CN106525121A - 一种能源供应安全评价系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种能源供应安全评价系统，包括数据采集装置，其对能源供应网络中原油输出量、原油输入量以及各等级供应网络中传输原油量进行流量和原油性能参数采集；控制终端，使用者通过所述控制终端输入待确定原油量的名称；数据处理装置，其接收所述数据采集装置采集的数据，计算出所述待确定原油量，建立能源供应网络模型，计算可持续性指标，给出原油供应安全评价。

Description

一种能源供应安全评价系统

技术领域

本发明涉及能源安全评价技术领域，具体为一种能源供应安全评价系统。

背景技术

能源是维持人民生活、经济生产和社会进步的重要源动力，能否保证能源的持续供应对于保障城市、区域及国家安全具有重要意义。然而，随着经济的迅猛发展、人口的快速增长、以及对能源的低效利用，诸如能源资源枯竭、国际能源市场动荡等问题使得能源供需缺口日益增大，能源供应安全受到越来越严峻的威胁，急需科学评估能源供应安全状况。

但是，能源供应安全的科学评估的前提是需要对能源供应中的各级部门的能源数据进行统计，因此需要一种可以采集各级部门的能源用量的系统。而且现有研究大多是通过罗列多个分散的指标来评价，各指标潜在的交叉性与相关性降低了评价结果的可信度。

鉴于上述技术缺陷和需求，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本发明。

发明内容

为解决上述技术缺陷，本发明采用的技术方案在于，提供一种能源供应安全评价系统，包括数据采集装置，其对能源供应网络中原油输出量、原油输入量以及各等级供应网络中传输原油量进行流量和原油性能参数采集；

控制终端，使用者通过所述控制终端输入待确定原油量的名称；

数据处理装置，其接收所述数据采集装置采集的数据，计算出所述待确定原油量，建立能源供应网络模型，计算可持续性指标，给出原油供应安全评价结果。

较佳的，所述数据采集装置包括流量传感器、温度传感器、密度传感器和流体介质传感器，用于采集原油流量、温度、密度和相对介电常数。

较佳的，所述数据处理装置计算所述待确定原油量的计算公式为：

f＝Q-WQ

公式中，f表示待确定原油量，Q表示通过流量传感器采集的原油流量，W表示原油中含水率的平均值，w_k表示通过相对介电常数计算出来的原油中含水率，h_k表示通过密度计算出来的原油中含水率，k表示所述数据采集装置第k次的数据采集，ε_k表示流体介质传感器第k次采集的所述相对介电常数数据，ε_1k、ε_2k分别为在采集温度下水和原油的相对介电常数，ρ_k表示密度传感器第k次采集的所述密度数据，ρ_1k、ρ_2k分别为在采集温度下水和原油的密度，为向上取整符号。

较佳的，所述数据采集装置还包括信号发射器，所述信号发射器将所述数据采集装置采集的数据传输至所述数据处理装置。

较佳的，所述数据处理装置包括信号接收器、存储器、信号计算模块和能源供应网络模型建立模块；所述信号接收器经由通讯网络接收所述原油流量、温度、密度和相对介电常数数据，并传输至所述存储器存储；所述能源供应网络模型建立模块利用所述待确定原油量以及名称建立所述能源供应网络模型，并且计算所述可持续性指标，给出能源供应安全评价。

