一种水源识别方法及系统与流程

1.本发明属于安全监测技术领域，具体涉及一种水源识别方法及系统。


背景技术：

2.在煤矿重大事故中，突水事故造成的人员伤亡和经济损失非常重大，危害非常严重。因此，矿井的水害探测及处理受到了很高的重视。
3.然而，主流的矿井水文监测方法为人工携带仪器，在选定的监测点进行测量和记录。这样的监测方法不能进行实时的监测，并且，通过人工进行数据的记录和管理工作量巨大，还容易出错。在无法得到准确、连续、实时的数据和分析结果的情况下，相关管理部门难以进行迅速、有效的决策。除此，使用现有的监测方式，在发现水害的风险时由于缺少引发水害的参考信息，进行防护处理时也缺少针对性，防护处理的效率低下。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于，提供一种水源识别方法，能够连续、准确的进行矿井的水文数据监测，并能在发现水害风险时为管理部门提供有效的参考信息。
5.本发明提供的基础方案为：
6.一种水源识别方法，包括：
7.选点安装步骤，根据矿井的修建数据设置水文观测孔，并在水文观测孔处安装监测设备及水质分析设备；
8.采集监控步骤，接收监测设备的监测数据，根据监测数据分析是否存在出水现象，若有则转到预警步骤，并启动对应位置的水质分析设备采集水质数据；
9.预警步骤，发出预警信息，并转到水源分析步骤；
10.水源分析步骤，根据出采集的水质数据进行出水的水源分析，并生成水源信息。
11.基础方案工作原理及有益效果：
12.本方案会根据矿井的修建数据设置水文观测孔，之后，在各水文观测孔出安装监测设备，通过监测设备对这些关键位置的出水数据进行实时的监测。与人工定期采集数据相比，这样的监测方式能够保证数据的连续性和完整性。
13.再然后，可通过后台端，如服务器，对监测设备的监测数据进行分析，判断是否存在出水现象。如果存在出水现象，则说明存在水害的安全隐患，因此发出预警信息，让管理人员疏散矿井内的人员，防止出现人员伤亡的情况。
14.除了预警之外，本方法还会在发现出水现象时启动应位置的水质分析设备采集水质数据，并根据水质数据进行出水的水源分析，通过这样的方式，可以发现出水现象的水分来源，并通过生成水源信息的方式让管理人员了解情况。这样，管理人员可根据出水现象发生地及水源了解水的出水路线，在进行后续的水害预防处理时，可针对性的进行防护处理，保证处理的效果。
15.综上，使用本方法，可以连续、准确的进行矿井水文数据的监测，还能够在识别到
水害风险时，为管理人员提供出水的水源信息，便于管理人员进行针对性的防护处理。
16.进一步，还包括样品库建立步骤，测量矿井各含水层标准水样的水化学特征，建立水源样品库；采集监控步骤中，监测数据包括出水的水化学特征；水源分析步骤中，根据采集的水质数据，结合水质特征样品库进行出水的水源分析。
17.有益效果：通过水质特征样品库，能够对矿井各含水层的水质情况进行统一存储管理。进而保证在进行水源分析时，可以快速准确的发现出水的水源。
18.进一步，水源分析步骤中，进行出水的水源分析时，若水源分析的结果为混合水源，还分析水源成分生成混合信息，混合信息包括水源的组成以及各水源所占百分比。
19.有益效果：有时候，造成出水的水源可能并非单一的水源，而是由多处的水源综合作用造成。通过这样的方式，当出现混合水源的情况时，通过混合信息，管理人员可快速了解水源的组成方式，及时作出有效的应对。
20.进一步，水源分析步骤中，当若水源分析的结果为混合水源时，混合信息还包括混合可能性。
21.名词解释：混合可能性，即出水现象由混合信息中的水源综合作用造成的可能性。
