CN114912677A - 基于数字孪生的液化天然气接收站实时优化方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于数字孪生的液化天然气接收站实时优化方法及系统，其包括：利用收集的LNG接收站的静态数据参数和动态数据参数，构建LNG接收站数字孪生数据交换系统；基于LNG接收站数字孪生数据交换系统中关于LNG接收站相关数据，构建LNG接收站数字孪生体；基于LNG接收站操作运行需求和LNG接收站数字孪生体，构建LNG接收站数字孪生优化应用模块，实现工艺优化计算功能。本发明实现了LNG接收站全面感知、实时优化，提高了LNG接收站自动化程度，降低了操作人员负荷以及LNG接收站运行能耗。本发明可以在液化天然气技术领域中应用。
Description
技术领域
本发明涉及一种液化天然气技术领域，特别是关于一种基于数字孪生的液化天然气(LNG)接收站实时优化方法及系统。
背景技术
LNG接收站在国内已经发展有十余年，LNG接收站作为天然气储备和调峰的主力，重要性越来越突显。LNG接收站部分工艺流程为间歇操作，对下游外输供气可靠性要求高，运行策略受上下游影响大。LNG接收站在实际生产中，涉及到复杂工况的组合运行、频繁的切换与调整，需要大量的人工计算、判断与决策。人工判断与决策存极大地依赖生产岗位的操作人员的生产经验，不利于形成高效、统一的操作方案，并且给生产带来了不确定性的安全风险。
数字孪生以数字化的方式建立物理实体的多维、多时空尺度、多学科、多物理量的动态虚拟模型来仿真和刻画物理实体在真实环境中的属性、行为、规则等，数字孪生具备虚实融合与实时交互、迭代运行与优化、以及全要素/全流程/全业务数据驱动等特点。
如何提高LNG接收站自动化程度，降低操作人员负荷，降低LNG接收站运行能耗成为目前亟需解决的技术问题。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种基于数字孪生的液化天然气(LNG)接收站实时优化方法及系统，其实现了LNG接收站全面感知、实时优化，提高了LNG接收站自动化程度，降低了操作人员负荷以及LNG接收站运行能耗。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种基于数字孪生的液化天然气接收站实时优化方法，其包括：利用收集的LNG接收站的静态数据参数和动态数据参数，构建LNG接收站数字孪生数据交换系统；基于LNG接收站数字孪生数据交换系统中关于LNG接收站相关数据，构建LNG接收站数字孪生体；基于LNG接收站操作运行需求和LNG接收站数字孪生体，构建LNG接收站数字孪生优化应用模块，实现工艺优化计算功能。
进一步，还包括结果显示的步骤：基于LNG接收站数字孪生优化应用模块，构建LNG接收站数字孪生人机界面，将LNG接收站数字孪生数据交换系统、LNG接收站数字孪生体、LNG接收站数字孪生优化应用模块相关结果进行展示；同时，LNG接收站操作运行人员通过人机界面直接向LNG接收站数字孪生实时优化系统下达指令。
进一步，所述构建LNG接收站数字孪生数据交换系统包括：
LNG接收站数字孪生数据交换系统是物理LNG接收站与LNG接收站数字孪生体的数据交互接口，实现两者的数据映射，以及与物理LNG接收站数据双向交互。
进一步，所述构建LNG接收站数字孪生体包括：
通过机理方法、大数据方法或者机理-数据融合方法构建LNG接收站数字孪生体，对现场实际数据参数进行整定：包括实际数据的误差检查和数据调和，整定后的数据实时传递至LNG接收站数字孪生模型，通过参数估计对LNG接收站数字孪生模型参数进行调整；使LNG接收站数字孪生模型能真实反映现场实际，同时得到能用于优化计算的数据，也能根据已有数据计算出现场不便于直接测量的参数，以真实、全面反映LNG接收站整体状态；
