi、HDFi分别为在监测时间段T1的终止时刻第i个巷道的涌水平均流速、涌水水位；VDSi、HDSi分别为在监测时间段T1的终止时刻延迟时间THH后的第i个巷道的涌水平均流速、涌水水位，QHZ2、QHZ1为设定阈值，QHZ2＜QHZ1。
巷道水位报警分为二级，判定条件为：
(1)当HHH1＞Hi≥HHH2且连续持续时间超过THH，或HHH1＞Hi≥HHH2且检测到该巷道的声音或图像监测报警，判定为巷道水位二级报警；
(2)当Hi≥HHH1且连续持续时间超过THH时，或Hi≥HHH1且检测到该巷道的声音或图像监测报警，判定为巷道水位一级报警；
式中HHH2、HHH1为设定阈值，HHH2＜HHH1。
巷道水位增量报警分为二级，判定条件为：
(1)当HHZ1＞HDFi-HSi≥HHZ2且HHZ1＞HDSi-HSi≥HHZ2，或HHZ1＞HDFi-HSi≥HHZ2且检测到该巷道的声音或图像监测报警，判定为巷道水位增量二级报警；
(2)当HDFi-HSi≥HHZ1且HDSi-HSi≥HHZ1，或HDFi-HSi≥HHZ1且检测到该巷道的声音或图像监测报警，判定为巷道水位增量一级报警；
式中HSi为在监测时间段T1开始时刻第i个巷道的涌水水位，HDFi为在监测时间段T1的终止时刻第i个巷道的涌水水位，HDSi为在监测时间段T1的终止时刻延迟时间THH后的第i个巷道的涌水水位，HHZ2、HHZ1为设定阈值，HHZ2＜HHZ1。
巷道涌水流速报警分为二级，判定条件为：
(1)当满足VHV1＞Vi≥VHV2且连续持续时间超过THH，或满足VHV1＞Vi≥VHV2且检测到该巷道的声音或图像监测报警，判定为巷道涌水流速二级报警；
(2)当满足Vi≥VHV1且连续持续时间超过THH时，或满足Vi≥VHV1且检测到该巷道的声音或图像监测报警，判定为巷道涌水流速一级报警；
式中VHV2、VHV1为设定阈值，VHV2＜VHV1。
巷道涌水流速增量报警分为二级，判定条件为：
(1)当VHZ1＞VDFi-VSi≥VHZ2且VHZ1＞VDSi-VSi≥VHZ2，或VHZ1＞VDFi-VSi≥VHZ2且检测到该巷道的声音或图像监测报警，判定为巷道涌水流速增量二级报警；
(2)当满足VDFi-VSi≥VHZ1且VDSi-VSi≥VHZ1，或满足VDFi-VSi≥VHZ1且检测到该巷道的声音或图像监测报警判定为巷道涌水流速增量一级报警；
式中VSi为在监测时间段T1开始时刻第i个巷道的涌水平均流速，VDFi为在监测时间段T1的终止时刻第i个巷道的涌水平均流速；VDSi为在监测时间段T1的终止时刻延迟时间THH后的第i个巷道的涌水平均流速，VHZ2、VHZ1为设定阈值，VHZ2＜VHZ1。
声音监测报警判定条件为，声音监测设备监测到异常涌水或异常水流的声音数据；
图像监测报警判定条件为，图像监测设备监测到异常涌水或异常水流的图像数据。
1.所述的矿井水灾报警系统进一步包括：根据矿井的地理位置和矿井水文地质类型确定矿井涌水量报警门限QK2、QK1的值；矿井水文地质类型包括简单、中等、复杂、极复杂矿井水文地质4种；如QK2、QK1的单位为m3/h，则设定QK2、QK1值的范围为：
(1)除中国西北地区以外的中国其他地区的矿井：
简单：QK2≤180，QK1≤300；
中等：180＜QK2≤600，300＜QK1≤1200；
复杂：600＜QK2≤2100，1200＜QK1≤3000；
极复杂：QK2＞2100，QK1＞3000；
(2)中国西北地区矿井：
简单：QK2≤90，QK1≤210；
中等：90＜QK2≤180，210＜QK1≤600；
复杂：180＜QK2≤1200，600＜QK1≤2100；
极复杂：QK2＞1200，QK1＞2100
2.所述的矿井水灾报警系统进一步包括：巷道涌水量报警门限QH3、QH2、QH1值设定为，QH3＝60m3/h，QH2＝600m3/h，QH1＝1800m3/h。
3.所述的矿井水灾报警系统进一步包括：所述涌水平均流速为V＝βVM，式中VM为通过水流流速监测设备采集到的涌水表面流速，β为设定的系数，不同宽度、巷道壁粗糙度或巷道底板粗糙度的巷道的β值不同，β值通过现场测量测定或计算得到。
4.所述的矿井水灾报警系统进一步包括：当系统连接矿井人员与车辆定位系统，并采集井下人员与车辆的位置数据时，所述数据处理单元处理的数据还包括井下人员与车辆的位置数据，在此条件下，判定巷道水位报警、巷道水位增量报警、巷道涌水流速报警和巷道涌水流速增量报警的条件还包括，所述水流流速监测设备和巷道水位监测设备采集到符合设定报警条件的数据时，其安装位置及监测区域无井下人员与车辆经过。
5.所述的矿井水灾报警系统进一步包括：所述THH的值应满足，
式中D为水流流速监测设备和巷道水位监测设备监测区域的直径，VV为井下车辆的平均行驶速度，LM为井下最长车辆的长度。
