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(huì)經(jīng)濟(jì)體猶如血液之于人體，是保障社會(huì)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(guó)家安全大計(jì)。然而，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，加之對(duì)能源資源管理的戰(zhàn)略意識(shí)與技術(shù)手段未能同步跟進(jìn)，我國(guó)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(duì)能源供應(yīng)的研究中，大多是對(duì)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(jì)指標(biāo)數(shù)據(jù)的外在特征，無(wú)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(méi)有對(duì)各研究指標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和分析，各指標(biāo)間的相互關(guān)系不明確，無(wú)法對(duì)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(guò)長(zhǎng)時(shí)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(shí)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(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類、分析和處理；

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，存儲(chǔ)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(jì)算機(jī)芯片，以對(duì)所述系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)和調(diào)控；

所述實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)系統(tǒng)和所述智能控制系統(tǒng)通過(guò)有線/無(wú)線通訊連接，所述系統(tǒng)通過(guò)對(duì)相關(guān)能源供應(yīng)安全指標(biāo)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、預(yù)測(cè)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(duì)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(lái)描述某一具體部門(mén)對(duì)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(mén)或節(jié)點(diǎn)間的相互關(guān)系，將不同部門(mén)整合到同一網(wǎng)絡(luò)中，具體計(jì)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(gè)元素，f_ij是從部門(mén)j到部門(mén)i的流量，T_j是從部門(mén)j的總出流量；N是系統(tǒng)的無(wú)量綱整體流矩陣，n_ij是N中的一個(gè)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(duì)角陣；W是權(quán)重指標(biāo)，n_ij'是N'中的一個(gè)元素，n是網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的部門(mén)個(gè)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(wú)線WiFi技術(shù)、局域網(wǎng)技術(shù)、現(xiàn)場(chǎng)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(cè)模塊、電路保護(hù)模塊、溫度模塊、時(shí)鐘模塊、電源模塊，這些模塊用來(lái)對(duì)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(cè)。

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(guò)對(duì)相關(guān)能源供應(yīng)安全指標(biāo)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和預(yù)測(cè)，以及對(duì)權(quán)重指標(biāo)的計(jì)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(wú)線WiFi技術(shù)、局域網(wǎng)技術(shù)、現(xiàn)場(chǎng)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(cè)；4，所述智能控制系統(tǒng)包括一些電路模塊，用來(lái)對(duì)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(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明各實(shí)施例中的技術(shù)方案,下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)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(jiǎn)圖；

圖2是本發(fā)明的中國(guó)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(guó)天然氣供應(yīng)系統(tǒng)中不同部門(mén)權(quán)重(僅選部門(mén)年份作為代表)。

圖中數(shù)字表示：

1.實(shí)時(shí)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(chǔ)模塊21.顯示屏 22.嵌入式計(jì)算機(jī)芯片 23.電路檢測(cè)模塊 24.電路保護(hù)模塊 25.溫度模塊 26.時(shí)鐘模塊 27.電源模塊

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖，對(duì)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(shuō)明。本發(fā)明涉及的一種能源供應(yīng)安全控制系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)相關(guān)能源供應(yīng)安全指標(biāo)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和預(yù)測(cè)，以及對(duì)權(quán)重指標(biāo)的計(jì)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(jiǎn)圖，所述能源供應(yīng)安全控制系統(tǒng)包括：實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)系統(tǒng)1，智能控制系統(tǒng)2，二者通過(guò)有線/無(wú)線通訊連接。

所述實(shí)時(shí)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(chǔ)模塊14。

所述數(shù)據(jù)采集模塊11對(duì)相關(guān)能源供應(yīng)安全指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，例如，以中國(guó)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(chǔ)、中轉(zhuǎn)及供應(yīng)，以及從部門(mén)A到部門(mén)B的天然氣量，自產(chǎn)的天然氣量，從供應(yīng)部門(mén)進(jìn)口的天然氣量，加工過(guò)程中的損失量，從供應(yīng)部門(mén)出口的天然氣量等數(shù)據(jù)。可通過(guò)所述智能控制系統(tǒng)2對(duì)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(shí)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(lái)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(mén)、加工部門(mén)、消費(fèi)部門(mén)、存儲(chǔ)部門(mén)、中轉(zhuǎn)部門(mén)以及供應(yīng)部門(mén)。對(duì)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(shí)情況及變化趨勢(shì)，計(jì)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(lái)描述某一具體部門(mén)對(duì)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(mén)對(duì)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(lái)。

所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊14將所述能源供應(yīng)安全指標(biāo)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)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(shí)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(lái)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(wú)線WiFi技術(shù)、局域網(wǎng)技術(shù)、現(xiàn)場(chǎng)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(kāi)銷，同時(shí)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(jì)算機(jī)芯片22，以及電路檢測(cè)模塊23，電路保護(hù)模塊24，溫度模塊25，時(shí)鐘模塊26，電源模塊27。

