BR112012013923B1 - Método implementado por computador para gerar dados em uma rede industrial monitorada. - Google Patents

Abstract

gerenciamento de distribuição de produto volumérico. a presente invenção refere-se a um sistema de cobrança para contratos de suprimento em uma rede industrial que é descrito. no caso de uma tubulação, um computador de fluxo de processo instalado em cada local de cliente pode receber, cada um, leituras de fluxo instantâneo de um medidor de fluxo. o computador de fluxo de processo pode ser configurado para acumular volumes de produto em diferentes grupos de volume, onde cada grupo de volume corresponde a uma faixa de taxas de fluxo instantâneo. grupo de volumes diferentes podem ser associados a diferentes taxas cobradas a um cliente. os grupos de volume podem ser designados por um sistema de computação rodando um aplicativo de cobrança em um centro de controle de operações de tubulação. os grupos de volume podem ser determinados para clientes individuais com base em um sumário de contrato de um acordo entre um determinado cliente e o operador de uma rede industrial.

Description

Antecedentes

[001] Geralmente, um sistema de tubulação fornece um condutode tubo contínuo que inclui uma variedade de componentes e equipamento, por exemplo, válvulas, estações de compressor, sistemas de comunicações, e medidores. Uma tubulação pode ser utilizada para transportar materiais líquidos ou gasosos de um ponto para outro, normalmente de um ponto (ou pontos) de produção ou processamento para outro, ou para pontos de uso. Isso é, de um produtor de produtos distribuídos através da tubulação para consumidores. Por exemplo, uma unidade de separação de ar pode ser utilizada para separar o ar atmosférico em componentes gasoso (por exemplo, gás de oxigênio (O2), gás de nitrogênio (N2), gás de argônio (Ar), etc.) distribuídos para uma variedade de clientes em pontos a jusante ao longo de uma tubulação. De forma similar, o gás de hidrogênio (H2) pode ser gerado utilizando um reformador de vapor de metano ou outros processos de reforma. Nas estações de compressor, os compressores mantêm a pressão de material na tubulação à medida que são transportados. De forma similar, para uma tubulação que suporta líquido, as bombas podem ser utilizadas para introduzir e manter pressão para uma substância líquida transportada pela tubulação.

[002] Criar e manter um sistema de tubulação pode ser bem caro ecomplexo, e as operações de um sistema de tubulação são frequentemente coordenadas e controladas a partir de um centro de controle de operações central. Em tal centro de controle, um operador pode monitorar os dados de processo relacionados com o estado operacional da tubulação e cada um de seus elementos constituintes utilizando um sistema SCADA (Controle de Supervisão e Aquisição de Dados). Outros sistemas e processos industriais complexos utilizam uma abordagem similar. Por exemplo, uma refinaria de petróleo (em uma extremidade de uma tubulação) pode ser monitorada a partir de um centro de controle central utilizando uma base de dados de situação em tempo real configurada para receber dados coletados a partir dos dispositivos de campo da refinaria. De forma similar, as instalações de geração elétrica, produção química ou instalações de processamento, laminadores de aço, fábricas, linhas de montagem, etc., são frequentemente monitorados utilizando um centro de controle de operações centralizado.

[003] Em adição à complexidade desses tipos de operaçõesindustriais grandes, um operador precisa monitorar quanto produto é distribuído para qualquer cliente determinado para fins de cobrança. Por exemplo, um operador de tubulação pode ter clientes, cada um dos quais um conjunto distinto de exigências contratuais que afetam como o operador da tubulação pode carregar, por exemplo, para uma distribuição de volume mínimo, pontos de preço para diferentes taxas de fluxo instantâneas, exigências de força maior, exigências de passagem, (custos de produção que são passados para o cliente), e ajustes de preço, etc. Sumário

[004] As modalidades da invenção fornecem técnicas para clientesde cobrança retirando um produto de uma grande rede industrial, tal como uma tubulação. Uma modalidade da invenção inclui um método para a geração de dados de cobrança para um contrato de suprimento em uma rede industrial monitorada. O Método pode geralmente incluir a identificação de um ou mais grupos de acúmulo volumétrico para um dispositivo de fluxo de processo em um local de cliente. O local de cliente recebe o produto distribuído através da rede industrial monitorada de acordo com o contrato de suprimento. O método também pode incluir a transmissão de grupos de acúmulo volumétrico para o dispositivo de fluxo de processo. O dispositivo de fluxo de processo propriamente dito pode ser configurado para receber, a partir de um medidor de fluxo, um volume do produto distribuído para o local do cliente, com relação a uma frequência de amostragem especificada para o medidor de fluxo e acumular as quantidades de volume em um ou mais dos grupos de acúmulo volumétrico com base na taxa de fluxo recebida do medidor de fluxo e da frequência de amostragem. O método pode incluir adicionalmente o recebimento, a partir do dispositivo de fluxo de processo, do volume acumulado para cada um dos grupos de acúmulo volumétrico.

[005] Em uma modalidade particular, a rede industrial monitoradaé uma tubulação. Em tal caso, o medidor de fluxo pode medir um fluxo instantâneo de produto distribuído através da tubulação para o local do cliente e cada grupo de acúmulo volumétrico pode corresponder a uma faixa de taxas de fluxo instantâneo. Os grupos de acúmulo volumétrico podem ser distribuídos a partir do contrato de suprimento.