6.所述的矿井水灾报警系统进一步包括：对于除盲巷外的其他巷道，巷道水位报警的条件还包括，所述巷道水位监测设备采集到符合设定报警条件的水位数据时，与之相邻的水流流速监测设备所采集的涌水表面流速大于零。
7.所述的矿井水灾报警系统进一步包括：在顺槽巷道、上下山巷道、大巷巷道中的不同位置，设置多于1个的水流流速监测设备和巷道水位监测设备，用于判定突水点位置，每个水流流速监测设备和巷道水位监测设备具有独立的编号，当其采集到的数据符合设定报警条件时，发出带有设备编号的巷道水位报警、巷道水位增量报警、巷道涌水流速报警或巷道涌水流速增量报警。
8.所述的矿井水灾报警系统进一步包括：所述水流流速监测设备、巷道水位监测设备、水仓水位监测设备、声音监测设备、图像监测设备具有自主的数据处理判定功能和声光报警功能，当发现自身采集的数据满足设定条件，则发出声光报警。
9.所述的矿井水灾报警系统进一步包括：根据水灾报警情况分为四个水灾警戒级别，包括红色、橙色、黄色、蓝色；水灾警戒级别判定条件为：
(1)当监测到矿井涌水量报警或矿井涌水增量报警时，判定为红色水灾警戒；
(2)当监测到巷道涌水量报警或巷道涌水增量报警，且未监测到矿井涌水量报警或矿井涌水增量报警时，判定为橙色水灾警戒；
(3)当监测到巷道涌水流速报警或巷道涌水流速增量报警，且未监测到矿井涌水量报警、矿井涌水增量报警、巷道涌水量报警或巷道涌水增量报警时，判定为黄色水灾警戒；
(4)当监测到巷道水位报警或巷道水位增量报警，且未监测到矿井涌水量报警、矿井涌水增量报警、巷道涌水量报警、巷道涌水增量报警、巷道涌水流速报警或巷道涌水流速增量报警时，判定为蓝色水灾警戒。
附图说明
图1基于全矿井数据融合的矿井水灾报警系统示意图。
图2巷道水位监测设备和水流流速监测设备安装方案一示意图。
图3巷道水位监测设备和水流流速监测设备安装方案二示意图。
图4矿井水灾报警工作流程示意图。
图5基于矿井水仓水位和排水量的矿井涌水量报警工作流程示意图。
图6基于矿井总涌水量平均值的矿井涌水量报警工作流程示意图。
图7基于矿井总涌水量瞬时值的矿井涌水量报警工作流程示意图。
图8矿井涌水增量报警工作流程示意图。
图9巷道涌水量报警工作流程示意图。
图10巷道涌水增量报警工作流程示意图。
图11巷道水位报警工作流程示意图。
图12巷道水位增量报警工作流程示意图。
图13巷道涌水流速报警工作流程示意图。
图14巷道涌水流速增量报警工作流程示意图。
具体实施方式
基于全矿井数据融合的矿井水灾报警系统设备组成主要包括：
1.水灾监测服务器(101)，所述数据处理单元载体设备，负责接收所有水流流速监测设备、巷道水位监测设备、水仓水位监测设备、排水量监测设备发送的数据，且接收声音监测设备和图像监测设备分别发送的声音或图像异常的通信数据，对接收的数据进行处理，依据数据处理结果是否符合设定报警条件进行矿井水灾报警判定，当判定到矿井水灾报警，根据水灾类型确定水灾警戒级别，并向所述报警显示单元发送显示数据。水灾监测服务器兼具有数据存储和数据查询服务功能。
2.监控终端(102)，具有声光报警功能，接收水灾监测服务器(101)的报警数据则声光报警；具有实时视频监控和历史视频调取功能，生产管理人员通过监控主机查看水灾监测服务器存储的数据和现场视频图像，并可从水灾监测服务器调取历史数据。
3.地理信息服务器(103)，即所述地理信息系统的管理设备，负责为监控主机提供地理信息服务，使用ArcGIS平台，并存储矿井的相关地理信息数据，地理信息系统具有水灾应急预案管理功能，根据报警位置数据启动相应的水灾应急预案；服务器具有水灾模拟分析功能，可根据突水位置分析水灾发展情况，根据分析结果为井下各工作区域提供逃生路线信息，并发送给广播系统服务器(104)和人员定位系统服务器(105)。
4.广播系统服务器(104)，即所述井下广播系统的管理设备，当从地理信息服务器(103)获得井下各工作区域的逃生路线信息后，将突水位置和逃生路线的文本信息合成语音并压缩编码，下发至各广播设备进行广播。
5.人员定位系统服务器(105)，即所述矿井水灾报警系统所述井下人员定位系统的管理设备，负责井下人员、车辆位置数据管理，当发生水灾，根据井下人员所在位置，将各巷道的逃生路线发送给在该巷道的井下人员所携带的定位卡、矿灯等定位终端设备。
6.井下移动通信系统控制器(106)，即井下移动通信系统的管理设备，负责手机等井下移动通信终端设备的通信管理。
7.排水控制系统服务器(107)，即所述矿井水灾报警系统所述排水控制系统的管理设备，当水灾发生时，控制启动井下全部水泵进行排水。
8.防水闸门控制系统服务器(108)，即所述防水闸门控制系统的管理设备，当水灾发生时，控制关闭防水闸门。