通过LNG接收站数字孪生数据交换系统与物理LNG接收站中的数据形成映射关系，将LNG接收站实际数据融合进入LNG接收站数字孪生体，在LNG接收站数字孪生体中建立各数据之间的逻辑关系，完成LNG接收站数字孪生体建立。
进一步，所述构建LNG接收站数字孪生优化应用模块，包括：根据LNG接收站需求进行构建。
进一步，所述LNG接收站数字孪生优化应用模块利用LNG接收站数字孪生体中的数据和数据之间的逻辑关系，以及LNG接收站人机界面中操作人员输入的指令要求实现优化功能；
根据LNG接收站实时优化系统操作模式不同，在开环操作模式下，LNG接收站数字孪生优化应用模块将结果传递至LNG接收站数字孪生人机界面，将结果对外展示；在闭环操作模式下，LNG接收站数字孪生优化应用模块将结果传递至LNG接收站数字孪生人机界面以及LNG接收站数字孪生数据交换系统，将结果对外展示的同时，将相关操作优化指令返回至LNG接收站操作控制系统，LNG接收站即根据操作优化指令在最优状态运行。
进一步，所述LNG接收站数字孪生优化应用模块具有工艺优化计算功能，根据LNG接收站操作需求构建优化命题；包括：
选取关键指标，构建关键指标与变量的关系；
在工艺参数限定条件下，得到满足要求的关键指标最优值，以及在最优关键指标时对应的其他工艺操作条件，关键指标最优值为最大值或最小值；
在动态优化时，解算过程将整个时间区间划分为若干个能自定义大小的有限元，在有限元上以分段多项式近似动态系统，在关键指标解算过程中得到各变量变化轨迹，提供给物理LNG接收站作为优化控制曲线。
一种基于数字孪生的液化天然气接收站实时优化系统，其包括：第一构建模块，利用收集的LNG接收站的静态数据参数和动态数据参数，构建LNG接收站数字孪生数据交换系统；第二构建模块，基于LNG接收站数字孪生数据交换系统中关于LNG接收站相关数据，构建LNG接收站数字孪生体；优化应用计算模块，基于LNG接收站操作运行需求和LNG接收站数字孪生体，构建LNG接收站数字孪生优化应用模块，实现工艺优化计算、分析预测功能。
一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行上述方法中的任一方法。
一种计算设备，其包括：一个或多个处理器、存储器及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在所述存储器中并被配置为所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行上述方法中的任一方法的指令。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
1、本发明将数字孪生技术引入LNG接收站，在虚拟空间中构建出LNG接收站数字孪生体，通过LNG接收站数字孪生数据交互系统，实现LNG接收站整体数据的集成、调用，提高操作人员数据查询和调取的效率。
2、本发明通过LNG接收站数字孪生体，实现LNG接收站全面感知，同时可利用数字孪生体开展操作实验、工况模拟，避免对实际装置产生影响造成安全隐患；实现LNG接收站全局实时优化；提供了开环和闭环两种操作模式，闭环操作模式下可实现LNG接收站自动在指定优化目标条件的最优状态进行操作，提高LNG接收站数字化、自动化水平，降低人员操作的同时改善LNG接收站运行指标。
附图说明
图1是本发明实施例中基于数字孪生的液化天然气接收站实时优化方法流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
现有LNG接收站极少配置生产优化系统，即便配置也是进行局部优化，目前大多接收站主要聚焦于接收站的数字化交付方面，完成了很多基础性工作。但是数字化交付不等于数字孪生，按照挪威船级社(DNV)的定义，数字孪生应该由三部分组成：数字化交付(完整性管理)、感知监控(物理映射)、流程模拟。目前国内的数字化工作，一般能实现数字化交付和物理映射，但是缺少流程的模拟。而流程的模拟是实现实时优化、预测的基础，是数字化走向智能化的必备条件。现有接收站将流程模拟技术应用于操作培训，本发明在现有接收站数字化技术上，应用数字孪生概念和技术，在虚拟世界建立能完全真实反映物理世界LNG接收站的数字孪生体，通过对LNG接收站数字孪生体进行优化分析，将分析结果应用于实际物理LNG接收站，实现全局优化。发挥数字化、智能化在促进LNG接收站提质增效升级、安全发展中的作用，实现LNG接收站全面数字化、智能化转型。