Breve Descrição dos Desenhos

[006] Para uma compreensão mais profunda da natureza e dosobjetivos da presente invenção, referência deve ser feita à descrição detalhada a seguir, tirada em conjunto com os desenhos em anexo, onde elementos similares recebem as mesmas referências numéricas ou referências numéricas análogas e onde:a figura 1 é uma ilustração de uma tubulação monitorada e um centro de controle de operações, de acordo com uma modalidade da invenção;a figura 2 é uma vista mais detalhada do processo de computador da figura 1, de acordo com uma modalidade da invenção;a figura 3 é uma vista mais detalhada do sistema de computação de cobrança da figura 1, de acordo com uma modalidade da invenção; a figura 4 ilustra um sumário de contrato ilustrativo e um conjunto de regras de cobrança derivadas a partir do sumário de contrato, de acordo com uma modalidade da invenção;a figura 5 ilustra um método para acumular e reportar os dados de cobrança volumétricos relacionados com as operações de um sistema industrial, tal como uma tubulação, de acordo com uma modalidade da invenção;a figura 6 ilustra um método para geração de um valor de cobrança relativo a um contrato de suprimento em uma rede industrial, tal como uma tubulação, de acordo com uma modalidade da invenção;a figura 7 ilustra um método de geração de grupos volumétricos atualizados para produto distribuído através de um sistema industrial grande, tal como uma tubulação, de acordo com uma modalidade da invenção.

Descrição das Modalidades Preferidas

[007] As modalidades da invenção incluem um sistema decobrança para suprir contratos em uma rede industrial. No contexto de um sistema de tubulação, por exemplo, um computador de fluxo de processo instalado em cada local de cliente pode receber leituras de fluxo instantâneas de um medidor de fluxo. O medidor de fluxo mede quanto volume de produto um cliente puxa de uma tubulação em um determinado momento, por exemplo, segundo por segundo, e envia essa informação para o computador de fluxo de processo. Pela medição em intervalos frequentes, o medidor de fluxo pode capturar o fluxo de produto instantâneo de curta duração, porém de altos picos, que, do contrário, são perdidos quando as taxas de fluxo são amostradas com menor frequência. Nos casos onde uma taxa cobrada de um cliente depende da taxa de fluxo, isso permite que o operador da tubulação determine com maior precisão quanto volume está sendo distribuído em diferentes taxas de fluxo. O computador de fluxo de processo pode ser configurado para acumular volumes de produto em diferentes grupos de volume, onde cada grupo de volume corresponde a uma faixa de taxas de fluxo instantâneas. Os diferentes grupos de volume podem ser associados com diferentes taxas cobradas finalmente ao cliente. Por exemplo, um cliente pode ser cobrado $X por unidade para retirar o produto em uma primeira taxa volumétrica e $Y por unidade para retirada do produto em uma segunda taxa volumétrica.

[008] Em uma modalidade, os grupos de volume são designadospor um sistema de computação rodando um aplicativo de cobrança em um centro de controle de operações de tubulação. O aplicativo de cobrança pode ter acesso a ambas as exigências contratuais particulares associadas com um cliente determinado além de eventos externos que podem se relacionar com vários grupos designados para o computador de fluxo de processo em um local de cliente determinado. Por exemplo, um contrato pode permitir que um operador configure os grupos de volume com base em uma variedade de fatores externos (por exemplo, o preço da eletricidade) ou um valor atual de vários índices. O aplicativo de cobrança utiliza esses fatores para configurar os grupos de volume para um cliente determinado. Dessa forma, os grupos de volume são configurados para clientes individuais com base na disposição contratual entre um determinado cliente e o operador da tubulação.

[009] Adicionalmente, os grupos de volume podem ser dinâmicos.Por exemplo, no caso de um evento climático importante, um contrato pode mudar a forma na qual os volumes devem ser acumulados em um local do cliente. De forma similar, um cliente pode ter um volume mínimo de retirada ou pagamento durante um período de cobrança. Em tal caso, o computador de fluxo de processo pode acumular o volume em um único grupo representando o mínimo de retirada ou pagamento. Uma vez que o volume mínimo é alcançado, o aplicativo de cobrança pode enviar um novo conjunto de grupos de volume para o medidor de fluxo de processo nesse local de cliente em particular. Os grupos de volume atualizados podem ser baseados em qualquer termo contratual especificado para volumes que excedam o mínimo de retirada ou pagamento e quaisquer condições relevantes (por exemplo, um índice de mercado para compra de eletricidade), como determinado pelo sistema de cobrança no centro de controle de operações.

[010] O computador de fluxo de processo pode transmitirperiodicamente os volumes acumulados de um determinado local de cliente para um centro de controle de operações de tubulação, onde tais dados podem ser armazenados por um sistema SCADA. Em uma modalidade, o sistema SCADA pode fornecer uma base de dados de situação em tempo real (que reflete os dados de processo atuais do sistema industrial) e uma base de dados de histórico (que alcança os dados de processo do sistema industrial à medida que o mesmo muda com o tempo). Por exemplo, a base de dados em tempo real pode fornecer os acúmulos volumétricos mais recentes recebidos a partir do computador de fluxo de processo em cada local de cliente. De forma similar, a base dados de histórico pode incluir cada acúmulo volumétrico previamente recebido dos computadores de fluxo de processo. Em uma modalidade, o aplicativo de cobrança pode utilizar os dados armazenados no sistema SCADA para determinar um valor de cobrança para qualquer período desejado. Um conjunto de variáveis de cobrança (representando quantidades de passagem e ajustes de preço que dependem de fatores externos) pode ser utilizado juntamente com os volumes de produto acumulados em cada grupo de volume para chegar a um valor de cobrança para um período em particular. Dessa forma, o aplicativo de cobrança permite que o operador da tubulação crie faturas com base em acúmulos de volume em tempo real além de qualquer valor externo especificado em um acordo de cliente em particular.

[011] Adicionalmente, o aplicativo de cobrança pode permitir queo operador adicione novos acordos (ou atualize um acordo) gerenciados pelo aplicativo de cobrança, computadores de fluxo de processo e medidores de fluxo. Adicionalmente, o aplicativo de cobrança pode permitir que o operador crie quaisquer ajustes manuais desejados a quaisquer fatores utilizados para se chegar a um valor de cobrança (ou simplesmente atualizar um valor de fatura). Adicionalmente ainda, o aplicativo de cobrança pode reportar dados para um sistema de contabilidade (por exemplo, um sistema de contas a receber e/ou um livro caixa geral), permitindo que outras unidades do negócio com acesso à informação capturada pelos computadores de fluxo de processo e medidores de fluxo, armazenada no sistema SCADA, e processada pelo aplicativo de cobrança. Os dados dos vários sistemas de computação também podem ser periodicamente transmitidos para um depósito de dados fora do centro de controle de operações.