9.网络交换机(109)，负责所有接入矿用以太网的设备的管理和数据交换。
10.井下交换机(110)，负责分站和其它通过网络通信设备的接入和数据交换，具有隔爆外壳，符合煤矿井下隔爆要求。
11.分站(111)，也称数据采集站，负责接收水流流速监测设备、巷道水位监测设备、水仓水位监测设备、排水量监测设备、声音监测设备、图像监测设备上传的数据，并将数据上传至水灾监测服务器(101)，可连接监测设备；分站通过双绞线或光缆与最近的井下交换机连接，采用TCP方式与井上的水灾监测服务器通信，具有隔爆外壳，符合煤矿井下隔爆要求。
12.水流流速监测设备(112)，固定安装在巷道顶部或靠近巷道顶部的巷道侧壁，相邻巷道水位监测设备(113)，可选用多普勒测速雷达或超声测速设备，多普勒测速雷达天线与巷道底板夹角不小于45度，不大于60度。具体安装方式见图2和图3。
13.巷道水位监测设备(113)，固定安装在巷道顶部或靠近巷道顶部的巷道侧壁，相邻水流流速监测设备(112)，可选用测距雷达或超声测距设备，超声发射接收探头垂直于巷道底板安装。具体安装方式见图2和图3。
14.图像监测设备(114)；包括带有辅助光源符合煤矿隔爆要求的矿用摄像机和图像数据处理设备，安装在煤矿井下掘进工作面、采煤工作面或其它可能发生透水事故的作业面等地点上。图像监测设备具有异常涌水或异常水流的图像数据监测功能和声光报警功能，当检测到图像异常则向水灾监测服务器(101)发送图像异常的通信数据的通信数据，并声光报警。
15.声音监测设备(115)；包括声音采集设备和声音数据处理设备，安装在煤矿井下掘进工作面、采煤工作面或其它可能发生透水事故的作业面等地点上。声音监测设备具有异常涌水或异常水流的声音数据监测功能，当检测到图像异常则向水灾监测服务器(101)发送声音异常的通信数据的通信数据，并声光报警。
16.水仓水位监测设备(116)，用于水仓水位采集，可使用各类矿用水位测量仪，包括感应式或超声波式测量仪，应符合煤矿井下相关本安或隔爆标准，具有RS-485通信接口。本实施方案采用投入式压力感应液位传感器，传感头根据水中的压力与空气中的压力差，把水位的高度变换成压力差，再把压力差转换成电信号，通过A/D转换和处理器处理后得到水仓液位高度。
17.排水量监测设备(117)，用于检测水泵的实际排水量数据，本实施方案采用电磁感应式流量计，流量计安装于水泵出口的总管路上；电磁感应式流量计应符合煤矿井下相关本安或隔爆标准。
巷道水位监测设备和水流流速监测设备安装方案一如图2所示，巷道水位监测设备(113)和水流流速监测设备(112)相邻固定安装于巷道顶部，水流流速监测设备采用多普勒测速雷达。
巷道水位监测设备和水流流速监测设备安装方案二如图3所示，巷道水位监测设备(113)和水流流速监测设备(112)相邻固定安装于靠近巷道顶部的巷道侧壁的支架上，本示例采用两个支架，实际安装时可安装在一个支架上。
矿井水灾报警的工作过程如图4所示：
1.(401)水灾监测服务器接收所有水流流速监测设备、巷道水位监测设备、水仓水位监测设备、排水量监测设备发送的数据。
2.(402)水灾监测服务器声音接收声音监测设备和图像监测设备分别发送的声音或图像异常的通信数据，并监测设备和图像监测设备分别发送的声音或图像异常的通信数据，判定声音监测报警、图像监测报警。
3.(403)水灾监测服务器处理各巷道的巷道水位监测设备的水位数据，判定巷道水位报警和巷道水位增量报警。
4.(404)水灾监测服务器处理各巷道的水流流速监测设备的水流流速数据，判定巷道涌水流速报警、巷道涌水流速增量报警。
5.(405)水灾监测服务器处理所有巷道的涌水水位数据和涌水平均流速数据，判定巷道涌水流速报警、巷道涌水流速增量报警。
6.(406)水灾监测服务器处理所有巷道的涌水水位数据和涌水平均流速数据，及接收的所有水仓水位数据和排水量数据，判定矿井涌水量报警、矿井涌水增量报警。
7.(407)水灾监测服务器根据报警情况执行相关操作，如没有报警则返回(401)继续接收采集数据，如有报警则执行(408)。
8.(408)水灾监测服务器确定警戒级别，向监控终端、地理信息服务器、排水控制系统服务器、防水闸门控制系统服务器发送报警类型、突水位置等相关报警数据。
9.(409)监控终端接收报警数据，进行声光报警和报警信息显示。
10.(410)排水控制系统服务器接收报警数据，控制启动井下全部水泵进行排水。
11.(411)防水闸门控制系统服务器接收报警数据，，控制关闭防水闸门。
12.(412)地理信息服务器接收报警数据，根据警戒级别启动应急预案。
13.(413)地理信息服务器根据突水点位置分析水灾发展情况，根据分析结果为井下各工作区域提供逃生路线信息，并发送给广播系统服务器、人员定位系统服务器和井下移动通信系统控制器。
