本發(fā)明涉及能源安全控制領(lǐng)域，具體涉及一種能源供應(yīng)安全控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

能源之于社會經(jīng)濟(jì)體猶如血液之于人體，是保障社會正常運(yùn)轉(zhuǎn)、經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展、人民維持生活的必要基礎(chǔ)，其持續(xù)供應(yīng)關(guān)乎國家安全大計。然而，隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，加之對能源資源管理的戰(zhàn)略意識與技術(shù)手段未能同步跟進(jìn)，我國能源供需缺口日益增大，能源供應(yīng)安全隱患日益嚴(yán)峻。

現(xiàn)有對能源供應(yīng)的研究中，大多是對能源供應(yīng)安全現(xiàn)狀的定性或定量的描述，僅能反應(yīng)統(tǒng)計指標(biāo)數(shù)據(jù)的外在特征，無法分析出影響能源供應(yīng)安全的關(guān)鍵因素。綜上，現(xiàn)有技術(shù)雖然能反應(yīng)能源供需的現(xiàn)狀，但因沒有對各研究指標(biāo)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測和分析，各指標(biāo)間的相互關(guān)系不明確，無法對其實(shí)施控制，很難達(dá)到較高的可信度。

鑒于上述缺陷，本發(fā)明創(chuàng)作者經(jīng)過長時間的研究和實(shí)踐終于獲得了本發(fā)明。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述技術(shù)缺陷，本發(fā)明采用的技術(shù)方案在于，提供一種能源供應(yīng)安全控制系統(tǒng)，包括：

實(shí)時數(shù)據(jù)系統(tǒng)：其包括，

數(shù)據(jù)采集模塊，以采集數(shù)據(jù)；

數(shù)據(jù)傳輸模塊，以傳輸數(shù)據(jù)；

數(shù)據(jù)處理模塊，以對數(shù)據(jù)進(jìn)行分類、分析和處理；

數(shù)據(jù)存儲模塊，存儲數(shù)據(jù)；

智能控制系統(tǒng)：其包括，

顯示屏，以顯示數(shù)據(jù)及圖表；

嵌入式計算機(jī)芯片，以對所述系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計和調(diào)控；

所述實(shí)時數(shù)據(jù)系統(tǒng)和所述智能控制系統(tǒng)通過有線/無線通訊連接，所述系統(tǒng)通過對相關(guān)能源供應(yīng)安全指標(biāo)數(shù)據(jù)的實(shí)時監(jiān)測、預(yù)測及分析，得出影響能源供應(yīng)安全的關(guān)鍵性因素，最終得到最優(yōu)化控制。

較佳的，所述數(shù)據(jù)處理模塊對所述能源供應(yīng)安全指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行一種指標(biāo)運(yùn)算，用權(quán)重指標(biāo)來描述某一具體部門對所述能源供應(yīng)安全控制系統(tǒng)的影響程度。

較佳的，所述權(quán)重指標(biāo)W應(yīng)用生態(tài)網(wǎng)絡(luò)分析方法，建立不同部門或節(jié)點(diǎn)間的相互關(guān)系，將不同部門整合到同一網(wǎng)絡(luò)中，具體計算方法如下：

G＝g_ij＝f_ij/T_j

N＝(n_ij)＝G⁰+G¹+G²+G³+…+G^k+…＝(I-G)^-1

N'＝Ndiag(T)

$W={\Σ}_{i=1}^n{n_{ij}}^{\′}/{\Σ}_{i=1}^n{\Σ}_{j=1}^n{n_{ij}}^{\′}$

其中G是系統(tǒng)的直接流矩陣，g_ij是G中的一個元素，f_ij是從部門j到部門i的流量，T_j是從部門j的總出流量；N是系統(tǒng)的無量綱整體流矩陣，n_ij是N中的一個元素，I是單位矩陣；N'是量化的系統(tǒng)整體流矩陣，diag(T)是總流量的對角陣；W是權(quán)重指標(biāo)，n_ij'是N'中的一個元素，n是網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的部門個數(shù)。

