CN114400056A - 一种基于天然气组分的能量计量方法和系统 - Google Patents

Abstract

本说明书实施例提供一种基于天然气组分的能量计量方法，该方法包括：获取天然气传输通道中的目标位置在多个时间点的天然气组分，得到天然气的待能量计量区域的天然气组分分布；基于天然气组分分布中的各个时间点的天然气组分，确定各个时间点的天然气热值；确定各个时间点对应的关于天然气热值的方向余弦值的变化量，并基于变化量的至少一个切分点确定待能量计量区域的多个分区；基于多个分区中各分区的各个时间点对应的天然气热值，确定各分区对应的天然气热值分布函数；基于各分区对应的天然气热值分布函数，确定各分区的分区天然气能量；基于各分区对应的分区天然气能量，确定待能量计量区域的天然气能量。

Description

一种基于天然气组分的能量计量方法和系统

技术领域

本说明书涉及数据处理领域，特别涉及一种基于天然气组分的能量计量方法和系统。

背景技术

天然气是由多种可燃和不可燃的气体组成的混合气体。在大规模天然气交接计量过程中，由于各地天然气气体组分不同、同一地点不同时刻的天然气气体组分数据存在波动或天然气运输管道不符合标准等问题，天然气热值存在差异，导致天然气的体积计量方式不能准确地计量出天然气中可燃气体的实际用量，导致计量和收费存在不合理和不公平。

因此，需要一种以能量计量为基准的天然气计量方式，其能够针对不同组分的天然气进行精确的能量计量，以实现合理计量。

发明内容

本说明书一个或多个实施例提供一种基于天然气组分的能量计量方法，包括：获取天然气传输通道中的目标位置在多个时间点的天然气组分，得到天然气的待能量计量区域的天然气组分分布；基于所述天然气组分分布中的各个时间点的所述天然气组分，确定所述各个时间点的天然气热值；确定所述各个时间点对应的关于所述天然气热值的方向余弦值；确定所述各个时间点的所述方向余弦值的变化量，并基于所述变化量确定作为至少一个切分点的至少一个时间点，所述至少一个切分点用于确定所述待能量计量区域的多个分区；基于所述多个分区中各分区的所述各个时间点对应的所述天然气热值，确定所述各分区对应的天然气热值分布函数；基于所述各分区对应的所述天然气热值分布函数，确定所述各分区的分区天然气能量；基于所述各分区对应的所述分区天然气能量，确定所述待能量计量区域的天然气能量。

本说明书一个或多个实施例提供一种基于天然气组分的能量计量系统，包括：区域组分分布获取模块，用于获取天然气传输通道中的目标位置在多个时间点的天然气组分，得到天然气的待能量计量区域的天然气组分分布；热值确定模块，用于基于所述天然气组分分布中的各个时间点的所述天然气组分，确定所述各个时间点的天然气热值；方向余弦值确定模块，用于确定所述各个时间点对应的关于所述天然气热值的方向余弦值；区域划分模块，用于确定所述各个时间点的所述方向余弦值的变化量，并基于所述变化量确定作为至少一个切分点的至少一个时间点，所述至少一个切分点用于确定所述待能量计量区域的多个分区；函数确定模块，用于基于所述多个分区中各分区的所述各个时间点对应的所述天然气热值，确定所述各分区对应的天然气热值分布函数；分区能量确定模块，用于基于所述各分区对应的所述天然气热值分布函数，确定所述各分区的分区天然气能量；区域能量确定模块，用于基于所述各分区对应的所述分区天然气能量，确定所述待能量计量区域的天然气能量。

本说明书一个或多个实施例提供一种基于天然气组分的能量计量装置，包括处理器，所述处理器用于执行所述的基于天然气组分的能量计量方法。

本说明书一个或多个实施例提供一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储计算机指令，当计算机读取存储介质中的计算机指令后，计算机执行所述的基于天然气组分的能量计量方法。

附图说明

本说明书将以示例性实施例的方式进一步说明，这些示例性实施例将通过附图进行详细描述。这些实施例并非限制性的，在这些实施例中，相同的编号表示相同的结构，其中：

图1是根据本说明书一些实施例所示的天然气能量计量系统的应用场景示意图；

图2是根据本说明书一些实施例所示的天然气能量计量方法的示例性流程图；

图3是根据本说明书一些实施例所示的通过第一预测模型确定各分区对应的天然气热值分布函数的示意图；

图4是根据本说明书一些实施例所示的基于去杂质后天然气热值分布函数确定分区天然气能量的示例性流程图；

图5是根据本说明书一些实施例所示的通过第二预测模型获取去杂质后天然气热值分布函数的示意图；

图6是根据本说明书一些实施例所示的天然气能量计量系统的示例性模块图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本说明书实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本说明书应用于其它类似情景。除非从语言环境中显而易见或另做说明，图中相同标号代表相同结构或操作。

应当理解，本文使用的“系统”、“装置”、“单元”和/或“模块”是用于区分不同级别的不同组件、元件、部件、部分或装配的一种方法。然而，如果其他词语可实现相同的目的，则可通过其他表达来替换所述词语。

如本说明书和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其它的步骤或元素。

本说明书中使用了流程图用来说明根据本说明书的实施例的系统所执行的操作。应当理解的是，前面或后面操作不一定按照顺序来精确地执行。相反，可以按照倒序或同时处理各个步骤。同时，也可以将其他操作添加到这些过程中，或从这些过程移除某一步或数步操作。

