用于收集和分析來自與液體能源商品相關的元件的網(wǎng)絡的運行信息的方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種用于收集和分析來自與液體能源商品相關的元件的網(wǎng)絡的運行信息的方法，包括以下步驟：（a）測量存儲在網(wǎng)絡中一個或多個儲存設備中的液體能源商品的數(shù)量，并存儲該測量數(shù)據(jù)；（b）測定在網(wǎng)絡中選定的一個或多個管道中液體能源商品的流量，并存儲該流量數(shù)據(jù)；（c）確定網(wǎng)絡中一個或多個處理設備的運行狀態(tài)，并存儲該運行狀態(tài)信息；（d）分析測量數(shù)據(jù)、流量數(shù)據(jù)和運行狀態(tài)信息，從而確定在給定時刻網(wǎng)絡中液體能源商品或其選定部分的平衡；以及（e）將關于液體能源商品的平衡的信息傳遞給第三方市場參與者。
【專利說明】用于收集和分析來自與液體能源商品相關的元件的網(wǎng)絡的運行信息的方法和系統(tǒng)
[0001]相關申請的交叉參考
[0002]本申請要求2011年2月16日提交的序列號為61/443，510的美國臨時專利申請的優(yōu)先權，其全部公開內容通過引用并入于此。
【技術領域】
[0003]本發(fā)明是一種用于收集和分析來自與諸如原油或液化天然氣的液體能源商品相關的元件的網(wǎng)絡的運行信息的方法和系統(tǒng)。
【背景技術】
[0004]諸如原油的液體能源商品包含數(shù)十億美元的經(jīng)濟市場。這些商品被多方買賣，而且，與任何交易市場一樣，與交易商品相關的信息對市場參與者而言是非常有價值的。尤其是這些商品中的每一種商品的生產(chǎn)、運輸、儲存和分配系統(tǒng)的各種元件和設備的運行可能對這些商品的價格和可利用性具有重大影響，這使與所述的運行相關的信息變得有價值。而且，各種元件的擁有者或經(jīng)營者通常不會公開披露此類信息，因此上述信息的獲取非常有限。
[0005]特定數(shù)據(jù)由諸如美國能源信息管理局(“EIA”)之類的組織收集，通常是通過調查選定的擁有者和/或經(jīng)營者來收集的。但是，收集和匯編這些數(shù)據(jù)并且然后將這些數(shù)據(jù)傳播給公眾或市場參與者所要求的時間長度可從幾天到幾個月不等，從而使所收集和匯編的數(shù)據(jù)通常是延遲的，對短期交易目的而言其價值有限。

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明是一種用于收集和分析來自與諸如原油或液化天然氣(NGL)的液體能源商品相關的元件的網(wǎng)絡的運行信息的方法和系統(tǒng)。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的方法和系統(tǒng)，將傳感器或測量設備應用到網(wǎng)絡中的不同點上以收集數(shù)據(jù)。然后該方法通常包含以下步驟:(a)測量存儲在網(wǎng)絡中一個或多個儲存設備中的液體能源商品的量，并將該測量數(shù)據(jù)存儲在中央數(shù)據(jù)處理設備的第一數(shù)據(jù)庫中；(b)測定在網(wǎng)絡中一個或多個選定的管道中的液體能源商品的流量，并將該流量數(shù)據(jù)存儲在中央數(shù)據(jù)處理設備的第二數(shù)據(jù)庫中；(C)確定網(wǎng)絡中一個或多個處理設備的運行狀態(tài)，并將該運行狀態(tài)信息存儲在中央數(shù)據(jù)處理設備的第三數(shù)據(jù)庫中；(d)分析測量數(shù)據(jù)、流量數(shù)據(jù)和運行狀態(tài)信息，從而確定在給定時刻網(wǎng)絡中液體能源商品或其選定部分的平衡；(e)將關于液體能源商品的平衡的信息傳遞給第三方市場參與者。