22.有益效果：与单一水源相比，混合水源的情况比较特殊，由于是多种水源综合作用，水源的组成可能有多种方式，其中各水源的来源、占比可能均会不同。若全部由管理人员进行分析及现场勘查，后续处理起来的效率会很低下。使用本方法，由于混合信息还包括混合可能性，管理人员可以快速知道可能性最高的方案，排查处理起来更有秩序，能够优先处理可能性最高的情况，更容易快速发现水源的真实组成部分。
23.进一步，采集监控步骤中，水质分析设备通过光吸收法及离子选择电极法采集水质数据。
24.有益效果：通过光吸收法及离子选择电极法，可以全面完整的采集出水中的化学物质，进而保证其水源分析时的精确性。
25.进一步，还包括撤离线路分析步骤和撤离核对步骤；
26.撤离线路分析步骤，根据矿井内人员的当前定位，结合预存的矿井线路及水源信息，生成各人员的疏散线路并分别发送给对应人员的用户端；
27.撤离核对步骤，发送疏散路线后，根据对应人员的定位，分析其是否沿着疏散路线撤离；若某人员未沿着疏散路线撤离，则分析其前进路线预设距离内是否存在其他人员，若有则给其他人员的用户端发送协同信号；若没有其他人员，则控制该人员前进路线预设距离内的照明灯关闭预设时长，并给该人员的用户端发送警惕信号，用户端接收到警惕信号后通过闪光加震动的方式进行提醒。
28.有益效果：一些大型的矿井内部线路很复杂，并且矿井内部的人员分布较为分散，当分析出存在水害的隐患时，如何保证矿井内所有人员都能够安全撤离，是一个比较棘手的问题。使用本方案，在发现水害隐患并分析出水源信息后，会根据矿井内人员的当前定位，结合矿井路线及水源信息，生成各人员的疏散路线并发分别送给各人员的用户端。沿着疏散路线进行撤离，可以尽可能的避开危险区域，保证撤离的安全性。
29.但是，在撤离的过程中，部分人员可能没有留意到撤离线路，而没有按照疏散线路进行撤离。这些没按照疏散线路进行撤离的人员存在一定的危险。本方案中，当发现这类人员时，会分析其前进路线预设距离内是否存在其他人员。如果有其他人员，则给其他人员的
用户端发送协同信号，让其前进路线的其他人员将其截住，让该人员和其他人员一起沿撤离线路进行撤离，以防止该人员自行撤离时遇到危险。
30.如果其前进路线预设距离内没有其他人员，本方案中，会控制该人员前进路线预设距离内的照明灯关闭预设时长并给该人员的用户端发送警惕信号，该人员的用户端通过闪光加震动的方式进行提醒。照明灯关闭后，该人员将不能再顺利沿着其预设的线路前进。同时，照明灯关闭后，闪光加震动的方式可以保证该人员留意到警惕信号，从而让其了解自己当前的情况，使其重新沿着疏散线路进行撤离，保证其撤离时的安全性。
31.通过这样的方式，能够为矿井内的人员提供安全的疏散线路，并且能够在某人员偏离撤离线路时，让其返回疏散线路，进而保证矿井内人员撤离的安全性。
32.进一步，撤离核对步骤中，当给其他人员的用户端发送协同信号时，还用该接收协同信号的用户端的疏散路线，对对应的未沿着疏散路线撤离人员的疏散路线进行更新。
33.有益效果：接收到协同信号的人员在拦截未按照疏散线路进行撤离的人员后，通常会和该人员一起进行撤离，将该人员的撤离路线进行更新，可防止出现该人员和其他人员一起撤离时，由于线路与开始的撤离路线不同，撤离核对时误认为其仍在自行撤离的情况。
34.本发明的另一目的在于，提供一种水源识别系统，应用于上述水源识别方法，包括水文采集单元、水质采集单元、存储单元、处理单元和警报单元；
35.存储单元内存储有水源样品库，水源样品库内存有矿井各水层标准水样的水化学特征；水文采集单元有多个，分别安装在预设的水文观测孔处；水质采集单元与水文采集单元的数量相等且安装位置一一对应；水文采集单元用于采集水文数据并发送给处理单元；处理单元用于根据水文数据分析是否存在出水现象，还用于存在出水现象时给对应的水质采集单元发送水质分析信号，并给警报单元发送预警信号；水质采集单元用于接收到水质分析信号后采集出水的水质数据并发送给处理单元；处理单元还用于接收到水质数据后，结合水源样品库进行水源分析并生成水源信息；警报单元用于接收到预警信号时发出警报。