較佳的，所述數(shù)據(jù)傳輸模塊的數(shù)據(jù)傳輸可以為藍(lán)牙技術(shù)、無線WiFi技術(shù)、局域網(wǎng)技術(shù)、現(xiàn)場總線技術(shù)中的一種或幾種，擁有較高的準(zhǔn)確性和可靠性。

較佳的，所述智能控制系統(tǒng)還包括：電路檢測模塊、電路保護(hù)模塊、溫度模塊、時鐘模塊、電源模塊，這些模塊用來對所述智能控制系統(tǒng)的電路進(jìn)行監(jiān)控和保護(hù)。

較佳的，所述能源供應(yīng)安全控制系統(tǒng)還包括一遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，其與所述智能控制模塊連接，遠(yuǎn)程控制功能使所述能源供應(yīng)安全控制系統(tǒng)更易于控制和檢測。

與現(xiàn)有技術(shù)比較本發(fā)明的有益效果在于：1，所述能源供應(yīng)安全控制系統(tǒng)，通過對相關(guān)能源供應(yīng)安全指標(biāo)數(shù)據(jù)的實(shí)時監(jiān)測和預(yù)測，以及對權(quán)重指標(biāo)的計算和分析，剖析得出影響所述能源供應(yīng)安全的關(guān)鍵性因素，并得到最優(yōu)化控制；2，所述數(shù)據(jù)傳輸可以為藍(lán)牙技術(shù)、無線WiFi技術(shù)、局域網(wǎng)技術(shù)、現(xiàn)場總線技術(shù)中的一種或幾種，擁有較高的準(zhǔn)確性和可靠性；3，所述能源供應(yīng)安全控制系統(tǒng)包括一遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，遠(yuǎn)程控制功能使所述能源供應(yīng)安全控制系統(tǒng)更易于控制和檢測；4，所述智能控制系統(tǒng)包括一些電路模塊，用來對所述智能控制系統(tǒng)的電路進(jìn)行監(jiān)控和保護(hù)。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明各實(shí)施例中的技術(shù)方案,下面將對實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹。

圖1是本發(fā)明能源供應(yīng)安全控制系統(tǒng)的簡圖；

圖2是本發(fā)明的中國天然氣供應(yīng)安全系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)模型。

圖3是2001-2011年中國天然氣供應(yīng)系統(tǒng)中不同部門權(quán)重(僅選部門年份作為代表)。

圖中數(shù)字表示：

1.實(shí)時數(shù)據(jù)系統(tǒng) 2.智能控制系統(tǒng) 3.遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)

11.數(shù)據(jù)采集模塊 12.數(shù)據(jù)傳輸模塊 13.數(shù)據(jù)處理模塊 14.數(shù)據(jù)存儲模塊21.顯示屏 22.嵌入式計算機(jī)芯片 23.電路檢測模塊 24.電路保護(hù)模塊 25.溫度模塊 26.時鐘模塊 27.電源模塊

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖，對本發(fā)明上述的和另外的技術(shù)特征和優(yōu)點(diǎn)作更詳細(xì)的說明。本發(fā)明涉及的一種能源供應(yīng)安全控制系統(tǒng)，通過對相關(guān)能源供應(yīng)安全指標(biāo)數(shù)據(jù)的實(shí)時監(jiān)測和預(yù)測，以及對權(quán)重指標(biāo)的計算和分析，剖析得出影響所述能源供應(yīng)安全的關(guān)鍵性因素，并得到最優(yōu)化控制。

實(shí)施例1

如圖1所示，其為所述能源供應(yīng)安全控制系統(tǒng)的簡圖，所述能源供應(yīng)安全控制系統(tǒng)包括：實(shí)時數(shù)據(jù)系統(tǒng)1，智能控制系統(tǒng)2，二者通過有線/無線通訊連接。

所述實(shí)時數(shù)據(jù)系統(tǒng)1包括：數(shù)據(jù)采集模塊11，數(shù)據(jù)傳輸模塊12，數(shù)據(jù)處理模塊13，數(shù)據(jù)存儲模塊14。