[0008]關于存儲設備，在特定網(wǎng)絡中選定的每個存儲設備上，測量所存儲的原油或其他液體能源商品的量。例如，大部分原油被儲存在大型的地上儲罐中，這些儲罐要么具有被稱作外浮頂(EFR)的浮頂，要么具有帶有在儲罐內部的、被稱作內浮頂(IFR)的浮頂?shù)墓潭?。這樣，可以采用公開可用的資源或視覺檢測來研究特定位置上的每個儲罐，并且關于每個儲罐的所有相關信息都被存儲在數(shù)據(jù)庫中，這些信息包括容量信息、儲罐類型(即浮頂或固定頂)和結構尺寸，。然后，根據(jù)預定的計劃，對特定位置的每個儲罐進行檢查，包括:收集每個儲罐的一個或多個攝影圖像(即可見光譜)或錄像，和/或，收集每個儲罐的紅外圖像或錄像。然后，所收集到的每個儲罐的攝影圖像和紅外圖像被傳輸給中央處理設備以用于分析，從而獲得所儲存的原油或其他液體能源商品的量的測量結果。
[0009]關于管道，為了維持液體能源商品的壓力，沿著管道布置泵站。每個泵站所用的泵是典型的電力驅動感應發(fā)動機。為了對特定管道的量和在給定時刻的流量進行遠程測定，一種優(yōu)選的分析形式是基于對沿著選定管道的一些泵站的實時電力消耗的監(jiān)控。在一個示例性的實施例中，配置和使用監(jiān)控設備來監(jiān)控為每個選定的泵站提供電力的一個或多個輸電線。監(jiān)控設備主要包括響應于與一個或多個輸電線相關的電動勢密度和磁通密度的傳感元件，因此，允許定期或持續(xù)測量與一個或多個輸電線相關的電動勢密度和磁通量密度，從而確定電力。然后，來自這種監(jiān)控設備的數(shù)據(jù)被傳輸?shù)街醒霐?shù)據(jù)處理設備；在中央數(shù)據(jù)處理設備上，開發(fā)了特定網(wǎng)絡中的管道和泵站的模型，該模型包括使用標準地理高程數(shù)據(jù)計算任一被監(jiān)控的泵站和下游的下一個泵站之間的高程增益或高程損失。然后，估算任一特定的被監(jiān)控的泵站的輸出端或排放端與下游的下一泵站的輸入端之間的壓力差。繪制出從最小可能流量到最大可能流量的管道可能流量的范圍與被監(jiān)控泵站的等效預期電力消耗的比較圖。
[0010]一旦已經(jīng)測定了任一特定泵站的這種電力消耗，可將每個泵站的電力變化關聯(lián)到通過每個泵站的流量變化上。這樣，因為上述的監(jiān)控設備考慮到了對特定泵站所消耗的電力的定期或持續(xù)測量，從這些監(jiān)控設備所收集的數(shù)據(jù)可以用來測定流經(jīng)泵站和泵站之間的流量。
[0011]關于處理設備，液體能源商品進入精煉設備或網(wǎng)絡中一些點的其他處理設備中。本發(fā)明的方法和系統(tǒng)中，確定此類處理設備的運行狀態(tài)。一種用于監(jiān)控處理設備的運行的優(yōu)選方法是通過采用固定的熱成像攝像機。熱成像攝像機可以獲取熱數(shù)據(jù)，并記錄排放物的圖像和各個關鍵元件的熱能信號，其可以用來確定處理設備是否如預期地那樣運行。