较佳的，所述能源供应网络模型的可持续性指标，其值是所述能源供应网络模型的势A和冗余度的和，公式如下：

其中，C表示所述能源供应网络模型的可持续性指标；

A表示所述能源供应网络模型的势；

表示所述能源供应网络模型的冗余度；

f_ij表示从能源供应网络节点i到节点j的待确定原油量；

f_i.表示所有到节点i的待确定原油量；

f_.j表示从节点j流出的所有待确定原油量；

T表示所述能源供应网络模型的待确定原油总量，

n表示所述能源供应网络模型的节点数。

较佳的，所述通讯网络为无线射频技术、WIFI技术以及ZigBee技术中的一种或几种。

较佳的，所述节点包括能源的生产部门、加工部门、消费部门、储存部门、中转部门。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过数据采集装置采集原油的流量、密度、温度以及相对介电常数，通过密度和相对介电常数两种方式进行原油含水率的确定，进而快速准确地确定待确定原油量，通过简单的传感器进行测量，降低了数据采集的成本，然后通过确定的原油量建立能源供应网络模型，反映能源供应的来源和途径，更加形象直观；采用连续性强的可持续评价指标，综合地反映能源供应的安全状况，方法更加简单、直接，系统性强。

具体实施方式

实施例1

一种能源供应安全评价系统，包括数据采集装置、控制终端、数据处理装置、数据处理装置。

所述数据采集装置，其对能源供应网络中原油输出量、原油输入量以及各等级供应网络中传输原油量进行流量和原油性能参数采集。所述数据采集装置包括流量传感器、温度传感器、密度传感器、流体介质传感器和信号发射器，所述信号发射器将所述数据采集装置采集的数据传输至所述数据处理装置。所述流量传感器用于采集所述能源供应网络中原油输出量、原油输入量以及各等级供应网络中传输原油量进行流量，但是原油中一般都会含有一定的水分，所以所述流量传感器所采集的数据并不能真实反应原油量。因此，通过所述温度传感器、所述密度传感器以及所述流体介质传感器进行原油温度、密度、相对介电常数的测量，在通过所述信号发射器将所述原油流量、温度、密度、相对介电常数的数据传输至所述数据处理装置。通过密度和相对介电常数两种方式进行原油含水率的确定，进而快速准确的确定待确定原油量，通过简单的传感器进行测量，降低了数据采集的成本。

所述控制终端，使用者通过所述控制终端输入待确定原油量的名称，用以记录原油的来源以及各等级供应网络中传输原油量之间的传输情况，确定能源供应网络模型中各能源供应的来源和途径，更加形象直观。所述控制终端还可以设置所述数据采集装置的采集时间间隔。

所述数据处理装置，其接收所述数据采集装置采集的数据，计算出所述待确定原油量，建立能源供应网络模型，计算可持续性指标，给出原油供应安全评价。所述数据处理装置包括信号接收器、存储器、信号计算模块和能源供应网络模型建立模块；所述信号接收器经由通讯网络接收所述原油流量、温度、密度和相对介电常数数据，并传输至所述存储器存储；所述能源供应网络模型建立模块利用所述待确定原油量以及名称建立所述能源供应网络模型，并且计算所述可持续性指标，给出能源供应安全评价。

所述通讯网络为无线射频技术、WIFI技术或者ZigBee技术。所述通讯网络为无线通讯网络，减少了布线等花费，降低了整个系统的成本。

所述待确定原油量f的计算公式为：

f＝Q-WQ

公式中，f表示待确定原油量，Q表示通过流量传感器采集的原油流量，W表示原油中含水率的平均值，w_k表示通过相对介电常数计算出来的原油中含水率，h_k表示通过密度计算出来的原油中含水率，k表示所述数据采集装置第k次的数据采集，ε_k表示流体介质传感器第k次采集的所述相对介电常数数据，ε_1k、ε_2k分别为在采集温度下水和原油的相对介电常数，ρ_k表示密度传感器第k次采集的所述密度数据，ρ_1k、ρ_2k分别为在采集温度下水和原油的密度，为向上取整符号，例如