所述數(shù)據(jù)采集模塊11對相關(guān)能源供應(yīng)安全指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時采集，例如，以中國天然氣供應(yīng)安全為例，所述數(shù)據(jù)采集模塊11的數(shù)據(jù)內(nèi)容包括：天然氣在哪里生產(chǎn)、加工、消費(fèi)、存儲、中轉(zhuǎn)及供應(yīng)，以及從部門A到部門B的天然氣量，自產(chǎn)的天然氣量，從供應(yīng)部門進(jìn)口的天然氣量，加工過程中的損失量，從供應(yīng)部門出口的天然氣量等數(shù)據(jù)?？赏ㄟ^所述智能控制系統(tǒng)2對所述數(shù)據(jù)采集模塊11的數(shù)據(jù)種類，數(shù)據(jù)涉及的范圍(例如：年限要求、地域要求等)、采集時間間隔等方面進(jìn)行調(diào)控。

所述數(shù)據(jù)處理模塊13將所述數(shù)據(jù)采集模塊11采集來的數(shù)據(jù)，進(jìn)行分類、 分析和處理。例如把所述能源供應(yīng)安全指標(biāo)數(shù)據(jù)按以下幾方面進(jìn)行匯總：天然氣生產(chǎn)部門、加工部門、消費(fèi)部門、存儲部門、中轉(zhuǎn)部門以及供應(yīng)部門。對所述能源供應(yīng)安全指標(biāo)數(shù)據(jù)的分析和處理，將結(jié)合相關(guān)性分析軟件進(jìn)行指標(biāo)相關(guān)性分析，得到各指標(biāo)的實(shí)時情況及變化趨勢，計算出所述能源供應(yīng)安全控制系統(tǒng)的權(quán)重指標(biāo)W，所述權(quán)重指標(biāo)用來描述某一具體部門對所述能源供應(yīng)安全控制系統(tǒng)的影響程度，權(quán)重越大，表示該部門對所述能源供應(yīng)安全控制系統(tǒng)的意義越重大，并可根據(jù)實(shí)際需要繪制柱狀圖、流線圖、餅狀圖等圖表。所述能源供應(yīng)安全指標(biāo)數(shù)據(jù)經(jīng)所述數(shù)據(jù)處理模塊13處理后傳送到所述智能控制系統(tǒng)2中顯示出來。

所述數(shù)據(jù)存儲模塊14將所述能源供應(yīng)安全指標(biāo)數(shù)據(jù)存儲到數(shù)據(jù)庫中，用以留存，方便以后的分析，總結(jié)和其他使用。

所述數(shù)據(jù)在所述實(shí)時數(shù)據(jù)系統(tǒng)1中的傳輸都是依靠所述數(shù)據(jù)傳輸模塊12來實(shí)現(xiàn)的。所述數(shù)據(jù)傳輸模塊12的數(shù)據(jù)傳輸可以依賴于藍(lán)牙技術(shù)、無線WiFi技術(shù)、局域網(wǎng)技術(shù)、現(xiàn)場總線技術(shù)中的一種或幾種。這幾種技術(shù)的共同點(diǎn)是：節(jié)省硬件數(shù)量與投資，減少安裝費(fèi)用與維護(hù)開銷，同時擁有較高的準(zhǔn)確性和可靠性。

所述智能控制系統(tǒng)2包括：顯示屏21，嵌入式計算機(jī)芯片22，以及電路檢測模塊23，電路保護(hù)模塊24，溫度模塊25，時鐘模塊26，電源模塊27。