[0012]利用與特定網(wǎng)絡的三個基本元件-(i )存儲設備、(i i )管道和(i i i )處理設備相關的數(shù)據(jù)和信息，能夠確定液體能源商品的總“平衡”。例如，市場參與者對原油的興趣“平衡”包括，但不局限于:在給定時刻存儲在特定區(qū)域的原油量；從鄰近市場區(qū)域流入市場區(qū)域的原油量；和/或被加工成汽油和其他石油產(chǎn)品的原油量。一旦完成此類分析，關于網(wǎng)絡中原油或其他液體能源商品的平衡的信息可以被傳輸給市場參與者和其他利益相關者，即:通常不會隨時訪問此類信息的第三方。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為與原油廣品相關的不例性網(wǎng)絡的不意圖；
[0014]圖2為與原油運輸和加工相關的示例性網(wǎng)絡的示意圖；
[0015]圖3為示例性圖像，其中已發(fā)現(xiàn)了三個儲罐的輪廓，其通過Sobel邊緣檢測法標記在圖像上；
[0016]圖4為包含來自圖3的三個儲罐的輪廓的示例性圖像，其重疊在隨后所收集的圖像上;[0017]圖5為例示了圖像中一條邊緣的一維形狀的曲線圖；
[0018]圖6包括在Sobel邊緣檢測法中所用的一對3X3卷積模板；
[0019]圖7例示了如何將Sobel邊緣檢測法中的卷積模板應用到輸入圖像上；
[0020]圖8為示例性泵站的流量(桶/天)與預期的電力消耗(兆瓦)的對比圖；
[0021]圖9 (a)- (d)是例示了精煉設備上流化床催化裂化單元的斜降的一系列熱圖像；
[0022]圖10例示了連接到三個管道上的存儲中心；
[0023]圖11為例示了如何使用標準數(shù)學回歸模型直接將測得的數(shù)據(jù)擬合到歷史數(shù)據(jù)上的曲線圖；
[0024]圖12為與原油廣品相關的另一不例性網(wǎng)絡的不意圖；
[0025]圖13為描繪了與圖12中示例性網(wǎng)絡相對應的本發(fā)明的方法和系統(tǒng)的實施方式的通用功能的流程圖；
[0026]圖14是本發(fā)明的方法和系統(tǒng)的示例性實施方式中的核心元件的圖示；
【具體實施方式】
[0027]本發(fā)明是一種用于收集和分析來自與諸如原油或液化天然氣(NGL)的液體能源商品相關的元件的網(wǎng)絡的運行信息的方法和系統(tǒng)。
[0028]例如，因為原油是一種化石燃料，它通常是在具有天然產(chǎn)生的沉降物或貯藏物的地方鉆探或開采出的。一旦在此類位置(例如，從井里)被收集，原油通常直接被抽取到管道里或儲存在地上儲存器(例如，儲罐)或地下儲存器(例如，鹽穹洞穴)中。然后，原油通過管道從這些儲存設備被運輸?shù)骄珶捲O備或其他用來加工的加工設備中。這樣，存在具有原油井、原油管道、原油儲存設備和原油精煉設備的相互關聯(lián)的網(wǎng)絡。
[0029]對于另一個實例，天然氣是在天然產(chǎn)生貯藏物的地方提取的。然后，所提取的天然氣在加工廠被加工成“干”天然氣或“濕”天然氣，后者被稱為液化天然氣(NGL)。然后，采用液化天然氣管道運輸液化天然氣(NGL)，并將其儲存在液化天然氣(NGL)儲存站點。然后，液化天然氣(NGL)可根據(jù)純度被分離成諸如乙烷、丙烷和丁烷的產(chǎn)品。然后，這些液化天然氣(NGL)產(chǎn)品在乙烯裂解設備里被加工，乙烯裂解設備吸入液化天然氣(NGL)產(chǎn)品，然后將其加工成石油化工原料,例如乙烯、丙烯等等。