14.(414)广播系统服务器、人员定位系统服务器和井下移动通信系统控制器接收地理信息服务器发送的逃生路线，广播系统服务器将突水位置和逃生路线的文本信息合成语音并压缩编码，下发至各广播设备进行广播；人员定位系统服务器和井下移动通信系统控制器根据井下人员所在位置，将各巷道的逃生路线发送给在该巷道的井下人员所携带的定位卡、手机、矿灯等定位终端设备。
以上矿井水灾报警流程可采用多线程设计和运行方式。
基于水仓水位和排水量的矿井涌水量报警工作流程如图5所示。
1.(501)采集矿井内所有向地面排水的水仓水位和向地面排水的排水泵排水量相关数据。
2.(502)判定自监测程序开始或新一轮监测开始时刻计时起是否达到了设定的监测时间长度T，如果达到了执行(503)，否则返回(501)。
3.(503)计算矿井涌水量
是否达到了矿井涌水量报警门限QK1，如果达到了则执行(504)，否则执行(505)。
4.(504)发出矿井涌水量一级报警。
5.(505)计算矿井涌水量
是否达到了矿井涌水量报警门限QK2，如果达到了则执行(506)，否则返回(501)。
6.(504)发出矿井涌水量二级报警。
基于矿井涌水量平均值的矿井涌水量报警工作流程如图6所示。
1.(601)采集矿井内所有巷道的涌水平均流速、涌水水位数据。
2.(602)判定自监测程序开始或新一轮监测开始时刻计时起是否达到了设定的监测时间长度T，如果达到了执行(603)，否则返回(601)。
3.(603)计算矿井涌水量平均值
是否达到了矿井涌水量报警门限QK1，如果达到了则执行(604)，否则执行(605)。
4.(604)发出矿井涌水量一级报警。
5.(605)计算矿井涌水量
是否达到了矿井涌水量报警门限QK2，如果达到了则执行(606)，否则返回(601)。
6.(606)发出矿井涌水量二级报警。
矿井涌水量瞬时值的矿井涌水量报警工作流程如图7所示。
1.(701)采集矿井内所有巷道的涌水平均流速、涌水水位数据。
2.(702)计算矿井涌水量瞬时值
是否达到了矿井涌水量报警门限QK2或QK1，如果达到了则执行(703)，否则返回(701)。
3.(703)判定自(702)结束时刻开始计时起是否达到了设定的监测时间长度THH，如果达到了执行(705)，否则执行(704)。
4.(704)判定是否监测到声音或图像监测报警，如监测到则执行(705)，否则返回(701)。
5.(705)根据矿井涌水量瞬时值达到的矿井涌水量报警门限发出相应级别的矿井涌水量报警。
矿井涌水增量报警工作流程如图8所示。
1.(801)采集矿井内所有巷道的涌水平均流速、涌水水位数据。
2.(802)判定自监测程序开始时刻或新一轮监测开始时刻计时起是否达到了设定的监测时间长度T1，如果达到了执行(803)，否则等待，在等待过程中通过中断或多线程方式继续采集矿井内所有巷道的涌水平均流速、涌水水位数据。
3.(803)计算矿井涌水增量
是否达到了阈值QKZ2或QKZ1，如果达到了则执行(804)，否则返回，开始新一轮监测过程。
4.(804)判定是否监测到声音或图像监测报警，如监测到则执行(807)，否则执行(805)。
5.(805)判定自监测程序(803)结束时刻计时起是否达到了设定的监测时间长度THH，如果达到了执行(806)，否则返回执行(803)，并通过中断或多线程方式继续采集矿井内所有巷道的涌水平均流速、涌水水位数据。
6.(806)计算延迟THH后的矿井涌水增量
是否达到了阈值QKZ2或QKZ1，如果达到了则执行(807)，否则返回，开始新一轮监测过程。
7.(807)根据矿井涌水增量达到的阈值QKZ2、QKZ1发出相应级别的矿井涌水量报警。巷道涌水量报警工作流程如图9所示。
1.(901)采集巷道的涌水平均流速、涌水水位数据。
2.(902)计算巷道涌水量LiViHi是否达到了巷道涌水量报警门限QH3、QH2或QH1，如果达到了则执行(903)，否则返回(901)。
3.(903)判定自监测程序(902)结束时刻计时起是否达到了设定的监测时间长度THH，如果达到了执行(905)，否则执行(904)。
4.(904)判定是否监测到声音或图像监测报警，如监测到则执行(905)，否则返回(901)继续采集巷道的涌水水位数据。
5.(905)根据巷道涌水量达到的巷道涌水量报警门限发出相应级别的巷道涌水量报警。巷道涌水增量报警工作流程如图10所示。
1.(1001)开始采集巷道的涌水平均流速、涌水水位数据。
2.(1002)判定自监测程序开始时刻或新一轮监测开始时刻计时起是否达到了设定的监测时间长度T1，如果达到了执行(1003)，否则等待，在等待过程中通过中断或多线程方式采集巷道的涌水平均流速、涌水水位数据。