本说明书实施例涉及一种基于天然气组分的能量计量方法、系统及存储介质。该天然气能量计量方法可以应用于手机、平板电脑、笔记本电脑等智能终端，应用领域可以为能源计量、化学研究等。在一些实施例中，该天然气能量计量方法、系统及存储介质可以应用于天然气组分分布测量终端，例如，天然气全组分监测仪、气相色谱仪等。在一些实施例中，该天然气能量计量方法、系统及存储介质可以应用于管理/用户终端，例如，天然气组分监控平台等。

图1是根据本说明书一些实施例所示的天然气能量计量系统的应用场景示意图。

在应用场景中可以包括服务器110、存储设备130、第一终端140、网络150、第二终端160。

天然气能量计量系统100可以用于涉及天然气计量服务平台的场景。在一些实施例中，该系统可以用于油气集输系统、油气调控中心、天然气供气站及燃气储配站等。天然气能量计量系统100可以通过实施本说明书一些实施例中披露的方法和/或过程来实现天然气能量的计量。

在一些实施例中，服务器110可以用于处理与天然气能量计量系统100相关的信息和/或数据，例如，可以用于基于天然气组分分布中的各个时间点的天然气组分，确定各个时间点的天然气热值。在一些实施例中，服务器110可以是单个服务器，也可以是服务器组。服务器组可以是集中式的或分布式的(例如，服务器110可以是一分布式系统)。在一些实施例中，服务器110可以是本地的，也可以是远程的。例如，服务器110可以经由网络150访问存储在存储设备130、第一终端140、第二终端160中的信息和/或数据。又例如，服务器110可以直接连接到存储设备130、第一终端140和/或第二终端160以访问存储信息和/或数据。

在一些实施例中，服务器110可以包括处理设备120。处理设备120可以处理与用户权限管理系统100有关的信息和/或数据，以执行本说明书中描述的一个或以上功能。例如，处理设备120可以基于天然气组分分布中的各个时间点的天然气组分，确定各个时间点的天然气热值。在一些实施例中，处理设备120可以包括一个或以上处理引擎(例如，单芯片处理引擎或多芯片处理引擎)。仅作为示例，处理设备120可以包括中央处理单元(CPU)。

存储设备130可以用于存储与天然气能量计量相关的数据和/或指令。在一些实施例中，存储设备130可以存储从第一终端140和/或第二终端160中获得/获取的数据。在一些实施例中，存储设备130可以储存服务器110用来执行或使用以完成本说明书中描述的示例性方法的数据和/或指令。在一些实施例中，存储设备130可在云平台上实现。在一些实施例中，存储设备130可以连接到网络150以与天然气能量计量系统100的一个或以上组件(例如，服务器110、第一终端140、第二终端160)通信。天然气能量计量系统100的一个或以上组件可以经由网络150访问存储在存储设备130中的数据或指令。在一些实施例中，存储设备130可以直接连接到天然气能量计量系统100的一个或以上组件(例如，服务器110、第一终端140、第二终端160)或与之通信。在一些实施例中，存储设备130可以是服务器110的一部分。在一些实施例中，存储设备130可以是单独的存储器。

第一终端140可以是与天然气组分获取直接相关的设备或其他实体。在一些实施例中，第一终端140可以是天然气组分分布数据获取的执行者。在一些实施例中，第一终端140可以包括移动设备140-1、平板电脑140-2、笔记本电脑140-3、膝上电脑140-4、分析设备140-5等或其任意组合。在一些实施例中，移动终端140-1可以包括智能手机、智能传呼设备等或其他智能设备。在一些实施例中，分析设备140-5可以包括全组分监测仪、气相色谱仪等。在一些实施例中，第一终端140可以包括其他智能终端，如可穿戴智能终端等。第一终端140可以是智能终端，也可以是包含智能终端的实体，例如包含分析设备的管道管路等。

网络150可以促进信息和/或数据的交换。在一些实施例中，天然气能量计量系统100的一个或以上组件(例如，服务器110、第一终端140、第二终端160)可以经由网络150将信息和/或数据发送至天然气能量计量系统100的其他组件。例如，服务器110可以经由网络150从第一终端140获取天然气组分分布数据。在一些实施例中，网络150可以是有线网络或无线网络等或其任意组合。仅作为示例，网络150可以包括电缆网络。在一些实施例中，天然气能量计量系统100可以包括一个或以上网络接入点。例如，基站和/或无线接入点150-1、150-2、…，天然气能量计量系统100的一个或以上组件可以连接到网络150以交换数据和/或信息。

第二终端160是用户使用的终端，例如，实验人员使用的终端等。在一些实施例中，第二终端160可以是天然气组分分布数据获取的请求者。在本说明书的一些实施例中，“角色”、“用户”、“用户终端”可以互换使用。在一些实施例中，用户可以是天然气能量计量系统100的操作者或使用者，例如计量人员、研究人员等。在一些实施例中，第二终端160可以包括移动设备160-1、平板电脑160-2、笔记本电脑160-3、膝上电脑160-4等或其任意组合。在一些实施例中，第二终端160可以通过网络150接收第一终端140上传的信息，例如天然气组分分布数据等。

