CN114580922A - 一种燃气管网调控方案生成、分发和状态评估系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种燃气管网调控方案生成、分发和状态评估系统，包括：调度控制信息平台：部署在调控中心，用于接收生产运行计划，生成、推演和优化调控方案，评估调控运行状态；分发传输服务平台：部署在调控中心，按照有线/5G宽带通信为主信道、北斗短报文通信为备信道的通信策略，将调控方案分发至各目标调压站，并接收各调压站的执行状态反馈至调度控制信息平台用于评估调控运行状态；调控边缘网关：部署在输配管网各目标调压站，用于接收和处理调控方案，报送方案执行状态，与关联目标调压站间交互调控方案内容和执行状态。本发明为提升燃气管网平灾一体化运行能力提供了一条关系网络。
Description
技术领域
本发明涉及工业控制领域，具体涉及一种燃气管网调控方案生成、分发和状态评估系统。
背景技术
“双碳”战略加速能源清洁低碳转型，以天然气为代表的燃气在保障能源安全和结构转型方面的作用突显，具备广阔的增长空间。随着燃气输配管网体系规模日趋庞大、运行模式日趋复杂，存在调控方案不优化、调控过程不智能、工况覆盖不全面、平（时）灾（时）一体化运行能力不足等问题，亟需通过智能化调控技术手段得以解决，为此需要有各司其职和与之配套的网络系统。
发明内容
本发明的目的是针对所述问题提出了一种燃气管网调控方案生成、分发和状态评估系统，实现调控方案自动生成、优化、推演、验证、远程分发，并对执行效果进行分析评估，融合有线/5G/北斗短报文通信手段，提升系统调控优化和智能化水平，以及平/灾一体化运行能力。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种燃气管网调控方案生成、分发和状态评估系统，包括：
调度控制信息平台：部署在调控中心，用于接收生产运行计划，生成、推演和优化调控方案，评估调控运行状态；
分发传输服务平台：部署在调控中心，按照有线/5G宽带通信为主信道、北斗短报文通信为备信道的通信策略，接收调度控制信息平台的调控方案，将调控方案分发至各目标调压站，并接收各调压站的执行状态反馈至调度控制信息平台用于评估调控运行状态；
调控边缘网关：部署在输配管网各目标调压站，用于各目标调压站与分发传输服务平台的连接，接收和处理调控方案，报送方案执行状态，与关联目标调压站间交互调控方案内容和执行状态。
方案进一步是：所述调度控制信息平台包括：
计算和存储装置：用于处理调控方案生成、优化、推演和评估计算任务，存储方案内容、评估结果、拓扑关系、计划管理数据；
管网拓扑关系模型：用于描述调压站供气关系、压力级制、管网拓扑结构，识别各压力级制管网间的联通关系和相互影响；
站点信息管理模块：用于管理调压站的基础信息以及运行压力、流量限值边界条件，所述基础信息包括站点编号、名称、位置、调压器和阀门执行机构的信息；
生产运行计划管理模块：用于管理气量负荷预测、工业用户用气计划、燃气供热计划、气象条件预测、调压站维护检修计划、管网应急抢修计划；
指令信息接收模块：用于实时接收正常工况下的生产调度指令、应急工况下的应急指挥指令，将上述指令作为即时调整调控方案的输入；
历史数据查询模块：用于查询调压站运行压力数据、流量历史数据，将上述数据作为分析和生成调控方案的输入；
调控方案生成模块：用于自动生成未来24小时初步调控方案；
调控方案优化模块：用于对所述初步调控方案进行优化；
调控方案推演验证模块：结合管网仿真系统，对所述优化后的调控方案进行推演，并验证其是否满足站点运行边界条件，生成最终调控方案；
评估指标体系构建模块：用于构建对调控状态进行分析评估所依据的评估指标体系；
调控状态汇总模块：用于对各站点调控方案执行状态进行数据汇总；
调控状态评估模块：用于对调控方案的执行状态进行分析评估，判断压力、流量运行参数是否异常，对比当前执行状态与方案设定目标的差距，依据评估指标分析调控执行效能，作为调整、优化调控体系的输入。
方案进一步是：所述调控方案生成模块是以管网拓扑关系、站点信息、生产运行计划、调度指挥指令、压力/流量历史数据为输入，对各调压站未来24小时内压力、流量值进行预测，生成调控方案。
方案进一步是：所述调控方案包括：确定调控时间、目标压力值、目标流量值。
方案进一步是：所述调控时间可从5、10、15、20、30、60分钟中选定。
