CN115370958B - 一种lng分布式能源物联网智能供气管理方法及供气装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种LNG分布式能源物联网智能供气管理方法及供气装置，方法包括：通过中央控制系统对LNG的罐装、存储和汽化进行监测，并采集原始数据包；中央控制系统将采集到的所有原始数据包存入数据包队列缓冲池以对各个原始数据包中的数据分别进行时序排列；在对经过时序排列的各个数据包分别进行压缩编码并存入数据存储缓冲池；并将所述数据存储缓冲池中的各个数据包存入数据存储模块；根据数据接口判断数据的来源是LNG罐装系统、LNG存储系统、LNG汽化系统还是LNG调压系统，并解析数据包；根据数据包解析结果，对LNG的罐装、存储和汽化进行智能化调控以及泄漏报警。本发明节约了成本，提高了设备的运行效率；同时保障了LNG使用的安全性。

Description

一种LNG分布式能源物联网智能供气管理方法及供气装置
技术领域
本发明涉及物联网及大数据技术领域，尤其涉及一种LNG分布式能源物联网智能供气管理方法及供气装置。
背景技术
据统计，2020年在中国天然气市场，天然气的供应量是3317亿立方米，其中管道气占2805亿立方米，LNG（液化天然气）占512亿立方米。在2016年到2020年期间，天然气在国内一次能源中的占比从2015年的5.8%增至2020年的8.5%，贡献了27%的能源消费增量。预计2025年天然气需求将增至4370亿立方米，年均增速6.2%，未来几年内天然气需求仍将保持爆炸式增长状态。2021年8月，国家能源局石油天然气司等部门公布《中国天然气发展报告(2021)》，报告显示：我国天然气多元供应体系持续完善，“全国一张网”基本成形。累计建成长输管道4.6万千米，全国天然气管道总里程达到约11万千米。但是，仍然有大量的远郊区县、山区、农村等经济欠发达地区、管道辐射不足的区域内，无法使用优势明显、安全、洁净的天然气来进行生活、工作。据统计，目前国内近6亿人仍然无法使用天然气。
然而，远郊区县、山区、农村燃气市场是城镇燃气的潜在市场，这些地区的能源供应作为国家整个能源系统不可分割的组成部分，其供应与消费必然影响到中国能源的供求形势。目前城市建设的重点逐步从市区向远郊区县、山区、农村战略转移，需要建立高效、安全、经济的能源供应体系。
LNG的出现实现了天然气能源结构的重大改变，使天然气的应用场景，不再依托于管道、管输，而转换为可以依托天然气储运装备构建的应用场景，满足更多种用户的需求。2016年到2020年这个时期沿海LNG接收站布局不断完善，新增LNG接收能力4920万吨/年，对国内天然气能源结构布局，重点地区冬季保供作用进一步提升。2021年1月，中央“一号文件”正式发布了“燃气下乡”政策文件，提出“加强乡村公共基础设施建设，推进燃气下乡，支持建设安全可靠的乡村储气罐站和微管网供气系统”。目前，在用气量大、人口分布集中的地区往往都采用的是管道天然气；其投资成本大、运行成本高，近年来管道敷设成本逐年升高，其管输能力逐渐达到上限。但是对于那些中小城镇以及距城市或天然气管道很远但是能源消耗很大的企业，可能根本得不到管道输送的天然气，这种情况下，LNG的优势相当的明显。最典型的是陶瓷厂，使用LNG可以使产品档次提高，成本下降。LNG已成为目前无法使用管输天然气供气城市的主要气源或过渡气源，也是许多使用管输天然气供气城市的补充气源或调峰气源。LNG气化站是一个接收、储存和分配LNG的卫星站，也是城镇或燃气企业把LNG从生产厂家转往用户的中间调节场所。LNG气化站凭借其建设周期短以及能迅速满足用气市场需求的优势，已逐渐在我国东南沿海众多经济发达、能源紧缺的中小城市建成，成为永久供气设施或管输天然气到达前的过渡供气设施。
但是，目前LNG天然气的供应和输配等过程的运营管理处于探索发展阶段，缺乏标准化、智能化、平台化的管理，距离国家“数字能源”的理念还有一定的距离。并且由于地缘关系，乡村地广人稀，用户点相当地分散。同时，单纯的应急事故备用气源装置，不仅投资、占地面积巨大，设备长期闲置，造成大量资金积压、人员、设备利用率的低，影响到企业经济效益；而且由于运行机会少，导致装置、设备隐患平时难以暴露，一旦出现紧急情况，直接影响应急事故备用气源装置发挥其应有作用。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种LNG分布式物联网智能供气管理方法及供气装置。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种LNG分布式物联网智能供气管理方法，包括以下步骤：