应当注意天然气能量计量系统100仅仅是为了说明的目的而提供的，并不意图限制本说明书的范围。对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本说明书的描述，做出多种修改或变化。例如，天然气能量计量系统100还可以包括信息源。又例如，天然气能量计量系统100可以在其它设备上实现类似或不同的功能。然而，这些变化和修改不会背离本说明书的范围。

图2是根据本说明书一些实施例所示的天然气能量计量方法的示例性流程图。如图2所示，流程200包括下述步骤。在一些实施例中，流程200可以由处理设备120执行。

步骤S202，获取天然气传输通道中的目标位置在多个时间点的天然气组分，得到天然气的待能量计量区域的天然气组分分布。在一些实施例中，该步骤可以通过区域组分分布获取模块601执行。

天然气传输通道可以是任何用于容纳、传输或存储天然气的设备。例如，燃气管道、储气罐、储气库等设备。在一些实施例中，天然气传输通道中的目标位置可以是天然气传输通道中，检测天然气组分的一个位置点或区域或通道的横截面区域。例如，在燃气管道中，将燃气管道的横截面区域作为目标位置。在一些实施例中，目标位置可以通过用户设置、天然气传输通道出厂设置、第一终端140设置，或其组合确定。

在一些实施例中，系统100可以请求并获取在多个时间点的天然气组分。多个时间点可以是系统预设或人工设置的时间点。天然气组分可以是天然气的化学成分。例如，常见天然气组分主要包括甲烷，也包括少量的乙烷、丙烷、丁烷、氢气、氮气、二氧化碳、硫化物等。在不同的时间点，流经天然气传输通道中的目标位置的天然气组分可能存在差异。

天然气的待能量计量区域可以是经过传输通道的待进行组分分布分析及能量计量的某一段天然气。在一些实施例中，待能量计量区域可以表示为在一段时间内经过管道中的目标位置的一段天然气。在一些实施例中，待能量计量区域的天然气体积可以基于待能量计量区域对应的经过目标位置的时间和流速确定。例如，待能量计量区域(管道传输的一段天然气)可以表示为在一段时间T内经过A点的一段天然气，在该时间T期间A点的平均天然气流速为V，则将V与T相乘可以得到该段天然气(即待能量计量区域)的流通长度X，进一步将天然气流通长度X与A点的管道截面面积相乘可以获得该段天然气的体积(即待能量计量区域的天然气体积)。

在一些实施例中，待能量计量区域的天然气组分分布可以表示为一个序列：{S₁，S₂，S₃，S₄，S₅，S₆，...，S_n}，序列中每一个元素S_n表示对应时间点T_n的气体组分数据。在一些实施例中，该序列也表示在长度X的区域中采样了n个点，T_n对应长度X内的位置点X_n。在一些实施例中，长度X内可以包括多个位置点，例如位置点x₁、位置点₂、…位置x_n。在一些实施例中，各个位置点X_n和各个时间点T_n对应。

在一些实施例中，天然气的待能量计量区域的天然气组分分布可以通过第一终端140获取，如通过气相色谱仪、天然气全组分监测仪获取，或通过在线拉曼光谱分析法等获取。系统100通过对天然气传输通道中，天然气的待能量计量区域内的多个时间点的组分分布分析，可以获取该待能量计量区域内天然气的各个时间点的天然气组分分布。在一些实施例中，该待能量计量区域内天然气的各个时间点的天然气组分分布可以包括每种组分的摩尔分数、体积分数、质量分数等数据。

步骤S204，基于所述天然气组分分布中的所述各个时间点的所述天然气组分，确定所述各个时间点的天然气热值。在一些实施例中，该步骤可以通过热值确定模块602执行。

天然气热值可以是单位质量(或体积)的天然气燃烧时所放出的热量，热值单位可以是J/kg或J/m3、MJ/kg或MJ/m3。在本说明书的一些实施例中，“热值”、“卡值”、“发热量”等可以互换使用。

在一些实施例中，天然气热值可以基于天然气组分通过各种热值计算方法得到。例如，通过以下公式计算：

其中，

为天然气混合物的理想摩尔热值(高位或低位)，x_j为混合物中组分j的摩尔分数，

为混合物中组分j的理想摩尔热值(高位或低位)。

在一些实施例中，气体混合物在燃烧温度t₁和压力p₁，计量温度t₂和压力p₂时的真实气体体积发热量通过以下公式计算：

其中，

为天然气气体体积热值(高位或低位)，

为天然气混合物的理想气体体积热值，Z_mix(t₂,p₂)为在计量参比条件下的压缩因子。

在一些实施例中，天然气热值还可以通过其他已有的各种方式计算。

步骤S206，确定所述各个时间点对应的关于所述天然气热值的方向余弦值。在一些实施例中，该步骤可以通过方向余弦值确定模块603执行。

在一些实施例中，待能量计量区域的各个时间点中的每个时间点可以对应一个方向余弦值。方向余弦值可以是待能量计量区域的各个时间点的天然气热值(即待能量计量区域的天然气流通长度中的某一点的天然气热值)之间连线的向量所对应的余弦值。在一些实施例中，各点的方向余弦值的计算可以根据待能量计量区域的天然气热值分布确定(包括待能量计量区域对应的天然气流通长度中各位置点的气体组分对应的天然气热值)。例如，位置点x_n到位置点x_n+1的天然气热值连线的单位向量的余弦值cosα或者cosβ，即为位置点x_n的方向余弦值，其中cosα为位置点x_n到位置点x_n+1的连线的单位向量与x轴之间夹角的余弦值，cosβ为位置点x_n到位置点x_n+1的连线的单位向量与y轴之间夹角的余弦值。通过方向余弦值可以反映天然气传输通道中目标位置的天然气热值在不同时间点的变化情况。