[012] A seguir, é feita referência às modalidades da invenção. Noentanto, deve-se compreender que a invenção não está limitada às modalidades descritas específicas. Ao invés disso, qualquer combinação de características e elementos a seguir, relacionadas a diferentes modalidades ou não, é contemplada para implementar e praticar a invenção. Adicionalmente, apesar de as modalidades da invenção poderem alcançar as vantagens sobre outras possíveis soluções e/ou através da técnica anterior, caso ou não uma vantagem em particular é alcançada por uma modalidade determinada não é limitador da invenção. Dessa forma, os aspectos, características, modalidades e vantagens a seguir são meramente ilustrativos e não devem ser considerados elementos ou limitações das reivindicações em anexo exceto onde explicitamente mencionado em uma reivindicação. Da mesma forma, referência a "a invenção" não deve ser considerada uma generalização de qualquer matéria inventiva descrita aqui e não deve ser considerado um elemento ou limitação das reivindicações em anexo exceto onde explicitamente mencionado nas reivindicações.

[013] Uma modalidade da invenção é implementada como umproduto de programa para uso com um sistema de computador. Os programas do produto de programa definem as funções das modalidades (incluindo os métodos descritos aqui) e podem ser contidos em uma variedade de mídia de armazenamento legível por computador. Mídia de armazenamento legível por computador ilustrativa inclui, mas não está limitada a: (i) mídia de armazenamento que não pode ser escrita (por exemplo, dispositivos de memória de leitura apenas dentro de um computador tal como discos de CD-ROM legíveis por um aparelho de CD-ROM) onde a informação é armazenada permanentemente; (ii) mídia de armazenamento que pode ser escrita (por exemplo, disquetes com um acionador de disquete ou um acionador de disco rígido) onde a informação passível de alteração é armazenada. Tal mídia de armazenamento legível por computador, quando portando instruções legíveis por computador que direcionam as funções da presente invenção, são modalidades da presente invenção. Outras mídias incluem mídia de comunicações através da qual a informação é transportada para um computador, tal como através de um computador ou rede de telefonia, incluindo redes de comunicações sem fio. A última modalidade inclui especificamente informação de transmissão e/ou da Internet e outras redes. Tal mídia de comunicações, quando portando instruções legíveis por computador que direcionam as funções da presente invenção, são modalidades da presente invenção. Em um sentido amplo, a mídia de armazenamento legível por computador e a mídia de comunicações podem ser referidas aqui como mídia legível por computador.

[014] Em geral, as rotinas executadas para implementar asmodalidades da invenção, podem ser parte de um sistema operacional ou um aplicativo específico, componente, programa, módulo, objeto ou sequência de instruções. O programa de computador da presente invenção é tipicamente constituído de uma multiplicidade de instruções que serão traduzidas pelo computador nativo em um formato legível por maquina e, dessa forma, instruções executáveis. Além disso, os programas são constituídos de variáveis e estruturas de dados que residem localmente no programa ou são encontradas na memória ou nos dispositivos de armazenamento. Adicionalmente, vários programas descritos aqui podem ser identificados com base no aplicativo para o qual são implementados em uma modalidade específica da invenção. No entanto, deve-se apreciar que qualquer nomenclatura de programa em particular que segue é utilizada meramente para fins de conveniência, e, dessa forma, a invenção não deve ser limitada ao uso apenas em qualquer aplicativo específico identificado aqui.

[015] Uma modalidade particular da invenção é descrita utilizandouma tubulação como um elemento de operação industrial grande gerenciada utilizando um aplicativo de cobrança e sistemas descritos aqui. No entanto, deve-se compreender que a invenção pode ser adaptada para uso com uma ampla variedade de sistemas industriais com exigências de cobrança complexas incluindo, por exemplo, instalações de geração elétrica, instalações de produção química ou de processamento, laminadores de aço, fábricas, linhas de montagem, etc. De acordo, as referências a um sistema de tubulação são meramente ilustrativas e não limitadoras.

[016] A figura 1 é uma ilustração de um sistema 100 que inclui umatubulação monitorada 105 e um centro de controle de operações 102, de acordo com uma modalidade da invenção. Como ilustrado, uma tubulação 105 conecta uma instalação de produção/processamento 107 e dois locais de distribuição de produto 1201-2. A instalação de produção 107 pode representar, por exemplo, uma fábrica de produção de gás molecular que inclui uma ou mais unidades de separação de ar utilizadas para purificar as substâncias gasosas da atmosfera ambiente. O produto resultante é distribuído para as estações 1201-2 através da tubulação 105. De forma ilustrativa, a tubulação 105 inclui segmentos de tubulação 10914. Os segmentos de tubulação 1091, 1092, 1093 fornecem um percurso da instalação de produção 107 para o local de distribuição 1202 e os segmentos de tubulação 1091 e 1094 fornecem um percurso da instalação de produção 107 para a estação de distribuição 1201. Adicionalmente, a tubulação 105 inclui as estações de compressor 110 e 120 utilizadas para manter a pressão das substâncias gasosas à medida que são transportadas através da tubulação 105 a partir da instalação de produção 107 para os locais de distribuição 1201-2.