36.有益效果：本系统可以连续、准确的进行矿井水文数据的监测，还能够在识别到水害风险时，为管理人员提供出水的水源信息，便于管理人员进行针对性的防护处理。
37.进一步，处理单元进行水源分析时，若水源分析的结果为混合水源，则处理单元分析水源成分生成混合信息，混合信息包括水源的组成、各水源所占百分比以及混合可能性。
38.有益效果：管理人员可以快速知道可能性最高的方案，排查处理起来更有秩序，能够优先处理可能性最高的情况，更容易快速发现水源的真实组成部分。
39.进一步，还包括照明控制器、用户端和室内定位单元；室内定位单元用于采集各用户端在矿井内的定位信息；存储单元内还存储有矿井线路；处理单元还用于生成水源信息后，根据各用户端的定位信息，结合矿井线路生成各用户端的疏散线路并发送给各用户端；
40.处理单元还用于给用户端发送疏散线路后，根据该用户端的定位进行撤离路线分析，若撤离路线与疏散路线不同，则处理单元分析该用户端前进路线预设距离内是否存在其用户端，若有则处理单元给其他用户端发送协同信号；若没有其他用户端，则处理单元给照明控制器发送照明控制信号并给该用户端发送警惕信号，照明控制信号包括该用户端前进路线预设距离内需要关闭的照明灯；照明控制器用于接收到照明控制信号后，将对应的
照明灯关闭预设时长；用户端接收到警惕信号后通过闪光加震动的方式进行提醒。
41.有益效果：通过这样的方式，能够为矿井内的人员提供安全的疏散线路，并且能够在某人员偏离撤离线路时，让其返回疏散线路，进而保证矿井内人员撤离的安全性。
附图说明
42.图1为本发明一种水源识别方法实施例一的流程图；
43.图2为本发明一种水源识别系统实施例一的逻辑框图。
具体实施方式
44.下面通过具体实施方式进一步详细的说明：
45.实施例一
46.如图1所示，一种水源识别方法，包括：
47.样品库建立步骤，测量矿井各含水层标准水样的水化学特征，建立水源样品库；
48.选点安装步骤，根据矿井的修建数据设置水文观测孔，并在水文观测孔处安装监测设备及水质分析设备。水文观测孔的数量及具体位置，本领域技术人员可依据矿井的修建情况具体设置。本实施例中，监测设备包括水压传感器、温度传感器和水位传感器。水质分析设备为水源分析仪，通过光吸收法及离子选择电极法采集水质数据。
49.采集监控步骤，接收监测设备的监测数据，监测数据包括出水的水化学特征；根据监测数据分析是否存在出水现象，若有则转到预警步骤，并启动对应位置的水质分析设备采集水质数据。
50.预警步骤，发出预警信息，并转到水源分析步骤；
51.水源分析步骤，根据采集的水质数据，结合水质特征样品库进行出水的水源分析，并生成水源信息；若水源分析的结果为混合水源，还分析水源成分生成混合信息，混合信息包括水源的组成、各水源所占百分比以及混合可能性。混合可能性，即出水现象由混合信息中的水源综合作用造成的可能性。
52.如图2所示，本技术还提供一种水源识别系统，应用于上述水源识别方法，包括水文采集单元、水质采集单元、存储单元、处理单元和警报单元。其中，水文采集单元对应水源识别方法中的检测装置，包括水压传感器、温度传感器和水位传感器；水质采集单元对应水源识别方法中的水质分析设备，通过光吸收法及离子选择电极法采集水质数据。存储单元及处理单元集成在后台端，本实施例中后台端为服务器。警报单元集成在管理端，管理端为装载对应app的智能手机。