方案进一步是：所述分发传输服务平台包括：
计算和存储装置：用于处理调控方案分发、传输计算任务，存储调控方案、通信策略、传输日志数据；
有线/5G专线通信装置：用于接入专用网络，建立宽带通信链路；
北斗通信指挥装置：用于组建北斗短报文网络，建立北斗通信链路；
分包封装模块：用于针对调控方案超出单条报文最大承载能力的情况，将方案内容拆分后封装到多条报文中进行传输；
数据加密模块：用于对传输的数据内容进行加密，防止窃取和篡改；
寻址分发模块：用于建立各调压站、调控中心站点编号与IP地址、北斗用户卡号间的映射关系，依据站点编号进行网络寻址，向目标调压站分发调控方案；
通信策略管理模块：用于设置和管理通信策略，作为信道选择和切换的依据；
信道状态检测模块：用于对有线、5G、北斗短报文信道状态进行实时检测，作为信道选择和切换的输入条件；
信道选择模块：用于依据所设置的通信策略，选择优先级最高的可用信道进行数据传输，实现主备信道切换。
方案进一步是：所述调控边缘网关包括：
中央处理器：用于处理调控方案解析、执行状态报送等计算任务；
数据存储单元：用于存储调控方案、通信策略数据；
北斗短报文通信单元：用于接入北斗短报文网络，建立北斗通信链路；
5G通信单元：用于接入5G通信网络，建立5G通信链路；
以太网通信接口：用于连接专线，接入有线通信网络；
数据解密模块，用于对接收到的数据内容进行解密；
拼包解析模块：用于针对调控方案拆分后封装到多条报文进行传输的情况，将接收到的报文拼包后，解析出调控方案内容；
调控方案执行模块，用于所属站点执行解析出的调控方案；
寻址分发模块：用于建立各调压站、调控中心站点编号与IP地址、北斗用户卡号间的映射关系，依据站点编号进行网络寻址，报送调控执行状态；
通信策略管理模块：用于设置和管理通信策略，作为信道选择和切换的依据；
信道状态检测模块：用于对各信道状态进行实时检测，作为信道选择和切换的输入条件；
信道选择模块：用于依据所设置的通信策略，选择优先级最高的可用信道进行数据传输，实现主备信道切换；
执行状态监测模块：用于对所属站点调控方案执行状态进行实时监测。
本发明的有益效果是：提供调控方案自动生成、优化、推演、验证、远程分发，以及执行效果分析评估能力的相互关系网络，解决了如何实现燃气管网调控方案优化、智能调控过程、全面工况覆盖的问题；融合有线、5G、北斗短报文通信手段，发挥北斗短报文通信全球覆盖和灾备应急能力，为提升燃气管网平灾一体化运行能力提供了一条各司其职与之配套的关系网络系统。
附图说明
图1为本发明系统本发明系统架构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目标、技术方案及优点更加清晰明了，以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。所描述实施例仅是本发明的部分实施例，而非全部实施例。基于本发明实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种燃气管网调控方案生成、分发和状态评估系统，如图1所示，所述系统包括：
调度控制信息平台1：部署在调控中心，即：调控中心的调度控制服务器中，用于接收从服务器终端输入的生产运行计划，将生产运行计划生成、推演和优化出调控方案，评估调控运行状态；
分发传输服务平台2：部署在调控中心，即：调控中心的分发传输服务器中，按照有线/5G宽带通信为主信道、北斗短报文通信为备信道的通信策略，接收调度控制信息平台1的调控方案，将调控方案分发至各目标调压站，并接收各调压站的执行状态反馈至调度控制信息平台1用于评估调控运行状态；
调控边缘网关3：部署在输配管网各目标调压站，用于各目标调压站与分发传输服务平台2的连接，接收和处理调控方案，报送方案执行状态，以及与关联目标调压站间交互调控方案内容和执行状态。
实施例中的所述调度控制信息平台1包括：
在调度控制服务器中划分设置的第一计算和存储装置101：应对调度控制信息平台1各模块，用于处理调控方案生成、优化、推演和评估计算任务，存储方案内容、评估结果、拓扑关系、计划管理数据；
管网拓扑关系模型102：用于描述调压站供气关系、压力级制、管网拓扑结构，识别各压力级制管网间的联通关系和相互影响；
站点信息管理模块103：用于管理调压站的基础信息以及运行压力、流量限值边界条件，所述基础信息包括站点编号、名称、位置、调压器和阀门等主要执行机构的信息；