[017] As estações de compressor 110 e 115 podem incluir oequipamento de sensor utilizado para monitorar os aspectos do estado operacional da tubulação 105. Para uma tubulação de gás pressurizada, por exemplo, uma ampla variedade de dispositivos de campo e parâmetros pode ser monitorada incluindo, por exemplo, a pressão de gás de entrada, pressão de gás de saída, temperatura de gás, temperatura de líquido de resfriamento, taxas de fluxo, e consumo de energia, entre outras coisas. De forma similar, o estado operacional dos vários dispositivos de campo, unidades de separação de ar, e equipamento na instalação de produção 107 e estações de distribuição 1201-2 podem ser monitorados pelo equipamento de sensor. Obviamente, para outras redes industriais e sistemas, os sensores e equipamento de monitoramento podem ser selecionados para se adequar às necessidades de um caso em particular. De forma ilustrativa, os locais de fluxo 1201-2 incluem, cada um, um medidor de fluxo respectivo 1221-2 e um computador de fluxo de processo 1241-2. Em uma modalidade, os medidores de fluxo 1221-2 podem ser configurados para amostrar as taxas de fluxo instantâneo do produto tirado a partir da tubulação 105 pelas estações de distribuição 1201-2 em um intervalo especificado (por exemplo, uma vez a cada segundo). As taxas de fluxo instantâneas podem ser transmitidas para o computador de fluxo de processo respectivo 1241-2. Por sua vez, o computador de fluxo de processo 1241-2 recebe a taxa de fluxo amostrada e atualiza o volume acumulado em um ou mais grupos de volume. Cada grupo de volume pode corresponder geralmente a uma faixa de taxas de fluxo instantâneas. Isso é, o computador de fluxo de processo 124 pode atualizar um acúmulo de volume em um grupo de volume com base em uma quantidade de volume retirada pelo cliente na taxa de fluxo instantânea amostrada para o período de amostragem.

[018] Em uma modalidade, os volumes acumulados pelocomputador de fluxo de processo 124 podem ser transmitidos para o centro de controle de operação 102 através da rede 1332 em intervalos periódicos, por exemplo, uma vez por hora. Os sensores em uma variedade de pontos na tubulação 105 também podem transmitir informação referente ao estado operacional da tubulação 105 para o centro de controle de operação 102 através da rede 1332, como representado pelas setas conectando a instalação de produção 107, estações de compressor 110 e 115 e locais de distribuição 1201-2 para a rede 1332. O centro de controle de operação de tubulação 102 pode empregar um número de sistemas de computador rodando programas de aplicativo utilizados para coordenar, monitorar, e controlar as operações da tubulação 105, incluindo um sistema de cobrança 170 configurado para gerenciar a cobrança para volumes de produto distribuídos para clientes nos locais de distribuição 1201-2.

[019] De forma ilustrativa, o centro de controle de operações detubulação 102 inclui um sistema SCADA (Controle de Supervisão e Aquisição de Dados) 130, uma base de dados em tempo real 133 e uma base de dados de histórico 134, um sistema de contabilidade 150 e o sistema de cobrança 170, cada um se comunicando através de uma rede 1331. Adicionalmente, um sistema de computação pode fornecer uma interface remota para os sistemas de computação no centro de controle de operações 102. Dessa forma, como ilustrado, o cliente remoto 160 se comunica através da rede 1331 com os sistemas de computador do centro de controle de operações 102. Por exemplo, um usuário pode interagir com um navegador da rede 165 para acessar os dados SCADA através da rede 1331. Os sistemas de computador 130, 133, 134, 150, 160 e 170 são incluídos de modo a serem representativos dos sistemas de computador existentes, por exemplo, computadores desktop, computadores servidores, computadores laptop, computadores tablet e similares. No entanto, as modalidades da invenção não estão limitadas a qualquer sistema de computação em particular, aplicativo, dispositivo, arquitetura ou rede, e ao invés disso, podem ser adaptadas para levarem vantagem de novos sistemas de computação e plataformas à medida que se tornarem disponíveis. Adicionalmente, os versados na técnica reconhecerão que as ilustrações dos sistemas de computador 130, 133, 134, 150, 160 e 170 são simplificadas para destacar os aspectos da presente invenção e que sistemas e redes de computação incluem tipicamente uma variedade de componentes não ilustrados na figura 1.

[020] Em uma modalidade, o sistema SCADA 130 é configuradopara coletar dados em tempo real de sensores na tubulação 105 e computadores de fluxo de processo 1241-2 em locais de distribuição 1201-2 a fim de controlar o equipamento e monitorar as condições na tubulação 105. Como notado acima, por exemplo, no contexto dessa descrição, o sistema SCADA 130, pode receber acúmulos volumétricos de produto retirada em locais de distribuição 1201-2 classificados por grupo de volume. Os dados monitorados podem ser armazenados na base de dados em tempo real 133. A base de dados em tempo real 133 geralmente armazena o último valor conhecido para cada elemento do elemento ou componente de um sistema industrial (por exemplo, tubulação 105) monitorado utilizando o sistema 100. Isso é, a base de dados em tempo real 133 pode armazenar valores de dados, cada um representando um parâmetro monitorado da tubulação 105 e o valor operacional atual desse parâmetro (por exemplo, os dados de acúmulo volumétrico mais recentes recebidos a partir dos computadores de fluxo de processo 1241-2). Os dados podem ser escritos na base de dados em tempo real 133 periodicamente, onde os valores são atualizados em intervalos regulares, ou com base em exceção, onde novos valores são escritos em base de dados em tempo real 133 apenas quando o valor monitorado muda mais do que um valor predeterminado. Por sua vez, o sistema de cobrança 170 pode utilizar os dados de acúmulo volumétrico para computar um valor de fatura para um determinado cliente, com base nos volumes acumulados, fatores externos (por exemplo, quantidades de passagem tal como custo de eletricidade) e quaisquer ajustes de cobrança especificados em um acordo entre o produtor e o consumidor do produto distribuição através da tubulação 105. A base de dados de histórico 134 pode ser configurada para recuperar (ou receber) os valores para os parâmetros monitorados a partir da base de dados em tempo real 133. Dessa forma, a base de dados de histórico 134 fornece um arquivo de valores da base de dados em tempo real 133.

[021] Obviamente, a aparência, comportamento e capacidadesdas interfaces disponibilizadas pelo sistema de cobrança 170 podem ser personalizados para se adequar às necessidades de um caso em particular. Adicionalmente, apesar de o sistema SCADA 130, a base de dados em tempo real 133, o sistema de histórico 134, o sistema de contabilidade 150 e o sistema de cobrança 170 serem ilustrados como componentes separados, os versados na técnica reconhecerão que esses componentes podem ser aplicativos rodando em um único sistema de computação, ou em múltiplos sistemas de computação e, adicionalmente, que esses componentes podem ser configurados de várias formas.