步骤S208，确定所述各个时间点的所述方向余弦值的变化量，并基于所述变化量确定作为至少一个切分点的至少一个时间点，所述至少一个切分点用于确定所述待能量计量区域的多个分区。在一些实施例中，该步骤可以通过区域划分模块604执行。

在一些实施例中，每个时间点可以对应一个方向余弦值的变化量。方向余弦值的变化量可以是位置点之间方向余弦值的变化情况。例如，位置点x_n对应的方向余弦值的变化量可以是位置点x_n的方向余弦值与位置点x_n-1的方向余弦值之差，即cosα_n-cosα_n-1或者cosβ_n-cosβ_n-1。在一些实施例中，方向余弦值的变化量可以通过处理设备计算确定。在一些实施例中，当方向余弦值的变化量的值大于预设阈值时，将该方向余弦值的变化量对应的位置点可以作为切分点。

切分点可以是用于确定待能量计量区域的多个分区的位置点。

在一些实施例中，切分点可以反映该位置点与其前后位置点可能是不连续的。在一些实施例中，基于切分点可以对待能量计量区域进行分区。例如，将切分点之前的位置点和切分点之后的位置点分为不同的区域。

步骤S210，基于所述多个分区中各分区的所述各个时间点对应的所述天然气热值，确定各分区对应的天然气热值分布函数。在一些实施例中，该步骤可通过函数确定模块605执行。

天然气热值分布函数可以是反映一个分区内时间点与天然气热值分布关系的函数。例如，在一些实施例中，天然气热值分布函数可以是常数(例如f(x)＝a，a为常数)，或与位置x相关的函数f(x)。

在一些实施例中，对于多个分区中的任意分区，可以基于分区中的首个时间点(对应首个位置点)对应的天然气热值和末尾一个时间点(对应末尾一个位置点)对应的所述天然气热值，确定一个线性函数f(x)(例如，f(x)＝bx+c)。在一些实施例中，该线性函数可以作为分区的所述天然气热值分布函数。

在一些实施例中，分区的天然气热值变化可以是非线性关系，并可以通过曲线函数f(x)表示，例如，当不同时间的天然气热值分布呈指数关系，通过指数函数表示，当不同时间的天然气热值分布呈对数关系，通过对数函数表示等。

在一些实施例中，对于多个分区中的任意分区，可以采用曲线拟合方法对至少一个分区中各分区的各个时间点对应的天然气热值进行拟合，得到一个拟合函数f(x)，并将拟合函数作为各分区对应的天然气热值分布函数。

在一些实施例中，用于获得拟合函数的曲线拟合方法可以包括各种已有的曲线拟合方法，例如最小二乘法。

在一些实施例中，天然气热值分布函数可以通过第一预测模型确定。关于第一预测模型的具体描述，可以参见图3及其相关描述，此处不再赘述。

在一些实施例中，不同的分区可以采用不同的方法确定分区的天然气热值分布函数。

步骤S212，基于各分区对应的所述天然气热值分布函数，确定各分区的分区天然气能量。在一些实施例中，该步骤可通过分区能量确定模块606执行。

分区天然气能量可以是一个分区内天然气燃烧所产生的能量。

在一些实施例中，分区天然气能量可以通过天然气热值分布函数确定。在一些实施例中，分区天然气能量可以通过如下公式计算：

其中，E为分区天然气能量，xk为分区k对应的天然气长度中的位置区域长度，k为分区对应的编号，f(x)为分区对应的天然气热值分布函数。

步骤S214，基于各分区对应的所述分区天然气能量，确定所述待能量计量区域的天然气能量。在一些实施例中，该步骤可通过区域能量确定模块607执行。

待能量计量区域的天然气能量可以是待能量计量区域的各分区天然气完全燃烧生成能量的总和。

通过本说明书一些实施例的天然气能量计量方法和系统，可以根据随着时间变化带来的天然气组分变化进行分区，并基于天然气组分变化得到不同分区的天然气热值分布，进而得到各个分区的天然气能量。基于各个分区的天然气能量可以得到待能量计量区域的天然气能量，使待能量计量区域的能量计量结果更贴近在天然气管路中天然气分布不均的实际情况，减少计量误差。

图3是根据本说明书一些实施例所示的通过第一预测模型确定各分区对应的天然气热值分布函数的示意图。

如示意图300所示，对于多个分区中的任意分区，可以获取分区中各个时间点对应的温度302和天然气流速303，通过第一预测模型304处理分区的各个时间点对应的天然气热值301、温度302和天然气流速303，确定分区对应的天然气热值分布函数305。

各个时间点对应的温度可以是在不同时间点时天然气传输通道所在环境的温度。在一些实施例中，环境温度会随着时间波动。在一些实施例中，可以通过温度传感器记录天然气本身的气体温度，或记录容纳天然气的管道、储气室的温度，得到各个时间点对应的温度。

各个时间点对应的天然气流速可以是天然气传输通道中目标位置在不同时间点的气体流动速度。在一些实施例中，受压强或各种因素影响，不同时间点流经同一目标位置的天然气的流速可能不同。在一些实施例中，天然气流速可以通过流量计测量的天然气流量和测量时间之比确定，或通过流速测量设备直接测定。