在所述待确定原油量的计算过程中，主要考虑含水率对所述待确定原油量的影响，通过所述流量传感器测得的原油流量包括两个部分，即待确定原油量和水量，然后通过所述密度传感器和所述流体介质传感器分别多次测量原油的密度、相对介电常数，而在确定的温度下，所述水和原油相对介电常数和密度均为确定数值，所以通过测定所述原油密度和所述相对介电常数均可以通过公式计算出所述原油含水率，即w_k、h_k。理论上来说，对于同一测量点，通过所述密度和所述相对介电常数计算得出的所述原油含水率应该一致或者相差不大，因此通过对两种不同测量方式所计算得出的所述原油含水率的差值取绝对值，然后再通过向上取整运算得到判断值N_k，对判断值N_k进行函数运算，对于判断值N_k大于1的数据，经过所述函数运算均为0，对于判断值N_k等于1的数据，经过所述函数运算均为1，以此数据作为对应所述原油含水率的系数，就可以只保留符合保留条件的所述原油含水率数据，求出所述原油含水率的平均值，最后将所述原油流量减去所述水量即为所述待确定原油量。

通过两种不同的测定方法同时对所述原油含水率进行测量，通过上述公式直接获得所述原油含水率的判断值，并对其通过函数计算得到所述原油含水率的系数值，所述通过两种不同测定方式测定的原油含水率差距较大的数据通过函数计算所得到的系数值为0，这样就排除了通过两种测量方式获得的差异较大的数据，这样计算简单方便且能够较快地排除波动范围较大的数值，使得所得到的原油含水率平均值更接近实际原油含水率值，提高了数据结果的准确性，排除了数据采集过程中流体流动状态、周围环境以及异物等对测量造成的影响，降低了数据测量的误差发生率。与现有技术比，该数据处理方法通过量化的公式进行计算，排除异常数据过程简单，执行目的明确，计算迅速且使得所获得的所述待确定原油量数据更加准确。

实施例2

在上述实施方式的基础上，所述数据处理装置利用所述数据采集装置采集的数据计算得到所述待确定原油量，所述能源供应网络模型建立模块利用所述待确定原油量的数据以及所述控制终端输入的名称，确定所述原油在各等级供应网络中的输入量、输出量以及相互之间的传输量，建立所述能源供应网络模型，以图形的形式反映能源供应的来源和途径，更加形象直观。所述能源供应网络模型建立模块利用所述待确定原油量的数据构建可持续性指标，其值是所述能源供应网络模型的势A和冗余度的和，公式如下：

其中，C表示所述能源供应网络模型的可持续性指标；

A表示所述能源供应网络模型的势；

表示所述能源供应网络模型的冗余度；

f_ij表示从能源供应网络节点i到节点j的待确定原油量；

f_i.表示所有到节点i的待确定原油量；

f_.j表示从节点j流出的所有待确定原油量；

T表示所述能源供应网络模型的待确定原油总量，

n表示所述能源供应网络模型的节点数。

所述节点包括能源的生产部门、加工部门、消费部门、储存部门、中转部门。

所述能源供应网络模型建立模块通过可持续性指标对能源供应安全进行安全评价，综合地反映能源供应的安全状况，方法更加简单直接、系统性强，且整个计算过程中不涉及主观因素，客观性强。所述能源供应网络模型的势A能够反映原油供应系统的效率变化情况，所述能源供应网络模型的冗余度能够反映所述原油供应系统的冗余度的变化情况，所述能源供应网络模型的可持续性指标C综合反映了原油供应系统的可持续性，即表征原油供应安全水平。

实施例3

本实施例与上述实施例不同的是，所述能源供应网络模型建立模块还包括边界确定单元、信息采集单元。

所述边界确定单元，用于确定能源供应安全评价的范围。

所述信息采集单元，用于采集所述边界内的基础信息，包括节点和路径，本实施例中选取原油生产部门、加工部门、消费部门、存储部门、中转部门以及供应部门为网络系统的节点。其中，原油供应部门又根据进口来源归属洲划分为中东地区、非洲地区、亚太地区、欧洲地区及南北美洲地区。不同节点间通过原油流动而发生的交流关系即为网络系统的路径。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种能源供应安全评价系统，其特征在于，包括：