[022] A figura 2 é uma vista mais detalhada do computador de fluxode processo 124 da figura 1, de acordo com uma modalidade da invenção. Como ilustrado, o computador de fluxo de processo 124 inclui, sem limitação, uma unidade de processamento central (CPU) 205, uma interface de rede 215, uma interconexão 220, uma memória 225 e um armazenador 230. O computador de fluxo de processo 124 também pode incluir uma interface de dispositivo I/O 210 conectando dispositivos I/O 212 (por exemplo, teclado, monitor e mouse) para ao computador de fluxo de processo 124. Adicionalmente, o medido de fluxo 122 é ilustrado conectado à tubulação 105.

[023] Em geral, a CPU 205 recupera e executa as instruções deprogramação armazenadas na memória 225. De forma similar, a CPU 205 armazena e recupera dados de aplicativo residentes na memória 225. A interconexão 220 facilita a transmissão das instruções de programação e dados de aplicativo entre a CPU 205. A interface de dispositivos I/O 210, o armazenador 230, a interface de rede 215, a memória 225, CPU 205 são incluídos de modo a serem representativos de uma única CPU, múltiplas CPUs, uma única CPU possuindo múltiplos núcleos de processamento, e similares. E a memória 225 é geralmente incluída para ser representativa de uma memória de acesso randômico. O armazenador 230 pode ser um dispositivo de armazenamento de disco rígido. Apesar de ilustrado como uma unida unidade, o armazenador 230 pode ser uma combinação de dispositivos de armazenamento fixos e/ou removíveis, tal como acionadores de disco fixos, acionadores de disquete, acionadores de fita, cartões de memória removíveis, armazenador ótico, armazenado anexado à rede (NAS), ou rede de área de armazenamento (SAN). Adicionalmente, apesar de ilustrado como unidades separadas, o medidor de fluxo 122 e o computador de fluxo de processo 124 podem ser integrados como um único dispositivo. Adicionalmente, para algumas modalidades, o computador de fluxo de processo 124 pode ser um dispositivo configurado utilizando um ou mais dentre um circuito integrado específico de aplicativo (ASICs) (ou outros dispositivos de hardware específicos adaptados para comunicar com o sistema de cobrança 170) configurado para realizar as funções descritas aqui.

[024] Como notado acima, o medidor de fluxo 122 pode forneceruma medida de uma taxa de fluxo instantânea do produto retirado da tubulação 105 em um intervalo específico. Enquanto o intervalo particular pode ser personalizado a fim de se adequar às necessidades de um caso individual, em algumas modalidades, o medidor de fluxo 122 pode amostrar a taxa de fluxo instantânea uma vez a cada segundo. Os volumes resultantes determinados a partir das taxas de fluxo instantâneas podem ser utilizados para acumular as quantidades de volume em múltiplos grupos de volume. Em uma modalidade, os grupos de volume podem ser determinados pelo computador de fluxo de processo 124 em resposta ao envio de mensagem a partir do sistema de cobrança 170 no centro de controle de operações de tubulação 102.

[025] De forma ilustrativa, a memória 225 inclui um aplicativo deacúmulo de volume 226, que inclui um acumulador competente 227 e um componente de relatório de volume 228, e o armazenador 230 inclui acúmulos de volume 235 e grupos de volume 240. Em uma modalidade, o componente de acumulador 227 fornece um aplicativo de software configurado para receber taxas de fluxo instantâneas do medidor de fluxo 122, além de determinar uma quantidade de volume de produto distribuída para um cliente para uma amostragem em uma determinada frequência de amostragem. Por exemplo, uma quantidade de volume distribuída através de um período de 1 segundo, com base na taxa de fluxo instantâneo. Adicionalmente, o componente acumulador 227 pode determinar um acúmulo de volume 235 para incrementar com o volume determinado a partir da taxa de fluxo instantâneo. Em uma modalidade, cada grupo de volume 240, também comumente referido como uma divisão de volume, define a faixa de taxas de fluxo instantâneo. Isto é, qualquer volume de produto distribuído dentro da faixa de taxa de fluxo instantâneo de um grupo de volume (ou divisão) é acumulado para esse grupo de volume correspondente. Adicionalmente, o acumulador competente 227 pode ser configurado para atualizar os grupos de volume 240, com base em mensagens recebidas do centro de controle de operações 102. O componente de relatório de volume 228 fornece um aplicativo de software configurado para transmitir volumes acumulados para o sistema SCADA 130 no centro de controle de operações 102.

[026] A figura 3 é uma vista mais detalhada do sistema decobrança 170 da figura 1, de acordo com uma modalidade da invenção. Como ilustrado, o sistema de cobrança 170 inclui, sem limitação, uma unidade de processamento central (CPU) 305, uma interface de rede 315, uma interconexão 320, e uma memória 325. O sistema de cobrança 170 também pode incluir uma interface de dispositivo I/O 310 conectando os derivados I/O 412 (por exemplo, teclado, monitor e mouse) ao sistema de cobrança 170.

[027] A CPU 305 é configurada para recuperar e executarinstruções de programação armazenadas na memória 325 e armazenador 330. De forma similar, a CPU 305 é configurada para armazenar e recuperar dados de aplicativo residentes na memória 325 e armazenador 330. A interconexão 320 é configurada para facilitar a transmissão de dados, tal como instruções de programação e dados de aplicativo, entre a CPU 305, a interface de dispositivos I/O 310, unidade de armazenamento 330, interface de rede 405, e memória 325. Como a CPU 205 ilustrada na figura 2, a CPU 305 é incluída como sendo representativa de uma CPU única, múltiplas CPUs, uma única CPU possuindo vários núcleos de processamento, e similares, e memória 325 é geralmente incluída como sendo representativa de uma memória de acesso randômico. O armazenador 330, tal como um acionador de disco rígido, ou acionador de armazenamento em memória flash, pode armazenar dados não voláteis. A interface de rede 415 é configurada para transmitir dados através da rede de comunicações 133.

