本发明公开了一种基于数据融合的矿井爆炸报警系统，所述矿井爆炸报警系统主要设备包括数据采集设备、传输网络、数据处理单元、报警显示单元，所述数据采集设备放置在采煤工作面、掘进工作面、临近工作面的巷道口和巷道，用于采集温度数据、氧气浓度数据、二氧化碳浓度数据、一氧化碳浓度数据、空气压力数据等，数据处理单元通过，对接收的数据进行处理，判定是否存在数据异常、依据数据异常是否符合设定报警条件进行矿井爆炸报警判定，并依据矿井爆炸报警区域内的数据采集设备发送的数据变化特征判定爆源。所述系统的设计兼具快速性和准确性，可有效防止漏报和误报，为灾后应急救援提供可靠依据，减少灾害造成的人员伤亡。
1.基于数据融合的矿井爆炸报警系统，其特征在于：所述系统设备包括：数据采集设备、传输网络、数据处理单元、报警显示单元；所述数据采集设备包括温度监测设备、氧气浓度监测设备、二氧化碳浓度监测设备、一氧化碳浓度监测设备、空气压力监测设备、紫外监测设备、红外监测设备、风速监测设备、风向监测设备、烟雾监测设备、甲烷浓度监测设备、氢气浓度监测设备、水蒸气监测设备、粉尘浓度监测设备、声音监测设备、图像监测设备、微震监测设备；
所述数据采集设备放置在采煤工作面、掘进工作面、临近工作面的巷道口和巷道，用于采集温度数据、氧气浓度数据、二氧化碳浓度数据、一氧化碳浓度数据、空气压力数据、紫外线监测数据、红外线监测数据、风速数据、风向数据、烟雾监测数据、甲烷浓度数据、氢气浓度数据、水蒸气数据、粉尘浓度数据、爆炸音监测数据、爆炸图像监测数据、微震监测数据；
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；所述数据采集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数据采集设备发送的数据，对接收的数据进行处理，判定是否存在数据异常、依据数据异常是否符合设定报警条件进行矿井爆炸报警判定，向所述报警显示单元发送显示数据，并依据矿井爆炸报警区域内的数据采集设备发送的数据变化特征判定爆源；
所述报警显示单元负责显示数据采集设备采集的数据，并受数据处理单元控制发出爆炸声光报警信号；
所述数据异常包括温度异常、氧气异常、二氧化碳异常、一氧化碳异常、压力异常、紫外异常、红外异常、风速异常、风向异常、烟雾异常、甲烷异常、氢气异常、水蒸气异常、粉尘异常、声音异常、图像异常、震动异常；
所述压力异常的判定条件为以下条件的任意一种：(1)满足Pt≥PM；式中Pt为任意时刻t采集的空气压力数据，PM为设定阈值；
(2)满足Pt‑PS≥PZ1；式中PZ1为设定阈值，PS为巷道平均压力；
(3)满足PT0‑Pt≥PZ2；PT0为从t时刻起延后设定时间长度T0所采集的空气压力数据，PZ2为设定阈值；
(4)满足Pt‑PS≥PZ3，PT1‑PS≥PZ3且PT2‑Ps≤PZ4；式中PT1、PT2分别为从t时刻起延后设定时间长度T1、T2所采集的空气压力数据，T2＞T1，PZ3、PZ4为设定阈值，PZ3＞PZ4；
(5)满足 式中n为设定监测时间T内数据采集的次数，Pi为第i次采集的空气压力数据，PM1为设定阈值；
矿井爆炸报警分为三级，矿井爆炸三级报警的判定条件为满足以下条件的任意一种：(1)在设定时间长度TC1内监测到压力异常和温度异常；
(2)在设定时间长度TC1内监测到声音异常和温度异常；
(3)在设定时间长度TC1内监测到微震异常和温度异常；
矿井爆炸二级报警的判定条件为，在设定时间长度TC2内监测到矿井爆炸三级报警且监测到氧气异常和二氧化碳异常；
矿井爆炸一级报警的判定条件为，在设定时间长度TC3内监测到矿井爆炸二级报警且监测到一氧化碳异常、紫外异常、红外异常、风速异常、风向异常、烟雾异常、甲烷异常、氢气异常、水蒸气异常、粉尘异常或图像异常。
2.如权利要求1所述的矿井爆炸报警系统，其特征在于：矿井爆炸报警还包括参数报警，当数据处理单元监测到任意一种数据异常均发出与之对应的参数报警。
