CN113011756B - 煤矿瓦斯抽采多源数据采集及抽采效果评判系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种煤矿瓦斯抽采多源数据采集及抽采效果评判系统及方法，属于煤矿安全生产于管理技术领域，包括瓦斯抽采数据统一采集模块、抽采达标评判终端模块、手持终端模块；采集各项瓦斯抽采数据进行预处理，通过评判终端进行抽采效果评判，并输出到系统和手持终端上显示。本发明对各个数据源设计了独立的数据采集方案，具有较好的适应性；抽采达标评判系统给出了合理的预估剩余时间，对煤矿瓦斯抽采具有一定的可参考性。

Description

煤矿瓦斯抽采多源数据采集及抽采效果评判系统及方法
技术领域
本发明属于煤矿安全生产于管理技术领域，涉及一种煤矿瓦斯抽采多源数据采集及抽采效果评判系统及方法。
背景技术
现有瓦斯抽采数据采集分散于野外分站、抽放控制柜、组态软件、便携设备数据采集程序中，其特点是数据量大、数据源广泛，运用现有的数据采集系统很难实现瓦斯抽采数据的统一采集。传统的瓦斯抽采达标评价方法存在人为干预大、评判结果易出错等问题，导致煤矿瓦斯事故发生的概率较大。
目前，市面上的监控系统仅支持从抽放控制柜采集瓦斯抽采数据，不具备从组态软件、野外泵站、便携式抽放参数测定仪采集瓦斯抽采数据的功能，现有抽采达标评判系统仅实现了在线评判，没有对评判不合格的评价单元给出合理的预估剩余时间，辅助指导意义不足。
中国专利CN107967559A公开了一种瓦斯抽采达标评价可视化管理系统及方法，该发明侧重于瓦斯泵参数验证及矿井生产能力核定，以可视化计算机辅助设计绘图系统为基础，集成瓦斯抽采达标评价模块实现，而缺乏多源瓦斯抽采数据采集、抽采预估剩余时间及抽采系统三维GIS可视化展示等方面的技术。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种煤矿瓦斯抽采多源数据采集及抽采效果评判系统及方法，充分考虑瓦斯抽采数据的各个数据源，针对每个数据源设计独立的数据采集策略，最后集成到统一的数据采集软件中，同时对采集的瓦斯抽采数据预处理，提高数据质量，基于预处理后的数据实现抽采数字化管理与在线过程化评判，对于不合格的评价单元给出合理的预估剩余时间，为煤矿生产提供辅助决策建议。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一方面，本发明提供一种煤矿瓦斯抽采多源数据采集及抽采效果评判系统，包括瓦斯抽采数据统一采集模块、抽采达标评判终端模块、手持终端模块；
所述瓦斯抽采数据统一采集模块，包括接收单元、抽放控制柜数据分发单元、便携式设备数据采集单元，用于实时采集瓦斯抽采数据，并对数据预处理，将预处理后的数据转换为结构化数据保存至数据库中；
所述抽采达标评判终端模块，用于可视化显示数据库中的瓦斯抽采数据，通过交互界面实现瓦斯抽采数据的录入、修改、删除、查看；通过评价单元对瓦斯抽采数据进行分析，从而对抽采效果进行评判，包括合理性评判、基础条件评判、预评判和终评判；对评判不合格的，评价单元给出预估达标日期提示；对于评价合格的，评价单元导出评判报告；
所述手持终端模块用于与抽采达标评判终端模块无线连接，实时显示各类异常、报警、抽采不达标以及推送消息。
进一步，所述瓦斯抽采数据包括野外分站瓦斯抽采数据、安全监控系统抽放控制柜瓦斯抽采数据、便携式瓦斯抽放参数测定仪瓦斯抽采数据；
所述瓦斯抽采数据的类型包括采掘工作面、评价单元、人工测量点、人工测量数据、评价单元测量点配置信息、煤层基本参数、抽采评判标准、现场实测参数、抽采管路、抽采钻孔、钻孔轨迹数据。
进一步，所述接收单元为利用TCP/IPServer监听野外分站，根据协议解析野外分站通过互联网推送的数据，并将其转换为标准的数据结构存入数据库中。
进一步，所述抽放控制柜数据分发单元用于改造抽放控制柜通讯机制，实现多路上位机同时、并发的数据采集。
进一步，所述瓦斯抽采数据统一采集模块对数据预处理，包括基于EM算法结合滑动窗口的在线监测瓦斯抽采数据处理方法及基于数据拟合的井下管道瓦斯监测值非连续采样插值方法，具体包括：
根据数据连续性规则校验瓦斯抽采数据统一采集模块采集的瓦斯抽采数据，对于校验不合格的数据采用基于EM算法结合滑动窗口的在线监测瓦斯抽采数据处理方法处理；采用基于数据拟合的井下管道瓦斯监测值非连续采样差值方法填充人工测量周期较长的数据之间的缺失数据。
进一步，所述采掘工作面信息，包括工作面类型、工作面名称、瓦斯涌出量类型、抽采评判标准、可选评判指标、是否属于突出煤层、工作面日产量、设计配风量、回风流设计断面面积、工作面绝对瓦斯涌出量、工作面长度、工作面预排宽度、矿井瓦斯抽采率、工作面描述信息；
所述评价单元信息包括评价单元名称、计量截止日期、最早接抽钻孔日期、最晚接抽钻孔日期、位置地点、风排瓦斯量、评价单元宽度、防突措施设计、描述；
所述人工测量点定义信息包括测点地址、测点编号、抽放管直径、报警时间；
所述人工测量数据包括测定日期、标况瞬时纯流量、瓦斯浓度、抽采负压、管道温度；
所述评价单元测量点配置信息包括评价单元id,测点类型、测点id、测点占比；
所述煤层基本参数信息分为采煤工作面煤层基本参数与掘进工作面煤层基本参数；其中，采煤工作面煤层基本参数包括煤层名称、瓦斯排放率、原始瓦斯含量、原始瓦斯压力、吸附常数a、吸附常数b、水份、灰份、瓦斯衰减时间、容重、孔隙率、煤层厚度、允许最大残余瓦斯含量、允许最大残余瓦斯压力、初始流量、10天后流量、煤层厚度类型、围岩瓦斯涌出系数、丢煤瓦斯涌出系数、预排瓦斯涌出影响系数、分层瓦斯涌出系数；掘进工作面煤层基本参数包括煤层名称、瓦斯排放率、原始瓦斯含量、原始瓦斯压力、吸附常数a、吸附常数b、水份、灰份、瓦斯衰减时间、容重、孔隙率、煤层厚度、允许最大残余瓦斯含量、允许最大残余瓦斯压力、初始流量、10天后流量、煤层厚度类型、巷道长度、巷道宽度、巷道高度、平均掘进速度、煤中挥发份含量；
所述抽采评判标准包括瓦斯涌出量来自于开采层的采煤工作面评判标准、瓦斯涌出量来自于临近层的采煤工作面评判标准及掘进工作面评判标准；
