本發(fā)明涉及能源安全調(diào)控領(lǐng)域，具體涉及一種基于生態(tài)網(wǎng)絡(luò)分析的能源供應(yīng)安全調(diào)控系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

正如萬物生長需要陽光一樣，經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)、人民生活、社會發(fā)展需要持續(xù)的能源供給。維持能源供應(yīng)安全對于保障區(qū)域及國家安全具有至關(guān)重要的意義。不斷增長的能源需求、日益枯竭的能源資源、動蕩頻發(fā)的國際能源市場，都宣告著能源供應(yīng)安全受到日愈嚴(yán)峻的威脅，對能源供應(yīng)安全調(diào)控與管理提出了更高的要求。

現(xiàn)有的技術(shù)中大多為對能源供應(yīng)安全定義的理解，對能源供應(yīng)安全現(xiàn)存問題的評價，或者僅給出了實(shí)施效果卻缺少定量的驗(yàn)證。沒有對實(shí)時數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和分析處理，無法對能源供應(yīng)安全系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時調(diào)控，也沒有將生態(tài)網(wǎng)絡(luò)分析應(yīng)用到能源供應(yīng)安全系統(tǒng)的先例。

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，提供一種基于生態(tài)網(wǎng)絡(luò)分析的能源供應(yīng)安全調(diào)控系統(tǒng)，包括：

實(shí)時數(shù)據(jù)系統(tǒng)，以對實(shí)時數(shù)據(jù)進(jìn)行采集；

數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，以對數(shù)據(jù)進(jìn)行歸類、分析、建模、計算和評價；

數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，以傳輸所述數(shù)據(jù)；

控制終端，以體現(xiàn)、存儲數(shù)據(jù)及結(jié)果，并對整個系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置與調(diào)控；

所述基于生態(tài)網(wǎng)絡(luò)分析的能源供應(yīng)安全調(diào)控系統(tǒng)通過對實(shí)時數(shù)據(jù)的采集、分析、計算、處理、建模、制圖等步驟，對能源供應(yīng)安全系統(tǒng)進(jìn)行評價與調(diào)控，最終得到所述能源供應(yīng)安全系統(tǒng)調(diào)控方案的優(yōu)選。

較佳的，所述實(shí)時數(shù)據(jù)系統(tǒng)包括若干個流量傳感器。

較佳的，所述流量傳感器設(shè)置在原油流通的管道內(nèi)，當(dāng)所述流量傳感器的數(shù)量與所述管道長度存在以下關(guān)系時，得到的數(shù)據(jù)最全面，又能盡可能地降低設(shè)備成本：

式中，y表示所述流量傳感器的數(shù)量，x表示所述管道的長度，單位為m。

較佳的，所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包括對一種“可持續(xù)性指標(biāo)”的計算，用來綜合度量所述能源供應(yīng)安全系統(tǒng)的整體水平，其由能源供應(yīng)系統(tǒng)的效率和恢復(fù)力共同決定。

較佳的，所述可持續(xù)性指標(biāo)與所述能源供應(yīng)系統(tǒng)的效率，所述能源供應(yīng)系統(tǒng)的恢復(fù)力存在以下關(guān)系：

其中，C表示所述可持續(xù)性指標(biāo)，A表示所述能源供應(yīng)系統(tǒng)的效率，表示所述能源供應(yīng)系統(tǒng)的恢復(fù)力，f_ij表示從部門j到部門i的流量，f_i表示所有到部門i的流量，f_j表示從部門j流出的所有流量，T表示系統(tǒng)的總流量，n表示系統(tǒng)包含的部門數(shù)。

較佳的，所述實(shí)時數(shù)據(jù)系統(tǒng)包括溫度傳感器和密度傳感器，間接得知所述原油的種類、純度、質(zhì)量、摻雜度等信息。

較佳的，所述數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)用到的技術(shù)為無線WiFi技術(shù)、藍(lán)牙技術(shù)、局域網(wǎng)技術(shù)、現(xiàn)場總線技術(shù)中的一種或幾種，既節(jié)約成本又具有較高的可靠性。

較佳的，所述控制終端包括一顯示器。

較佳的，所述控制終端包括一控制器，用來對整個系統(tǒng)的各個部分進(jìn)行設(shè)置與調(diào)控，使所述能源供應(yīng)安全調(diào)控系統(tǒng)得到最優(yōu)化控制。