在一些实施例中，天然气热值可以通过步骤S202确定。

第一预测模型可以是用于预测天然气热值分布函数的机器学习模型。在一些实施例中，第一预测模型可以包括深度神经网络，例如深度卷积网络(Deep ConvolutionalNetwork，DCN)、波茨曼机(Boltzmann Machine，BM)等各种神经网络模型。

在一些实施例中，第一预测模型的输入可以包括分区中的各个时间点对应的天然气热值、温度和天然气流速，第一预测模型的输出可以包括分区的天然气热值分布函数。

通过本说明书一些实施例中的预测模型，将温度、流速等多种因素纳入考虑范围，基于机器学习模型，得到更符合实际天然气输送情况的天然气热值分布函数。

在一些实施例中，第一预测模型可以基于历史天然气热值分布数据训练。在一些实施例中，可以采集一个或多个样本待能量计量区域的历史天然气热值分布数据，作为模型的输入样本，模型输出天然气热值分布函数预测值。在一些实施例中，还可以获取样本待能量计量区域的天然气实际燃烧能量值。在一些实施例中，可以基于天然气热值分布函数预测值计算样本待能量计量区域的预测能量值，相关计算方法请参见图1对应的说明。在一些实施例中，可以基于预测能量值与天然气实际燃烧能量值的差异建立第一损失函数，基于损失函数迭代更新第一预测模型的参数。在一些实施例中，第一预测模型训练时的优化目标可以包括最小化第一损失函数值。当第一预测模型的第一损失函数满足预设条件时模型可以训练完成。其中，预设条件可以是第一损失函数收敛、迭代的次数达到阈值，或损失函数值达到最小阈值等。

在一些实施例中，样本待能量计量区域的历史天然气热值分布数据、天然气实际燃烧能量值可以通过存储设备、网络获取。

在一些实施例中，示意图300中的天然气组分分布、天然气热值可以认为是针对去杂质后的天然气确定的。

在一些实施例中，示意图300中的天然气组分分布、天然气热值可以认为是针对未去杂质的天然气确定的。在一些实施例中，示意图300还可以包括对天然气去杂质，以及在示意图300中步骤S210之后，可以包括流程400中的一个或多个步骤(例如步骤S404、S406、S408)。关于去杂质和流程400的具体描述可以参见图4及其相关描述，此处不再赘述。

图4是根据本说明书一些实施例所示的基于去杂质后天然气热值分布函数确定分区天然气能量的示例性流程图。如图4所示，流程400包括下述步骤。在一些实施例中，流程400可以由处理设备120执行。

步骤S402，基于所述天然气组分分布中的所述各个时间点的所述天然气组分，确定各分区的分区天然气组分分布。在一些实施例中，该步骤可以通过分区组分分布获取模块608执行。

获取天然气组分分布的方法参见步骤S202中获取天然气的待能量计量区域的天然气组分分布的相关描述，此处不再赘述。

分区天然气组分分布可以包括分区内的各个时间点的天然气组分。

步骤S404，基于各分区的所述分区天然气组分分布，确定各分区对应的天然气去杂质方式。其中，分区对应的天然气去杂质方式用于对所述分区的天然气去杂质。在一些实施例中，该步骤可以通过去杂质方式确定模块609执行。

去杂质方式可以是去除天然气组分中水蒸气杂质、硫化氢、二氧化碳等酸性气体杂质、固体杂质、液体杂质等杂质的技术手段。例如，对于水蒸气杂质，去杂质方式可以包括铺设加热管线、水浴加热、安装脱水装置等；对于固体杂质，去杂质方式可以包括安装过滤器等；对于硫化氢、二氧化碳等酸性气体杂质，去杂质方式可以包括化学吸收法等。

在一些实施例中，可以基于天然气组分确定去杂质方式。

在一些实施例中，对于多个分区中的任意分区，可以基于分区的分区天然气组分分布确定分区的可燃烧气体/杂质的含量变化范围，根据分区的可燃烧气体/杂质的含量变化范围，确定分区对应的天然气去杂质方式。

可燃烧气体/杂质的含量变化范围可以是可燃烧气体/杂质在天然气中占比的变化范围。例如，可燃烧气体含量变化范围可以是85％-95％，杂质含量变化范围可以是5％-15％。在一些实施例中，杂质含量变化范围可以具体包括水蒸气含量变化范围、酸性气体含量变化范围、固体杂质含量变化范围、液体杂质含量变化范围等。

在一些实施例中，当杂质含量变化范围位于预设的杂质含量变化区间时，可以选择预设区间对应的去杂质方式作为最终去杂质方式之一。例如，当硫化氢等酸性气体的含量变化范围大于预设的酸性气体杂质含量变化区间时，将对应的化学吸收法作为最终去杂质方式之一。

在一些实施例中，不同分区对应的去杂质方法可以不同。

通过本说明书一些实施例所述的去杂质方式确定方法，可以实现具有针对性且自动精确地去杂质，节省不必要的工序，并减少引入新杂质的可能性。

在一些实施例中，所述方法还可以包括基于各分区各自对应的去杂质方式对各分区的天然气进行去杂质。

步骤S406，基于各分区对应的所述天然气热值分布函数和所述天然气去杂质方式，确定各分区对应的去杂质后天然气热值分布函数。在一些实施例中，该步骤可以通过函数确定模块605执行。