3.如权利要求1所述的矿井爆炸报警系统，其特征在于：所述设定阈值PM＝116kPa，PZ1＝5kPa。
4.如权利要求1所述的矿井爆炸报警系统，其特征在于：所述温度异常的判定条件为满足以下条件的任意一种：
(1)满足NN≥150℃，且连续持续时间超过TNT，式中NN为温度监测设备实时采集的环境温度数据，TNT为设定时间长度；
(2)满足NN2‑NN1≥NNZ；式中NN1、NN2为温度监测设备间隔设定时间长度TNS分别采集的环境温度数据，NNZ为设定阈值。
5.如权利要求1所述的矿井爆炸报警系统，其特征在于：所述氧气异常的判定条件为满足以下条件的任意一种：
(1)满足NO≤18％，且连续持续时间超过TOT，式中NO为氧气浓度监测设备实时采集的环境氧气浓度数据，TOT为设定时间长度；
(2)满足NO1‑NO2≥NOZ；式中NO1、NO2为氧气浓度监测设备间隔设定时间长度TOS分别采集的环境氧气浓度数据，NOZ为设定阈值。
6.如权利要求1所述的矿井爆炸报警系统，其特征在于：所述二氧化碳异常的判定条件为满足以下条件的任意一种：
(1)满足NCOD≥3.0％，且连续持续时间超过TCODT，式中NCOD为二氧化碳浓度监测设备实时采集的环境二氧化碳浓度数据，TCODT为设定时间长度；
(2)满足NCOD2‑NCOD1≥NCODZ；式中NCOD1、NCOD2为二氧化碳浓度监测设备间隔设定时间长度TCODS分别采集的环境二氧化碳浓度数据，NCODZ为设定阈值。
7.如权利要求1所述的矿井爆炸报警系统，其特征在于：所述一氧化碳异常的判定条件为满足以下条件的任意一种：
(1)满足NCO≥0.005％，且连续持续时间超过TCOT，式中NCO为一氧化碳浓度监测设备实时采集的环境一氧化碳浓度数据，TCOT为设定时间长度；
(2)满足NCO2‑NCO1≥NCOZ；式中分别NCO1、NCO2为一氧化碳浓度监测设备间隔设定时间长度TCOS分别采集的环境一氧化碳浓度数据，NCOZ为设定阈值。
8.如权利要求1所述的矿井爆炸报警系统，其特征在于：所述风速异常的判定条件为满足以下条件的任意一种：
(1)满足WF≥15m/s，且连续持续时间超过TFT，式中WF为风速监测设备实时采集的风速数据，TFT为设定时间长度；
(2)满足WF2‑WF1≥WFZ；式中WF1、WF2为风速监测设备间隔设定时间长度TFS分别采集的风速数据，WFZ为设定阈值。
9.如权利要求1所述的矿井爆炸报警系统，其特征在于：所述甲烷异常的判定条件为满足以下条件的任意一种：
(1)满足NCH≥3.0％，且连续持续时间超过TCHT，式中NCH为甲烷浓度监测设备实时采集的环境甲烷浓度数据，TCHT为设定时间长度；
(2)满足NCH2‑NCH1≥NCHZ；式中NCH1、NCH2为甲烷浓度监测设备间隔设定时间长度TCHS分别采集的环境甲烷浓度数据，NCHZ为设定阈值。
10.如权利要求1所述的矿井爆炸报警系统，其特征在于：所述氢气异常的判定条件为满足以下条件的任意一种：
(1)满足NH≥0.5％，且连续持续时间超过THT，式中NH为氢气浓度监测设备实时采集的环境氢气浓度数据，THT为设定时间长度；
(2)满足NH2‑NH1≥NHZ；式中NH1、NH2为氢气浓度监测设备间隔设定时间长度THS分别采集的环境氢气浓度数据，NHZ为设定阈值。
11.如权利要求1所述的矿井爆炸报警系统，其特征在于：所述水蒸气异常的判定条件为满足以下条件的任意一种：
(1)满足NHO≥4％，且连续持续时间超过THOT，式中NHO为水蒸气浓度监测设备实时采集的环境水蒸气浓度数据，THOT为设定时间长度；
(2)满足NHO2‑NHO1≥NHOZ；式中NHO1、NHO2为水蒸气浓度监测设备间隔设定时间长度THOS分别采集的环境水蒸气浓度数据，NHOZ为设定阈值。