步骤1：通过中央控制系统对LNG的罐装、存储和汽化过程进行监测，并采集LNG的罐装、存储和汽化过程中产生的原始数据包；
步骤2：中央控制系统将采集到的所有原始数据包存入数据包队列缓冲池以对各个原始数据包中的数据分别进行时序排列；再对经过时序排列的各个数据包分别进行压缩编码并存入数据存储缓冲池；并将所述数据存储缓冲池中的各个数据包存入数据存储模块；
步骤3：根据数据接口判断数据的来源是LNG罐装系统、LNG存储系统、LNG汽化系统还是LNG调压系统，并解析数据包；
步骤4：根据数据包解析结果，对LNG的罐装、存储和汽化进行智能化调控以及泄漏报警。
进一步的，所述对经过时序排列的数据包进行压缩编码具体包括：记录当前数据包中的第一个数据的时戳和所述当前数据包中的数据采样周期；按照时序依次判断所述当前数据包中的各个数据的重复次数，若任一数据的重复次数大于设定阈值，则对该数据进行压缩编码记录；若任一数据重复次数小于或等于所述设定阈值，则直接重复记录该数据，直至对当前数据包中的全部数据完成压缩编码。
进一步的，所述数据存储缓冲池中的各个数据包采用多线程技术进行批量存储处理。
一种LNG分布式物联网智能供气装置，包括中央控制系统、LNG罐装系统、LNG存储系统、LNG汽化系统、LNG调压系统、LNG对外供气系统，所述中央控制系统连接LNG罐装系统、LNG存储系统、LNG汽化系统和LNG调压系统；所述LNG存储系统连接LNG罐装系统和LNG汽化系统；所述LNG调压系统连接LNG汽化系统和LNG对外供气系统；所述LNG对外供气系统连接有外接法兰端口；所述中央控制系统用于对LNG的各数据进行采集以及处理；所述LNG罐装系统实现LNG从罐装车向智能供应终端低温储罐的罐装；所述LNG存储系统用于储存LNG，并实时监测LNG的储量和储罐内部压力，以及对储罐内部压力进行调节；所述LNG汽化系统用于实现对外供气前LNG的汽化；所述LNG调压系统用于实现对外供气前，对汽化后的天然气进行调压，并对调压后的供气压力进行监控；所述LNG对外供气系统用于对外向LNG使用用户进行供气。
进一步的，所述LNG罐装系统包括依次机械连接的罐装接口、智能罐装控制阀和安全进液阀；所述智能罐装控制阀为单向控制阀，与中央控制系统电性连接，用于向中央控制系统反馈开和关阀状态，并执行中央控制系统开或关阀指令。
进一步的，LNG分布式能源物联网智能供气装置还包括触控显示器与信息录入模块接口、燃气泄漏报警器、数据存储模块、程序下载接口和通信模块；所述触控显示器与信息录入模块接口、燃气泄漏报警器、数据存储模块和通信模块均连接于中央控制系统。
进一步的，所述触控显示器与信息录入模块接口用于LNG罐装时工作人员通过触控显示器与信息录入模块接口录入罐装请求信息以及罐装车身份认证信息，中央控制系统获取录入信息并对罐装车进行本地身份认证，通过身份认证后，中央控制系统向智能罐装控制阀发送开阀指令，同时通过触控显示与信息录入模块反馈认证通过信息。
进一步的，LNG分布式能源物联网智能供气装置还包括内置网关，所述内置网关包括依次连接的通信数据预处理模块、信息安全管理模块和通信模块；所述通信数据预处理模块与中央控制系统连接；所述通信模块连接外置网关。
本发明的有益效果：本发明通过在LNG的末端，即用户的汽化端进行智能化数字管理，使对用户供气时能够进行统一的监测和管理，节约了人工管理成本，提高了设备的运行效率；同时保障了LNG使用的安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明的方法流程图。
图2为LNG分布式物联网智能供气装置结构图。
图3为内置网关的LNG分布式物联网智能供气装置结构图。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动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。
在本实施例中，如图1所示，一种LNG分布式物联网智能供气管理方法，包括以下步骤：