在一些实施例中，对分区的天然气去除杂质后时，分区的天然气组分分布发生变化，对应的天然气热值分布也会相应发生变化。

在一些实施例中，可以根据历史天然气数据确定各个天然气热值分布函数和各种去杂质方式对应的去杂质后热值分布函数，将其作为模板。在一些实施例中，可以根据分区的天然气热值分布函数、分区对应的去杂质方式在模板中检索得到对应的去杂质后热值分布函数。

在一些实施例中，可以基于机器学习模型确定分区的去杂质后天然气热值分布函数。关于基于机器学习模型确定分区的去杂质后天然气热值分布函数的具体描述，参见说明书对应部分的相关描述，此处不再赘述。

步骤S408，基于所述去杂质后天然气热值分布函数，确定各分区的所述分区天然气能量。在一些实施例中，该步骤可以通过分区能量确定模块606执行。

在一些实施例中，分区天然气能量可以通过基于去杂质后天然气热值分布函数进行积分计算确定。在一些实施例中，分区天然气能量计算公式如下：

其中，E为分区天然气能量，xk为分区对应的天然气长度中的位置，区域长度k为分区对应的编号，f(x)，为分区对应的去杂质后天然气热值分布函数。关于分区天然气能量确定的具体描述，参见步骤S212及其相关描述，此处不再赘述。

通过本说明书一些实施例所述的过程，根据各分区的可燃烧气体/杂质的含量变化范围选择对应的去杂质方式，进行高效精确地去除杂质，可以实现针对不同种类杂质的自动精确去杂质，且根据去杂质后的组分分布得到天然气热值分布函数，可以实现更好的函数模拟效果。

应当注意的是，上述有关流程400的描述仅仅是为了示例和说明，而不限定本说明书的适用范围。对于本领域技术人员来说，在本说明书的指导下可以对流程400进行各种修正和改变。然而，这些修正和改变仍在本说明书的范围之内。例如，流程400还可以包括预处理过程。

图5是根据本说明书一些实施例所示的通过第二预测模型获取去杂质后天然气热值分布函数的示意图。

如示意图500所示，对于多个分区中的任意分区，可以基于分区对应的天然气去杂质方式501，确定分区对应的第二预测模型503，通过第二预测模型处理分区对应的天然气热值分布函数502，得到分区对应的去杂质后天然气热值分布函数504。

第二预测模型可以是用于预测去杂质后天然气热值分布函数的机器学习模型。在一些实施例中，第二预测模型可以是卷积神经网络(Convolutional Neural Network，CNN)、生成对抗网络(Generative Adversarial Networks，GAN)、生成对抗模型、DCN、BM等各种神经网络模型。

在一些实施例中，第二预测模型的输入可以是天然气热值分布函数，第二预测模型的输出可以是去杂质后天然气热值分布函数。在一些实施例中，第二预测模型的输入还可以包括去杂质方式。

在一些实施例中，第二预测模型可以通过历史天然气热值分布函数数据训练。在一些实施例中，将历史天然气热值分布函数和采用各种历史去杂质方式对天然气去杂质后得到的历史去杂质后天然气热值分布函数作为训练样本。在一些实施例中，可以基于历史天然气热值分布函数和历史去杂质方式通过第二预测模型预测去杂质后天然气热值分布函数。在一些实施例中，可以基于预测的去杂质后天然气热值分布函数与历史去杂质后天然气热值分布函数的差异建立第二损失函数，基于损失函数迭代更新第二预测模型的参数。在一些实施例中，第二预测模型训练时的模型优化目标可以包括最小化第二损失函数值。在一些实施例中，当初始第二预测模型的第二损失函数满足预设条件时模型训练完成。其中，预设条件可以是损失函数收敛、迭代的次数达到阈值，或损失函数值达到最小阈值等。

在一些实施例中，第二预测模型训练的标签(历史去杂质后天然气热值分布函数)可以的确定方法可以包括对历史去杂质后的天然气进行检测，确定去杂质后的天然气组分分布，进而基于去杂质后的天然气组分分布确定对应的历史天然气热值分布函数。关于对天然气进行检测确定天然气组分分布和基于天然气组分分布确定对应的天然气热值分布函数的方法可以参见图2及其相关说明。在一些实施例中，标签可以通过人工标记或其他可行方式获取。

通过本说明书一些实施例所述的第二预测模型，可以基于去杂质方式，对天然气热值分布函数进行进一步优化，得到更符合实际的去杂质后管路内天然气热值分布情况。

图6是根据本说明书一些实施例所示的天然气能量计量系统的示例性模块图。模块600包括区域组分分布获取模块601、热值确定模块602、方向余弦值确定模块603、区域划分模块604、函数确定模块605、分区能量确定模块606、区域能量确定模块607。在一些实施例中，模块600还包括分区组分分布获取模块608以及去杂质方式确定模块609。在一些实施例中，模块600对应的功能可以由处理设备140执行，以上模块可以为处理设备140中的模块。

区域组分分布获取模块601可以用于获取天然气传输通道中的目标位置在多个时间点的天然气组分，得到天然气的待能量计量区域的天然气组分分布。

热值确定模块602可以用于基于所述天然气组分分布中的所述各个时间点的所述天然气组分，确定所述各个时间点的天然气热值。

方向余弦值确定模块603可以用于确定所述各个时间点对应的关于所述天然气热值的方向余弦值。

区域划分模块604可以用于确定所述各个时间点的所述方向余弦值的变化量，并基于所述变化量确定作为至少一个切分点的至少一个时间点，所述至少一个切分点用于确定所述待能量计量区域的多个分区。