生产运行计划管理模块104：用于管理气量负荷预测、工业用户用气计划、燃气供热计划、气象条件预测、调压站维护检修计划、管网应急抢修计划；
历史数据查询模块105：用于在数据库中查询调压站运行压力数据、流量历史数据，将上述数据作为分析和生成调控方案的输入；
指令信息接收模块106：用于通过调度控制服务器终端实时接收正常工况下的生产调度指令、应急工况下的应急指挥指令，以及其它工况下的指令，将上述指令作为即时调整调控方案的输入；
调控方案生成模块107：用于对输入的调整调控方案自动生成未来24小时初步调控方案；
调控方案优化模块108：与调控方案生成模块107连接，用于对所述初步调控方案进行运行边界条件（调控时间、目标压力、目标流量）的优化，即：利用不同的调控时间设置不同的目标压力和目标流量，从多组初步调控方案数据中找出最佳的边界条件；
调控方案推演验证模块109：与调控方案优化模块108连接，结合管网仿真系统，对所述优化后的调控方案进行推演，并验证其是否满足站点运行边界条件，生成最终调控方案；
评估指标体系构建模块110：用于构建对调控状态进行分析评估所依据的评估指标体系；
调控状态汇总模块111：与评估指标体系构建模块110和调控状态评估模块112连接，用于对各站点调控方案执行状态信息进行数据汇总；
调控状态评估模块112：用于接收分发传输服务平台2的各调压站的执行状态信息，对调控方案的执行状态进行分析评估，判断压力、流量运行参数是否异常，对比当前执行状态与方案设定目标的差距，依据评估指标分析调控执行效能，作为调整、优化调控体系的输入。
实施例中：所述调控方案自动生成模块107是以管网拓扑关系模型102中的管网拓扑关系、站点信息管理模块103中的站点信息、生产运行计划管理模块104中的生产运行计划、调度指挥指令、历史数据查询模块105中的压力/流量历史数据为输入，对各调压站未来24小时内压力、流量值进行预测，生成调控方案。
其中：所述调控方案包括：确定调控时间、目标压力值、目标流量值。所述调控时间可从5、10、15、20、30、60分钟中选定。
实施例中的所述分发传输服务平台2包括：
在分发传输服务器中划分设置的第二计算和存储装置201：应对分发传输服务平台2各模块，用于处理调控方案分发、传输计算任务，存储调控方案、通信策略、传输日志数据；
有线/5G专线通信装置202：应对分发传输服务平台2，用于接入专用网络，建立宽带通信链路；
北斗通信指挥装置203：应对分发传输服务平台2，用于组建北斗短报文网络，建立北斗通信链路；
分包封装模块204：与调度控制信息平台1的调控方案推演验证模块109连接，用于针对调控方案推演验证模块109的调控方案超出单条报文最大承载能力的情况，将方案内容拆分后封装到多条报文中进行传输；
数据加密模块205：与分包封装模块204连接，用于对传输的数据内容进行加密，防止窃取和篡改；
寻址分发模块206：分别与数据加密模块205和信道选择模块208连接，用于对应数据加密模块205数据和信道选择模块208的数据建立各调压站、调控中心站点编号与IP地址、北斗用户卡号间的映射关系，依据站点编号进行网络寻址，向目标调压站分发调控方案；
通信策略管理模块207：用于设置和管理通信策略，作为信道选择和切换的依据；
信道状态检测模块208：分别与通信策略管理模块207和信道选择模块209连接，用于对有线、5G、北斗短报文信道状态进行实时检测，作为信道选择和切换的输入条件；
信道选择模块209：用于依据所设置的通信策略，选择优先级最高的可用信道进行数据传输，实现主备信道切换。
实施例中的所述调控边缘网关3包括：
中央处理器301：应对调控边缘网关3各模块，用于处理调控方案解析、执行状态报送等计算任务；
数据存储单元302：应对调控边缘网关3各模块，用于存储调控方案、通信策略数据；
北斗短报文通信单元303：应对调控边缘网关3，用于接入北斗短报文网络，建立北斗通信链路；
5G通信单元304：应对调控边缘网关3，用于接入5G通信网络，建立5G通信链路；
以太网通信接口305：应对调控边缘网关3，用于连接专线，接入有线通信网络；
数据解密模块306：与分发传输服务平台2的寻址分发模块206连接，用于对接收到的数据内容进行解密；
拼包解析模块307，与数据解密模块306连接，用于解密后针对调控方案拆分后封装到多条报文进行传输的情况，将接收到的报文拼包后，解析出调控方案内容；