[028] Como ilustrado, a memória 325 armazena instruções deprogramação e dados, incluindo um componente de comunicação SCADA 335, um sistema de contabilidade 340, e um componente de cálculo de cobrança 345. E o armazenador 330 armazena as variáveis de cobrança 355, sumários de contrato 360 e regras de cobrança 365. Em uma modalidade, o componente de comunicação SCADA 335 fornece um aplicativo de software, componente, ou módulo configurado para recuperar os dados de acúmulo volumétrico (ou outra informação) a partir do sistema SCADA 130 como necessário para determinar um valor de fatura ou cobrança para um período especificado. Como um exemplo simples, considera-se que um acordo com um determinado cliente exija que um período de cobrança seja fechado perto do final de cada mês do calendário. Em tal caso, o componente de cálculo de cobrança 345 pode ser configurado para recuperar os volumes acumulados transmitidos a partir do computador de fluxo de processo 124 no local de distribuição para cliente determinado 107 para qualquer mês calendário determinado e usa essa informação, juntamente com um conjunto de regras de cobrança 365 e variáveis de cobrança 355, para determinar um valor de fatura para o cliente em questão. Nesse exemplo, o valor de fatura pode simplesmente ser o volume acumulado X um valor unitário acordado - ou a soma de múltiplos acúmulos em diferentes preços com base nas taxas ou volumes de fluxo. Obviamente, outras quantidades tal como quantidades de passagem, ou quaisquer ajustes com base em fatores externos (por exemplo, um aumento em uma quantidade base depois de um termo especificado ou um aumento com base em índices externos (por exemplo, o índice de preço ao consumidor)).

[029] Em uma modalidade, as regras de cobrança 365 podem serderivadas de um sumário de contrato 360 associado com o consumidor determinado e especificam as regras para o cálculo do valor de fatura a partir dos volumes acumulados recuperados a partir do sistema SCADA 130 e quaisquer variáveis de cobrança relevantes 355. Isso é, os sumários de contrato 360 podem encapsular um conjunto completo de detalhes de cobrança relevantes para um acordo de cliente determinado. Por exemplo, os termos tal como ligações de preço para as taxas de fluxo de volume instantâneo, condições de escalonamento, taxas, quantidades mínimas de retirada ou pagamento, termos de pagamento, direitos de cancelamento, variáveis de cobrança externas, fórmulas de ajuste, cobranças tardias, etc. E as regras de cobrança 365 podem fornecer o componente de cálculo de cobrança 345 com um conjunto de regras de declaração para aplicar aos elementos a partir dos sumários de contrato 360 para as quantidades de volume acumuladas a fim de determinar um valor de fatura em particular. O sistema de contabilidade 340 pode incluir aplicativos e dados utilizados pelo operador de tubulação - por exemplo, um livro caixa de recebíveis de contas comerciais, livro caixa de pagáveis de contas, e livro caixa geral.

[030] A figura 4 ilustra um sumário de contrato ilustrativo 400 e umconjunto de regras de cobrança 405 derivado do sumário de contrato 400, de acordo com uma modalidade da invenção. Nesse exemplo, um cliente concordou com uma primeira ligação de cotação de preço para as primeiras 3000 toneladas de produto por mês, quando distribuídas em uma taxa instantânea de até 400 toneladas por dia (TPD) e concordou com uma segunda cotação de preço para quantidades acima das primeiras 3000 toneladas (também quando distribuídas a uma taxa instantânea de ate 400 TPD). Em adição às duas cotações de preço, o cliente concordou com duas quantidades de taxa de excesso: uma para o produto retirado acima de 400 toneladas por dia, mas distribuído a uma pressão abaixo de 4,17 MPa (600 Psi) e outra para o produto retirado acima de 400 toneladas por dia distribuído a uma pressão acima de 4,17 MPa (600 Psi). Dessa forma, o valor de faturamento depende não apenas de um volume acumulado, mas das taxas de fluxo instantâneo e pressões nas quais o produto é distribuído. Obviamente, qualquer aspecto mensurável do produto distribuído pode ser encapsulado em uma regra de cobrança.

[031] Esses termos são refletidos pelo sumário do contrato 400 eimplementados nas regras de cobrança 405. Especificamente, quatro regras de cobrança 410, 415, 420 e 425 são utilizadas para se capturar os quatro valores de cotação de preço diferentes. A regra de cobrança 410 especifica uma regra para se calcular um valor de fatura para as primeiras 3000 toneladas de produto distribuídas pela tubulação a uma taxa de fluxo instantâneo de 400 toneladas por dia. Isso é, uma quantidade igual a P1 * AM1 fornece um valor de fatura para uma primeira cotação de preço. A regra de cobrança 415 especifica uma regra para se calcular um valor de fatura para quantidades acima das primeiras 3000 toneladas de produto (distribuídas a uma taxa de fluxo instantâneo de 400 toneladas por dia). Isso é, uma quantidade igual a P2*AM2 fornece um valor de fatura para uma segunda cotação de preço.

[032] As regras 420 e 425 especificam regras para o cálculo dequantidades excessivas para o produto retirado em uma taxa de fluxo instantâneo acima de 400 toneladas por dia. Note-se, novamente, que essa quantidade pode ser determinada pelo medidor de fluxo em um local de cliente amostrando as taxas de fluxo instantâneo, por exemplo, uma vez por segundo. A regra 420 fornece um valor de fatura para o produto retirado a uma taxa de fluxo acima de 400 toneladas por dia, mas distribuído em uma pressão em ou abaixo de 4,17 MPa (600 psi). Isso é, uma quantidade igual a P3*AM3 fornece um valor de fatura para a primeira taxa de excesso. A regra 425 cobre a situação final, onde o produto é retirado em uma taxa de fluxo acima de 400 toneladas por dia e distribuído a uma pressão que excede 4,17 MPa (600 psi). Isso é, uma quantidade igual a P4*AM4 fornece um valor de fatura para a segunda taxa de excesso.