較佳的，所述控制終端包括一存儲器。

與現(xiàn)有技術(shù)比較本發(fā)明的有益效果在于：1，所述基于生態(tài)網(wǎng)絡(luò)分析的能源供應(yīng)安全調(diào)控系統(tǒng)，通過對實(shí)時數(shù)據(jù)的采集、分析、計算、處理，基于生態(tài)網(wǎng)絡(luò)分析方法，構(gòu)建模型、計算指標(biāo)值、制作圖表，對能源供應(yīng)安全系統(tǒng)進(jìn)行評價與調(diào)控，最終得到所述能源供應(yīng)安全系統(tǒng)調(diào)控方案的優(yōu)選，對保障能源供應(yīng)安全具有重要意義；2，所述基于生態(tài)網(wǎng)絡(luò)分析的能源供應(yīng)安全調(diào)控系統(tǒng)，基于生態(tài)網(wǎng)絡(luò)分析方法，構(gòu)建能源供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)模擬模型，將相關(guān)部門納入同一個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，能夠清晰明了地看出各部門間流通的關(guān)系，便于分析影響能源供應(yīng)安全的重要因素，以此作為進(jìn)行能源供應(yīng)安全調(diào)控方案優(yōu)選的基礎(chǔ)；3，所述基于生態(tài)網(wǎng)絡(luò)分析的能源供應(yīng)安全調(diào)控系統(tǒng)，設(shè)有不同類型的傳感器，對原油的各個性質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，具有較高的真實(shí)性；4，所述基于生態(tài)網(wǎng)絡(luò)分析的能源供應(yīng)安全調(diào)控系統(tǒng)，用“可持續(xù)指標(biāo)”來綜合度量能源供應(yīng)安全系統(tǒng)的整體水平，便于對所述能源供應(yīng)安全系統(tǒng)進(jìn)行定量和定性的分析；5，所述基于生態(tài)網(wǎng)絡(luò)分析的能源供應(yīng)安全調(diào)控系統(tǒng)，設(shè)有控制終端，不僅能夠?qū)⒏鲾?shù)據(jù)體現(xiàn)出來，還可以對整個系統(tǒng)的各部分進(jìn)行設(shè)置與調(diào)控，最終實(shí)現(xiàn)對所述能源供應(yīng)安全調(diào)控系統(tǒng)的最優(yōu)化控制。

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)明基于生態(tài)網(wǎng)絡(luò)分析的能源供應(yīng)安全調(diào)控系統(tǒng)的簡圖；

圖2是本發(fā)明中國原油供應(yīng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)模型圖。

圖3是減少外部供應(yīng)源個數(shù)前后對比圖；

圖4是減少原油消費(fèi)量前后對比圖；

圖5是提高原油生產(chǎn)量前后對比圖。

圖中數(shù)字表示：

1.實(shí)時數(shù)據(jù)系統(tǒng) 2.數(shù)據(jù)處理系統(tǒng) 3.數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng) 4.控制終端

11.流量傳感器 12.溫度傳感器 13.密度傳感器

41.顯示器 42.控制器 43.存儲器

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。

實(shí)施例1

如圖1所示，其為所述基于生態(tài)網(wǎng)絡(luò)分析的能源供應(yīng)安全調(diào)控系統(tǒng)的簡圖，所述基于生態(tài)網(wǎng)絡(luò)分析的能源供應(yīng)安全調(diào)控系統(tǒng)，通過對實(shí)時數(shù)據(jù)的采集、分析、計算、處理，基于生態(tài)網(wǎng)絡(luò)分析方法，構(gòu)建模型、計算指標(biāo)值、制作圖表，對能源供應(yīng)安全系統(tǒng)進(jìn)行評價與調(diào)控，最終得到所述能源供應(yīng)安全系統(tǒng)調(diào)控方案的優(yōu)選。

所述基于生態(tài)網(wǎng)絡(luò)分析的能源供應(yīng)安全調(diào)控系統(tǒng)包括：實(shí)時數(shù)據(jù)系統(tǒng)1，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)2，數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)3，控制終端4。