12.如权利要求1所述的矿井爆炸报警系统，其特征在于：所述风向异常的判定条件为风向监测设备监测到风向反向。
13.如权利要求1所述的矿井爆炸报警系统，其特征在于：所述声音监测设备为爆炸音报警设备；所述声音异常判定条件为，当爆炸音报警设备监测到爆炸音。
14.如权利要求1所述的矿井爆炸报警系统，其特征在于：所述图像监测设备采集的数据包括可见光图像、近红外图像、远红外图像或紫外图像数据，并监测图像数据是否符合爆炸特征，当发现符合爆炸特征的数据，则向数据处理单元发送带有图像异常信息的爆炸图像监测数据。
15.如权利要求1所述的矿井爆炸报警系统，其特征在于：所述红外监测设备包括红外遥感设备。
16.如权利要求1所述的矿井爆炸报警系统，其特征在于：所述紫外监测设备包括紫外遥感设备。
17.如权利要求1所述的矿井爆炸报警系统，其特征在于：所述微震监测设备采集微震数据，并监测微震数据是否符合爆炸特征，当发现符合爆炸特征的数据，则向数据处理单元发送带有微震异常信息的微震监测数据。
基于数据融合的矿井爆炸报警系统
技术领域
[0001] 本发明涉及基于数据融合的矿井爆炸报警系统，该系统涉及数据处理技术、传感器技术和通信技术等领域。
背景技术
[0002] 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，我国煤矿重特大事故中瓦斯事故死亡人数占总
死亡人数的66.5％。瓦斯爆炸和煤尘爆炸等事故，由于创伤和烧伤造成人员死亡人数不足
20％，一氧化碳中毒窒息死亡人数达80％多。因此，能够第一时间对井下爆炸灾害进行报
警，是及时进行应急救援，挽救井下遇险人员生命的重要保障。目前，矿井安全监测监控系
统主要监测瓦斯浓度、风速、风向等，尚无爆炸灾害自动报警功能。温度、烟雾等传感器用于
火灾监测，无法进行爆炸监测。爆炸发生后环境中存在有害气体，人员滞留时间越长，死亡
概率越高。因此，尽早发现事故，尽早撤出遇险人员，是减少事故人员伤亡的有效措施。目
前，煤矿瓦斯和煤尘爆炸事故发现和报警主要靠人工完成，存在发现晚、上报时间长、响应
慢等问题。特别是当事故现场人员全部遇难，将不能及时发现事故。因此，急需矿井爆炸自
动报警方法与系统，快速、准确自动发现爆炸事故并报警，为及时进行灾害处置和应急救援
提供技术保障。
发明内容
[0003] 本发明目的在于提供一种基于数据融合的矿井爆炸报警系统，利用与多种传感器全面监测矿井爆炸的实时与次生特有特征，实现对矿井爆炸的报警。所述系统的设计兼具
快速性和准确性，可有效防止漏报和误报，为灾后应急救援提供可靠依据，减少灾害造成的
人员伤亡。
[0004] 所述矿井爆炸报警系统的设备包括：数据采集设备、传输网络、数据处理单元、报警显示单元；所述数据采集设备包括温度监测设备、氧气浓度监测设备、二氧化碳浓度监测
设备、一氧化碳浓度监测设备、空气压力监测设备、紫外监测设备、红外监测设备、风速监测
设备、风向监测设备、烟雾监测设备、甲烷浓度监测设备、氢气浓度监测设备、水蒸气监测设
备、粉尘浓度监测设备、声音监测设备、图像监测设备、微震监测设备。
[0005] 所述数据采集设备放置在采煤工作面、掘进工作面、临近工作面的巷道口和巷道，用于采集温度数据、氧气浓度数据、二氧化碳浓度数据、一氧化碳浓度数据、空气压力数据、
紫外线监测数据、红外线监测数据、风速数据、风向数据、烟雾监测数据、甲烷浓度数据、氢
气浓度数据、水蒸气数据、粉尘浓度数据、爆炸音监测数据、爆炸图像监测数据、微震监测数
据。
[0006] 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；所述数据采集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。
[0007] 所述报警显示单元负责显示数据采集设备采集的数据，并受数据处理单元控制发出爆炸声光报警信号；