所述现场实测参数包括钻孔异常类型、钻孔异常发生日期、效检孔施工开始日期、效检孔施工结束日期、最大残余瓦斯含量、最大残余瓦斯压力、配风量、回风流断面面积；
所述抽采管路定义信息包括抽采管路编号、抽采管路名称；
所述抽采钻孔定义信息包括评价单元、钻孔清楚、钻孔异常类型、施工日期、开孔位置、钻孔号、方位、倾角、见煤深度、穿煤深度、开孔地理坐标x、开孔地理坐标y、开孔地理坐标z、是否测斜钻孔、终孔层位、钻孔类型、剖面图、平面图、钻孔施工参数；
所述钻孔轨迹数据包括测量时间、深度、倾角、方位角、左右偏差、上下偏差、参数类型。
另一方面，本发明提供一种煤矿瓦斯抽采多源数据采集及抽采效果评判方法，包括以下步骤：
步骤1：通过瓦斯抽采数据统一采集模块采集野外分站、抽放控制柜、组态软件、便携式测量仪的瓦斯抽采在线监测数据，通过抽采达标评判终端模块交互界面录入人工测量数据；
步骤2：利用数据预处理方法对在线监测数据与人工测量数据进行预处理并保存至关系型数据库中；
步骤3：通过瓦斯抽采达标评判终端模块录入基本信息，包括工作面、评价单元、煤层基本参数、现场实测参数，通过评价单元对瓦斯抽采数据进行分析，从而对抽采效果进行评判，包括合理性评判、基础条件评判、预评判和终评判；对评判合格的评价单元，导出评判报告，对于评判不合格的评价单元，自动显示预估剩余达标时间；
步骤4：将抽放系统图通过瓦斯抽采达标评判终端模块导入系统中，在GIS图上绘制巷道、采掘工作面、评价单元、计量点、钻场；
步骤5：通过手持终端，查看抽采监测及达标评判的相关监测报警数据。
进一步，步骤S3中所述评判单元的评判流程包括以下步骤：
步骤31：在抽采达标评判终端模块交互界面录入采掘工作面定义信息；
步骤32：在已建立的采掘工作面中录入评价单元定义信息，录入信息保存后对评价单元的划分合理性进行评判；
步骤33：在已建立的评价单元中录入人工测点定义信息及人工测量数据；
步骤34：给评价单元配置在线计量点、人工测点；
步骤35：在已建立的评价单元中录入煤层基本参数信息；
步骤36：对评价单元进行基础条件评判；
步骤37：对基础条件评判合格的评价单元进行抽采效果预评判，评判完成后展示各项评判结果；
步骤38：对抽采效果预评判合格的评价单元录入现场实测参数；
步骤39：对已录入现场实测参数的评价单元进行抽采效果终评判，评判完成后展示各项评判结果；
步骤310：对终评判不合格的评价单元，给出预估剩余时间，对终评判合格的评价单元，导出评判报告。
进一步，所述基础条件评判为：同时根据钻孔的二维、三维控件坐标数据，绘制二维、三维抽采钻孔布置图，对抽采钻孔布置的合理性进行评判，结合瓦斯抽采规划、年度计划、抽采达标工艺方案设计、抽采竣工验收资料的人工填报数据对评价单元进行评判；
预评判为：根据瓦斯抽采达标评判模型，结合瓦斯监测数据与人工填报的测流数据，对评价单元的划分合理性、残余瓦斯含量、残余瓦斯压力进行评判，以列表的形式展示评判结果；
终评判为：根据终判实测数据，结合瓦斯监测数据与人工填报的测流数据，对评价单元的划分合理性、残余瓦斯含量、残余瓦斯压力、风速、回风流瓦斯浓度进行评判，以列表的形式展示评判结果；
所述划分合理性评判以预抽时间差异性系数η衡量：
Figure BDA0002992443800000051
式中：η为预抽时间差异系数；Tmax为预抽时间最长的钻孔抽采天数；Tmin为预抽时间最短的钻孔抽采天数。
进一步，瓦斯涌出量主要来自于开采层的采煤工作面，预判以残余瓦斯含量、残余瓦斯压力、可解析瓦斯量衡量，可解吸瓦斯量Wj计算方法为：
Wj＝WCY-WCC
式中：Wj为煤的可解吸瓦斯量；WCC表示煤在标准大气压力下的残存瓦斯含量，按下式计算：
Figure BDA0002992443800000052
WCY表示抽采瓦斯后煤层的残余瓦斯含量，按下式计算：
Figure BDA0002992443800000053
式中，W0表示煤的原始瓦斯含量；Q表示评价单元钻孔抽排瓦斯总量；G表示评价单元参与计算煤炭储量；
煤的残余相对瓦斯压力PCY(表压)按下式计算：
Figure BDA0002992443800000054
式中：WCY表示残余瓦斯含量，a,b表示吸附常数，PCY表示煤层残余相对瓦斯压力，Pa表示标准大气压力，Ad表示煤的灰分，Mad表示煤的水分，π表示煤的孔隙率，γ表示煤的容重(假密度)；
对于瓦斯涌出量主要来自于临近层的采煤工作面，预判以残余瓦斯含量、残余瓦斯压力、工作面瓦斯抽采率衡量，工作面瓦斯抽采率ηm计算方法：
Figure BDA0002992443800000055
式中：Qmc表示回采期间，当月工作面月平均瓦斯抽采量，其测定和计算方法为：在工作面范围内包括地面钻井、井下抽采(含移动抽采)各瓦斯抽采干管上安装瓦斯抽采检测、监测装置，按月取各测定值的平均值之和为当月工作面平均瓦斯抽采量(标准状态下纯瓦斯量)；
Qmf表示当月工作面风排瓦斯量，其测定和计算方法为：工作面所有回风流排出瓦斯量减去所有进风流带入的瓦斯量，按天取平均值为当天回采工作面风排瓦斯量(标准状态下纯瓦斯量)，取当月中最大一天的风排瓦斯量为当月回采工作面风排瓦斯量(标准状态下纯瓦斯量)；
终评判与预评判的指标一致，在此基础上对风速和回风流瓦斯浓度进行评判；
采掘工作面风速Vg计算方法：
Vg＝Qg/(60×Sg)
式中：Vg表示采掘工作面风速，Qg表示采掘工作面设计配风量；Sg表示采掘巷道设计断面面积，采掘工作面回风流瓦斯浓度Cg计算方法：
Cg＝100×q/(q+Qg)
式中：Cg表示采掘工作面回风流瓦斯浓度，q表示采掘工作面绝对瓦斯涌出量qc，Qg表示采掘工作面设计配风量，采煤工作面绝对瓦斯涌出量qc计算方法
qc＝qxc×We÷1440
式中：qc表示采煤工作面绝对瓦斯涌出量，qxc表示采煤工作面相对瓦斯涌出量qxc，We表示采煤工作面设计日产量；
对于薄及中厚煤层不分层开采时，开采层相对瓦斯涌出量计算方法：
Figure BDA0002992443800000061
式中：K1表示围岩瓦斯涌出系数，取值范围为1.1～1.3；全部陷落法管理顶板，碳质组分较多的围岩，K1取1.3；局部充填法管理顶板K1取1.2；全部填充法管理顶板K1取1.1；砂质泥岩等致密性围岩K1取值可偏小；