数据采集装置，其对能源供应网络中原油输出量、原油输入量以及各等级供应网络中传输原油量进行流量和原油性能参数采集；

控制终端，使用者通过所述控制终端输入待确定原油量的名称；

数据处理装置，其接收所述数据采集装置采集的数据，计算出所述待确定原油量，建立能源供应网络模型，计算可持续性指标，给出原油供应安全评价。

2.如权利要求1所述的一种能源供应安全评价系统，其特征在于，所述数据采集装置包括流量传感器、温度传感器、密度传感器和流体介质传感器，用于采集原油流量、温度、密度和相对介电常数。

3.如权利要求2所述的一种能源供应安全评价系统，其特征在于，所述数据处理装置计算所述待确定原油量的计算公式为：

f＝Q-WQ

$W=\frac{{\Σ}_{k=1}^{m}f\left(N_k\right)(w_k+h_k)}{2{\Σ}_{k=1}^{m}f\left(N_k\right)}$

$f\left(N_k\right)=\left\{\begin{array}{cc}1& (N_k=1)\\ 0& (N_k>1)\end{array}\right.$

$w_k=\frac{{\mathrm{\ϵ}}_k-{\mathrm{\ϵ}}_{2k}}{{\mathrm{\ϵ}}_{1k}-{\mathrm{\ϵ}}_{2k}}$

$h_k=\frac{{\mathrm{\ρ}}_k-{\mathrm{\ρ}}_{2k}}{{\mathrm{\ρ}}_{1k}-{\mathrm{\ρ}}_{2k}}$

公式中，f表示待确定原油量，Q表示通过流量传感器采集的原油流量，W表示原油中含水率的平均值，w_k表示通过相对介电常数计算出来的原油中含水率，h_k表示通过密度计算出来的原油中含水率，k表示所述数据采集装置第k次的数据采集，ε_k表示流体介质传感器第k次采集的所述相对介电常数数据，ε_1k、ε_2k分别为在采集温度下水和原油的相对介电常数，ρ_k表示密度传感器第k次采集的所述密度数据，ρ_1k、ρ_2k分别为在采集温度下水和原油的密度，为向上取整符号。

4.如权利要求3所述的一种能源供应安全评价系统，其特征在于，所述数据采集装置还包括信号发射器，所述信号发射器将所述数据采集装置采集的数据传输至所述数据处理装置。

5.如权利要求4所述的一种能源供应安全评价系统，其特征在于，所述数据处理装置包括信号接收器、存储器、信号计算模块和能源供应网络模型建立模块；所述信号接收器经由通讯网络接收所述原油流量、温度、密度和相对介电常数数据，并传输至所述存储器存储；所述能源供应网络模型建立模块利用所述待确定原油量以及名称建立所述能源供应网络模型，并且计算所述可持续性指标，给出能源供应安全评价。

6.如权利要求1-5任一项所述的一种能源供应安全评价系统，其特征在于，所述能源供应网络模型的可持续性指标，其值是所述能源供应网络模型的势A和冗余度的和，公式如下：

$C=-{\Σ}_{i=1}^{n+2}{\Σ}_{j=0}^n{f}_{ij}{\log }_2\frac{f_{ij}}{T}$

$A=\underset{i=1}{\overset{n+2}{\Σ}}\underset{j=0}{\overset{n}{\Σ}}{f}_{ij}{\log }_2\frac{f_{ij}T}{f_{i.}{f}_{.j}}$

其中，C表示所述能源供应网络模型的可持续性指标；

A表示所述能源供应网络模型的势；

表示所述能源供应网络模型的冗余度；

f_ij表示从能源供应网络节点i到节点j的待确定原油量；

f_i.表示所有到节点i的待确定原油量；

f._j表示从节点j流出的所有待确定原油量；

T表示所述能源供应网络模型的待确定原油总量，

n表示所述能源供应网络模型的节点数。

7.如权利要求6所述的一种能源供应安全评价系统，其特征在于，所述通讯网络为无线射频技术、WIFI技术以及ZigBee技术中的一种或几种。

8.如权利要求7所述的一种能源供应安全评价系统，其特征在于，所述节点包括能源的生产部门、加工部门、消费部门、储存部门、中转部门。