[0008] 所述数据处理单元负责接收所有数据采集设备发送的数据，对接收的数据进行处理，判定是否存在数据异常、依据数据异常是否符合设定报警条件进行矿井爆炸报警判定，
向所述报警显示单元发送显示数据，并依据矿井爆炸报警区域内的数据采集设备发送的数
据变化特征判定爆源；
[0009] 所述数据异常包括温度异常、氧气异常、二氧化碳异常、一氧化碳异常、压力异常、紫外异常、红外异常、风速异常、风向异常、烟雾异常、甲烷异常、氢气异常、水蒸气异常、粉
尘异常、声音异常、图像异常、震动异常；
[0010] 所述矿井爆炸报警系统的矿井爆炸报警分为三级，矿井爆炸三级报警的判定条件为满足以下条件的任意一种：
[0011] (1)在设定时间长度TC1内监测到压力异常和温度异常；
[0012] (2)在设定时间长度TC1内监测到声音异常和温度异常；
[0013] (3)在设定时间长度TC1内监测到微震异常和温度异常；
[0014] 矿井爆炸二级报警的判定条件为，在设定时间长度TC2内监测到矿井爆炸三级报警且监测到氧气异常和二氧化碳异常；
[0015] 矿井爆炸一级报警的判定条件为，在设定时间长度TC3内监测到矿井爆炸二级报警且监测到一氧化碳异常、紫外异常、红外异常、风速异常、风向异常、烟雾异常、甲烷异常、氢
气异常、水蒸气异常、粉尘异常或图像异常。
[0016] 1.所述的矿井爆炸报警系统进一步包括：所述压力异常的判定条件为以下条件的任意一种：
[0017] (1)满足Pt≥PM；式中Pt为任意时刻t采集的空气压力数据，PM为设定阈值，PM＝116kPa；
[0018] (2)满足Pt‑PS≥PZ1；式中PZ1为设定阈值，PS为巷道平均压力，PZ1＝5kPa；
[0019] (3)满足PT0‑Pt≥PZ2；PT0为从t时刻起延后设定时间长度T0所采集的空气压力数据，PZ2为设定阈值；
[0020] (4)满足Pt‑PS≥PZ3，PT1‑PS≥PZ3且PT2‑Ps≤PZ4；式中PT1、PT2分别为从t时刻起延后设定时间长度T1、T2所采集的空气压力数据，T2＞T1，PZ3、PZ4为设定阈值，PZ3＞PZ4；
[0021] (5)满足 式中n为设定监测时间T内数据采集的次数， Pi为第i次采集的空气压力数据，PM1为设定阈值。
[0022] 2.所述的矿井爆炸报警系统进一步包括：所述温度异常的判定条件为满足以下条件的任意一种：
[0023] (1)满足NN≥150℃，且连续持续时间超过TNT，式中NN为温度监测设备实时采集的环境温度数据，TNT为设定时间长度；
[0024] (2)满足NN2‑NN1≥NNZ；式中NN1、NN2为温度监测设备间隔设定时间长度TNS分别采集的环境温度数据，NNZ为设定阈值。
[0025] 3.所述的矿井爆炸报警系统进一步包括：所述氧气异常的判定条件为满足以下条件的任意一种：
[0026] (1)满足NO≤18％，且连续持续时间超过TOT，式中NO为氧气浓度监测设备实时采集的环境氧气浓度数据，TOT为设定时间长度；
[0027] (2)满足NO1‑NO2≥NOZ；式中NO1、NO2为氧气浓度监测设备间隔设定时间长度TOS分别采集的环境氧气浓度数据，NOZ为设定阈值。
[0028] 4.所述的矿井爆炸报警系统进一步包括：所述二氧化碳异常的判定条件为满足以下条件的任意一种：
[0029] (1)满足NCOD≥3.0％，且连续持续时间超过TCODT，式中NCOD为二氧化碳浓度监测设备实时采集的环境二氧化碳浓度数据，TCODT为设定时间长度。
[0030] (2)满足NCOD2‑NCOD1≥NCODZ；式中NCOD1、NCOD2为二氧化碳浓度监测设备间隔设定时间长度TCODS分别采集的环境二氧化碳浓度数据，NCODZ为设定阈值。
[0031] 5.所述的矿井爆炸报警系统进一步包括：所述一氧化碳异常的判定条件为满足以下条件的任意一种：