K2表示工作面丟煤瓦斯涌出系数，用回采率的倒数来计算；K3表示采区内准备巷道预排瓦斯对开采层瓦斯涌出影响系数；m表示开采层厚度，M表示开采层采高，W0表示煤层原始瓦斯含量，Wc表示残存瓦斯含量；
对于厚煤层开采时，开采层相对瓦斯涌出量计算方法：
qc＝K1×K2×K3×Kf×(W0-Wc)
式中：Kf表示取决于煤层分层数量和顺序的分层瓦斯涌出系数；
对于瓦斯涌出量主要来自于临近层的采煤工作面计算方法：
Figure BDA0002992443800000071
式中：K1表示围岩瓦斯涌出系数，取值范围为1.1～1.3；全部陷落法管理顶板，碳质组分较多的围岩，K1取1.3；局部充填法管理顶板K1取1.2；全部填充法管理顶板K1取1.1；砂质泥岩等致密性围岩K1取值偏小；
K2表示工作面丟煤瓦斯涌出系数，用回采率的倒数来计算；K3表示采区内准备巷道预排瓦斯对开采层瓦斯涌出影响系数；mi表示第i个临近层煤层厚度，M表示开采层采高，ηi表示第i个临近层瓦斯排放率；W0i表示第i个临近层煤层原始瓦斯含量，Wci表示第i个临近层残存瓦斯含量；
对于掘进工作面，相对瓦斯涌出量计算方法如下：
qc＝q1+q2
式中：q1表示掘进巷道煤壁瓦斯涌出量，q2表示掘进落煤的瓦斯涌出量，掘进巷道煤壁瓦斯涌出量计算方法：
Figure BDA0002992443800000072
式中：D表示巷道断面内暴露煤壁面的周边长度，对于薄及中厚煤层，D＝2m0，m0为开采层厚度；对于厚煤层，D＝2h+b，h及b分别为巷道的高度及宽度；
υ表示巷道平均掘进速度，L表示巷道长度，q0表示煤壁瓦斯涌出量：
q0＝0.026[0.0004(Vt)+0.16]/W0，Vt为煤中挥发分含量，％；
掘进巷道落煤的瓦斯涌出量计算方法：
q2＝S×υ×γ×(W0-Wc)
式中：q2表示掘进巷道落煤的瓦斯涌出量，S表示掘进巷道断面积，υ表示巷道平均掘进速度，γ表示煤的密度；
对于评判不达标的评价单元，采用基于瓦斯衰减系数的预估剩余时间估算法：
Figure BDA0002992443800000073
式中：Q表示抽采达标时还需要抽采的总瓦斯量，由当前评判的残余瓦斯含量wcy、评判达标时的残余瓦斯含量wcyt、煤炭储量G衡量：
Q＝(wcy-wcyt)×G
θi表示第i天的平均瞬时纯流量，由前一天的平均瞬时纯流量θi-1与瓦斯衰减系数
Figure BDA0002992443800000083
衡量：
Figure BDA0002992443800000082
瓦斯衰减系数由评判前t天的平均瞬时纯流量θ0与当前的平均瞬时纯流量θt衡量：
Figure BDA0002992443800000081
d表示距抽采达标还需要的天数。
本发明的有益效果在于：本发明通过设计瓦斯抽采数据统一采集架构实现多源瓦斯抽采数据采集，对于采集后的数据运用数据预处理方法提高数据质量，基于瓦斯抽采数据实现抽采达标评判系统。充分考虑统一采集软件的时效性、稳定性和安全性要求及抽采达标评判系统的用户体验感，本发明有如下优点：
(1)对各个数据源设计了独立的数据采集方案，具有较好的适应性；
(2)抽采达标评判系统给出了合理的预估剩余时间，对煤矿瓦斯抽采具有一定的可参考性；
经过全面、详尽的系统测试和初步应用，本发明使用方便、可靠性好、通用性高。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：
图1为本发明实施例所述煤矿瓦斯多源数据采集及抽采效果评判系统架构图；
图2为瓦斯抽采数据统一采集软件架构图；
图3为基于互联网信息推送的接收程序结构图；
图4为引入分发程序后的抽采控制柜数据流变化图；
图5为便携设备数据采集架构图；
图6为数据分析程序处理流程图；
图7为抽采WEB终端技术架构示意图；
图8为抽采WEB终端功能结构图；
图9为抽采达标评判流程图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
如图1所示，本发明提供一种煤矿瓦斯抽采多源数据采集及抽采效果评判系统，包含瓦斯抽采数据统一采集软件、数据预处理程序、Web终端、GIS服务、APP，KJ90X中心站、组态软件及数据库。
其中瓦斯抽采数据统一采集软件架构如图2所示，统一采集软件包括互联网接收程序、控制柜数据分发程序以及便携式设备采集程序，主要采集野外分站、抽采控制柜、组态软件、便携式测量设备的瓦斯抽采数据。
如图3所示，互联网接收程序用于接收采用互联网通道推送的野外抽采监测分站数据，采用TCP/IPServer监听野外分站，根据对应的传输协议解析传输数据并生成标准的数据结构存入数据库，根据配置将数据分发到KJ90X中心站、组态软件及统一采集软件中。
如图4所示，当前存在KJ90X与组态软件同时采集抽采分站或控制柜的情况，由于分站或控制柜不支持多路采集，因此目前数据的采集以KJ90X中心站为主，而组态软件采集监听485数据线信号的形式实现数据的复制。分发程序实现控制柜数据的分发操作，实现多路上位机软件同时、并发的数据采集。
如图5所示，便携设备数据采集程序用于读取ZKC5/6、CD3(A)等便携抽采综合参数测量数据。数据用于查询和人工数据处理。
如图6所示，数据预处理程序用于对数据采集软件采集到的瓦斯抽采在线监测数据进行数据连续性校验，对存在数据不连续的在线监测数据采用基于EM及滑动窗口的缺失数据修复算法处理，对人工测量数据采用基于数据拟合的非连续采样插值方法提高数据质量。
如图7所示，瓦斯抽采效果评判系统Web终端采用ASP.NET+MVC 4.0为主体框架进行开发，同时结合数据库访问技术、JavaScript、CSS3、HTML5、jQuery、EasyUI、ECharts等进行开发，开发完成的终端兼容IE11及Chrome内核。
如图8所示，Web终端包含抽采监控、抽采管理及达标评判三个模块。抽采监控实现统一采集软件采集的瓦斯抽采数据的监测与实时显示，抽采管理实现工作面、评价单元、煤层基本参数、人工测量等抽采达标评判相关的基本数据管理，达标评判实现抽采达标在线评判，包含评价单元划分合理性评判、基础条件评判、预判、终判。
实时数据监测：以列表的形式统计煤矿实时抽采参数，支持按煤矿、设备对数据进行过滤筛选；