53.存储单元内存储有水源样品库，水源样品库内存有矿井各水层标准水样的水化学特征；水文采集单元有多个，分别安装在预设的水文观测孔处；水质采集单元与水文采集单元的数量相等且安装位置一一对应；水文采集单元用于采集水文数据并发送给处理单元；处理单元用于根据水文数据分析是否存在出水现象，还用于存在出水现象时给对应的水质采集单元发送水质分析信号，并给警报单元发送预警信号；水质采集单元用于接收到水质分析信号后采集出水的水质数据并发送给处理单元；处理单元还用于接收到水质数据后，结合水源样品库进行水源分析并生成水源信息；警报单元用于接收到预警信号时发出警报。
54.其中，处理单元进行水源分析时，若水源分析的结果为混合水源，则处理单元分析水源成分生成混合信息，混合信息包括水源的组成、各水源所占百分比以及混合可能性。
55.具体实施过程如下：
56.申请人发现，在各种水害类型的突水事故中，在水害发生前大都会出现出水现象。发生出水现象后，短则3
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5个小时后发生突水，长则达数月后发生突水。迎头或侧邦出现滴、淋水现象的情况较多，还有些是炮孔出水，部分出水为采空区及迎头后方出水，为滞后出水。若能在出现出水现象时及时摸清水质状况，识别水源类型，可以对矿井防治水能够起到巨大的作用。因此，本方案中，会根据矿井的修建数据设置水文观测孔，之后，在各水文观测孔出安装监测设备和水质分析设备，通过监测设备对这些关键位置的出水数据进行实时的监测。与人工定期采集数据相比，这样的监测方式，能够保证数据的连续性和完整性。
57.再然后，可通过后台端对监测设备的采集数据进行分析，判断是否存在出水现象。如果存在出水现象，则说明存在水害的安全隐患，因此发出预警信息，让管理人员了解情况，疏散矿井内的人员，防止出现人员伤亡的情况。
58.除了预警之外，本方法还会在发现出水现象时进行出水的水源分析，具体的，根据采集的水质数据，结合水质特征样品库进行出水的水源分析。这样，能够对矿井各含水层的水质情况进行统一存储管理，进而保证在进行水源分析时，可以快速准确的发现出水的水源。需要说明的是，有时候，造成出水的水源可能并非单一的水源，而是由多处的水源综合作用造成。因此，本方案中，当水源分析的结果为混合水源，还分析水源成分生成混合信息，混合信息包括水源的组成、各水源所占百分比、以及混合可能性。与单一水源相比，混合水源的情况比较特殊，由于是多种水源综合作用，水源的组成可能有多种方式，其中各水源的来源、占比可能均会不同。若全部由管理人员进行分析及现场勘查，后续处理起来的效率会很低下。使用本方法，由于混合信息还包括混合可能性，管理人员可以快速知道可能性最高的方案，排查处理起来更有秩序，能够优先处理可能性最高的情况，更容易快速发现水源的真实组成部分。进而根据出水现象发生地及水源了解水的出水路线，在进行后续的水害预防处理时，可针对性的进行防护处理，保证处理的效果。
59.综上，本技术可以连续、准确的进行矿井水文数据的监测，还能够在识别到水害风险时，为管理人员提供出水的水源信息，便于管理人员进行针对性的防护处理。
60.实施例二
61.与实施例一相比，本实施例中的水源识别系统还包括照明控制器、用户端和室内定位单元。本实施例中，用户端为装载对应app的智能手机，室内定位单元为wifi定位单元，照明控制器为plc控制器。
62.室内定位单元用于采集各用户端在矿井内的定位信息；存储单元内还存储有矿井线路；处理单元还用于生成水源信息后，根据各用户端的定位信息，结合矿井线路生成各用户端的疏散线路并发送给各用户端。