[033] Para se calcular um valor de fatura, o componente de cálculode cobrança 345 recupera as regras de cobrança 410, 415, 420, 425 aplicáveis ao sumário de contrato 400, e identifica os dados necessários para se recuperar a partir do sistema SCADA 130. No exemplo da figura 4, o componente de cálculo de cobrança 345 recupera os volumes acumulados para três grupos de volume (através de um período de cobrança particular) a fim de calcular um valor de fatura. Especificamente, o componente de cálculo de cobrança 345 determina um valor de fatura correspondente a quatro regras de cobrança a partir de: (i) o volume acumulado total distribuído em uma taxa de fluxo instantâneo abaixo de 400 toneladas por dia; (ii) o volume acumulado total distribuído em uma taxa de fluxo instantâneo acima de 400 toneladas por dia, mas distribuídos abaixo de 4,17 MPa (600 psi), (iii) o volume acumulado total distribuído em uma taxa de fluxo instantâneo acima de 400 toneladas por dia, mas distribuídos acima de 4,17 MPa (600 psi) e (iv) as cotações de preço acordadas pelo cliente. A soma resultante das quatro valores de fatura fornece o valor de fatura final (através de um período de cobrança particular).

[034] Obviamente, os versados na técnica reconhecerão que osumário de contrato ilustrativo 400 e as regras de cobrança 405 fornecem apenas um exemplo de como as regras de cobrança podem ser construídas para um determinado contrato, e que uma variedade ampla de regras de cobrança com base em taxas de fluxo instantâneo e outras informações podem ser derivadas de um sumário de contrato para um determinado cliente.

[035] A figura 5 ilustra um método 500 para acumular e reportar osdados de cobrança volumétricos para um sistema de cobrança para suprir contrastes em uma rede industrial, tal como uma tubulação, de acordo com uma modalidade da invenção. Como ilustrado, o método 500 começa na etapa 505, onde o sistema de cobrança identifica um sumário de contrato e grupos volumétricos associados, variáveis de cobrança, e regras de cobrança para um determinado acordo de cliente. Em uma modalidade, o sistema de cobrança pode ser configurado para derivar essa informação de um sumário de contrato gerado para um acordo de cliente em particular. Por exemplo, o sumário de contrato pode ser constituído em uma gramática em linguagem formal (por exemplo, gramática XML) analisada pelo sistema de cobrança para gerar regras de cobrança e variáveis de cobrança, etc. para um determinado acordo de cliente a partir do sumário de contrato. Obviamente, em uma modalidade alternativa, um usuário pode compor as regras de cobrança e informação relacionada a partir de um sumário de contrato diretamente. Em qualquer caso, como notado acima, as regras de cobrança podem ser utilizadas para construir um valor de fatura com base em cliente utilizando os acúmulos de volume recebidos de um computador de fluxo de processo em um local de cliente. Adicionalmente, o sistema de cobrança pode identificar o grupo de volume adequado para o qual o computador de fluxo de processo deve, de fato, acumular as quantidades de volume. Obviamente, como as regras de cobrança, os grupos de volume ou divisões podem ser especificados por um usuário diretamente.

[036] Na etapa 510, o sistema de cobrança transmite os grupos devolume para cada cliente para o computador de fluxo de processo no local ou locais de cada cliente. Como notado acima, os grupos de volume podem ser dinâmicos. Por exemplo, no caso de um evento climático importante, um sumário de contrato pode especificar uma "exceção" determinada dos grupos de acúmulo volumétrico par auso no lugar dos "normais" derivados de um acordo de cliente. Ou, como outro exemplo, um acordo de cliente pode especificar um primeiro conjunto de grupos de volume por um período (por exemplo, primeiro ano de acordo) e um segundo conjunto de grupos de volume para outro período (por exemplo, o segundo ano de acordo). Obviamente, uma ampla variedade de outras situações para mudanças dinâmicas para grupos de volume utilizados por um determinado computador de fluxo de processo em um local de cliente é contemplada.

[037] Determinado (ou novamente determinado), uma vez que osgrupos de volume são fornecidos para o computador de fluxo de processo em um local de cliente, o computador de fluxo de processo começa a acumular volumes com base nas taxas de fluxo amostradas do medidor de fluxo. Na etapa 515, o computador de fluxo de processo em um determinado local de cliente armazena os grupos de acúmulo volumétrico. Na etapa 520, o computador de fluxo de processo recebe uma taxa de fluxo instantâneo do medidor de fluxo. A partir daí, o computador de fluxo de processo determina um volume de produto distribuído para um cli ente a partir da frequência de amostragem do medidor de fluxo (por exemplo, um segundo) e acumula essa quantidade de volume no grupo de volume adequado (ou grupos). Na etapa 530, o computador de fluxo de processo determina se um intervalo de relatório foi alcançado. Se não, o método 500 retorna para a etapa 520, até que o computador de fluxo de processo receba a próxima taxa de fluxo instantâneo amostrada a partir do medidor de fluxo. Do contrário, na etapa 535, os acúmulos de volume total são reportados para o sistema SCADA no centro de controle de operações. Depois da etapa 535, o método 500 retorna para a etapa 520, onde o computador de fluxo de processo continua a acumular volumes nos grupos de volume recebidos do sistema de cobrança.

[038] A figura 6 ilustra um método 600 para gerar um valor decobrança de acordo com um contrato de suprimento em uma rede industrial, tal como uma tubulação, de acordo com uma modalidade da invenção. Como ilustrado, o método 600 começa na etapa 605 onde o sistema de cobrança identifica um período de cobrança para o qual uma fatura deve ser gerada. O período de cobrança pode ser simplesmente um fechamento associado a um acordo de cliente determinado (por exemplo, um fechamento mensal ou trimestral). Alternativamente, um usuário pode pesquisar o sistema de cobrança e especificar um período de cobrança diretamente,.