[0032] (1)满足NCO≥0.005％，且连续持续时间超过TCOT，式中NCO为一氧化碳浓度监测设备实时采集的环境一氧化碳浓度数据，TCOT为设定时间长度；
[0033] (2)满足NCO2‑NCO1≥NCOZ；式中分别NCO1、NCO2为一氧化碳浓度监测设备间隔设定时间长度TCOS分别采集的环境一氧化碳浓度数据，NCOZ为设定阈值。
[0034] 6.所述的矿井爆炸报警系统进一步包括：所述风速异常的判定条件为满足以下条件的任意一种：
[0035] (1)满足WF≥15m/s，且连续持续时间超过TFT，式中WF为风速监测设备实时采集的风速数据，TFT为设定时间长度；
[0036] (2)满足WF2‑WF1≥WFZ；式中WF1、WF2为风速监测设备间隔设定时间长度TFS分别采集的风速数据，WFZ为设定阈值。
[0037] 7.所述的矿井爆炸报警系统进一步包括：所述甲烷异常的判定条件为满足以下条件的任意一种：
[0038] (1)满足NCH≥3.0％，且连续持续时间超过TCHT，式中NCH为甲烷浓度监测设备实时采集的环境甲烷浓度数据，TCHT为设定时间长度；
[0039] (2)满足NCH2‑NCH1≥NCHZ；式中NCH1、NCH2为甲烷浓度监测设备间隔设定时间长度TCHS分别采集的环境甲烷浓度数据，NCHZ为设定阈值。
[0040] 8.所述的矿井爆炸报警系统进一步包括：所述水蒸气异常的判定条件为满足以下条件的任意一种：
[0041] (1)满足NHO≥4％，且连续持续时间超过THOT，式中NHO为水蒸气浓度监测设备实时采集的环境水蒸气浓度数据，THOT为设定时间长度；
[0042] (2)满足NHO2‑NHO1≥NHOZ；式中NHO1、NHO2为水蒸气浓度监测设备间隔设定时间长度THOS分别采集的环境水蒸气浓度数据，NHOZ为设定阈值。
[0043] 9.所述的矿井爆炸报警系统进一步包括：所述风向异常的判定条件为风向监测设备监测到风向反向。
[0044] 10.所述的矿井爆炸报警系统进一步包括：矿井爆炸报警还包括参数报警，当数据处理单元监测到任意一种数据异常均发出与之对应的参数报警。
[0045] 11.所述的矿井爆炸报警系统进一步包括：所述声音监测设备为爆炸音报警设备；所述声音异常判定条件为，当爆炸音报警设备监测到爆炸音。
[0046] 12.所述的矿井爆炸报警系统进一步包括：所述图像监测设备采集的数据包括可见光图像、近红外图像、远红外图像或紫外图像数据，并监测图像数据是否符合爆炸特征，
当发现符合爆炸特征的数据，则向数据处理单元发送带有图像异常信息的爆炸图像监测数
据。
[0047] 13.所述的矿井爆炸报警系统进一步包括：所述红外监测设备包括红外遥感设备。
[0048] 14.所述的矿井爆炸报警系统进一步包括：所述紫外监测设备包括紫外遥感设备。
[0049] 15.所述的矿井爆炸报警系统进一步包括：所述微震监测设备采集微震数据，并监测微震数据是否符合爆炸特征，当发现符合爆炸特征的数据，则向数据处理单元发送带有
微震异常信息的微震监测数据。
[0050] 本发明中未指定数值的设定参数，均通过现场测量测定或计算得到。
附图说明
[0051] 图1基于数据融合的矿井爆炸报警系统组成示意图。
[0052] 图2矿井爆炸报警工作流程示意图。
[0053] 图3压力异常判定流程示例一示意图。
[0054] 图4压力异常判定流程示例二示意图。
[0055] 图5压力异常判定流程示例三示意图。
[0056] 图6压力异常判定流程示例四示意图。
[0057] 图7温度异常判定流程示例一示意图。
[0058] 图8温度异常判定流程示例二示意图。
具体实施方式
[0059] 图1为基于数据融合的矿井爆炸报警系统的实施示例，主要组成包括：
[0060] 1.爆炸监测服务器(101)，所述数据处理单元载体设备，负责接收所有数据采集设备发送的数据，对接收的数据进行处理，判定是否存在数据异常、依据数据异常是否符合设