报警推送：当系统发现瓦斯浓度超限时，通过系统内部消息、手机短信等方式将报警信息发送给矿井领导、调度室值班人员。
瓦斯抽采量统计：以列表的形式展示混合累计量、累计纯流量、平均瞬时混合流量、平均瞬时纯流量、平均浓度、平均温度、平均压力、平均每小时抽采时长等统计数据；
抽采量分时段统计：以柱状图的形式展示时间范围内的标况混合流量、工况混合流量、标况纯流量、工况纯流量、平均每小时抽采时长的统计数据，支持时间、煤矿、管路、统计周期查询，支持图表与统计图的切换；
抽采管路定义：以列表的形式展示抽采管路定义信息，支持抽采管路钻取到管路参数定义信息统计功能；
抽采工艺在线组态：以矿井抽采管路SVG图作为底图，在SVG图上绘制抽采管路的监测点、开关点，具有提示框显示监测点、开关点的详细信息；
瓦斯抽采GIS图：以三维GIS的形式展示矿井管路图，支持在管路上绘制计量点、开关、钻孔、评级单元、工作面、煤层，具备巷道瓦斯流向实时显示。
工作面管理：以列表的形式展示瓦斯抽采工作面信息，支持按区域、煤矿、瓦斯涌出量类型、达标标准、工作面类型对数据进行筛选查看。
评价单元管理：以列表的形式展示瓦斯抽采评价单元信息，支持按区域、煤矿、所属工作面对数据进行筛选查看，具备评价单元测点配置、煤层基本参数配置、基础条件评判、防突措施上传等功能。
煤层基本参数管理：以列表的形式展示矿井煤层信息，支持按模板导入煤层信息。
人工测点管理：以列表的形式展示人工测点信息，具备测点数据录入功能。
基础条件评判：同时根据钻孔的二维、三维控件坐标数据，绘制二维、三维抽采钻孔布置图，对抽采钻孔布置的合理性进行评判，结合瓦斯抽采规划、年度计划、抽采达标工艺方案设计、抽采竣工验收资料等人工填报数据对评价单元进行评判。
预判：根据瓦斯抽采达标评判模型，结合瓦斯监测数据与人工填报的测流数据，对评价单元的划分合理性、残余瓦斯含量、残余瓦斯压力等指标进行评判，以列表的形式展示评判结果。
终判数据录入：以列表的形式展示终判实测数据，具备实测数据的管理与维护功能。
终判：根据终判实测数据，结合瓦斯监测数据与人工填报的测流数据，对评价单元的划分合理性、残余瓦斯含量、残余瓦斯压力、风速、回风流瓦斯浓度等指标进行评判，以列表的形式展示评判结果。
抽采达标评判流程如图9所示，评价单元划分合理性评判以预抽时间差异性系数η衡量
Figure BDA0002992443800000111
式中：η-预抽时间差异系数，％；
Tmax-预抽时间最长的钻孔抽采天数，d；
Tmin-预抽时间最短的钻孔抽采天数，d。
对于瓦斯涌出量主要来自于开采层的采煤工作面，预判以残余瓦斯含量、残余瓦斯压力、可解析瓦斯量衡量，可解吸瓦斯量Wj(m3/t)计算方法：
Wj＝WCY-WCC
式中：Wj─煤的可解吸瓦斯量，m3/t；WCC─煤在标准大气压力下的残存瓦斯含量，按下式计算：
Figure BDA0002992443800000112
WCY─抽采瓦斯后煤层的残余瓦斯含量，m3/t，按下式计算：
Figure BDA0002992443800000121
式中，W0-煤的原始瓦斯含量，m3/t；Q-评价单元钻孔抽排瓦斯总量，m3；G-评价单元参与计算煤炭储量，t。
煤的残余相对瓦斯压力PCY(表压)按下式计算：
Figure BDA0002992443800000122
式中：WCY─残余瓦斯含量，m3/t；
a,b─吸附常数；
PCY─煤层残余相对瓦斯压力，MPa；
Pa─标准大气压力，0.101325MPa；
Ad─煤的灰分，％；
Mad─煤的水分，％；
π─煤的孔隙率，m3/m3；
γ─煤的容重(假密度)，t/m3。
对于瓦斯涌出量主要来自于临近层的采煤工作面，预判以残余瓦斯含量、残余瓦斯压力、工作面瓦斯抽采率衡量，工作面瓦斯抽采率ηm计算方法：
Figure BDA0002992443800000123
式中：Qmc─回采期间，当月工作面月平均瓦斯抽采量，m3/min。其测定和计算方法为：在工作面范围内包括地面钻井、井下抽采(含移动抽采)各瓦斯抽采干管上安装瓦斯抽采检测、监测装置，按月取各测定值的平均值之和为当月工作面平均瓦斯抽采量(标准状态下纯瓦斯量)；
Qmf─当月工作面风排瓦斯量，m3/min。其测定和计算方法为：工作面所有回风流排出瓦斯量减去所有进风流带入的瓦斯量，按天取平均值为当天回采工作面风排瓦斯量(标准状态下纯瓦斯量)，取当月中最大一天的风排瓦斯量为当月回采工作面风排瓦斯量(标准状态下纯瓦斯量)。
终判与预判的指标一致，在此基础上对风速和回风流瓦斯浓度进行评判。
采掘工作面风速Vg计算方法：
Vg＝Qg/(60×Sg)
式中：Vg-采掘工作面风速，m/s；
Qg-采掘工作面设计配风量，m3/min；由于瓦斯涌出量相比配风量较小，故忽略不计。
Sg-采掘巷道设计断面面积，m2。
采掘工作面回风流瓦斯浓度Cg计算方法：
Cg＝100×q/(q+Qg)
式中：Cg-采掘工作面回风流瓦斯浓度，％；
q-采掘工作面绝对瓦斯涌出量qc，m3/min；
Qg-采掘工作面设计配风量，m3/min。
采煤工作面绝对瓦斯涌出量qc计算方法
qc＝qxc×We÷1440
式中：qc-采煤工作面绝对瓦斯涌出量，m3/min；
qxc-采煤工作面相对瓦斯涌出量qxc，m3/t；
We-采煤工作面设计日产量，t/d。
对于薄及中厚煤层不分层开采时，开采层相对瓦斯涌出量计算方法：
Figure BDA0002992443800000131
式中：K1-围岩瓦斯涌出系数，取值范围为1.1～1.3；全部陷落法管理顶板，碳质组分较多的围岩，K1取1.3；局部充填法管理顶板K1取1.2；全部填充法管理顶板K1取1.1；砂质泥岩等致密性围岩K1取值可偏小；
K2-工作面丟煤瓦斯涌出系数，用回采率的倒数来计算；
K3-采区内准备巷道预排瓦斯对开采层瓦斯涌出影响系数；
m-开采层厚度，m；
M-开采层采高，m；
W0-煤层原始瓦斯含量，m3/t；
Wc-残存瓦斯含量，m3/t；
对于厚煤层开采时，开采层相对瓦斯涌出量计算方法：
qc＝K1×K2×K3×Kf×(W0-Wc)
式中：Kf-取决于煤层分层数量和顺序的分层瓦斯涌出系数。
对于瓦斯涌出量主要来自于临近层的采煤工作面计算方法：
Figure BDA0002992443800000141