3.(1003)计算巷道涌水增量Li(VDFiHDFi-VSiHSi)是否达到了阈值QHZ2或QHZ1，如果达到了则执行(1004)，否则返回，开始新一轮监测过程。
4.(1004)判定是否监测到声音或图像监测报警，如监测到则执行(1007)，否则执行(1005)。
5.(1005)判定自监测程序(1003)结束时刻计时起是否达到了设定的监测时间长度THH，如果达到了执行(1006)，否则返回执行(1003)，并通过中断或多线程方式继续采集巷道的涌水平均流速、涌水水位数据。
6.(1006)计算延迟THH后的巷道涌水增量Li(VDSiHDSi-VSiHSi)是否达到了阈值QHZ2或QHZ1，如果达到了则执行(1007)，否则返回，开始新一轮监测过程。
7.(1007)根据巷道涌水增量达到的阈值QHZ2、QHZ1发出相应级别的巷道涌水增量报警。巷道水位报警工作流程如图11所示。
1.(1101)采集巷道的涌水水位数据。
2.(1102)涌水水位Hi是否达到了阈值HHH2或HHH1，如果达到了则执行(1103)，否则返回(1101)。
3.(1103)判定自(1102)结束时刻计时起是否达到了设定的监测时间长度THH，如果达到了执行(1105)，否则执行(1104)。
4.(1104)判定是否监测到声音或图像监测报警，如监测到则执行(1105)，否则返回(1101)继续采集巷道的涌水水位数据。
5.(1105)根据涌水水位达到的阈值HHH2、HHH1发出相应级别的巷道水位报警。巷道水位增量报警工作流程如图12所示。
1.(1201)采集巷道的涌水水位数据。
2.(1202)判定自监测程序开始时刻或新一轮监测开始时刻计时起是否达到了设定的监测时间长度T1，如果达到了执行(1203)，否则等待，在等待过程中通过中断或多线程方式采集巷道的涌水水位数据。
3.(1203)判定涌水水位增量HDFi-HSi是否达到了阈值HHZ2或HHZ1，如果达到了则执行(1204)，否则返回，开始新一轮监测过程。
4.(1204)判定是否监测到声音或图像监测报警，如监测到则执行(1207)，否则执行(1205)。
5.(1205)判定自监测程序(1203)结束时刻计时起是否达到了设定的监测时间长度THH，如果达到了执行(1206)，否则返回执行(1203)并通过中断或多线程方式继续采集巷道的涌水水位数据。
6.(1206)计算延迟THH后的涌水水位增量HDSi-HSi是否达到了阈值HHZ2或HHZ1，如果达到了则执行(1207)，否则返回，开始新一轮监测过程。
7.(1207)根据涌水水位增量HDSi-HSi达到的阈值HHZ2、HHZ1发出相应级别的巷道水位增量报警。
巷道涌水流速报警工作流程如图13所示。
1.(1301)采集巷道的涌水平均流速数据。
2.(1302)判定涌水平均流速Vi是否达到了阈值VHV2或VHV1，如果达到了则执行(1303)，否则返回(1301)。
3.(1303)判定自监测程序(1302)结束时刻计时起是否达到了设定的监测时间长度THH，如果达到了执行(1305)，否则执行(1304)。
4.(1304)判定是否监测到声音或图像监测报警，如监测到则执行(1305)，否则返回(1301)。
5.(1305)根据涌水平均流速达到的阈值VHV2、VHV1发出相应级别的巷道涌水流速报警。巷道涌水流速增量报警工作流程如图14所示。
1.(1401)采集巷道的涌水平均流速数据。
2.(1402)判定自监测程序开始时刻或新一轮监测开始时刻计时起是否达到了设定的监测时间长度T1，如果达到了执行(1403)，否则等待，在等待过程中通过中断或多线程方式采集巷道的涌水平均流速数据。
3.(1403)判定涌水平均流速增量VDFi-VSi是否达到了阈值VHZ2或VHZ1，如果达到了则执行(1404)，否则返回，开始新一轮监测过程。
4.(1404)判定是否监测到声音或图像监测报警，如监测到则执行(1407)，否则执行(1405)。
5.(1405)判定自监测程序(1403)结束时刻计时起是否达到了设定的监测时间长度THH，如果达到了执行(1406)，否则返回执行(1403)并通过中断或多线程方式继续采集巷道的涌水平均流速数据。
6.(1406)计算延迟THH后的涌水平均流速增量VDSi-VSi是否达到了阈值VHZ2或VHZ1，如果达到了则执行(1407)，否则返回，开始新一轮监测过程。
7.(1407)根据涌水平均流速增量达到的阈值VHZ2、VHZ1发出相应级别的巷道水位增量报警。
图5-图14所示工作流程中的所涉及数据采集的步骤均可通过中断或多线程方式进行。
Claims (25)
1.基于全矿井数据融合的矿井水灾报警系统，其特征在于：所述系统的设备包括：水流流速监测设备、巷道水位监测设备、水仓水位监测设备、排水量监测设备、声音监测设备、图像监测设备、传输网络、数据处理单元、报警显示单元；