[039] Na etapa 610, o sistema de cobrança recebe os acúmulosvolumétricos a partir do sistema SCADA para o período de cobrança identificado na etapa 605. Os acúmulos podem fornecer uma medição de volume além de um rótulo ou característica do grupo de volume em particular. Por exemplo, como discutido com relação à figura 4, um grupo de volume mede um volume acumulado total distribuído em uma taxa de fluxo instantâneo abaixo de 400 toneladas por dia, e dois outros medem o volume distribuído acima de uma taxa de fluxo instantâneo de 400 toneladas por dia, divididas adicionalmente em volume distribuído acima e abaixo de uma pressão de 4,17 MPa (600 psi).

[040] Na etapa 615, o sistema de cobrança identifica uma cotaçãode preço para ser aplicada a cada divisão com qualquer volume acumulado. Como descrito acima, as cotações de preço podem ser determinadas a partir de um conjunto de regras de cobrança derivadas de um sumário de contrato associado com um determinado acordo de cliente. Na etapa 620, o sistema de cobrança calcula um valor de fatura. Adicionalmente, o sistema de cobrança pode atualizar um sistema de contabilidade (por exemplo, um livro caixa de base de dados de recebíveis e/ou comercial geral). Uma vez que o sistema de cobrança determina um valor de fatura para o período de cobrança especificado na etapa 605, os dados de fatura podem ser enviados para a parte/sistema adequado (etapa 625). Por exemplo, o valor de fatura final pode ser enviado para um gerente de contas com autoridade para aprovar/revisar as contas antes de uma fatura real ser enviada para um determinado cliente. Alternativamente, o sistema de cobrança pode transmitir a fatura para o cliente diretamente.

[041] A figura 7 ilustra um método 700 para gerar gruposvolumétricos atualizados para o produto distribuído através de um grande sistema industrial, tal como uma tubulação, de acordo com uma modalidade da invenção. Como ilustrado, o método 700 começa na etapa 705 onde o sistema de cobrança monitora as condições especificadas em um sumário de contrato associado com um acordo de cliente determinado. No caso de as condições serem satisfeitas (etapa 710), então na etapa 715, o sistema de cobrança determina um conjunto de volumes atualizados para um computador de fluxo de processo em um local de cliente determinado. Na etapa 720, o sistema de cobrança transmite grupos atualizados para o computador de fluxo de processo adequado, que, em resposta, começa a acumular volumes utilizando os grupos volumétricos atualizados.

[042] Vantajosamente, as modalidades da invenção fornecem umsistema de cobrança para suprir contrastes em uma rede industrial. Por exemplo, com relação a um sistema de tubulação, um computador de fluxo de processo instalado em cada local de cliente pode receber leituras de fluxo instantâneo de um medidor de fluxo. O computador de fluxo de processo pode ser configurado para acumular volumes de produto em diferentes grupos de volume, onde cada grupo de volume corresponde a uma faixa de taxas de fluxo instantâneo. Diferentes grupos de volume podem ser associados a diferentes taxas cobradas por fim a um cliente. Os grupos de volume podem ser designados por um sistema de computação rodando um aplicativo de cobrança em um centro de controle de operações de tubulação. O aplicativo de cobrança pode ter acesso às exigências de contrato em particular associadas com um determinado cliente além de aos eventos externos que podem se relacionar com os grupos de volume designados para o computador de fluxo de processo em um determinado local de cliente. O aplicativo de cobrança utiliza esses fatores para configurar os grupos de volume para um determinado cliente. Dessa forma, os grupos de volume são determinados para clientes individuais com base no acordo contratual entre um determinado cliente e o operador da tubulação.

[043] Será compreendido, no entanto, que muitas mudançasadicionais nos detalhes, materiais, etapas e disposições de partes, que foram descritos aqui e ilustrados a fim de explicar a natureza da invenção, podem ser realizadas pelos versados na técnica dentro do princípio e escopo da invenção como expressos nas reivindicações em anexo. Dessa forma, a presente invenção não deve ser limitada pelas modalidades específicas nos exemplos fornecidos acima e/ou nos desenhos em anexo.

Claims (6)

1. Método implementado por computador para gerar dados em uma rede industrial monitorada, caracterizado pelo fato de que compreende:identificar um ou mais grupos de acúmulo volumétrico para um dispositivo de fluxo de processo (124) em um local, em que cada grupo de acúmulo volumétrico corresponde a uma faixa de taxas de fluxo instantâneo, e onde o local recebe o produto distribuído através da rede industrial monitorada;transmitir os grupos de acúmulo volumétrico para o dispositivo de fluxo de processo (124), onde o dispositivo de fluxo de processo (124) é configurado para:receber, a partir de um medidor de fluxo (122), um volume de dados associado com um produto entregue para um local, com relação a uma frequência de amostragem especificada para o medidor de fluxo (122),selecionar um ou mais dos grupos de acúmulo volumétrico correlacionando o intervalo da taxa de fluxo instantâneo a uma taxa de fluxo determinada com base nos dados de fluxo; earmazenar uma quantidade volumétrica do produto no dito um ou mais grupos de acúmulo volumétrico selecionado, a quantidade volumétrica determinada com base no fluxo de dados; ereceber, a partir de um dispositivo de fluxo de processo (124), o volume acumulado para cada um dos grupos de acúmulo volumétrico.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a rede industrial monitorada é uma tubulação (105).

3. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o medidor de fluxo (122) mede um fluxo instantâneo de produto distribuído através da tubulação (105) para o local.

4. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o sumário (360) é constituído conforme uma gramática de linguagem de marcação formal, e onde o sumário (360) é analisado para identificar os grupos de acúmulo volumétrico transmitidos para o dispositivo de fluxo de processo (124).

5. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de fluxo de processo (124) compreende um ou mais circuito integrado específico de aplicativo (ASIC).

6. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 5, caracterizado pelo fato de que o método compreende ainda: determinar critérios para atualizar grupos de acúmulo volumétrico que foram satisfeitos;identificar um ou mais grupos de acúmulo volumétrico atualizados para o dispositivo de fluxo de processo (124) no local; etransmitir os grupos de acúmulo volumétrico atualizados para o dispositivo de fluxo de processo (124).

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