式中：K1-围岩瓦斯涌出系数，取值范围为1.1～1.3；全部陷落法管理顶板，碳质组分较多的围岩，K1取1.3；局部充填法管理顶板K1取1.2；全部填充法管理顶板K1取1.1；砂质泥岩等致密性围岩K1取值可偏小；
K2-工作面丟煤瓦斯涌出系数，用回采率的倒数来计算；
K3-采区内准备巷道预排瓦斯对开采层瓦斯涌出影响系数；
mi-第i个临近层煤层厚度，m；
M-开采层采高，m；
ηi-第i个临近层瓦斯排放率；
W0i-第i个临近层煤层原始瓦斯含量，m3/t；
Wci-第i个临近层残存瓦斯含量，m3/t；
对于掘进工作面，相对瓦斯涌出量计算方法如下：
qc＝q1+q2
式中：q1-掘进巷道煤壁瓦斯涌出量，m3/min；
q2-掘进落煤的瓦斯涌出量，m3/min；
掘进巷道煤壁瓦斯涌出量计算方法：
Figure BDA0002992443800000142
式中：D-巷道断面内暴露煤壁面的周边长度，m；对于薄及中厚煤层，D＝2m0，m0为开采层厚度；对于厚煤层，D＝2h+b，h及b分别为巷道的高度及宽度。
υ-巷道平均掘进速度，m/min；
L-巷道长度，m；
q0-煤壁瓦斯涌出量，m3/(m2*min)，q0＝0.026[0.0004(Vt)+0.16]/W0,Vt为煤中挥发分含量，％。
掘进落煤的瓦斯涌出量
掘进巷道落煤的瓦斯涌出量计算方法：
q2＝S×υ×γ×(W0-Wc)
式中：q2-掘进巷道落煤的瓦斯涌出量，m3/min；
S-掘进巷道断面积，m2；
υ-巷道平均掘进速度，m/min；
γ-煤的密度，t/m3；
对于评判不达标的评价单元，采用基于瓦斯衰减系数的预估剩余时间估算法：
Figure BDA0002992443800000151
式中：Q-抽采达标时还需要抽采的总瓦斯量，m3，由当前评判的残余瓦斯含量wcy、评判达标时的残余瓦斯含量wcyt、煤炭储量G衡量：
Q＝(wcy-wcyt)×G
wcyt按照《煤矿瓦斯抽采达标评判暂行规定》第二十七条取值。
θi-第i天的平均瞬时纯流量，m3/min，由前一天的平均瞬时纯流量θi-1与瓦斯衰减系数
Figure BDA0002992443800000153
衡量：
Figure BDA0002992443800000154
瓦斯衰减系数由评判前t天的平均瞬时纯流量θ0与当前的平均瞬时纯流量θt衡量：
Figure BDA0002992443800000152
d-距抽采达标还需要的天数。
GIS服务采用开源GIS解决方案，以PostGIS为空间数据库、GeoServer为GIS服务、OpenLayers为客户端控制，三者协同构建B/S模式的GIS服务平台。
PostGIS：即PostgreSQL,是一种对象-关系型数据库管理系统(ORDBMS)，也是目前功能最强大、特性最丰富和最复杂的自由软件数据库系统。它起源于伯克利(BSD)的数据库目前功能最强大、特性最丰富和最复杂的研究计划，目前是最重要的开源数据库产品开发项目之一，有着非常广泛的用户。
GeoServer：是OpenGIS Web服务器规范的J2EE实现，利用GeoServer可以方便的发布地图数据，允许用户对特征数据进行更新、删除、插入操作，通过GeoServer可以比较容易的在用户之间迅速共享空间地理信息。
OpenLayers：是一个专为Web GIS客户端开发提供的JavaScript类库包，用于实现标准格式发布的地图数据访问。
手机App以Android 8.0SDK为基础，采用Java语言进行编程，采用SQLite数据库存储数据，以MPAndroidChart进行图表绘制。
Android 8.0 SDK：为谷歌公司推出的Android平台,其API旨在为开发人员提供完全开放和免费的服务，它包含了使用这种编程语言开始构建应用程序所需的一切，以及用于在完成后测试它们的全功能设备模拟器。
Java语言：是一门面向对象编程语言，不仅吸收了C++语言的各种优点，还摒弃了C++里难以理解的多继承、指针等概念，因此Java语言具有功能强大和简单易用两个特征。
SQLite数据库：是一款轻型的数据库，是遵守ACID的关系型数据库管理系统，它包含在一个相对小的C库中。它是D.RichardHipp建立的公有领域项目。
MPAndroidChart：是一个强大的Android图表视图、图表图库，支持线条-饼图-雷达-气泡和烛台图表以及缩放，拖动和动画。
本系统的操作步骤如下：
步骤1：通过瓦斯抽采数据统一采集软件采集野外分站、抽放控制柜、组态软件、便携式测量仪的瓦斯抽采在线监测数据，通过抽采达标评判Web终端交互界面录入人工测量数据。
步骤2：利用数据预处理方法对在线监测数据与人工测量数据进行预处理并保存至关系型数据库中。
步骤3：通过瓦斯抽采达标评判Web终端录入工作面、评价单元、煤层基本参数、现场实测参数等基本信息，对评价单元进行划分合理性评判、基础条件评判、预评判、终评判。对评判合格的评价单元，导出评判报告，对于评判不合格的评价单元，自动显示预估剩余达标时间。
步骤4：将抽放系统图通过瓦斯抽采达标评判Web终端导入系统中，在GIS图上绘制巷道、采掘工作面、评价单元、计量点、钻场。
步骤5：登录手机App，查看抽采监测及达标评判的相关监测报警数据。
抽采评判流程包含以下步骤：
步骤1：在抽采达标评判Web终端交互界面录入采掘工作面定义信息；
步骤2：在已建立的采掘工作面中录入评价单元定义信息，录入信息保存后对评价单元的划分合理性进行评判；
步骤3：在已建立的评价单元中录入人工测点定义信息及人工测量数据；
步骤4：给评价单元配置在线计量点、人工测点；
步骤5：在已建立的评价单元中录入煤层基本参数信息；
步骤6：对评价单元进行基础条件评判；
步骤7：对基础条件评判合格的评价单元进行抽采效果预评判，评判完成后展示各项评判结果；
步骤8：对抽采效果预评判合格的评价单元录入现场实测参数；
步骤9：对已录入现场实测参数的评价单元进行抽采效果终评判，评判完成后展示各项评判结果；
步骤10：对终评判不合格的评价单元，给出预估剩余时间，对终评判合格的评价单元，导出评判报告。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种煤矿瓦斯抽采多源数据采集及抽采效果评判系统，其特征在于：包括瓦斯抽采数据统一采集模块、抽采达标评判终端模块、手持终端模块；