所述水流流速监测设备和巷道水位监测设备放置在矿井的巷道内，用于采集矿井巷道中涌水表面流速和涌水水位的数据；
在矿井内所有向地面排水的水仓放置水仓水位监测设备，用于采集水仓水位数据；
在矿井内向地面排水的所有排水泵上安装排水量监测设备，用于采集水泵的排水流量数据；
所述传输网络负责系统的数据传输；所述传输网络包括分站、交换机、通信线缆；所述水流流速监测设备、巷道水位监测设备、水仓水位监测设备、排水量监测设备、声音监测设备、图像监测设备通过通信线缆或无线通信方式连接所述分站进行通信；所述分站、数据处理单元、报警显示单元通过通信线缆连接所述交换机；
所述数据处理单元负责接收所有水流流速监测设备、巷道水位监测设备、水仓水位监测设备、排水量监测设备发送的数据，且接收声音监测设备和图像监测设备分别发送的声音或图像异常的通信数据，对接收的数据进行处理，依据数据处理结果是否符合设定报警条件进行矿井水灾报警判定，当判定到矿井水灾报警，根据水灾类型确定水灾警戒级别，并向所述报警显示单元发送显示数据；
所述报警显示单元负责显示流量和水位数据，并受数据处理单元控制发出水灾声光报警信号；
矿井水灾报警类型包括矿井涌水量报警、矿井涌水增量报警、巷道涌水量报警、巷道涌水增量报警、巷道水位报警、巷道水位增量报警、巷道涌水流速报警、巷道涌水流速增量报警、声音监测报警、图像监测报警；
矿井涌水量报警分为二级，判定条件为：
(1)当
时，判定为矿井涌水量二级报警；当
时，判定为矿井涌水量一级报警；式中T为设定的监测时间长度，N为矿井中向地面排水的水泵的总数，QBi为第i个水泵已知的排水流量、tBi为测定的第i个水泵的工作时间长度，M为矿井中向地面排水的水仓的总数，Sj为第j个水仓的面积，ΔCHj为第j个水仓在T时间的水位变化量，ΔCHj＝CH2j-CH1j，CH1j、CH2j分别为监测时间T的起始和终止时刻该水仓的水位数据，QK2、QK1为矿井涌水量报警门限，QK2＜QK1；
(2)当
时，判定为矿井涌水量二级报警；当
时，判定为矿井涌水量一级报警；式中T为设定的监测时间长度，K为矿井巷道的总数，t为数据采集间隔时间，n为监测时间T内数据采集的次数，
Li为第i个巷道的宽度，Vij、Hij分别为第i个巷道第j次采集的涌水平均流速、涌水水位；
(3)当满足
且连续持续时间超过THH，或满足
且监测到声音或图像监测报警，判定为矿井涌水量二级报警；当满足
且连续持续时间超过THH，或满足
且监测到声音或图像监测报警，判定为矿井涌水量一级报警；式中Vi、Hi分别为实时的第i个巷道的涌水平均流速、涌水水位，THH为设定时间长度。
2.如权利要求1所述的矿井水灾报警系统，其特征在于：矿井涌水增量报警分为二级，判定条件为：
(1)当
且
且监测到声音或图像监测报警，判定为矿井涌水增量二级报警；
(2)当
且
或
且监测到声音或图像监测报警，判定为矿井涌水增量一级报警；
式中VSi、HSi分别为在监测时间段T1开始时刻第i个巷道的涌水平均流速、涌水水位；VDFi、HDFi分别为在监测时间段T1的终止时刻第i个巷道的涌水平均流速、涌水水位；VDSi、HDSi分别为在监测时间段T1的终止时刻延迟时间THH后的第i个巷道的涌水平均流速、涌水水位；QKZ2、QKZ1为设定阈值，QKZ2＜QKZ1，T1为设定时间长度。
3.如权利要求1所述的矿井水灾报警系统，其特征在于：巷道涌水量报警分为三级，判定条件为：
(1)当QH2＞LiViHi≥QH3且连续持续时间超过THH，或QH2＞LiViHi≥QH3且监测到该巷道的声音或图像监测报警，判定为矿井涌水量三级报警，并判定该巷道为中等突水点；
(2)当QH1＞LiViHi≥QH2且连续持续时间超过THH，或QH1＞LiViHi≥QH2且监测到该巷道的声音或图像监测报警，判定为矿井涌水量二级报警，并判定该巷道为大突水点；
(3)当LiViHi≥QH1且连续持续时间超过THH，或LiViHi≥QH1且监测到该巷道的声音或图像监测报警，判定为矿井涌水量一级报警，并判定该巷道为特大突水点；
式中QH3、QH2、QH1为巷道涌水量报警门限，QH3＜QH2＜QH1；最早出现巷道涌水量报警的巷道是突水点所在巷道。
4.如权利要求1所述的矿井水灾报警系统，其特征在于：巷道涌水增量报警分为二级，判定条件为：
(1)当满足QHZ1＞Li(VDFiHDFi-VSiHSi)≥QHZ2且QHZ1＞Li(VDSiHDSi-VSiHSi)≥QHZ2，或满足QHZ1＞Li(VDFiHDFi-VSiHSi)≥QHZ2且监测到该巷道的声音或图像监测报警，判定为巷道涌水增量二级报警；