本发明提供一种基于数字孪生的液化天然气接收站实时优化方法及系统，通过构建LNG接收站数字孪生体，LNG接收站数字孪生体、LNG接收站数字孪生优化应用模块和LNG接收站数字孪生人机界面，以LNG接收站数字孪生体为核心，实现LNG接收站全面感知、实时优化，包括LNG接收站数字数据交换系统、LNG接收站数字孪生体、LNG接收站数字孪生优化应用模块和LNG接收站数字孪生人机界面，构成完整的LNG接收站实时优化系统。LNG接收站实时优化系统具备开环运行和闭环运行两种模式。提高LNG接收站自动化程度，降低操作人员负荷及LNG接收站运行能耗，利用数字孪生技术在将物理LNG接收站映射在虚拟空间LNG接收站数字孪生体中，对LNG接收站开展数字孪生建模，构建LNG接收站数字孪生体数据逻辑关系，结合优化应用模块，实时优化LNG接收站运行策略，提高LNG接收站运行效率，达到“虚实融合、以虚控实”的目的，全面提升LNG接收站运营指标。
在本发明的一个实施例中，提供一种基于数字孪生的液化天然气接收站实时优化方法，本实施例以该方法应用于终端进行举例说明，可以理解的是，该方法也可以应用于服务器，还可以应用于包括终端和服务器的系统，并通过终端和服务器的交互实现。本实施例中，以物理世界中实际LNG接收站为基础，如图1所示，该方法包括以下步骤：
1)利用收集的LNG接收站的静态数据参数和动态数据参数，构建LNG接收站数字孪生数据交换系统；
2)基于LNG接收站数字孪生数据交换系统中关于LNG接收站相关数据，构建LNG接收站数字孪生体；
3)基于LNG接收站操作运行需求和LNG接收站数字孪生体，构建LNG接收站数字孪生优化应用模块，实现工艺优化计算功能。
上述各步骤中，还包括结果显示的步骤：基于LNG接收站数字孪生优化应用模块，构建LNG接收站数字孪生人机界面，将LNG接收站数字孪生数据交换系统、LNG接收站数字孪生体、LNG接收站数字孪生优化应用模块相关结果进行展示；同时，LNG接收站操作运行人员通过人机界面直接向LNG接收站数字孪生实时优化系统下达指令。
上述步骤1)中，构建LNG接收站数字孪生数据交换系统，具体为：LNG接收站数字孪生数据交换系统是物理LNG接收站与LNG接收站数字孪生体的数据交互接口，实现两者的数据映射，以及与物理LNG接收站数据双向交互。
在本实施例中，静态数据参数包括LNG接收站真实设备、管道等外形尺寸、标高等；动态数据参数包括LNG接收站运行期真实设备、工艺介质、环境等温度、压力、流量、液位、组成等。
上述步骤2)中，构建LNG接收站数字孪生体，包括以下步骤：
2.1)通过机理方法、大数据方法或者机理-数据融合方法构建LNG接收站数字孪生体，对现场实际数数据参数进行整定，包括实际数据的误差检查和数据调和，整定后的数据传递至LNG接收站数字孪生模型，通过参数估计对LNG接收站数字孪生模型参数进行调整，使LNG接收站数字孪生模型能真实反映现场实际，同时得到能用于优化计算的数据，也能根据已有数据计算出现场不便于直接测量的参数，以真实、全面反映LNG接收站整体状态；
2.2)通过LNG接收站数字孪生数据交换系统与物理LNG接收站中的数据形成映射关系，将LNG接收站实际数据融合进入LNG接收站数字孪生体，在LNG接收站数字孪生体中建立各数据之间的逻辑关系，完成LNG接收站数字孪生体建立。
上述步骤3)中，构建LNG接收站数字孪生优化应用模块，根据LNG接收站需求进行构建，是一个可拓展的系统，与LNG接收站数字孪生体紧密相关。具体为：根据LNG接收站需求进行构建。