所述瓦斯抽采数据统一采集模块，包括接收单元、抽放控制柜数据分发单元、便携式设备数据采集单元，用于实时采集瓦斯抽采数据，并对数据预处理，将预处理后的数据转换为结构化数据保存至数据库中；
所述抽采达标评判终端模块，用于可视化显示数据库中的瓦斯抽采数据，通过交互界面实现瓦斯抽采数据的录入、修改、删除、查看；通过评价单元对瓦斯抽采数据进行分析，从而对抽采效果进行评判，包括合理性评判、基础条件评判、预评判和终评判；对评判不合格的，评价单元给出预估达标日期提示；对于评价合格的，评价单元导出评判报告；
所述手持终端模块用于与抽采达标评判终端模块无线连接，实时显示各类异常、报警、抽采不达标以及推送消息；
所述抽放控制柜数据分发单元用于改造抽放控制柜通讯机制，实现多路上位机同时、并发的数据采集；
所述基础条件评判为：同时根据钻孔的二维、三维控件坐标数据，绘制二维、三维抽采钻孔布置图，对抽采钻孔布置的合理性进行评判，结合瓦斯抽采规划、年度计划、抽采达标工艺方案设计、抽采竣工验收资料的人工填报数据对评价单元进行评判；
预评判为：根据瓦斯抽采达标评判模型，结合瓦斯监测数据与人工填报的测流数据，对评价单元的划分合理性、残余瓦斯含量、残余瓦斯压力进行评判，以列表的形式展示评判结果；
终评判为：根据终判实测数据，结合瓦斯监测数据与人工填报的测流数据，对评价单元的划分合理性、残余瓦斯含量、残余瓦斯压力、风速、回风流瓦斯浓度进行评判，以列表的形式展示评判结果；
所述划分合理性评判以预抽时间差异性系数η衡量：
Figure FDA0003623706890000011
式中：η为预抽时间差异系数；Tmax为预抽时间最长的钻孔抽采天数；Tmin为预抽时间最短的钻孔抽采天数；
瓦斯涌出量主要来自于开采层的采煤工作面，预判以残余瓦斯含量、残余瓦斯压力、可解析瓦斯量衡量，可解吸瓦斯量Wj计算方法为：
Wj＝WCY-WCC
式中：Wj为煤的可解吸瓦斯量；WCC表示煤在标准大气压力下的残存瓦斯含量，按下式计算：
Figure FDA0003623706890000021
WCY表示抽采瓦斯后煤层的残余瓦斯含量，按下式计算：
Figure FDA0003623706890000022
式中，W0表示煤的原始瓦斯含量；Q表示评价单元钻孔抽排瓦斯总量；G表示评价单元参与计算煤炭储量；
煤的残余相对瓦斯压力PCY按下式计算：
Figure FDA0003623706890000023
式中：WCY表示残余瓦斯含量，a,b表示吸附常数，PCY表示煤层残余相对瓦斯压力，Pa表示标准大气压力，Ad表示煤的灰分，Mad表示煤的水分，π表示煤的孔隙率，γ表示煤的容重；
对于瓦斯涌出量主要来自于临近层的采煤工作面，预判以残余瓦斯含量、残余瓦斯压力、工作面瓦斯抽采率衡量，工作面瓦斯抽采率ηm计算方法：
Figure FDA0003623706890000024
式中：Qmc表示回采期间，当月工作面月平均瓦斯抽采量，其测定和计算方法为：在工作面范围内包括地面钻井、井下抽采各瓦斯抽采干管上安装瓦斯抽采检测、监测装置，按月取各测定值的平均值之和为当月工作面平均瓦斯抽采量；
Qmf表示当月工作面风排瓦斯量，其测定和计算方法为：工作面所有回风流排出瓦斯量减去所有进风流带入的瓦斯量，按天取平均值为当天回采工作面风排瓦斯量，取当月中最大一天的风排瓦斯量为当月回采工作面风排瓦斯量；
终评判与预评判的指标一致，在此基础上对风速和回风流瓦斯浓度进行评判；
采掘工作面风速Vg计算方法：
Vg＝Qg/(60×Sg)
式中：Vg表示采掘工作面风速，Qg表示采掘工作面设计配风量；Sg表示采掘巷道设计断面面积，采掘工作面回风流瓦斯浓度Cg计算方法：
Cg＝100×q/(q+Qg)
式中：Cg表示采掘工作面回风流瓦斯浓度，q表示采掘工作面绝对瓦斯涌出量qc，Qg表示采掘工作面设计配风量，采煤工作面绝对瓦斯涌出量qc计算方法
qc＝qxc×We÷1440
式中：qc表示采煤工作面绝对瓦斯涌出量，qxc表示采煤工作面相对瓦斯涌出量qxc，We表示采煤工作面设计日产量；
对于薄及中厚煤层不分层开采时，开采层相对瓦斯涌出量计算方法：
Figure FDA0003623706890000031
式中：K1表示围岩瓦斯涌出系数，取值范围为1.1～1.3；全部陷落法管理顶板，碳质组分较多的围岩，K1取1.3；局部充填法管理顶板K1取1.2；全部填充法管理顶板K1取1.1；砂质泥岩等致密性围岩K1取值可偏小；
K2表示工作面丟煤瓦斯涌出系数，用回采率的倒数来计算；K3表示采区内准备巷道预排瓦斯对开采层瓦斯涌出影响系数；m表示开采层厚度，M表示开采层采高，W0表示煤层原始瓦斯含量，Wc表示残存瓦斯含量；
对于厚煤层开采时，开采层相对瓦斯涌出量计算方法：
qc＝K1×K2×K3×Kf×(W0-Wc)
式中：Kf表示取决于煤层分层数量和顺序的分层瓦斯涌出系数；
对于瓦斯涌出量主要来自于临近层的采煤工作面计算方法：
Figure FDA0003623706890000032
式中：
mi表示第i个临近层煤层厚度，ηi表示第i个临近层瓦斯排放率；W0i表示第i个临近层煤层原始瓦斯含量，Wci表示第i个临近层残存瓦斯含量；
对于掘进工作面，相对瓦斯涌出量计算方法如下：
qc＝q1+q2
式中：q1表示掘进巷道煤壁瓦斯涌出量，q2表示掘进落煤的瓦斯涌出量，掘进巷道煤壁瓦斯涌出量计算方法：
Figure FDA0003623706890000041
式中：D表示巷道断面内暴露煤壁面的周边长度，对于薄及中厚煤层，D＝2m0，m0为开采层厚度；对于厚煤层，D＝2h+b，h及b分别为巷道的高度及宽度；
υ表示巷道平均掘进速度，L表示巷道长度，q0表示煤壁瓦斯涌出量：
q0＝0.026[0.0004(Vt)+0.16]/W0，Vt为煤中挥发分含量，％；
掘进巷道落煤的瓦斯涌出量计算方法：
q2＝S×υ×γ×(W0-Wc)
式中：q2表示掘进巷道落煤的瓦斯涌出量，S表示掘进巷道断面积，υ表示巷道平均掘进速度，γ表示煤的密度；
对于评判不达标的评价单元，采用基于瓦斯衰减系数的预估剩余时间估算法：