(2)当满足Li(VDFiHDFi-VSiHSi)≥QHZ1且Li(VDSiHDSi-VSiHSi)≥QHZ1，或满足QHZ1＞Li(VDFiHDFi-VSiHSi)≥QHZ2且监测到该巷道的声音或图像监测报警，判定为巷道涌水增量一级报警；
式中VSi、HSi分别为在监测时间段T1开始时刻第i个巷道的涌水平均流速、涌水水位，VDFi、HDFi分别为在监测时间段T1的终止时刻第i个巷道的涌水平均流速、涌水水位；VDSi、HDSi分别为在监测时间段T1的终止时刻延迟时间THH后的第i个巷道的涌水平均流速、涌水水位，QHZ2、QHZ1为设定阈值，QHZ2＜QHZ1，T1为设定时间长度。
5.如权利要求1所述的矿井水灾报警系统，其特征在于：巷道水位报警分为二级，判定条件为：
(1)当HHH1＞Hi≥HHH2且连续持续时间超过THH，或HHH1＞Hi≥HHH2且检测到该巷道的声音或图像监测报警，判定为巷道水位二级报警；
(2)当Hi≥HHH1且连续持续时间超过THH时，或Hi≥HHH1且检测到该巷道的声音或图像监测报警，判定为巷道水位一级报警；
式中HHH2、HHH1为设定阈值，HHH2＜HHH1。
6.如权利要求1所述的矿井水灾报警系统，其特征在于：巷道水位增量报警分为二级，判定条件为：
(1)当HHZ1＞HDFi-HSi≥HHZ2且HHZ1＞HDSi-HSi≥HHZ2，或HHZ1＞HDFi-HSi≥HHZ2且检测到该巷道的声音或图像监测报警，判定为巷道水位增量二级报警；
(2)当HDFi-HSi≥HHZ1且HDSi-HSi≥HHZ1，或HDFi-HSi≥HHZ1且检测到该巷道的声音或图像监测报警，判定为巷道水位增量一级报警；
式中HSi为在监测时间段T1开始时刻第i个巷道的涌水水位，HDFi为在监测时间段T1的终止时刻第i个巷道的涌水水位，HDSi为在监测时间段T1的终止时刻延迟时间THH后的第i个巷道的涌水水位，HHZ2、HHZ1为设定阈值，HHZ2＜HHZ1，T1为设定时间长度。
7.如权利要求1所述的矿井水灾报警系统，其特征在于：巷道涌水流速报警分为二级，判定条件为：
(1)当满足VHV1＞Vi≥VHV2且连续持续时间超过THH，或满足VHV1＞Vi≥VHV2且检测到该巷道的声音或图像监测报警，判定为巷道涌水流速二级报警；
(2)当满足Vi≥VHV1且连续持续时间超过THH时，或满足Vi≥VHV1且检测到该巷道的声音或图像监测报警，判定为巷道涌水流速一级报警；
式中VHV2、VHV1为设定阈值，VHV2＜VHV1。
8.如权利要求1所述的矿井水灾报警系统，其特征在于：巷道涌水流速增量报警分为二级，判定条件为：
(1)当VHZ1＞VDFi-VSi≥VHZ2且VHZ1＞VDSi-VSi≥VHZ2，或VHZ1＞VDFi-VSi≥VHZ2且检测到该巷道的声音或图像监测报警，判定为巷道涌水流速增量二级报警；
(2)当满足VDFi-VSi≥VHZ1且VDSi-VSi≥VHZ1，或满足VDFi-VSi≥VHZ1且检测到该巷道的声音或图像监测报警判定为巷道涌水流速增量一级报警；
式中VSi为在监测时间段T1开始时刻第i个巷道的涌水平均流速，VDFi为在监测时间段T1的终止时刻第i个巷道的涌水平均流速；VDSi为在监测时间段T1的终止时刻延迟时间THH后的第i个巷道的涌水平均流速，VHZ2、VHZ1为设定阈值，VHZ2＜VHZ1，T1为设定时间长度。
9.如权利要求1所述的矿井水灾报警系统，其特征在于：声音监测报警判定条件为，声音监测设备监测到异常涌水或异常水流的声音数据；图像监测报警判定条件为，图像监测设备监测到异常涌水或异常水流的图像数据。
10.如权利要求1所述的矿井水灾报警系统，其特征在于：根据矿井的地理位置和矿井水文地质类型确定矿井涌水量报警门限QK2、QK1的值；矿井水文地质类型包括简单、中等、复杂、极复杂矿井水文地质4种；如QK2、QK1的单位为m3/h，则设定QK2、QK1值的范围为：
(1)除中国西北地区以外的中国其他地区的矿井：
简单：QK2≤180，QK1≤300；
中等：180＜QK2≤600，300＜QK1≤1200；
复杂：600＜QK2≤2100，1200＜QK1≤3000；
极复杂：QK2＞2100，QK1＞3000；
(2)中国西北地区矿井：
简单：QK2≤90，QK1≤210；
中等：90＜QK2≤180，210＜QK1≤600；
复杂：180＜QK2≤1200，600＜QK1≤2100；
极复杂：QK2＞1200，QK1＞2100。
11.如权利要求3所述的矿井水灾报警系统，其特征在于：巷道涌水量报警门限QH3、QH2、QH1值设定为，QH3＝60m3/h，QH2＝600m3/h，QH1＝1800m3/h。