通過所述顯示屏21可以看到從所述數(shù)據(jù)處理模塊13傳來的所述能源供應(yīng)安全指標(biāo)數(shù)據(jù)的的實(shí)時情況及變化趨勢，通過所述顯示屏21，用戶可以及時地發(fā)現(xiàn)各指標(biāo)的變化，提前發(fā)現(xiàn)趨勢，盡量將危害降到最小；通過所述權(quán)重指標(biāo)數(shù)值及各種圖表，可以初步分析出各部門對所述能源供應(yīng)安全控制系統(tǒng)影響程度的大小，對整體分析及控制具有重要的作用。所述嵌入式計算機(jī)芯片23，通 過對所述能源供應(yīng)安全控制系統(tǒng)中各組成部分的設(shè)計與調(diào)控，例如，對所述數(shù)據(jù)采集模塊11所采集的數(shù)據(jù)種類、數(shù)據(jù)涉及的范圍進(jìn)行設(shè)定和要求等等，通過不同的算法，最終實(shí)現(xiàn)對能源供應(yīng)安全控制系統(tǒng)的最優(yōu)化控制。

所述電路檢測模塊23，電路保護(hù)模塊24，溫度模塊25，時鐘模塊26，電源模塊27，用來對所述智能控制系統(tǒng)2的電路進(jìn)行監(jiān)控及保護(hù)，并將各模塊的檢測結(jié)果：溫度值、時間值、電量值等信息在所述顯示屏21上實(shí)時體現(xiàn)出來，更方便與對整個系統(tǒng)的監(jiān)控和控制。

實(shí)施例2

在上述實(shí)施方式的基礎(chǔ)上，采用所述權(quán)重指標(biāo)W來描述某一具體部門對所述能源供應(yīng)安全控制系統(tǒng)的影響程度，權(quán)重越大，表示對所述能源供應(yīng)安全控制系統(tǒng)的意義越重大。

應(yīng)用生態(tài)網(wǎng)絡(luò)分析方法，建立不同部門或節(jié)點(diǎn)間的相互關(guān)系，將不同部門整合到同一網(wǎng)絡(luò)中，具體計算方法如下：

G＝g_ij＝f_ij/T_j

(1)

N＝(n_ij)＝G⁰+G¹+G²+G³+…+G^k+…＝(I-G)^-1 (2)

N'＝Ndiag(T) (3)

$W={\Σ}_{i=1}^n{n_{ij}}^{\′}/{\Σ}_{i=1}^n{\Σ}_{j=1}^n{n_{ij}}^{\′}---\left(4\right)$

其中G是系統(tǒng)的直接流矩陣，g_ij是G中的一個元素，f_ij是從部門j到部門i的流量，T_j是從部門j的總出流量；N是系統(tǒng)的無量綱整體流矩陣，n_ij是N中的一個元素，I是單位矩陣；N'是量化的系統(tǒng)整體流矩陣，diag(T)是總流量的對角陣；W是權(quán)重指標(biāo)，n_ij'是N'中的一個元素，n是網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)(部門) 數(shù)。

所述權(quán)重指標(biāo)會受到很多因素的影響，例如，與其有關(guān)聯(lián)的部門數(shù)量，該部門的總流入量，總流出量，損失量等等，若采用傳統(tǒng)計算權(quán)重的方法來判斷其在整體中價值的高低和相對重要程度，以及計算所占比例的大小，會具有非常大的工作量，不易實(shí)現(xiàn)。而通過上述公式的定量計算，只需將數(shù)值帶入，就可以得到相應(yīng)權(quán)重數(shù)值，通過幾個部門的權(quán)重指標(biāo)數(shù)值比較，就能夠輕而易舉的看出某一具體部門對所述能源供應(yīng)安全控制系統(tǒng)的影響程度，權(quán)重越大，表示對所述能源供應(yīng)安全控制系統(tǒng)的意義越重大。

實(shí)施例3

在上述實(shí)施方式的基礎(chǔ)上，所述能源供應(yīng)安全控制系統(tǒng)還包括一遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)3，所述遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)3與所述智能控制模塊2控制連接，使所述能源供應(yīng)安全控制系統(tǒng)具有遠(yuǎn)程控制功能，易于控制和檢測。