Figure FDA0003623706890000042
式中：Q表示抽采达标时还需要抽采的总瓦斯量，由当前评判的残余瓦斯含量wcy、评判达标时的残余瓦斯含量wcyt、煤炭储量G衡量：
Q＝(wcy-wcyt)×G
θi表示第i天的平均瞬时纯流量，由前一天的平均瞬时纯流量θi-1与瓦斯衰减系数
Figure FDA0003623706890000044
衡量：
Figure FDA0003623706890000045
瓦斯衰减系数由评判前t天的平均瞬时纯流量θ0与当前的平均瞬时纯流量θt衡量：
Figure FDA0003623706890000043
d表示距抽采达标还需要的天数。
2.根据权利要求1所述的煤矿瓦斯抽采多源数据采集及抽采效果评判系统，其特征在于：所述瓦斯抽采数据包括野外分站瓦斯抽采数据、安全监控系统抽放控制柜瓦斯抽采数据、便携式瓦斯抽放参数测定仪瓦斯抽采数据；
所述瓦斯抽采数据的类型包括采掘工作面、评价单元、人工测量点、人工测量数据、评价单元测量点配置信息、煤层基本参数、抽采评判标准、现场实测参数、抽采管路、抽采钻孔、钻孔轨迹数据。
3.根据权利要求1所述的煤矿瓦斯抽采多源数据采集及抽采效果评判系统，其特征在于：所述接收单元为利用TCP/IPServer监听野外分站，根据协议解析野外分站通过互联网推送的数据，并将其转换为标准的数据结构存入数据库中。
4.根据权利要求1所述的煤矿瓦斯抽采多源数据采集及抽采效果评判系统，其特征在于：所述瓦斯抽采数据统一采集模块对数据预处理，包括基于EM算法结合滑动窗口的在线监测瓦斯抽采数据处理方法及基于数据拟合的井下管道瓦斯监测值非连续采样插值方法，具体包括：
根据数据连续性规则校验瓦斯抽采数据统一采集模块采集的瓦斯抽采数据，对于校验不合格的数据采用基于EM算法结合滑动窗口的在线监测瓦斯抽采数据处理方法处理；采用基于数据拟合的井下管道瓦斯监测值非连续采样差值方法填充人工测量周期较长的数据之间的缺失数据。
5.根据权利要求2所述的煤矿瓦斯抽采多源数据采集及抽采效果评判系统，其特征在于：所述采掘工作面信息，包括工作面类型、工作面名称、瓦斯涌出量类型、抽采评判标准、可选评判指标、是否属于突出煤层、工作面日产量、设计配风量、回风流设计断面面积、工作面绝对瓦斯涌出量、工作面长度、工作面预排宽度、矿井瓦斯抽采率、工作面描述信息；
所述评价单元信息包括评价单元名称、计量截止日期、最早接抽钻孔日期、最晚接抽钻孔日期、位置地点、风排瓦斯量、评价单元宽度、防突措施设计、描述；
所述人工测量点定义信息包括测点地址、测点编号、抽放管直径、报警时间；
所述人工测量数据包括测定日期、标况瞬时纯流量、瓦斯浓度、抽采负压、管道温度；
所述评价单元测量点配置信息包括评价单元id，测点类型、测点id、测点占比；
所述煤层基本参数信息分为采煤工作面煤层基本参数与掘进工作面煤层基本参数；其中，采煤工作面煤层基本参数包括煤层名称、瓦斯排放率、原始瓦斯含量、原始瓦斯压力、吸附常数a、吸附常数b、水份、灰份、瓦斯衰减时间、容重、孔隙率、煤层厚度、允许最大残余瓦斯含量、允许最大残余瓦斯压力、初始流量、10天后流量、煤层厚度类型、围岩瓦斯涌出系数、丢煤瓦斯涌出系数、预排瓦斯涌出影响系数、分层瓦斯涌出系数；掘进工作面煤层基本参数包括煤层名称、瓦斯排放率、原始瓦斯含量、原始瓦斯压力、吸附常数a、吸附常数b、水份、灰份、瓦斯衰减时间、容重、孔隙率、煤层厚度、允许最大残余瓦斯含量、允许最大残余瓦斯压力、初始流量、10天后流量、煤层厚度类型、巷道长度、巷道宽度、巷道高度、平均掘进速度、煤中挥发份含量；
所述抽采评判标准包括瓦斯涌出量来自于开采层的采煤工作面评判标准、瓦斯涌出量来自于临近层的采煤工作面评判标准及掘进工作面评判标准；
所述现场实测参数包括钻孔异常类型、钻孔异常发生日期、效检孔施工开始日期、效检孔施工结束日期、最大残余瓦斯含量、最大残余瓦斯压力、配风量、回风流断面面积；
所述抽采管路定义信息包括抽采管路编号、抽采管路名称；
所述抽采钻孔定义信息包括评价单元、钻孔清楚、钻孔异常类型、施工日期、开孔位置、钻孔号、方位、倾角、见煤深度、穿煤深度、开孔地理坐标x、开孔地理坐标y、开孔地理坐标z、是否测斜钻孔、终孔层位、钻孔类型、剖面图、平面图、钻孔施工参数；
所述钻孔轨迹数据包括测量时间、深度、倾角、方位角、左右偏差、上下偏差、参数类型。
6.一种煤矿瓦斯抽采多源数据采集及抽采效果评判方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：通过瓦斯抽采数据统一采集模块采集野外分站、抽放控制柜、组态软件、便携式测量仪的瓦斯抽采在线监测数据，通过抽采达标评判终端模块交互界面录入人工测量数据；
步骤2：利用数据预处理方法对在线监测数据与人工测量数据进行预处理并保存至关系型数据库中；
步骤3：通过瓦斯抽采达标评判终端模块录入基本信息，包括工作面、评价单元、煤层基本参数、现场实测参数，通过评价单元对瓦斯抽采数据进行分析，从而对抽采效果进行评判，包括合理性评判、基础条件评判、预评判和终评判；对评判合格的评价单元，导出评判报告，对于评判不合格的评价单元，自动显示预估剩余达标时间；
步骤4：将抽放系统图通过瓦斯抽采达标评判终端模块导入系统中，在GIS图上绘制巷道、采掘工作面、评价单元、计量点、钻场；
步骤5：通过手持终端查看抽采监测及达标评判的相关监测报警数据；
所述基础条件评判为：同时根据钻孔的二维、三维控件坐标数据，绘制二维、三维抽采钻孔布置图，对抽采钻孔布置的合理性进行评判，结合瓦斯抽采规划、年度计划、抽采达标工艺方案设计、抽采竣工验收资料的人工填报数据对评价单元进行评判；
预评判为：根据瓦斯抽采达标评判模型，结合瓦斯监测数据与人工填报的测流数据，对评价单元的划分合理性、残余瓦斯含量、残余瓦斯压力进行评判，以列表的形式展示评判结果；
终评判为：根据终判实测数据，结合瓦斯监测数据与人工填报的测流数据，对评价单元的划分合理性、残余瓦斯含量、残余瓦斯压力、风速、回风流瓦斯浓度进行评判，以列表的形式展示评判结果；
所述划分合理性评判以预抽时间差异性系数η衡量：
Figure FDA0003623706890000071