定报警条件进行矿井爆炸报警判定，向监控终端(102)发送显示数据，并依据矿井爆炸报警
区域内的数据采集设备发送的数据变化特征判定爆源；爆炸监测服务器通过通信线缆连接
井上交换机(103)接入传输网络。
[0061] 2.监控终端(102)，所述报警显示单元载体设备，负责提供井下环境监控数据显示服务，由爆炸监测服务器(101)提供实时、历史数据和爆炸报警数据，具有声光报警功能；生
产管理人员可通过监控终端对爆炸监测服务器(101)存储的历史数据调取查询。监控终端
通过通信线缆连接井上交换机(103)接入传输网络。
[0062] 3.井上交换机(103)，所述传输网络的井上交换机设备，负责所有接入矿用通信网络的设备的管理和数据交换。
[0063] 4.井下交换机(104)，所述传输网络的井下交换设备，安装在井下，多个井下交换机以环网方式连接，通过通信线缆分别连接井上交换机(103)和分站(105)。
[0064] 5.分站(105)，也称数据采集站，负责接收所述数据采集设备上传的数据，并将数据上传至爆炸监测服务器(101)；分站具有有线与无线通信功能，通过双绞线或光缆等通信
线缆与最近的井下交换机连接，采用TCP方式与井上的爆炸监测服务器；具有隔爆外壳，符
合煤矿井下隔爆要求。
[0065] 6.温度监测设备(106)，负责采集现场温度数据，可采用热敏二极管温度传感器，也可采用光纤温度传感器，通过无线通信模块或有线通信接口与分站(105)通信。
[0066] 7.氧气浓度监测设备(107)，负责采集空气中氧气浓度数据，可采用数字式矿用氧气传感器，通过无线通信模块或有线通信接口与分站(105)通信。
[0067] 8.二氧化碳浓度监测设备(108)，负责采集安装区域的环境二氧化碳浓度数据，可采用数字式矿用二氧化碳传感器，通过无线通信模块或有线通信接口与分站通信。
[0068] 9.一氧化碳浓度监测设备(109)，负责采集安装区域的环境一氧化碳浓度数据，可采用数字式矿用一氧化碳传感器，通过无线通信模块或有线通信接口与分站通信。
[0069] 10.空气压力监测设备(110)，用于采集安装区域的环境空气压力数据，可采用煤矿用负压传感器，通过无线通信模块或有线通信接口与分站通信。
[0070] 11.紫外监测设备(111)，负责监测紫外线，当监测到紫外线超过设定阈值发出报警信号，通过无线通信模块或有线通信接口与分站通信；可采用紫外遥感设备。
[0071] 12.红外监测设备(112)，负责监测红外线，当监测到红外线超过设定阈值发出报警信号，通过无线通信模块或有线通信接口与分站通信；可采用红外遥感设备。
[0072] 13.风速监测设备(113)，负责采集风速数据，可采用机械式风速传感器，也可采用一体化超声波风速风向传感器，通过交叉超声波的时间差得到风速及风向。通过无线通信
模块或有线通信接口与分站通信。
[0073] 14.风向监测设备(114)，负责采集风向数据，可采用一体化超声波风速风向传感器，通过无线通信模块或有线通信接口与分站通信。
[0074] 15.烟雾监测设备(115)，负责监测环境烟雾，当监测到烟雾异常，发出相应的烟雾监测数据。
[0075] 16.甲烷浓度监测设备(116)，负责采集安装区域的环境甲烷浓度数据，通过无线通信模块或有线通信接口与分站通信。
[0076] 17.氢气浓度监测设备(117)，负责采集安装区域的环境氢气浓度数据，通过无线通信模块或有线通信接口与分站通信。
[0077] 18.水蒸气监测设备(118)，负责采集安装区域的环境水蒸气数据，通过无线通信模块或有线通信接口与分站通信。
[0078] 19.粉尘浓度监测设备(119)，负责采集安装区域的环境粉尘浓度数据，通过无线通信模块或有线通信接口与分站通信。
[0079] 20.声音监测设备(120)，负责监测现场的爆炸音，可采用主要由声音信号采集元件和处理器组成的监测设备，可识别比对声音数据中的爆炸音特征数据，当监测到爆炸音
