一. 项目实施背景
在传统的矿井水文监测方法中，采用人工携带仪器进行测量和记录的方法进行监测。传统的监测方法对于所需要的监测数据不能进行实时的监测，而且借助人工来实现这一系列数据的记录和管理，工作量将是极为巨大的，而且容易出现错误，数据间断，造成管理上的混乱。在无法得到准确、连续、实时的数据和分析结果的情况下，对相关管理部门的科学、迅速的决策造成了很大的难度。在办公自动化和管理信息化的趋势下，这种落后的操作不利于建设现代化矿山的发展，达不到矿井防治水害的要求.一种新型的可以实时在线传输的新型监测系统是水文监测的必然发展趋势。
二. 项目设计依据
(1) 保障矿安全生产、及时防治水害的需要
地下水的动态变化，能直观地反映含水层的水文地质条件，长期监测矿井主要充水含水层对防治矿井水害发生具有重要意义。及时掌握水文动态，可以达到对水害事故的早发现、早预报、早防治，保障煤矿的安全、正常生产。
(2) 《煤矿安全规程》(应急管理部，2022 年)要求
第 286 条规定：矿井应当对主要含水层进行长期水位、水质动态观测，设置矿井和各出水点涌水量观测点，建立涌水量观测成果等防治水基础台账，并开展水位动态预测分析工作。
(3) 《煤矿防治水细则》(国家煤矿安全监察局，2018 年)要求
第九条 矿井应当建立地下水动态监测系统，对井田范围内主要充水含水层的水位、水温、水质等进行长期动态观测，对矿井涌水量进行动态监测。受底板承压水威胁的水文地质类型复杂、极复杂矿井，应当采用微震、微震与电法耦合等科学有效的监测技术，建立突水监测预警系统，探测水体及导水通道，评估注浆等工程治理效果，监测导水通道受采动影响变化情况。
第八十三条 应当对老空积水情况进行动态监测，监测内容包括水压、水量、水温、水质、有害气体等；采用留设防隔水煤（岩）柱和防水闸墙措施隔离老空水的，还应当对其安全状态进行监测。
(4)《煤矿水害防治监管监察执法要点（2022 年版）》（矿安〔2022〕86 号）
(5)《国家矿山安全监察局印发防范遏制煤矿水害事故若干措施的通知》（矿安〔2023〕22 号）
(6) 保护生态环境的需要
利用该系统可评估煤炭开采过程中对地下水资源的影响，及早采取措施避免造成对生态环境的影响。
防治水安全质量标准化标准及考核评分表附表 A.4 中明确要求，水文地质条件中等及以上的矿井都必须建立水文观测系统（承压开采的矿井，必须建立地下水文动态观测系统），并按规定时间坚持观测和分析水情变化。
三. 项目实现目标
本项目目标是采用先进的传感器技术、数据通讯技术和计算机技术，以矿内部网为平台，为矿建立一个精度高、实时性强、运行可靠、自动化高，能够连续长期测量并利用计算机分析、辅助决策的，适用地面及井下各种水文参数的利用局域网进行数据传输的矿井水文动态监测系统，及时掌握地下水动态、全矿井各涌水点状况，保障矿的安全、正常生产。
作为数字化矿山建设的一部分，和数字化矿山连为一体，最终实现数据采集自动化，设备开停自动化、故障检测自动化，异常报警自动化，真正做到井下监控设备的无人值守，实现系统的自动化运行和远程控制。
1．气象观测：观测大气降水对矿区各个含水层、采区内各个出水点的涌水量的影响，寻求之间的水力联系，预防强降雨引起的地表径流湖水的变化，通过冒落裂隙和其他导水通道对矿井的安全生产构成威胁。
2．地表水文孔：观测各含水层的水位动态变化。
3．井下常观孔水压：观测常观孔的压力动态变化，以防压力超过隔水层承受能力，破坏隔水层，涌入矿井，造成人员伤亡和财产损失。
4．隔水层的受力状态监测：观测承压水对隔水层岩体的影响，以及隔水岩层的渗水情况。
5．陷落柱的监测：防止陷落柱联通含水体，形成导水通道。
6．老空区涌水量和水位的监测：防治老空区长期积水，破坏顶板，积水溃入采区。
7．采区各个出水点涌水量的动态监测：（1）及时发现异常出水点，（2）可以寻求地表水，含水层水位变化和井下出水点涌水量之间的水力联系，（3）防止河流、湖泊、溶洞、强富水性含水层的水通过冒罗裂隙，陷落柱、导水断层等导水通道对矿井生产造成的威胁。
监测系统的建立，可以及时发现涌水异常点，实时掌握各个观测点的动态数据，摸清地表水，含水层水位变化和井下出水点涌水量之间的水力联系，探明生产矿井的充水因素、充水方式、突水层位、突水点的位置与突水量，矿井涌水量的动态变化与开采水平、开采面积的关系，及早发现水害险情，及早排除险情，防止重大水害的发生，对减少人员伤亡和财产损失起着重大的作用。
四. 项目实现的系统功能及特性
（1）井下各水文参数实时监测、实时传输及超限报警。
（2）建立矿矿井水文数据库，并对水文数据进行相关分析，为矿方提供数据支持。
（3）实现了现场数据的实时在线传输，及时掌握井下水文情况。
（4）支持局域网客户端模式及 WEB 用户浏览器模式的数据共享