函数确定模块605可以用于基于所述多个分区中各分区的所述各个时间点对应的所述天然气热值，确定各分区对应的天然气热值分布函数。在一些实施例中，所述函数确定模块进一步用于，对于所述多个分区中的至少一个分区，基于所述至少一个分区中各分区的首个时间点对应的所述天然气热值和末尾一个时间点对应的所述天然气热值，确定一个线性函数作为各分区的所述天然气热值分布函数。在一些实施例中，所述函数确定模块进一步用于，对于所述多个分区中的至少一个分区，采用曲线拟合方法对所述至少一个分区中各分区的所述各个时间点对应的所述天然气热值进行拟合，得到一个拟合函数，并将所述拟合函数作为各分区对应的所述天然气热值分布函数。在一些实施例中，所述函数确定模块进一步用于，对于所述多个分区中的至少一个分区，获取所述至少一个分区中各分区的所述各个时间点对应的温度和天然气流速，通过第一预测模型处理各分区的所述各个时间点对应的所述天然气热值、所述温度和所述天然气流速，确定各分区对应的所述天然气热值分布函数。在一些实施例中，所述函数确定模块还用于基于各分区对应的所述天然气热值分布函数和所述天然气去杂质方式，确定各分区对应的去杂质后天然气热值分布函数。在一些实施例中，所述函数确定模块进一步用于，基于各分区对应的所述天然气去杂质方式，确定各分区对应的第二预测模型，通过所述第二预测模型处理各分区对应的所述天然气热值分布函数，得到各分区对应的所述去杂质后天然气热值分布函数。

分区能量确定模块606可以用于基于各分区对应的所述天然气热值分布函数，确定各分区的分区天然气能量。在一些实施例中，所述分区能量确定模块还用于基于所述去杂质后天然气热值分布函数，确定各分区的所述分区天然气能量。

区域能量确定模块607可以用于基于各分区对应的所述分区天然气能量，确定所述待能量计量区域的天然气能量。

分区组分分布获取模块608可以用于基于所述天然气组分分布中的所述各个时间点的所述天然气组分，得到各分区的分区天然气组分分布。

去杂质方式确定模块609可以用于基于各分区的所述分区天然气组分分布，确定各分区对应的天然气去杂质方式。其中，分区对应的天然气去杂质方式用于对所述分区的天然气去杂质。在一些实施例中，所述去杂质方式确定模块进一步用于，基于各分区的所述分区天然气组分分布，确定各分区的可燃烧气体/杂质的含量变化范围，根据各分区的可燃烧气体/杂质的含量变化范围，确定各分区对应的所述天然气去杂质方式。

上文已对基本概念做了描述，显然，对于本领域技术人员来说，上述详细披露仅仅作为示例，而并不构成对本说明书的限定。虽然此处并没有明确说明，本领域技术人员可能会对本说明书进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本说明书中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本说明书示范实施例的精神和范围。

同时，本说明书使用了特定词语来描述本说明书的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本说明书至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一个替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本说明书的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。

此外，除非权利要求中明确说明，本说明书所述处理元素和序列的顺序、数字字母的使用、或其他名称的使用，并非用于限定本说明书流程和方法的顺序。尽管上述披露中通过各种示例讨论了一些目前认为有用的发明实施例，但应当理解的是，该类细节仅起到说明的目的，附加的权利要求并不仅限于披露的实施例，相反，权利要求旨在覆盖所有符合本说明书实施例实质和范围的修正和等价组合。例如，虽然以上所描述的系统组件可以通过硬件设备实现，但是也可以只通过软件的解决方案得以实现，如在现有的服务器或移动设备上安装所描述的系统。

同理，应当注意的是，为了简化本说明书披露的表述，从而帮助对一个或多个发明实施例的理解，前文对本说明书实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本说明书对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。

一些实施例中使用了描述成分、属性数量的数字，应当理解的是，此类用于实施例描述的数字，在一些示例中使用了修饰词“大约”、“近似”或“大体上”来修饰。除非另外说明，“大约”、“近似”或“大体上”表明所述数字允许有±20％的变化。相应地，在一些实施例中，说明书和权利要求中使用的数值参数均为近似值，该近似值根据个别实施例所需特点可以发生改变。在一些实施例中，数值参数应考虑规定的有效数位并采用一般位数保留的方法。尽管本说明书一些实施例中用于确认其范围广度的数值域和参数为近似值，在具体实施例中，此类数值的设定在可行范围内尽可能精确。

针对本说明书引用的每个专利、专利申请、专利申请公开物和其他材料，如文章、书籍、说明书、出版物、文档等，特此将其全部内容并入本说明书作为参考。与本说明书内容不一致或产生冲突的申请历史文件除外，对本说明书权利要求最广范围有限制的文件(当前或之后附加于本说明书中的)也除外。需要说明的是，如果本说明书附属材料中的描述、定义、和/或术语的使用与本说明书所述内容有不一致或冲突的地方，以本说明书的描述、定义和/或术语的使用为准。最后，应当理解的是，本说明书中所述实施例仅用以说明本说明书实施例的原则。其他的变形也可能属于本说明书的范围。因此，作为示例而非限制，本说明书实施例的替代配置可视为与本说明书的教导一致。相应地，本说明书的实施例不仅限于本说明书明确介绍和描述的实施例。