其中，LNG接收站数字孪生优化应用模块利用LNG接收站数字孪生体中的数据和数据之间的逻辑关系，以及LNG接收站人机界面中操作人员输入的指令要求实现优化功能；
根据LNG接收站实时优化系统操作模式不同，在开环操作模式下，LNG接收站数字孪生优化应用模块将结果传递至LNG接收站数字孪生人机界面，将结果对外展示；在闭环操作模式下，LNG接收站数字孪生优化应用模块将结果传递至LNG接收站数字孪生人机界面以及LNG接收站数字孪生数据交换系统，将结果对外展示的同时，将相关操作优化指令返回至LNG接收站操作控制系统，LNG接收站即根据操作优化指令在最优状态运行。
上述步骤3)中，LNG接收站数字孪生优化应用模块具有工艺优化计算功能，根据LNG接收站操作需求构建优化命题；包括以下步骤：
3.1)选取关键指标，构建关键指标与变量的关系f(pi，xi(t))，其中xi(t)是状态变量和控制变量，是时间参数的函数；pi是不随时间变化的参数，f()表示关键指标函数，i＝1，2，3，……。
上述变量包含温度、压力、液位、流量、阀门开度、是否卸船工况等；
其中，关键指标可以是运行成本、用电量、燃料气消耗量、预设时间段BOG产生总量、碳排放量等。
3.2)在工艺参数限定条件下，如温度/压力/液位/流量等报警值区间内、规定的外输升压要求、是否卸船、是否装车等，得到满足要求的关键指标最优值，以及在最优关键指标时对应的其他工艺操作条件，关键指标最优值为最大值或最小值；
3.3)在动态优化时，解算过程将整个时间区间划分为若干个可自定义大小的有限元，在有限元上以分段多项式近似动态系统，在关键指标解算过程中得到各变量变化轨迹，提供给物理LNG接收站作为优化控制曲线
在本实施例中，优化方法可以用于稳态优化和动态优化。优化命题表达形式如下：
OPT f(ti，xi(t))
S.T
x’＝g(pi，xi(t))
h(pi，xi(t))＝0
xi(t0)＝xi0
u(xi(tf))＝0
xid≤xi(t)≤xiu，pid≤pi≤piu
其中，OPT表示求解目标函数f(ti，xi(t))的最优解，ti表示时间，x’表示系统变化过程约束，g()表示系统变化过程函数，h()表示系统状态函数，用于表示系统状态约束，t0表示初始时刻，xi0表示xi初始时刻数值，即xi初值，u()表示系统终态，用于表示系统终态约束，tf表示终止时间，xi(tf)表示，xi终止时刻数值，即xi终值，xid表示xi下限值，xiu表示xi上限值，pid表示pi下限值，piu表示pi上限值。
实施例：
基于数字孪生的LNG接收站实时优化系统，包含LNG接收站数字数据交换系统、LNG接收站数字孪生体、LNG接收站数字孪生优化应用模块和LNG接收站数字孪生人机界面四部分。系统以物理世界中实际LNG接收站为基础，实施步骤包含：
1)收集物理LNG接收站真实设备、管道静态参数，包括名称、位号、外形尺寸、保冷层厚度、标高等，可通过LNG接收站完整性系统获取这些数据；建立与物理LNG接收站工艺控制系统的接口，获取物理LNG接收站运行过程中传感器的各项动态参数，包含温度、压力、流量、液位等。将以上参数集成至LNG接收站数字孪生数据交换系统，数据交换系统可与物理LNG接收站控制系统进行双向数据交互。
2)构建LNG接收站数字孪生体，通过数据接口将LNG接收站数字孪生数据交换系统中的物理LNG接收站数据融入LNG接收站数字孪生体，LNG接收站数字孪生体包括物理LNG接收站3D外形尺寸、操作工艺参数、周边环境条件等信息，从而建立物理LNG接收站与LNG接收站数字孪生体的映射；同时构建出LNG接收站数字孪生体内部数据的逻辑关系，通过对现场实际数参数进行数据整定，包括实际数据的误差检查和数据调和，整定后的数据传递至LNG接收站数字孪生模型，通过参数估计对LNG接收站数字孪生模型参数进行调整，使LNG接收站数字孪生模型能真实反映现场实际，同时得到可用于有化应用模块计算的数据参数，也可根据已有数据计算出现场不便于直接测量的参数，实现LNG接收站工艺数据全面感知，真实、全面反映LNG接收站整体状态。