12.如权利要求1所述的矿井水灾报警系统，其特征在于：所述涌水平均流速为V＝βVM，式中VM为通过水流流速监测设备采集到的涌水表面流速，β为设定的系数，不同宽度、巷道壁粗糙度或巷道底板粗糙度的巷道的β值不同，β值通过现场测量测定或计算得到。
13.如权利要求1所述的矿井水灾报警系统，其特征在于：水流流速监测设备和巷道水位监测设备相邻固定安装在巷道顶部或靠近巷道顶部的巷道侧壁，水流流速监测设备发射的检测用波束到底板的空间路径上没有遮挡物，波束所覆盖的底板平整且倾斜度不大于5度。
14.如权利要求1所述的矿井水灾报警系统，其特征在于：在掘进巷道和顺槽巷道中，水流流速监测设备和巷道水位监测设备的安装位置为巷道头部和尾部，在其他巷道中，水流流速监测设备和巷道水位监测设备的安装位置为巷道中部。
15.如权利要求1所述的矿井水灾报警系统，其特征在于：水流流速监测设备包括多普勒测速雷达或超声测速设备，多普勒测速雷达天线与巷道底板夹角不小于45度，不大于60度。
16.如权利要求1所述的矿井水灾报警系统，其特征在于：巷道水位监测设备包括测距雷达或超声测距设备，超声发射接收探头垂直于巷道底板安装。
17.如权利要求1所述的矿井水灾报警系统，其特征在于：当系统连接矿井人员与车辆定位系统，并采集井下人员与车辆的位置数据时，所述数据处理单元处理的数据还包括井下人员与车辆的位置数据，在此条件下，判定巷道水位报警、巷道水位增量报警、巷道涌水流速报警和巷道涌水流速增量报警的条件还包括，所述水流流速监测设备和巷道水位监测设备采集到符合设定报警条件的数据时，其安装位置及监测区域无井下人员与车辆经过。
18.如权利要求1所述的矿井水灾报警系统，其特征在于：所述THH的值应满足，
式中D为水流流速监测设备和巷道水位监测设备监测区域的直径，VV为井下车辆的平均行驶速度，LM为井下最长车辆的长度。
19.如权利要求1所述的矿井水灾报警系统，其特征在于：对于除盲巷外的其他巷道，巷道水位报警的条件还包括，所述巷道水位监测设备采集到符合设定报警条件的水位数据时，与之相邻的水流流速监测设备所采集的涌水表面流速大于零。
20.如权利要求1所述的矿井水灾报警系统，其特征在于：在顺槽巷道、上下山巷道、大巷巷道中的不同位置，设置多于1个的水流流速监测设备和巷道水位监测设备，用于判定突水点位置，每个水流流速监测设备和巷道水位监测设备具有独立的编号，当其采集到的数据符合设定报警条件时，发出带有设备编号的巷道水位报警、巷道水位增量报警、巷道涌水流速报警或巷道涌水流速增量报警。
21.如权利要求1所述的矿井水灾报警系统，其特征在于：所述传输网络的交换机还连接地理信息系统、井下广播系统、井下人员定位系统和井下移动通信系统，当数据处理单元监测到水灾报警时，将报警数据传送给地理信息系统，地理信息系统根据报警位置数据启动相应的水灾应急预案，自动生成不同巷道的逃生路线，并将逃生路线信息发送给井下广播系统、井下人员定位系统和井下移动通信系统，井下广播系统在不同巷道广播相应的逃生路线信息，井下人员定位系统和井下移动通信系统根据井下人员所在位置，将各巷道的逃生路线发送给在该巷道的井下人员所携带的定位和移动终端设备，所述定位和移动终端设备包括定位卡、手机、矿灯。
22.如权利要求1所述的矿井水灾报警系统，其特征在于：所述传输网络的交换机还连接排水控制系统，当数据处理单元监测到水灾报警时，将报警数据传送给排水控制系统，排水控制系统控制启动井下全部水泵进行排水。
23.如权利要求1所述的矿井水灾报警系统，其特征在于：所述传输网络的交换机还连接防水闸门控制系统，当数据处理单元监测到水灾报警时，将报警数据传送给防水闸门控制系统，防水闸门控制系统控制关闭防水闸门。
24.如权利要求1所述的矿井水灾报警系统，其特征在于：所述水流流速监测设备、巷道水位监测设备、水仓水位监测设备、声音监测设备、图像监测设备具有自主的数据处理判定功能和声光报警功能，当发现自身采集的数据满足设定条件，则发出声光报警。
25.如权利要求1所述的矿井水灾报警系统，其特征在于：根据水灾报警情况分为四个水灾警戒级别，包括红色、橙色、黄色、蓝色；水灾警戒级别判定条件为：
(1)当监测到矿井涌水量报警或矿井涌水增量报警时，判定为红色水灾警戒；
(2)当监测到巷道涌水量报警或巷道涌水增量报警，且未监测到矿井涌水量报警或矿井涌水增量报警时，判定为橙色水灾警戒；
(3)当监测到巷道涌水流速报警或巷道涌水流速增量报警，且未监测到矿井涌水量报警、矿井涌水增量报警、巷道涌水量报警或巷道涌水增量报警时，判定为黄色水灾警戒；
(4)当监测到巷道水位报警或巷道水位增量报警，且未监测到矿井涌水量报警、矿井涌水增量报警、巷道涌水量报警、巷道涌水增量报警、巷道涌水流速报警或巷道涌水流速增量报警时，判定为蓝色水灾警戒。
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