时，发出相应的爆炸音监测数据。声音监测设备通过无线通信模块或有线通信接口与分站
通信。
[0080] 21.图像监测设备(121)，负责监测现场视频中爆炸图像，采用由摄像机和处理器组成的监测设备，可识别比对视频图像数据中的爆炸图像特征数据，当监测到爆炸图像时，
发出相应的爆炸图像监测数据。图像监测设备通过无线通信模块或有线通信接口与分站通
信。
[0081] 22.微震监测设备(122)，负责监测现场微震信号，并将信号数字化，再将数字化得到的数据传输至通信分站(108)，采用由微震传感器和处理器组成的监测设备，可识别比对
震动数据中的特征数据，当监测到爆炸震动时，发出相应的爆炸微震监测数据。微震监测设
备通过无线通信模块或有线通信接口与分站通信。
[0082] 矿井爆炸报警工作流程如图2所示。爆炸监测服务器初始化后即开始接收所有数据采集设备发送的环境数据和监测数据，此步骤可通过中断或多线程方式运行，并开始执
行以下步骤：
[0083] 1.(201)根据空气压力监测设备采集的空气压力数据判定是否存在压力异常，如果存在则执行(204)，否则执行(202)。
[0084] 2.(202)根据声音监测设备发送的爆炸音监测数据判定是否存在声音异常，如果存在则执行(204)，否则执行(203)。
[0085] 3.(203)根据微震监测设备发送的微震监测数据判定是否存在震动异常，如果存在则执行(204)，否则返回重新开始监测流程。
[0086] 4.(204)判定自监测到数据异常开始计时，是否达到了设定的延迟时间TC1，如果达到达则返回重新开始监测流程，否则执行(205)。
[0087] 5.(205)根据温度监测设备采集的温度数据判定是否存在温度异常，如果存在则执行步骤(206)，否则返回(204)。
[0088] 6.(206)发出矿井爆炸三级报警数据。
[0089] 7.(207)监测数据采集设备发送的数据变化特征和数据异常判定爆源，数据变化特征包括氧气浓度数据减小、二氧化碳浓度数据增大、一氧化碳浓度数据增大、空气压力数
据增大、风速数据增大、甲烷浓度数据增大、氢气浓度数据增大、水蒸气数据增大、粉尘浓度
数据增大，最早出现数据变化特征或数据异常的数据采集设备所在安装区域即为爆源。
[0090] 8.(208)判定自执行完步骤(206)开始计时，是否达到了设定的延迟时间TC2，如果达到则返回，重新开始监测流程，否则执行(209)。
[0091] 9.(209)根据氧气浓度监测设备、二氧化碳浓度监测设备采集的氧气浓度数据、二氧化碳浓度数据，判定是否存在氧气异常和二氧化碳异常，如果存在则执行(210)，否则返
回(208)。
[0092] 10.(210)发出矿井爆炸二级报警数据。
[0093] 11.(211)判定自执行完步骤(210)开始计时，是否达到了设定的延迟时间TC3，如果达到则返回，重新开始监测流程，否则执行(212)。
[0094] 12.(212)监测数据采集设备发送的环境数据和监测数据中是否存在一氧化碳异常、紫外异常、红外异常、风速异常、风向异常、烟雾异常、甲烷异常、氢气异常、水蒸气异常、
粉尘异常或图像异常，如存在则执行(213)，否则返回(211)。
[0095] 13.(213)发出矿井爆炸一级报警数据。
[0096] 图3为压力异常判定流程示例一，包括了压力异常判定条件(1)和条件(2)的具体实施过程。
[0097] 1.(301)开始接收空气压力监测设备发送的空气压力数据。
[0098] 2.(302)判定实时空气压力数据Pt是否满足Pt≥PM，如满足执行(304)，否则执行步骤(303)。
[0099] 3.(303)判定实时空气压力数据Pt与平均压力的差值是否满足Pt‑PS≥PZ1，如满足执行(304)，否则返回，重新开始监测过程。
[0100] 4.(304)判定为压力异常，并发出压力参数报警。