63.处理单元还用于给用户端发送疏散线路后，根据该用户端的定位进行撤离路线分析，若撤离路线与疏散路线不同，则处理单元分析该用户端前进路线预设距离内是否存在其用户端，若有则处理单元给其他用户端发送协同信号；若没有其他用户端，则处理单元给照明控制器发送照明控制信号并给该用户端发送警惕信号，照明控制信号包括该用户端前进路线预设距离内需要关闭的照明灯；照明控制器用于接收到照明控制信号后，将对应的
照明灯关闭预设时长；用户端接收到警惕信号后通过闪光加震动的方式进行提醒。处理单元还用于给其他用户端发送协同信号时，用该接收协同信号的用户端的疏散路线，对该撤离路线与疏散路线不同的用户端的疏散路线进行更新。
64.本实施例中的水源识别方法还包括撤离线路分析步骤和撤离核对步骤。
65.撤离线路分析步骤，根据矿井内人员的当前定位，结合预存的矿井线路及水源信息，生成各人员的疏散线路并分别发送给对应人员的用户端。
66.撤离核对步骤，发送疏散路线后，根据对应人员的定位，分析其是否沿着疏散路线撤离；若某人员未沿着疏散路线撤离，则分析其前进路线预设距离内是否存在其他人员，若有则给其他人员的用户端发送协同信号；若没有其他人员，则控制该人员前进路线预设距离内的照明灯关闭预设时长，并给该人员的用户端发送警惕信号，用户端接收到警惕信号后通过闪光加震动的方式进行提醒；其中，给其他人员的用户端发送协同信号时，还用该接收协同信号的用户端的疏散路线，对对应的未沿着疏散路线撤离人员的疏散路线进行更新。
67.具体实施过程如下：
68.一些大型矿井的内部线路很复杂，并且矿井内部的人员分布较为分散，当分析出存在水害的隐患时，如何保证矿井内所有人员都能够安全撤离，是一个比较棘手的问题。使用本方案，在发现水害隐患并分析出水源信息后，会根据矿井内人员的当前定位，结合矿井路线及水源信息，生成各人员的疏散路线并发分别送给各人员的用户端。沿着疏散路线进行撤离，可以尽可能的避开危险区域，保证撤离的安全性。
69.但是，在撤离的过程中，部分人员可能没有留意到撤离线路，而没有按照疏散线路进行撤离。这些没按照疏散线路进行撤离的人员存在一定的危险。本方案中，当发现这类人员时，会分析其前进路线预设距离内是否存在其他人员。如果有其他人员，则给其他人员的用户端发送协同信号，让其前进路线的其他人员将其截住，让该人员和其他人员一起沿撤离线路进行撤离，以防止该人员自行撤离时遇到危险。接收到协同信号的人员在拦截未按照疏散线路进行撤离的人员后，通常会和该人员一起进行撤离。本方案中会将该人员的撤离路线进行更新，可防止出现该人员和其他人员一起撤离时，由于线路与开始的撤离路线不同，撤离核对时误认为其仍在自行撤离的情况。
70.如果其前进路线预设距离内没有其他人员，本方案中，会控制该人员前进路线预设距离内的照明灯关闭预设时长并给该人员的用户端发送警惕信号，该人员的用户端通过闪光加震动的方式进行提醒。照明灯关闭后，该人员将不能再顺利沿着其预设的线路前进。同时，照明灯关闭后，闪光加震动的方式可以保证该人员留意到警惕信号，从而让其了解自己当前的情况，使其重新沿着疏散线路进行撤离，保证其撤离时的安全性。
71.这样，能够为矿井内的人员提供安全的疏散线路，并且能够在某人员偏离撤离线路时，让其返回疏散线路，进而保证矿井内人员撤离的安全性。
72.以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本技术给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本技术
的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本技术要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。