所述實(shí)時數(shù)據(jù)系統(tǒng)1對原油流量、原油特性等數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，所述實(shí)時數(shù)據(jù)系統(tǒng)包括：流量傳感器11，溫度傳感器12，密度傳感器13等傳感器。

所述流量傳感器11用來采集所述能源供應(yīng)安全系統(tǒng)中原油的輸出量(出口量、損失量)，輸入量(自產(chǎn)量、進(jìn)口量)，以及各部門間的原油傳輸量等數(shù)據(jù)。所述溫度傳感器12和所述密度傳感器13用來檢測所述原油的溫度和密度，通過這些指標(biāo)間接得知所述原油的種類、純度、質(zhì)量、摻雜度等信息，雖然只是初步推算和猜測，但是簡單方便，比較實(shí)用。

所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)2，將所述實(shí)時數(shù)據(jù)系統(tǒng)1采集來的數(shù)據(jù)，進(jìn)行歸類、分析、建模、計算和評價。所述基于生態(tài)網(wǎng)絡(luò)分析的能源供應(yīng)安全調(diào)控系統(tǒng)，類比生態(tài)網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)建能源供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)模擬模型，將中國原油供應(yīng)系統(tǒng)分為以下幾個部門：原油生產(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。所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)2計算出各種類型的原油量，并建立起能源供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)模擬模型，體現(xiàn)出各部門之間的能源流通關(guān)系。同時，對所述數(shù)據(jù)進(jìn)行一些計算，如用能源供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的可持續(xù)指標(biāo)(C)現(xiàn)狀值來綜合度量所述能源供應(yīng)安全系統(tǒng)的整體水平，并通過這些可持續(xù)性指標(biāo)，給出能源供應(yīng)安全評價。所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對所述數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理和計算后，所述數(shù)據(jù)會被傳送給所述控制終端4以顯示、存儲，便于更進(jìn)一步的分析與調(diào)控。

所述數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)3負(fù)責(zé)各信息、數(shù)據(jù)在所述基于生態(tài)網(wǎng)絡(luò)分析的能源供應(yīng)安全調(diào)控系統(tǒng)中的傳輸，傳輸過程用到的技術(shù)為無線WiFi技術(shù)、藍(lán)牙技術(shù)、局域網(wǎng)技術(shù)、現(xiàn)場總線技術(shù)中的一種或幾種，其共同點(diǎn)為：節(jié)省硬件數(shù)量與投資，減少安裝費(fèi)用與維護(hù)開銷，降低整個系統(tǒng)的成本，同時擁有較高的準(zhǔn)確性和可靠性。

所述控制終端4，包括顯示器41，控制器42和存儲器43。

所述顯示器41，用來使所述能源供應(yīng)安全系統(tǒng)中采集、分析、計算的數(shù)據(jù)值，以及所述能源供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)模擬模型等信息得以直觀的體現(xiàn)。所述顯示器可以是可觸摸式顯示器。

所述控制器42，用來對整個系統(tǒng)的各個部分進(jìn)行設(shè)置與調(diào)控，例如對所述實(shí)時數(shù)據(jù)系統(tǒng)1中數(shù)據(jù)采集的時間間隔、數(shù)據(jù)種類等信息進(jìn)行設(shè)定，這些操作的目的是使所述能源供應(yīng)安全調(diào)控系統(tǒng)得到最優(yōu)化控制。

所述存儲器43，用來將各種信息記錄保存，例如：各部門的原油量、部門間的傳輸數(shù)據(jù)、計算的各指標(biāo)的數(shù)值、建立的所述能源供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)模擬模型，對所述基于生態(tài)網(wǎng)絡(luò)分析的能源供應(yīng)安全調(diào)控系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)控的過程數(shù)據(jù)等內(nèi)容。所述存儲器43可以為只讀存儲器(ROM)或隨機(jī)讀寫存儲器(RAM)，可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇。

實(shí)施例2

本實(shí)施例與上述實(shí)施例不同的是，所述流量傳感器11設(shè)置在原油流通的管道內(nèi)，同一管道內(nèi)可設(shè)置多個所述流量傳感器，以此來減少測量誤差，當(dāng)所述流量傳感器的數(shù)量與所述管道長度存在以下關(guān)系時，得到的數(shù)據(jù)最全面，最可靠，又能盡可能地減少所述流量傳感器的數(shù)量，降低成本：