步骤1：通过中央控制系统对LNG的罐装、存储和汽化过程进行监测，并采集LNG的罐装、存储和汽化过程中产生的原始数据包；
步骤2：中央控制系统将采集到的所有原始数据包存入数据包队列缓冲池以对各个原始数据包中的数据分别进行时序排列；再对经过时序排列的各个数据包分别进行压缩编码并存入数据存储缓冲池；并将所述数据存储缓冲池中的各个数据包存入数据存储模块；
步骤3：根据数据接口判断数据的来源是LNG罐装系统、LNG存储系统、LNG汽化系统还是LNG调压系统，并解析数据包；
步骤4：根据数据包解析结果，对LNG的罐装、存储和汽化进行智能化调控以及泄漏报警。
在本实施例中，对经过时序排列的数据包进行压缩编码具体包括：记录当前数据包中的第一个数据的时戳和所述当前数据包中的数据采样周期；按照时序依次判断所述当前数据包中的各个数据的重复次数，若任一数据的重复次数大于设定阈值，则对该数据进行压缩编码记录；若任一数据重复次数小于或等于所述设定阈值，则直接重复记录该数据，直至对当前数据包中的全部数据完成压缩编码。
其中，中央控制系统对经过时序排列的各个数据包分别进行压缩编码并存入数据存储缓冲池，是一种双缓存的设计思想，从而提高数据可靠性；当数据不进行压缩时，其存储数据量大，使得数据无法及时存储到数据库中，存储时间长将导致缓存占满数据丢失；而通过压缩编码能够缩减数据量，进而提高数据存储效率。
其中，所述数据存储缓冲池中的各个数据包采用多线程技术进行批量存储处理。
如图2所示，一种LNG分布式物联网智能供气装置，包括中央控制系统、LNG罐装系统、LNG存储系统、LNG汽化系统、LNG调压系统、LNG对外供气系统，所述中央控制系统连接LNG罐装系统、LNG存储系统、LNG汽化系统和LNG调压系统；所述LNG存储系统连接LNG罐装系统和LNG汽化系统；所述LNG调压系统连接LNG汽化系统和LNG对外供气系统；所述LNG对外供气系统连接有外接法兰端口；所述中央控制系统用于对LNG的各数据进行采集以及处理；所述LNG罐装系统实现LNG从罐装车向智能供应终端低温储罐的罐装；所述LNG存储系统用于储存LNG，并实时监测LNG的储量和储罐内部压力，以及对储罐内部压力进行调节；所述LNG汽化系统用于实现对外供气前LNG的汽化；所述LNG调压系统用于实现对外供气前，对汽化后的天然气进行调压，并对调压后的供气压力进行监控；所述LNG对外供气系统用于对外向LNG使用用户进行供气。
其中，LNG分布式能源物联网智能供气装置还包括触控显示器与信息录入模块接口、燃气泄漏报警器、数据存储模块、程序下载接口和通信模块；所述触控显示器与信息录入模块接口、燃气泄漏报警器、数据存储模块和通信模块均连接于中央控制系统。
其中，LNG分布式能源物联网智能供气装置还包括内置网关，所述内置网关包括依次连接的通信数据预处理模块、信息安全管理模块和通信模块；所述通信数据预处理模块与中央控制系统连接；所述通信模块连接外置网关。
在一个实施例中，LNG罐装系统至少包括罐装接口、智能罐装控制阀、安全进液阀，三者依次机械连接；
其罐装流程主要是：车辆软管连接罐装接口，依次通过智能罐装控制阀、安全进液阀实现LNG罐装，具体如下：
（1）智能罐装控制阀为单向控制阀，与中央控制系统电性连接，可向中央控制系统反馈开、关阀状态，并执行中央控制系统开、关阀指令；
（2）LNG罐装时，工作人员通过触控显示器与信息录入模块接口录入罐装请求信息以及罐装车身份认证信息，中央控制系统获取录入信息并对罐装车进行本地身份认证；通过身份认证后，中央控制系统向智能罐装控制阀发送开阀指令，同时通过触控显示与信息录入模块反馈认证通过信息；
（3）智能罐装控制阀完成开阀指令后，向中央控制系统反馈开阀状态，中央控制系统通过触控显示器与信息录入模块反馈开阀状态；现场工作人员手动打开安全进液阀，即可开始LNG罐装；
（4）LNG罐装结束后，现场工作人员通过触控显示器与信息录入模块接口发送结束罐装指令，中央控制系统获取指令后，向智能罐装控制阀发送关阀指令，智能罐装控制阀关阀并反馈关阀状态。中央控制系统根据液位传感器传输的罐装前后的液位信息，计算本次罐装量，并通过触控显示器本地显示，通过通信模块向管理系统进行罐装数据传输。
在一个实施例中，LNG存储系统至少包括低温储罐，还包括压力传感器、液位传感器、LNG增压系统、LNG降压系统、液相出口阀、气罐安全阀；
压力传感器与低温储罐机械连接，用于实时测量储罐内部压力；压力传感器与中央控制系统电性连接，向中央控制系统实时传输储罐压力；