3)基于LNG接收站操作运行需求，构建LNG接收站数字孪生优化应用模块。LNG接收站数字孪生优化应用模块主要根据不同需求提供算法，利用LNG接收站数字孪生体中数据及其逻辑关系，以及人机界面输入的操作人员运行要求，得到需要的优化结果和工艺操作条件，优化过程分为参数整定和优化计算两部分，以控制最优保冷循环流量，使保冷循环产生的BOG量最小为例进行说明：
首先建立关键指标BOG产生量QBOG，关键指标QBOG与保冷循环总流量FT、保冷循环去下游流量Fo、保冷循环进口温度Ti、保冷循环出口温度To、储罐操作压力P、环境温度TEM相关，利用LNG接收站数字孪生体获得关键指标与工艺参数的逻辑关系QBOG(FT、FO、Ti、TO、P、TEM)，保冷循环限制条件有：保冷循总流量FT≤120m3/h，保冷循环去下游流量Fo≥0m3/h，保冷循环进口温度差Ti-To≤5℃，储罐操作压力9kPag≤P≤23kPag，从而完成优化命题的建立：
MIN QBOG(FT、FO、Ti、TO、P、TEM)
S.T
FT≤120m3/h
FO≥0m3/h
Ti-To≤5℃
9kPag≤P≤23kPag
通过计算得到在最小BOG产生量，以及在最小BOG产生量下保冷循环总流量FT、保冷循环去下游流量Fo以及储罐操作压力P。
在开环操作模式下，最优关键指标时及其对应的其他工艺操作条件将传递至LNG接收站数字孪生人机界面；在闭环操作模式下，以上参数还将通过LNG接收站数字孪生数据交换系统传递至物理LNG接收站工艺控制系统，物理世界中的LNG接收站将在最优工艺条件下自动运行。
4)构建LNG接收站数字孪生人机界面，人机界面将LNG接收站数字孪生数据交换系统、LNG接收站数字孪生体、LNG接收站数字孪生优化应用模块相关结果进行展示，同时LNG接收站操作运行人员可通过人机界面直接向LNG接收站数字孪生实时优化系统下达指令。
通过以上步骤构建基于数字孪生的LNG接收站实时优化系统，系统进行开环操作，也可闭环操作，实现实时LNG接收站自动优化运行。
在本发明的一个实施例中，提供一种基于数字孪生的液化天然气接收站实时优化系统，其包括：
第一构建模块，利用收集的LNG接收站的静态数据参数和动态数据参数，构建LNG接收站数字孪生数据交换系统；
第二构建模块，基于LNG接收站数字孪生数据交换系统中关于LNG接收站相关数据，构建LNG接收站数字孪生体；
优化应用计算模块，基于LNG接收站操作运行需求和LNG接收站数字孪生体，构建LNG接收站数字孪生优化应用模块，实现工艺优化计算、分析预测等功能。
上述实施例中，该系统还包括数据接口模块和第三构建模块。数据接口模块中包括与其他各模块的数据接口，用于各模块间的数据交互，以及各模块内部数据交互。
第三构建模块用于结果展示，构建人机界面，将LNG接收站数字孪生数据交换系统、LNG接收站数字孪生体、LNG接收站数字孪生优化应用模块相关结果进行展示，同时LNG接收站操作运行人员可通过人机界面直接向LNG接收站数字孪生实时优化系统下达指令。
本实施例提供的系统是用于执行上述各方法实施例的，具体流程和详细内容请参照上述实施例，此处不再赘述。
本发明一实施例中提供一种计算设备结构，该计算设备可以是终端，其可以包括：处理器(processor)、通信接口(Communications Interface)、存储器(memory)、显示屏和输入装置。其中，处理器、通信接口、存储器通过通信总线完成相互间的通信。该处理器用于提供计算和控制能力。该存储器包括非易失性存储介质、内存储器，该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序，该计算机程序被处理器执行时以实现一种优化方法；该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该通信接口用于与外部的终端进行有线或无线方式的通信，无线方式可通过WIFI、管理商网络、NFC(近场通信)或其他技术实现。