實(shí)施例4

在上述實(shí)施方式的基礎(chǔ)上，如圖2所示，其為中國天然氣供應(yīng)安全系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)模型。通過所述能源供應(yīng)安全控制系統(tǒng)分析中國天然氣的供應(yīng)安全，選取天然氣生產(chǎn)部門、加工部門、消費(fèi)部門、存儲部門、中轉(zhuǎn)部門以及供應(yīng)部門為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。其中天然氣供應(yīng)部門又根據(jù)進(jìn)口來源歸屬州劃分為土庫曼斯坦、卡塔爾、澳大利亞、印度尼西亞、馬來西亞、也門、俄羅斯聯(lián)邦、尼日利亞、埃及、特立尼達(dá)和多巴哥、阿曼、阿爾及利亞，及其他國家(包括印度，巴拿馬等)共13個節(jié)點(diǎn)，不同節(jié)點(diǎn)間通過天然氣流動而建立的交互關(guān)系即為系統(tǒng)的路徑，從而建立起中國天然氣供應(yīng)安全系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)模型。

其中：X₁為生產(chǎn)部門，X₂為加工部門，X₃是消費(fèi)部門，X₄為儲存部門，X₅為中轉(zhuǎn)部門，X₆為土庫曼斯坦，X₇為卡塔爾，X₈為澳大利亞，X₉為印度尼西亞，X₁₀為馬來西亞，X₁₁為也門，X₁₂為俄羅斯聯(lián)邦，X₁₃為尼日利亞，X₁₄為埃及，X₁₅為特立尼達(dá)和多巴哥，X₁₆為阿曼，X₁₇為阿爾及利亞，X₁₈為其他國家；f_ij為從部門j到部門i的天然氣量；z₁為中國生產(chǎn)的天然氣量，z_i(i＝6,7,…18)為供應(yīng)部門i進(jìn)口的天然氣總量(不含從中國進(jìn)口的量)；y₂是中國天然氣加工過程中的損失量，y_i(i＝6,7,…18)為供應(yīng)部門i出口的天然氣總量(不含出口到中國的量)。

實(shí)施例5

在上述實(shí)施方式的基礎(chǔ)上，基于圖2中的網(wǎng)絡(luò)模型及前述公式，結(jié)合2001-2011年數(shù)據(jù)，計算得出在此期間中國天然氣供應(yīng)系統(tǒng)中不同部門的權(quán)重，如圖3所示。

其中，w_sup.是供應(yīng)部門的權(quán)重，包括內(nèi)部供應(yīng)源(即生產(chǎn)部門X₁)和外部供應(yīng)源(有的外部供應(yīng)源權(quán)重值太小無法在圖中顯示，例如w₈表示澳大利亞在整個供應(yīng)系統(tǒng)中的權(quán)重，w₁₀表示馬來西亞在整個供應(yīng)系統(tǒng)中的權(quán)重，w₁₂表示俄羅斯聯(lián)邦在整個供應(yīng)系統(tǒng)中的權(quán)重，w₁₈表示其他國家在整個供應(yīng)系統(tǒng)中的權(quán)重)，w₂是加工部門的權(quán)重,w₃是消費(fèi)部門的權(quán)重,w₄是存儲部門的權(quán)重。

由結(jié)果可知，除2009年，整個研究期內(nèi)不同部門在所述天然氣供應(yīng)安全系統(tǒng)中所占權(quán)重結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出相似性，即：供應(yīng)源權(quán)重最大，隨后是消費(fèi)部門，再次是加工部門和存儲部門。這種結(jié)構(gòu)反映出供應(yīng)源(尤其是其他國家X₁₈和國內(nèi)生產(chǎn)部門X₁)對天然氣供應(yīng)安全的影響最大，消費(fèi)部門的影響其次，加工部門和存儲部門的相對較小。啟發(fā)我們在進(jìn)行天然氣供應(yīng)調(diào)控時，需重點(diǎn)關(guān)注天然氣消費(fèi)，提高國內(nèi)天然氣生產(chǎn)能力，同時格外重視印度、巴拿馬等對我國天然氣供應(yīng)量小的其他國家這條供應(yīng)線。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，對本發(fā)明而言僅僅是說明性的，而非限制性的。本專業(yè)技術(shù)人員理解，在本發(fā)明權(quán)利要求所限定的精神和范圍內(nèi)可對其進(jìn)行許多改變，修改，甚至等效，但都將落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。