调控方案执行模块308：与拼包解析模块307连接，用于所属站点执行解析出的调控方案；
寻址分发模块309：同时与拼包解析模块307、执行状态监测模块310、信道选择模块312连接，用于建立各调压站、调控中心站点编号与IP地址、北斗用户卡号间的映射关系，依据站点编号进行网络寻址，报送调控执行状态；
执行状态监测模块310：用于对所属站点调控方案执行状态进行实时监测；
通信策略管理模块311：用于设置和管理通信策略，作为信道选择和切换的依据；
信道选择模块312：与通信策略管理模块311和信道状态检测模块313连接，用于依据所设置的通信策略，选择优先级最高的可用信道进行数据传输，实现主备信道切换；
信道状态检测模块313：用于对各信道状态进行实时检测，作为信道选择和切换的输入条件。
所述的调度控制服务器和分发传输服务器可以是通过网络两个相互连接的计算机，或者是在一个计算机上划分出的两个专用数据处理区域。
上述燃气管网调控方案生成、分发和状态评估系统实施例，提供调控方案自动生成、优化、推演、验证、远程分发，以及执行效果分析评估能力的相互关系网络，解决了如何实现燃气管网调控方案优化、智能调控过程、全面工况覆盖的问题；融合有线、5G、北斗短报文通信手段，发挥北斗短报文通信全球覆盖和灾备应急能力，为提升燃气管网平灾一体化运行能力提供了一条关系网络。以上所述仅用以说明本发明的技术方案而非限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种燃气管网调控方案生成、分发和状态评估系统，其特征在于，包括：
调度控制信息平台：部署在调控中心，用于接收生产运行计划，生成、推演和优化调控方案，评估调控运行状态；
分发传输服务平台：部署在调控中心，按照有线/5G宽带通信为主信道、北斗短报文通信为备信道的通信策略，接收调度控制信息平台的调控方案，将调控方案分发至各目标调压站，并接收各调压站的执行状态反馈至调度控制信息平台用于评估调控运行状态；
调控边缘网关：部署在输配管网各目标调压站，用于各目标调压站与分发传输服务平台的连接，接收和处理调控方案，报送方案执行状态，与关联目标调压站间交互调控方案内容和执行状态。
2.根据权利要求1所述的燃气管网调控方案生成、分发和状态评估系统，其特征在于，所述调度控制信息平台包括：
计算和存储装置：用于处理调控方案生成、优化、推演和评估计算任务，存储方案内容、评估结果、拓扑关系、计划管理数据；
管网拓扑关系模型：用于描述调压站供气关系、压力级制、管网拓扑结构，识别各压力级制管网间的联通关系和相互影响；
站点信息管理模块：用于管理调压站的基础信息以及运行压力、流量限值边界条件，所述基础信息包括站点编号、名称、位置、调压器和阀门执行机构的信息；
生产运行计划管理模块：用于管理气量负荷预测、工业用户用气计划、燃气供热计划、气象条件预测、调压站维护检修计划、管网应急抢修计划；
指令信息接收模块：用于实时接收正常工况下的生产调度指令、应急工况下的应急指挥指令，将上述指令作为即时调整调控方案的输入；
历史数据查询模块：用于查询调压站运行压力数据、流量历史数据，将上述数据作为分析和生成调控方案的输入；
调控方案生成模块：用于自动生成未来24小时初步调控方案；
调控方案优化模块：用于对所述初步调控方案进行优化；
调控方案推演验证模块：结合管网仿真系统，对所述优化后的调控方案进行推演，并验证其是否满足站点运行边界条件，生成最终调控方案；
评估指标体系构建模块：用于构建对调控状态进行分析评估所依据的评估指标体系；
调控状态汇总模块：用于对各站点调控方案执行状态进行数据汇总；
调控状态评估模块：用于对调控方案的执行状态进行分析评估，判断压力、流量运行参数是否异常，对比当前执行状态与方案设定目标的差距，依据评估指标分析调控执行效能，作为调整、优化调控体系的输入。
3.根据权利要求2所述的一种燃气管网调控方案生成、分发和状态评估系统，其特征在于，所述调控方案生成模块是以管网拓扑关系、站点信息、生产运行计划、调度指挥指令、压力/流量历史数据为输入，对各调压站未来24小时内压力、流量值进行预测，生成调控方案。
4.根据权利要求3所述的一种燃气管网调控方案生成、分发和状态评估系统，其特征在于，所述调控方案包括：确定调控时间、目标压力值、目标流量值。
5.根据权利要求4所述的一种燃气管网调控方案生成、分发和状态评估系统，其特征在于，所述调控时间可从5、10、15、20、30、60分钟中选定。