该显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。处理器可以调用存储器中的逻辑指令，以执行如下方法：利用收集的LNG接收站的静态数据参数和动态数据参数，构建LNG接收站数字孪生数据交换系统；基于LNG接收站数字孪生数据交换系统中关于LNG接收站相关数据，构建LNG接收站数字孪生体；基于LNG接收站操作运行需求和LNG接收站数字孪生体，构建LNG接收站数字孪生优化应用模块，实现工艺优化计算功能。
此外，上述的存储器中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本领域技术人员可以理解，上述计算设备示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算设备的限定，具体的计算设备可以包括更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
在本发明的一个实施例中，提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各方法实施例所提供的方法，例如包括：利用收集的LNG接收站的静态数据参数和动态数据参数，构建LNG接收站数字孪生数据交换系统；基于LNG接收站数字孪生数据交换系统中关于LNG接收站相关数据，构建LNG接收站数字孪生体；基于LNG接收站操作运行需求和LNG接收站数字孪生体，构建LNG接收站数字孪生优化应用模块，实现工艺优化计算功能。
在本发明的一个实施例中，提供一种非暂态计算机可读存储介质，该非暂态计算机可读存储介质存储服务器指令，该计算机指令使计算机执行上述各实施例提供的方法，例如包括：利用收集的LNG接收站的静态数据参数和动态数据参数，构建LNG接收站数字孪生数据交换系统；基于LNG接收站数字孪生数据交换系统中关于LNG接收站相关数据，构建LNG接收站数字孪生体；基于LNG接收站操作运行需求和LNG接收站数字孪生体，构建LNG接收站数字孪生优化应用模块，实现工艺优化计算功能。
上述实施例提供的一种计算机可读存储介质，其实现原理和技术效果与上述方法实施例类似，在此不再赘述。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：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；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种基于数字孪生的液化天然气接收站实时优化方法，其特征在于，包括：
利用收集的LNG接收站的静态数据参数和动态数据参数，构建LNG接收站数字孪生数据交换系统；
基于LNG接收站数字孪生数据交换系统中关于LNG接收站相关数据，构建LNG接收站数字孪生体；
基于LNG接收站操作运行需求和LNG接收站数字孪生体，构建LNG接收站数字孪生优化应用模块，实现工艺优化计算功能。
2.如权利要求1所述基于数字孪生的液化天然气接收站实时优化方法，其特征在于，还包括结果显示的步骤：基于LNG接收站数字孪生优化应用模块，构建LNG接收站数字孪生人机界面，将LNG接收站数字孪生数据交换系统、LNG接收站数字孪生体、LNG接收站数字孪生优化应用模块相关结果进行展示；同时，LNG接收站操作运行人员通过人机界面直接向LNG接收站数字孪生实时优化系统下达指令。
3.如权利要求1所述基于数字孪生的液化天然气接收站实时优化方法，其特征在于，所述构建LNG接收站数字孪生数据交换系统包括：
LNG接收站数字孪生数据交换系统是物理LNG接收站与LNG接收站数字孪生体的数据交互接口，实现两者的数据映射，以及与物理LNG接收站数据双向交互。