液位传感器与低温储罐机械连接，与中央控制系统电性连，用于实时监测低温储罐内LNG的储量；
LNG增压系统和LNG降压系统包括内置汽化器和升降压组合阀。内置汽化器用于储罐升、降压，升降压组合阀为机械阀，用于自动感应储罐压力并在预设压力值开启升压或降压通道；
升压或降压流程：根据需要通过升降压组合阀预设罐内低压或高压感应值，罐内压力低于或高于预设值时，升降压组合阀开启升压或降压通道，罐内液体依次经过内置汽化器、升压或降压通道，实现升压或降压。当升压或降压达到预设值范围内时，升降压组合阀自动关闭，升降压结束；
液相出口阀：与低温储罐机械连接，用于输出低温储罐内的LNG；
气罐安全阀：与低温储罐机械连接，当低温储罐内部压力异常，高于预设值时，气罐安全阀自动开启，低温储罐对外排气降压；
在一个实施例中，LNG汽化系统至少包括LNG汽化器、温度传感器、出气电磁阀等；
LNG汽化器与出气手动阀机械连接，实现对外供气前的LNG汽化；
温度传感器：与中央控制系统电性连接，用于监测汽化口天然气温度；当汽化器超负荷，出口温度低于零下18 度时切断出气电磁阀，停止供气，保证供气安全。
出气电磁阀：与LNG汽化器机械连接，与中央控制系统电性连接。当汽化器超负荷，出口温度低于预设值或者装置断电时，中央控制系统控制出气电磁阀关闭，保证用气安全。
在一个实施例中，LNG调压系统实现对外供气前，对汽化后的天然气进行调压，并对调压后的供气压力进行监控；至少包括调压器和压力传感器，调压器用于对汽化后的天然气进行调压；压力传感器与中央控制系统电性连接，用于监测调压后的压力；
在一个实施例中，燃气泄漏报警器与中央控制系统电性连接，用于监测装置内部是否存在燃气泄漏；若有泄漏，则向中央控制系统触发报警信号，由中央控制系统控制出气电磁阀关闭，停止供气；
在一个实施例中，中央控制系统还分别与数据存储模块、程序下载接口、通信模块电性连接；中央控制系统的各种处理数据均存储于数据存储模块；中央控制系统可通过程序下载接口实现内部密钥程序本地更新；中央控制系统通过通信模块实现与外部管理系统的通信，可将设备工作状态、安全状态等感知信息向管理系统传输，并获取管理系统的控制指令。
在一个实施例中，如图3所示，装置还包括内置网关，内置网关至少包括通信数据预处理模块、信息安全管理模块、通信模块；通信数据预处理模块与中央控制系统、信息安全管理模块电性连接，用于对中央控制系统对外传输的数据进行解析、分类、编码等预处理，以及对外部输入的通信数据进行解析、分类、编码等预处理后，再传输至中央控制系统；
信息安全管理模块：实现装置对外信息交互的安全管理；
通信模块：实现对外通信。
需要说明的是，对于前述的各个方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本申请，某一些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和单元并不一定是本申请所必须的。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、ROM、RAM等。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (6)

1.一种LNG分布式物联网智能供气管理方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：通过中央控制系统对LNG的罐装、存储和汽化过程进行监测，并采集LNG的罐装、存储和汽化过程中产生的原始数据包；
步骤2：中央控制系统将采集到的所有原始数据包存入数据包队列缓冲池以对各个原始数据包中的数据分别进行时序排列；再对经过时序排列的各个数据包分别进行压缩编码并存入数据存储缓冲池；并将所述数据存储缓冲池中的各个数据包存入数据存储模块；
步骤3：根据数据接口判断数据的来源是LNG罐装系统、LNG存储系统、LNG汽化系统还是LNG调压系统，并解析数据包；
步骤4：根据数据包解析结果，对LNG的罐装、存储和汽化进行智能化调控以及泄漏报警，实现LNG的智能化供气管理；
其中，LNG的罐装的具体流程为：
智能罐装控制阀为单向控制阀，与中央控制系统电性连接，向中央控制系统反馈开、关阀状态，并执行中央控制系统开、关阀指令；