（5）专线、工业环网（TCP/UDP 等）以及光端机转换等传输方式，适合于井下恶劣的工作坏境，保证系统的稳定工作。解决了以往煤矿安全系统布线复杂，维护成本高等缺点；满足煤矿当前的传输要求，方便以后的系统升级。
（6）使用防水航空接头，安装维护简单，防水、防尘性好。
（7）强大的软件分析功能，具有多参数曲线同时绘制功能及统计直方图功能
（8）双机热备份以及备用电源保证系统运行的稳定性和可靠性。
（9）分布式网络结构，实现了部分仪器故障不影响系统运行，同时具有良好的可扩展性。
（10）水害防治感知数据联网
省、局统一建立智能化网络平台，并制定标准的数据传输协议。每个矿在形成矿井水文动态监测系统之后，根据集团的数据上传协议标准，统一生成文件，通过 FTP 等方式，上传至集团公司，集团公司通过数据解析，将数据显示到智能化综合平台上。
五. 矿井水文动态监测系统概述
“矿井水文动态监测系统”包括地面降雨量监测系统，地面监测服务器、井下分站和各种监测仪器、井上遥测分站和传感器，可以对井下、地面的水文情况进行实施监测，包括流量（水温）、水压（水温）、水位（水温）、管道流量、涌水点流量、水质、野外长观孔水位水温等采集各种测量数据。所有井下数据通过总线（工业环网、光缆(光端机)、can 专线等传至地面监测服务器，由系统件进行数据分析，打印报表，绘制历史曲线。野外钻孔水文自动遥测系统在无人职守的情况下，能够全天候自动定时测量野外钻孔水位、水温，所有数据借助物联网卡上传到监测主站，通过调度监控室的监控服务器对观测点的数值进行监测，提供实时监测数据，对监测数据进行数据分析，绘制历史曲线，打印报表。支持局域网在线模式和信息共享，达到指导安全生产的要求。
5.1 系统组成
井上组成：
（1）监测服务器
（2）数据处理软件系统
（3）雨量观测系统
（4）地面遥测主站
（5）水文孔或河道遥测分站、传感器
井下组成：
井下由 KJ515-F 矿用本安型分站和各监测点组成，井下监测点包括
（1）矿用本安型分站
（2）矿用本安型超声波流量计
（3）矿用本安型流量温度传感器
（4）矿用本安型压力温度传感器
（6）矿用本安型水位温度传感器
（7）矿用本安型水质传感器
（8）矿用隔爆兼本安型电源
（9）矿用本安型数据采集仪
其他设备：
（1）通讯电缆
（2）电源电缆
（3）接线盒
（注：以上设备根据实际需求进行选配）
5.2 系统软件功能指标
矿井水文动态监测系统能够将分站通过专用线路/煤矿工业环网传送来的所有监测仪数据进行分类报表处理或打印，并送入服务器存盘。数据也可导入 Excel表，通过 Microsoft Excel 对数据进行编辑。为了方便用户的直观查询和使用。历史数据的查询时间段可以随意选择，所有数据都可以根据需要，用多种方法以表格、曲线、报表、图形等方式实现数字的动态显示和可视化输出，并可进行相
应的编辑、打印等操作。
A、系统软件主要有以下功能：
1、登录和权限设置功能；
2、数据查询功能；
3、数据报表功能；
4、数据曲线功能；
5、数据管理功能；
6、数据网络共享；
7、报警功能；
8、分类报表处理功能（导出 Excel 表格）；
9、打印功能
下面将对各功能进行详细说明。
系统软件功能介绍系统管理
本软件具有登录功能，只有经授权的工作人员，才有权限使用此软件的全部或者部分功能。
登录之后对权限和登录人员的参数设置界面如下（此设置具有添加用户、修改用户、删除用户等功能）：
B、系统主界面如下：
C、设备基本参数设置
D、数据备份
将电脑中的数据进行定期备份，当前期数据丢失时，能恢复原始数据！保证数据的连续性。
E、在本软件中可以远程对分站进行管理（包括地需遥测分站和井下分站）
对分站的基本信息进行存储，整理，以便工作人员可以将此信息完整的汇总成一张表格，进行对比。此数据以报表的形式进行打印。以下为地面遥测分站的设定图
F、地面遥测以及井下水文信息查询，曲线设置，曲线图的观测
G、地面遥测以及井下水文信息报表查询、打印（日报表、月报表、年报表，区间报表），有利于矿方人员进行此数据对当前的野外长观孔和井下数据进行对比，得出结论。
H、实时监测、显示井下监测点当前数据。
I、对井下单测点的实时数据，按照用户需求，生成井下测点综合汇总表，包括数据格式和曲线样式，以方便用户能直观的看到当前井下设备监测点的数据变化情况。
J、对井下所有监测点的数据进行汇总对比。同时生成直观的直方图和综合报表（按监测点生成的报表，以及报时间生成的报表）。以整合一段时间段内，各监测点的监测变化情况。
K、对井下分站的流量进行统计，记录每一时间段内的数据的平均值！方便用户进行分析。
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