公式中y表示所述流量傳感器的數(shù)量，x表示所述管道的長度，單位為m。通過該公式，在測量所述管道的長度的前提下，將其帶入該公式，就可以快速得到需要設(shè)置所述流量傳感器的數(shù)量，然后再將所述流量傳感器均勻或不均勻地分布在所述管道的內(nèi)部，使得所述流量傳感器所采集的數(shù)據(jù)能夠反映測試區(qū)域數(shù)據(jù)的真實(shí)性。

原油流通的所述管道較長的情況下，若僅設(shè)置一個所述流量傳感器，難免因?yàn)楣艿赖那背潭?、?nèi)部粗糙程度等因素造成所述管道內(nèi)部各點(diǎn)的流量不同，需多設(shè)置幾個所述流量傳感器才能使數(shù)據(jù)更加的真實(shí)全面，然而設(shè)置多少所述流量傳感器最合適卻很難進(jìn)行直觀判斷。通過上述公式，在所述管道的長度已知的情況下，通過定量的公式計算就可以快速得到結(jié)果，較明確地得到所述流量傳感器的數(shù)量，使得所述傳感器在所述管道內(nèi)得到較科學(xué)合理的分布，真實(shí)全面地反應(yīng)所述管道內(nèi)的原油流量值。

最終，每條所述管道可獲得多個數(shù)據(jù)測量值，通過計算得到每條所述管道原油流量的平均值S作為最終數(shù)據(jù)。

實(shí)施例3

本實(shí)施例與上述實(shí)施例不同的是，基于生態(tài)網(wǎng)絡(luò)分析方法，首先構(gòu)建能源供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)模擬模型，將與能源供應(yīng)相關(guān)的多個部門(節(jié)點(diǎn))納入同一個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，基于各部門間的能源流通關(guān)系，建立起各節(jié)點(diǎn)間的聯(lián)系路徑，隨后基于生態(tài)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，分析出影響能源供應(yīng)安全的因素，通過增加或減少部門個數(shù)、改變聯(lián)系路徑、改變部門間流量等方法對系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)控，在調(diào)控過程中，觀察能源供應(yīng)安全水平的變化情況，最終確定最優(yōu)化的調(diào)控方案。

在實(shí)際操作過程中，先通過式(1)-(4)計算能源供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的可持續(xù)性指標(biāo)(C)現(xiàn)狀值，以此綜合度量能源供應(yīng)安全水平，其值由能源供應(yīng)系統(tǒng)的效率(A)和恢復(fù)力共同決定。

其中，f_ij表示從部門j到部門i的流量，f_i表示所有到部門i的流量，f_j表示從部門j流出的所有流量，T表示系統(tǒng)的總流量，n表示網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)包含的部門數(shù)。

再通過改變n，f_ij，計算能源供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的可持續(xù)性指標(biāo)(C)模擬值，比較C的現(xiàn)狀值與模擬值，若模擬值較現(xiàn)狀值更大，則表示相應(yīng)的調(diào)控措施可提高能源供應(yīng)安全水平。

實(shí)施例4

本實(shí)施例與上述實(shí)施例不同的是，如圖2所示，其為中國原油供應(yīng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)模型，結(jié)合生態(tài)網(wǎng)絡(luò)分析方法而建立，包括原油生產(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(分為中東地區(qū)、非洲地區(qū)、亞太地區(qū)、歐洲地區(qū)、南北美洲地區(qū))。

其中，X₁為生產(chǎn)部門，X₂為加工部門，X₃為消費(fèi)部門，X₄為儲存部門，X₅為中轉(zhuǎn)部門，X₆為中東地區(qū)，X₇為非洲地區(qū)，X₈為歐洲地區(qū)，X₉為亞太地區(qū)，X₁₀為南北美洲地區(qū)；f_ij為從部門j到部門i的原油量，z₁為中國生產(chǎn)的原油量，z_i(i＝6,7,8,9,10)為供應(yīng)部門i進(jìn)口的原油總量(不含從中國進(jìn)口的量)，y₂是中國原油加工過程中的損失量，y_i(i＝6,7,8,9,10)為供應(yīng)部門i出口的原油總量(不含出口到中國的量)。