通過(guò)所述顯示屏21可以看到從所述數(shù)據(jù)處理模塊13傳來(lái)的所述能源供應(yīng)安全指標(biāo)數(shù)據(jù)的的實(shí)時(shí)情況及變化趨勢(shì)，通過(guò)所述顯示屏21，用戶可以及時(shí)地發(fā)現(xiàn)各指標(biāo)的變化，提前發(fā)現(xiàn)趨勢(shì)，盡量將危害降到最?。煌ㄟ^(guò)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(mén)對(duì)所述能源供應(yīng)安全控制系統(tǒng)影響程度的大小，對(duì)整體分析及控制具有重要的作用。所述嵌入式計(jì)算機(jī)芯片23，通 過(guò)對(duì)所述能源供應(yīng)安全控制系統(tǒng)中各組成部分的設(shè)計(jì)與調(diào)控，例如，對(duì)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(guò)不同的算法，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)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(cè)模塊23，電路保護(hù)模塊24，溫度模塊25，時(shí)鐘模塊26，電源模塊27，用來(lái)對(duì)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(cè)結(jié)果：溫度值、時(shí)間值、電量值等信息在所述顯示屏21上實(shí)時(shí)體現(xiàn)出來(lái)，更方便與對(duì)整個(gè)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(lái)描述某一具體部門(mén)對(duì)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(duì)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(mén)或節(jié)點(diǎn)間的相互關(guān)系，將不同部門(mén)整合到同一網(wǎng)絡(luò)中，具體計(jì)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(gè)元素，f_ij是從部門(mén)j到部門(mén)i的流量，T_j是從部門(mén)j的總出流量；N是系統(tǒng)的無(wú)量綱整體流矩陣，n_ij是N中的一個(gè)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(duì)角陣；W是權(quán)重指標(biāo)，n_ij'是N'中的一個(gè)元素，n是網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)(部門(mén)) 數(shù)。

所述權(quán)重指標(biāo)會(huì)受到很多因素的影響，例如，與其有關(guān)聯(lián)的部門(mén)數(shù)量，該部門(mén)的總流入量，總流出量，損失量等等，若采用傳統(tǒng)計(jì)算權(quán)重的方法來(lái)判斷其在整體中價(jià)值的高低和相對(duì)重要程度，以及計(jì)算所占比例的大小，會(huì)具有非常大的工作量，不易實(shí)現(xiàn)。而通過(guò)上述公式的定量計(jì)算，只需將數(shù)值帶入，就可以得到相應(yīng)權(quán)重?cái)?shù)值，通過(guò)幾個(gè)部門(mén)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(mén)對(duì)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(duì)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(cè)。

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(guó)天然氣供應(yīng)安全系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)模型。通過(guò)所述能源供應(yīng)安全控制系統(tǒng)分析中國(guó)天然氣的供應(yīng)安全，選取天然氣生產(chǎn)部門(mén)、加工部門(mén)、消費(fèi)部門(mén)、存儲(chǔ)部門(mén)、中轉(zhuǎn)部門(mén)以及供應(yīng)部門(mén)為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。其中天然氣供應(yīng)部門(mén)又根據(jù)進(jìn)口來(lái)源歸屬州劃分為土庫(kù)曼斯坦、卡塔爾、澳大利亞、印度尼西亞、馬來(lái)西亞、也門(mén)、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(guó)家(包括印度，巴拿馬等)共13個(gè)節(jié)點(diǎn)，不同節(jié)點(diǎn)間通過(guò)天然氣流動(dòng)而建立的交互關(guān)系即為系統(tǒng)的路徑，從而建立起中國(guó)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(mén)，X₂為加工部門(mén)，X₃是消費(fèi)部門(mén)，X₄為儲(chǔ)存部門(mén)，X₅為中轉(zhuǎn)部門(mén)，X₆為土庫(kù)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(lái)西亞，X₁₁為也門(mén)，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(guó)家；f_ij為從部門(mén)j到部門(mén)i的天然氣量；z₁為中國(guó)生產(chǎn)的天然氣量，z_i(i＝6,7,…18)為供應(yīng)部門(mén)i進(jìn)口的天然氣總量(不含從中國(guó)進(jìn)口的量)；y₂是中國(guó)天然氣加工過(guò)程中的損失量，y_i(i＝6,7,…18)為供應(yīng)部門(mén)i出口的天然氣總量(不含出口到中國(guó)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(jì)算得出在此期間中國(guó)天然氣供應(yīng)系統(tǒng)中不同部門(mén)的權(quán)重，如圖3所示。

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

由結(jié)果可知，除2009年，整個(gè)研究期內(nèi)不同部門(mén)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(mén)，再次是加工部門(mén)和存儲(chǔ)部門(mén)。這種結(jié)構(gòu)反映出供應(yīng)源(尤其是其他國(guó)家X₁₈和國(guó)內(nèi)生產(chǎn)部門(mén)X₁)對(duì)天然氣供應(yīng)安全的影響最大，消費(fèi)部門(mén)的影響其次，加工部門(mén)和存儲(chǔ)部門(mén)的相對(duì)較小。啟發(fā)我們?cè)谶M(jìn)行天然氣供應(yīng)調(diào)控時(shí)，需重點(diǎn)關(guān)注天然氣消費(fèi)，提高國(guó)內(nèi)天然氣生產(chǎn)能力，同時(shí)格外重視印度、巴拿馬等對(duì)我國(guó)天然氣供應(yīng)量小的其他國(guó)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(duì)本發(fā)明而言僅僅是說(shuō)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(duì)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)。