4.如权利要求1所述基于数字孪生的液化天然气接收站实时优化方法，其特征在于，所述构建LNG接收站数字孪生体包括：
通过机理方法、大数据方法或者机理-数据融合方法构建LNG接收站数字孪生体，对现场实际数据参数进行整定：包括实际数据的误差检查和数据调和，整定后的数据实时传递至LNG接收站数字孪生模型，通过参数估计对LNG接收站数字孪生模型参数进行调整；使LNG接收站数字孪生模型能真实反映现场实际，同时得到能用于优化计算的数据，也能根据已有数据计算出现场不便于直接测量的参数，以真实、全面反映LNG接收站整体状态；
通过LNG接收站数字孪生数据交换系统与物理LNG接收站中的数据形成映射关系，将LNG接收站实际数据融合进入LNG接收站数字孪生体，在LNG接收站数字孪生体中建立各数据之间的逻辑关系，完成LNG接收站数字孪生体建立。
5.如权利要求1所述基于数字孪生的液化天然气接收站实时优化方法，其特征在于，所述构建LNG接收站数字孪生优化应用模块，包括：根据LNG接收站需求进行构建。
6.如权利要求5所述基于数字孪生的液化天然气接收站实时优化方法，其特征在于，所述LNG接收站数字孪生优化应用模块利用LNG接收站数字孪生体中的数据和数据之间的逻辑关系，以及LNG接收站人机界面中操作人员输入的指令要求实现优化功能；
根据LNG接收站实时优化系统操作模式不同，在开环操作模式下，LNG接收站数字孪生优化应用模块将结果传递至LNG接收站数字孪生人机界面，将结果对外展示；在闭环操作模式下，LNG接收站数字孪生优化应用模块将结果传递至LNG接收站数字孪生人机界面以及LNG接收站数字孪生数据交换系统，将结果对外展示的同时，将相关操作优化指令返回至LNG接收站操作控制系统，LNG接收站即根据操作优化指令在最优状态运行。
7.如权利要求1所述基于数字孪生的液化天然气接收站实时优化方法，其特征在于，所述LNG接收站数字孪生优化应用模块具有工艺优化计算功能，根据LNG接收站操作需求构建优化命题；包括：
选取关键指标，构建关键指标与变量的关系；
在工艺参数限定条件下，得到满足要求的关键指标最优值，以及在最优关键指标时对应的其他工艺操作条件，关键指标最优值为最大值或最小值；
在动态优化时，解算过程将整个时间区间划分为若干个能自定义大小的有限元，在有限元上以分段多项式近似动态系统，在关键指标解算过程中得到各变量变化轨迹，提供给物理LNG接收站作为优化控制曲线。
8.一种基于数字孪生的液化天然气接收站实时优化系统，其特征在于，包括：
第一构建模块，利用收集的LNG接收站的静态数据参数和动态数据参数，构建LNG接收站数字孪生数据交换系统；
第二构建模块，基于LNG接收站数字孪生数据交换系统中关于LNG接收站相关数据，构建LNG接收站数字孪生体；
优化应用计算模块，基于LNG接收站操作运行需求和LNG接收站数字孪生体，构建LNG接收站数字孪生优化应用模块，实现工艺优化计算、分析预测功能。
9.一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，其特征在于，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行如权利要求1至7所述方法中的任一方法。
10.一种计算设备，其特征在于，包括：一个或多个处理器、存储器及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在所述存储器中并被配置为所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行如权利要求1至7所述方法中的任一方法的指令。
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2022
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