經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)，中國原油供應(yīng)安全的最重要的三個關(guān)鍵因素為外部供應(yīng)源(尤其是南北美洲地區(qū)，亞太地區(qū)，歐洲地區(qū))、消費(fèi)部門和原油生產(chǎn)部門。

實(shí)施例5

本實(shí)施例與上述實(shí)施例不同的是，通過減少外部供應(yīng)源來調(diào)控中國原油供應(yīng)系統(tǒng)的可持續(xù)性，如圖3所示，其為減少外部供應(yīng)源個數(shù)前后對比圖。

其中，A和值的距離即表示原油供應(yīng)系統(tǒng)可持續(xù)性C。

Orig.表示A、原始數(shù)值，X_i表示從中國原油供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中移除一個外部供應(yīng)源時的值(如X₁₀表示去掉南北美洲地區(qū)這一外部供應(yīng)源)；X_ii表示從中國原油供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中同時移除兩個外部供應(yīng)源時的值(如X_9,10表示去掉亞太地區(qū)和南北美洲地區(qū)這兩個外部供應(yīng)源)；X_iii表示從中國原油供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中同時移除三個外部供應(yīng)源時的值。

經(jīng)計算以及圖表分析，隨著外部供應(yīng)源個數(shù)的減少，A和值均有明顯的下降，而且外部供應(yīng)源個數(shù)減少得越多，A和值下降得越明顯，即中國原油供應(yīng)安全水平下降越多。反過來說，增加外部供應(yīng)源可以有效提高原油供應(yīng)系統(tǒng)的可持續(xù)性，即中國原油進(jìn)口源多樣化對提高我國原油供應(yīng)安全水平意義重大。可通過所述控制終端4對所述外部供應(yīng)源個數(shù)進(jìn)行調(diào)控。

實(shí)施例6

本實(shí)施例與上述實(shí)施例不同的是，通過減少原油消費(fèi)量來調(diào)控中國原油供應(yīng)系統(tǒng)的可持續(xù)性。如圖4所示，其為減少原油消費(fèi)量前后對比圖。

其中，A值和值的距離即表示原油供應(yīng)系統(tǒng)可持續(xù)性C。

Orig.表示A、的原始數(shù)值，iOrig.(i＝1/2,1/3,1/4)表示將原油消費(fèi)量減少至原來的1/2，1/3，1/4時的值，0表示原油消費(fèi)量減少至0的情況。

經(jīng)計算以及圖表分析，無論怎樣控制中國原油的消費(fèi)量，甚至將原油的消費(fèi)量減少至零，C值的變化都很小，說明隨著消費(fèi)量的減少，中國原油供應(yīng)系統(tǒng)的可持續(xù)性基本上沒有變化，即控制中國原油消費(fèi)對于提高中國原油供應(yīng)安全水平?jīng)]有明顯作用。即使通過所述控制終端4對所述中國原油的消費(fèi)量進(jìn)行調(diào)控，也不會帶來很大的有益效果。

實(shí)施例7

本實(shí)施例與上述實(shí)施例不同的是，通過提高原油生產(chǎn)量來調(diào)控中國原油供應(yīng)系統(tǒng)的可持續(xù)性。如圖5所示，其為提高原油生產(chǎn)量前后對比圖。

其中：A值和值的距離即表示原油供應(yīng)系統(tǒng)可持續(xù)性(C)。

Orig.表示A、原始數(shù)值，iOrig.(i＝2,3,4,5,10)表示分別將原油生產(chǎn)量增加至原來的2-5，及10倍時的值。

經(jīng)計算以及圖表分析，隨著原油生產(chǎn)量的增加，C值有明顯增加，說明隨著中國原油生產(chǎn)量的增加，中國原油供應(yīng)系統(tǒng)的可持續(xù)性有所提高，即增加所述原油生產(chǎn)量對于提高中國原油供應(yīng)安全水平具有較明顯作用。所述原油生產(chǎn)量可通過所述控制終端4進(jìn)行調(diào)控，以達(dá)到最優(yōu)效果。

綜合所述實(shí)施例5、實(shí)施例6、實(shí)施例7知，可通過增加外部供應(yīng)源多樣性、提高原油生產(chǎn)量來調(diào)控所述能源供應(yīng)安全調(diào)控系統(tǒng)，使我國原油供應(yīng)安全水平得以提高。

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)。