6.根据权利要求1所述的燃气管网调控方案生成、分发和状态评估系统，其特征在于，所述分发传输服务平台包括：
计算和存储装置：用于处理调控方案分发、传输计算任务，存储调控方案、通信策略、传输日志数据；
有线/5G专线通信装置：用于接入专用网络，建立宽带通信链路；
北斗通信指挥装置：用于组建北斗短报文网络，建立北斗通信链路；
分包封装模块：用于针对调控方案超出单条报文最大承载能力的情况，将方案内容拆分后封装到多条报文中进行传输；
数据加密模块：用于对传输的数据内容进行加密，防止窃取和篡改；
寻址分发模块：用于建立各调压站、调控中心站点编号与IP地址、北斗用户卡号间的映射关系，依据站点编号进行网络寻址，向目标调压站分发调控方案；
通信策略管理模块：用于设置和管理通信策略，作为信道选择和切换的依据；
信道状态检测模块：用于对有线、5G、北斗短报文信道状态进行实时检测，作为信道选择和切换的输入条件；
信道选择模块：用于依据所设置的通信策略，选择优先级最高的可用信道进行数据传输，实现主备信道切换。
7.根据权利要求1所述的燃气管网调控方案生成、分发和状态评估系统，其特征在于，所述调控边缘网关包括：
中央处理器：用于处理调控方案解析、执行状态报送等计算任务；
数据存储单元：用于存储调控方案、通信策略数据；
北斗短报文通信单元：用于接入北斗短报文网络，建立北斗通信链路；
5G通信单元：用于接入5G通信网络，建立5G通信链路；
以太网通信接口：用于连接专线，接入有线通信网络；
数据解密模块，用于对接收到的数据内容进行解密；
拼包解析模块：用于针对调控方案拆分后封装到多条报文进行传输的情况，将接收到的报文拼包后，解析出调控方案内容；
调控方案执行模块，用于所属站点执行解析出的调控方案；
寻址分发模块：用于建立各调压站、调控中心站点编号与IP地址、北斗用户卡号间的映射关系，依据站点编号进行网络寻址，报送调控执行状态；
通信策略管理模块：用于设置和管理通信策略，作为信道选择和切换的依据；
信道状态检测模块：用于对各信道状态进行实时检测，作为信道选择和切换的输入条件；
信道选择模块：用于依据所设置的通信策略，选择优先级最高的可用信道进行数据传输，实现主备信道切换；
执行状态监测模块：用于对所述站点调控方案执行状态进行实时监测。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210221649.0A CN114580922A (zh) | 2022-03-09 | 2022-03-09 | 一种燃气管网调控方案生成、分发和状态评估系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210221649.0A CN114580922A (zh) | 2022-03-09 | 2022-03-09 | 一种燃气管网调控方案生成、分发和状态评估系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114580922A true CN114580922A (zh) | 2022-06-03 |
Family
ID=81774193
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|---|---|---|---|
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Country Status (1)
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116737804A (zh) * | 2023-08-15 | 2023-09-12 | 成都秦川物联网科技股份有限公司 | 基于智慧燃气物联网的燃气数据分级处理方法和系统 |
| CN118134206A (zh) * | 2024-04-30 | 2024-06-04 | 陕西黑石绿能能源科技有限公司 | 一种加氢站安全控制方法及系统 |
-
2022
- 2022-03-09 CN CN202210221649.0A patent/CN114580922A/zh active Pending
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