通过触控显示器与信息录入模块接口录入罐装请求信息以及罐装车身份认证信息，中央控制系统获取录入信息并对罐装车进行本地身份认证；
通过身份认证后，中央控制系统向智能罐装控制阀发送开阀指令，同时通过触控显示与信息录入模块反馈认证通过信息；
智能罐装控制阀完成开阀指令后，向中央控制系统反馈开阀状态，中央控制系统通过触控显示器与信息录入模块反馈开阀状态；
LNG罐装结束后，通过触控显示器与信息录入模块接口发送结束罐装指令，中央控制系统获取指令后，向智能罐装控制阀发送关阀指令，智能罐装控制阀关阀并反馈关阀状态；
中央控制系统根据液位传感器传输的罐装前后的液位信息，计算本次罐装量，并通过触控显示器本地显示，通过通信模块向管理系统进行罐装数据传输。
2.根据权利要求1所述的一种LNG分布式物联网智能供气管理方法，其特征在于，所述对经过时序排列的数据包进行压缩编码具体包括：记录当前数据包中的第一个数据的时戳和所述当前数据包中的数据采样周期；按照时序依次判断所述当前数据包中的各个数据的重复次数，若任一数据的重复次数大于设定阈值，则对该数据进行压缩编码记录；若任一数据重复次数小于或等于所述设定阈值，则直接重复记录该数据，直至对当前数据包中的全部数据完成压缩编码。
3.根据权利要求1所述的一种LNG分布式物联网智能供气管理方法，其特征在于，所述数据存储缓冲池中的各个数据包采用多线程技术进行批量存储处理。
4.一种LNG分布式物联网智能供气装置，采用了权利要求1~3任一所述的LNG分布式物联网智能供气管理方法，其特征在于，LNG分布式能源物联网智能供气装置包括中央控制系统、LNG罐装系统、LNG存储系统、LNG汽化系统、LNG调压系统、LNG对外供气系统，所述中央控制系统连接LNG罐装系统、LNG存储系统、LNG汽化系统和LNG调压系统；所述LNG存储系统连接LNG罐装系统和LNG汽化系统；所述LNG调压系统连接LNG汽化系统和LNG对外供气系统；所述LNG对外供气系统连接有外接法兰端口；
所述中央控制系统用于对LNG的各数据进行采集以及处理；
所述LNG罐装系统实现LNG从罐装车向智能供应终端低温储罐的罐装；
所述LNG存储系统用于储存LNG，并实时监测LNG的储量和储罐内部压力，以及对储罐内部压力进行调节；
所述LNG汽化系统用于实现对外供气前LNG的汽化；
所述LNG调压系统用于实现对外供气前，对汽化后的天然气进行调压，并对调压后的供气压力进行监控；
所述LNG对外供气系统用于对外向LNG使用用户进行供气；
还包括低温储罐、压力传感器、液位传感器、液相出口阀、气罐安全阀、出气电磁阀；
所述压力传感器与低温储罐机械连接，用于实时测量储罐内部压力；压力传感器与中央控制系统电性连接，向中央控制系统实时传输储罐压力；
所述液位传感器与低温储罐机械连接，与中央控制系统电性连，用于实时监测低温储罐内LNG的储量；
所述液相出口阀与低温储罐机械连接，用于输出低温储罐内的LNG；
所述气罐安全阀与低温储罐机械连接，用于控制低温储罐内部压力；
所述出气电磁阀与LNG汽化器机械连接，与中央控制系统电性连接；
LNG分布式能源物联网智能供气装置还包括触控显示器与信息录入模块接口、燃气泄漏报警器、数据存储模块、程序下载接口和通信模块；所述触控显示器与信息录入模块接口、燃气泄漏报警器、数据存储模块和通信模块均连接于中央控制系统；
所述触控显示器与信息录入模块接口用于LNG罐装时工作人员通过触控显示器与信息录入模块接口录入罐装请求信息以及罐装车身份认证信息，中央控制系统获取录入信息并对罐装车进行本地身份认证，通过身份认证后，中央控制系统向智能罐装控制阀发送开阀指令，同时通过触控显示与信息录入模块反馈认证通过信息。
5.根据权利要求4所述的一种LNG分布式物联网智能供气装置，其特征在于，所述LNG罐装系统包括依次机械连接的罐装接口、智能罐装控制阀和安全进液阀；所述智能罐装控制阀为单向控制阀，与中央控制系统电性连接，用于向中央控制系统反馈开和关阀状态，并执行中央控制系统开或关阀指令。
6.根据权利要求4所述的一种LNG分布式物联网智能供气装置，其特征在于，LNG分布式能源物联网智能供气装置还包括内置网关，所述内置网关包括依次连接的通信数据预处理模块、信息安全管理模块和通信模块；所述通信数据预处理模块与中央控制系统连接；所述通信模块连接外置网关。
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