[0101] 图4为压力异常判定流程示例二，包括了压力异常判定条件(3)的具体实施过程。
[0102] 1.(401)开始接收并记录空气压力监测设备发送的空气压力数据Pt。
[0103] 2.(402)判定自本轮监测开始计时是否达到了设定的延迟时间T0，如果达到则执行(403)，否则继续等待。
[0104] 3.(403)判定新采集的空气压力数据PT0与自本轮监测开始采集记录的空气压力数据Pt是否满足PT0‑Pt≥PZ2，如满足执行(404)，否则返回，重新开始监测过程。
[0105] 4.(404)判定为压力异常，并发出压力参数报警。
[0106] 图5为压力异常判定流程示例三，包括了压力异常判定条件(4)的具体实施过程。
[0107] 1.(501)开始接收空气压力监测设备发送的空气压力数据。
[0108] 2.(502)判定实时空气压力数据Pt与平均压力的差值是否满足Pt‑PS≥PZ3，如满足执行(503)，否则返回(501)。
[0109] 3.(503)判定自执行完步骤(502)开始计时，是否达到了设定的延迟时间T1，如果达到则执行(504)，否则继续等待。
[0110] 4.(504)判定新采集的空气压力数据PT1与平均压力的差值是否满足PT1‑PS≥PZ3，如满足执行(505)，否则返回，重新开始监测过程。
[0111] 5.(505)判定自执行完步骤(504)开始计时，是否达到了设定的延迟时间T2，如果达到则执行(506)，否则继续等待。
[0112] 6.(506)判定新采集的空气压力数据PT2与平均压力的差值是否满足PT2‑PS≥PZ4，如满足执行(507)，否则返回，重新开始监测过程。
[0113] 7.(507)判定为压力异常，并发出压力参数报警。
[0114] 图6为压力异常判定流程示例四，包括了压力异常判定条件(5)的具体实施过程。
[0115] 1.(601)开始不间断接收并记录空气压力监测设备发送的空气压力数据Pi。
[0116] 2.(602)判定自本轮监测开始计时是否达到了设定的数据采集周期T，如果达到则执行(603)，否则继续采集记录。
[0117] 3.(603)判定采集周期T内的空气压力数据平均值是否满足 如满足执行(604)，否则返回，重新开始监测过程。
[0118] 4.(604)判定为压力异常，并发出压力参数报警。
[0119] 图7为温度异常判定流程示例一，包括了温度异常判定条件(1)具体实施过程。
[0120] 5.(701)开始不间断接收温度监测设备发送的温度数据。
[0121] 6.(702)判定实时温度数据NN是否满足NN≥150℃，如满足执行(703)，否则返回，重新开始监测过程。
[0122] 7.(703)判定自执行完步骤(702)开始计时，是否达到了设定的延迟时间TNT，如果达到则执行(704)，否则返回(702)继续采集和监测。
[0123] 8.(704)判定为温度异常，并发出温度参数报警。
[0124] 图8为温度异常判定流程示例二，包括了温度异常判定条件(2)具体实施过程。
[0125] 9.(801)接收并记录温度监测设备发送的温度数据NN1。
[0126] 10.(802)判定自本轮监测开始计时，是否达到了设定的延迟时间TNS，如果达到则执行步骤(803)，否则继续等待。
[0127] 11.(803)判定新接收的温度数据NN2与NN1的差值是否满足NN2‑NN1≥NNZ，如满足执行(804)，否则返回，重新开始监测过程。
[0128] 12.(804)判定为温度异常，并发出温度参数报警。
[0129] 以上以图2至图8为示例的流程可通过多线程方式同时运行，涉及的步骤可根据程序需要采用中断或多线程运行方式实现，如数据采集等相关步骤。氧气异常、二氧化碳异
常、一氧化碳异常、风速异常、甲烷异常、氢气异常和水蒸气异常的判定过程与图7和图8所
示的温度异常判定过程相似，在本文中不再重复描述。