Claims (10)

1.一种基于天然气组分的能量计量方法，包括：

获取天然气传输通道中的目标位置在多个时间点的天然气组分，得到天然气的待能量计量区域的天然气组分分布；

基于所述天然气组分分布中的各个时间点的所述天然气组分，确定所述各个时间点的天然气热值；

确定所述各个时间点对应的关于所述天然气热值的方向余弦值；

确定所述各个时间点的所述方向余弦值的变化量，并基于所述变化量确定作为至少一个切分点的至少一个时间点，所述至少一个切分点用于确定所述待能量计量区域的多个分区；

基于所述多个分区中各分区的所述各个时间点对应的所述天然气热值，确定所述各分区对应的天然气热值分布函数；

基于所述各分区对应的所述天然气热值分布函数，确定所述各分区的分区天然气能量；

基于所述各分区对应的所述分区天然气能量，确定所述待能量计量区域的天然气能量。

2.如权利要求1所述的方法，所述基于所述多个分区中各分区的所述各个时间点对应的所述天然气热值，确定所述各分区对应的天然气热值分布函数包括：

对于所述多个分区中的至少一个分区：基于所述至少一个分区中各分区的首个时间点对应的所述天然气热值和末尾一个时间点对应的所述天然气热值，确定一个线性函数作为所述各分区的所述天然气热值分布函数。

3.如权利要求1所述的方法，所述基于所述多个分区中各分区的所述各个时间点对应的所述天然气热值，确定所述各分区对应的天然气热值分布函数，包括：

对于所述多个分区中的至少一个分区：采用曲线拟合方法对所述至少一个分区中所述各分区的所述各个时间点对应的所述天然气热值进行拟合，得到一个拟合函数，并将所述拟合函数作为所述各分区对应的所述天然气热值分布函数。

4.如权利要求1所述的方法，所述基于所述多个分区中各分区的所述各个时间点对应的所述天然气热值，确定所述各分区对应的天然气热值分布函数，包括：

对于所述多个分区中的至少一个分区：获取所述至少一个分区中所述各分区的所述各个时间点对应的温度和天然气流速；

通过第一预测模型处理所述各分区的所述各个时间点对应的所述天然气热值、所述温度和所述天然气流速，确定所述各分区对应的所述天然气热值分布函数。

5.如权利要求1所述的方法，所述方法还包括：

基于所述天然气组分分布中的所述各个时间点的所述天然气组分，得到各分区的分区天然气组分分布；

基于所述各分区的所述分区天然气组分分布，确定所述各分区对应的天然气去杂质方式；其中，分区对应的天然气去杂质方式用于对所述分区的天然气去杂质；

基于所述各分区对应的所述天然气热值分布函数和所述天然气去杂质方式，确定所述各分区对应的去杂质后天然气热值分布函数；

基于所述去杂质后天然气热值分布函数，确定所述各分区的所述分区天然气能量。

6.如权利要求5所述的方法，所述基于所述各分区的所述分区天然气组分分布，确定所述各分区对应的天然气去杂质方式，包括：

基于所述各分区的所述分区天然气组分分布确定所述各分区的可燃烧气体/杂质的含量变化范围；

根据所述各分区的所述可燃烧气体/杂质的含量变化范围，确定所述各分区对应的所述天然气去杂质方式。

7.如权利要求5所述的方法，所述基于所述各分区对应的所述天然气热值分布函数和所述天然气去杂质方式，确定所述各分区对应的去杂质后天然气热值分布函数，包括：

基于所述各分区对应的所述天然气去杂质方式，确定所述各分区对应的第二预测模型；

通过所述第二预测模型处理所述各分区对应的所述天然气热值分布函数，得到所述各分区对应的所述去杂质后天然气热值分布函数。

8.一种基于天然气组分的能量计量系统，包括：

区域组分分布获取模块，用于获取天然气传输通道中的目标位置在多个时间点的天然气组分，得到天然气的待能量计量区域的天然气组分分布；

热值确定模块，用于基于所述天然气组分分布中的各个时间点的所述天然气组分，确定所述各个时间点的天然气热值；

方向余弦值确定模块，用于确定所述各个时间点对应的关于所述天然气热值的方向余弦值；

区域划分模块，用于确定所述各个时间点的所述方向余弦值的变化量，并基于所述变化量确定作为至少一个切分点的至少一个时间点，所述至少一个切分点用于确定所述待能量计量区域的多个分区；

函数确定模块，用于基于所述多个分区中各分区的所述各个时间点对应的所述天然气热值，确定所述各分区对应的天然气热值分布函数；

分区能量确定模块，用于基于所述各分区对应的所述天然气热值分布函数，确定所述各分区的分区天然气能量；

区域能量确定模块，用于基于所述各分区对应的所述分区天然气能量，确定所述待能量计量区域的天然气能量。

9.一种基于天然气组分的能量计量装置，包括处理器，所述处理器用于执行权利要求1～7中任一项所述的基于天然气组分的能量计量方法。

10.一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储计算机指令，当计算机读取存储介质中的计算机指令后，计算机执行如权利要求1～7任一项所述的基于天然气组分的能量计量方法。

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