式中：η为预抽时间差异系数；Tmax为预抽时间最长的钻孔抽采天数；Tmin为预抽时间最短的钻孔抽采天数；
瓦斯涌出量主要来自于开采层的采煤工作面，预判以残余瓦斯含量、残余瓦斯压力、可解析瓦斯量衡量，可解吸瓦斯量Wj计算方法为：
Wj＝WCY-WCC
式中：Wj为煤的可解吸瓦斯量；WCC表示煤在标准大气压力下的残存瓦斯含量，按下式计算：
Figure FDA0003623706890000072
WCY表示抽采瓦斯后煤层的残余瓦斯含量，按下式计算：
Figure FDA0003623706890000073
式中，W0表示煤的原始瓦斯含量；Q表示评价单元钻孔抽排瓦斯总量；G表示评价单元参与计算煤炭储量；
煤的残余相对瓦斯压力PCY按下式计算：
Figure FDA0003623706890000074
式中：WCY表示残余瓦斯含量，a,b表示吸附常数，PCY表示煤层残余相对瓦斯压力，Pa表示标准大气压力，Ad表示煤的灰分，Mad表示煤的水分，π表示煤的孔隙率，γ表示煤的容重；
对于瓦斯涌出量主要来自于临近层的采煤工作面，预判以残余瓦斯含量、残余瓦斯压力、工作面瓦斯抽采率衡量，工作面瓦斯抽采率ηm计算方法：
Figure FDA0003623706890000075
式中：Qmc表示回采期间，当月工作面月平均瓦斯抽采量，其测定和计算方法为：在工作面范围内包括地面钻井、井下抽采各瓦斯抽采干管上安装瓦斯抽采检测、监测装置，按月取各测定值的平均值之和为当月工作面平均瓦斯抽采量；
Qmf表示当月工作面风排瓦斯量，其测定和计算方法为：工作面所有回风流排出瓦斯量减去所有进风流带入的瓦斯量，按天取平均值为当天回采工作面风排瓦斯量，取当月中最大一天的风排瓦斯量为当月回采工作面风排瓦斯量；
终评判与预评判的指标一致，在此基础上对风速和回风流瓦斯浓度进行评判；
采掘工作面风速Vg计算方法：
Vg＝Qg/(60×Sg)
式中：Vg表示采掘工作面风速，Qg表示采掘工作面设计配风量；Sg表示采掘巷道设计断面面积，采掘工作面回风流瓦斯浓度Cg计算方法：
Cg＝100×q/(q+Qg)
式中：Cg表示采掘工作面回风流瓦斯浓度，q表示采掘工作面绝对瓦斯涌出量qc，Qg表示采掘工作面设计配风量，采煤工作面绝对瓦斯涌出量qc计算方法
qc＝qxc×We÷1440
式中：qc表示采煤工作面绝对瓦斯涌出量，qxc表示采煤工作面相对瓦斯涌出量qxc，We表示采煤工作面设计日产量；
对于薄及中厚煤层不分层开采时，开采层相对瓦斯涌出量计算方法：
Figure FDA0003623706890000081
式中：K1表示围岩瓦斯涌出系数，取值范围为1.1～1.3；全部陷落法管理顶板，碳质组分较多的围岩，K1取1.3；局部充填法管理顶板K1取1.2；全部填充法管理顶板K1取1.1；砂质泥岩等致密性围岩K1取值可偏小；
K2表示工作面丟煤瓦斯涌出系数，用回采率的倒数来计算；K3表示采区内准备巷道预排瓦斯对开采层瓦斯涌出影响系数；m表示开采层厚度，M表示开采层采高，W0表示煤层原始瓦斯含量，Wc表示残存瓦斯含量；
对于厚煤层开采时，开采层相对瓦斯涌出量计算方法：
qc＝K1×K2×K3×Kf×(W0-Wc)
式中：Kf表示取决于煤层分层数量和顺序的分层瓦斯涌出系数；
对于瓦斯涌出量主要来自于临近层的采煤工作面计算方法：
Figure FDA0003623706890000091
mi表示第i个临近层煤层厚度，ηi表示第i个临近层瓦斯排放率；W0i表示第i个临近层煤层原始瓦斯含量，Wci表示第i个临近层残存瓦斯含量；
对于掘进工作面，相对瓦斯涌出量计算方法如下：
qc＝q1+q2
式中：q1表示掘进巷道煤壁瓦斯涌出量，q2表示掘进落煤的瓦斯涌出量，掘进巷道煤壁瓦斯涌出量计算方法：
Figure FDA0003623706890000092
式中：D表示巷道断面内暴露煤壁面的周边长度，对于薄及中厚煤层，D＝2m0，m0为开采层厚度；对于厚煤层，D＝2h+b，h及b分别为巷道的高度及宽度；
υ表示巷道平均掘进速度，L表示巷道长度，q0表示煤壁瓦斯涌出量：
q0＝0.026[0.0004(Vt)+0.16]/W0，Vt为煤中挥发分含量，％；
掘进巷道落煤的瓦斯涌出量计算方法：
q2＝S×υ×γ×(W0-Wc)
式中：q2表示掘进巷道落煤的瓦斯涌出量，S表示掘进巷道断面积，υ表示巷道平均掘进速度，γ表示煤的密度；
对于评判不达标的评价单元，采用基于瓦斯衰减系数的预估剩余时间估算法：
Figure FDA0003623706890000093
式中：Q表示抽采达标时还需要抽采的总瓦斯量，由当前评判的残余瓦斯含量wcy、评判达标时的残余瓦斯含量wcyt、煤炭储量G衡量：
Q＝(wcy-wcyt)×G
θi表示第i天的平均瞬时纯流量，由前一天的平均瞬时纯流量θi-1与瓦斯衰减系数
Figure FDA0003623706890000095
衡量：
Figure FDA0003623706890000094
瓦斯衰减系数由评判前t天的平均瞬时纯流量θ0与当前的平均瞬时纯流量θt衡量：
Figure FDA0003623706890000101
d表示距抽采达标还需要的天数。
7.根据权利要求6所述的煤矿瓦斯抽采多源数据采集及抽采效果评判方法，其特征在于：步骤S3中所述评价单元的评判流程包括以下步骤：
步骤31：在抽采达标评判终端模块交互界面录入采掘工作面定义信息；
步骤32：在已建立的采掘工作面中录入评价单元定义信息，录入信息保存后对评价单元的划分合理性进行评判；
步骤33：在已建立的评价单元中录入人工测点定义信息及人工测量数据；
步骤34：给评价单元配置在线计量点、人工测点；
步骤35：在已建立的评价单元中录入煤层基本参数信息；
步骤36：对评价单元进行基础条件评判；
步骤37：对基础条件评判合格的评价单元进行抽采效果预评判，评判完成后展示各项评判结果；
步骤38：对抽采效果预评判合格的评价单元录入现场实测参数；
步骤39：对已录入现场实测参数的评价单元进行抽采效果终评判，评判完成后展示各项评判结果；
步骤310：对终评判不合格的评价单元，给出预估剩余时间，对终评判合格的评价单元，导出评判报告。
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