[0030]根據(jù)本發(fā)明的方法和系統(tǒng)，在網(wǎng)絡的不同點配置傳感器或測量裝置來收集數(shù)據(jù)。然后，該方法通常包括以下步驟:(a)測量存儲在網(wǎng)絡中一個或多個儲存設備中的液體能源商品的量，并將該測量數(shù)據(jù)存儲在中央數(shù)據(jù)處理設備的第一數(shù)據(jù)庫中；(b)測定在網(wǎng)絡中選定的一個或多個管道中的液體能源商品的流量，并將該流量數(shù)據(jù)存儲在中央數(shù)據(jù)處理設備的第二數(shù)據(jù)庫中；(C)確定網(wǎng)絡中一個或多個處理設備的運行狀態(tài)，并將該運行狀態(tài)信息存儲在中央數(shù)據(jù)處理設備的第三數(shù)據(jù)庫中；(d)分析測量數(shù)據(jù)、流量數(shù)據(jù)和運行狀態(tài)信息，從而確定在給定時刻網(wǎng)絡中液體能源商品或其選定部分的平衡；以及(e)將關于液體能源商品的平衡的信息傳遞給第三方市場參與者。
[0031]在下面的描述中，本發(fā)明的方法和系統(tǒng)的許多操作步驟將變得更加清楚，包括數(shù)據(jù)的收集和與所收集的數(shù)據(jù)的分析相關的各種計算步驟，其優(yōu)選通過使用數(shù)字計算機程序(即，由計算機存儲和執(zhí)行的計算機可讀指令)來完成。因此，必要程序和子程序的執(zhí)行可通過使用標準程序技術和語言來進行。在以下描述的幫助下，本【技術領域】的普通技術人員能夠很容易地完成這種編程。
[0032]例如，關于原油，存在具有原油井、原油管道、原油儲存設備和原油精煉設備的相互關聯(lián)的網(wǎng)絡。為了隨后的討論并且如圖1和圖2所示，原油“網(wǎng)絡”的特征在于其具有三個基本元件部分:(i)原油存儲設備；(ii)原油管道和(iii)原油精煉設備或其他加工設備。對關于這些元件的運行和這些元件之間原油流動的信息的理解和收集考慮了網(wǎng)絡建模和實時網(wǎng)絡動態(tài)的監(jiān)控。換言之，通過在網(wǎng)絡中的不同點采取原油(或其他液體能源商品)的物理測量，能夠確定在網(wǎng)絡中不同功能部分中的原油的總“平衡”。例如，市場參與者感興趣的關于原油的“平衡”包括，但不局限于:在給定時刻存儲在特定市場區(qū)域的原油量；從鄰近市場區(qū)域流入市場區(qū)域的原油量；和/或被加工成汽油和/或其他石油產(chǎn)品的原油量。
[0033]仍然參照原油市場，在美國，存儲在位于任一終端、存儲中心或原油精煉設備(包括管道中在運輸?shù)脑?的儲罐中的原油量的數(shù)量級是340百萬桶。55000英里的管道將原油從美國的生產(chǎn)井(尤其是在德克薩斯州、路易斯安那州、俄克拉何馬州和懷俄明州)、進口終端(尤其是墨西哥灣的港口)運輸?shù)礁鱾€區(qū)域市場，或從加拿大通過跨越邊境的陸路運輸?shù)礁鱾€區(qū)域市場。這些市場被分成五大區(qū)域，在美國被稱為石油管理局防御(PAD)區(qū)。原油管道直徑通常在8英寸到30英寸之間變化。與較小的跨區(qū)域管道相比，服務于精煉設備或存儲中心的較大的跨區(qū)域管道通常與整體市場的動態(tài)更相關。所存儲的原油的市場相關性隨所存儲的原油的用途而變化。例如，存儲在精煉設備中的原油可在任一特定點實時被精煉成天然氣和/或其他石油產(chǎn)品。存儲在主石油存儲中心的原油反映了由金融投機者或存儲中心下游的精煉設備的供應商所存儲的原油量。其他儲罐存儲可主要用于維持適當?shù)膲毫腕w積，以便成功地控制在特定管道上所要求的流動動力。
[0034]存儲設備
[0035]根據(jù)本發(fā)明的方法和系統(tǒng)，在特定網(wǎng)絡中選定的每個存儲設施中，對所存儲的原油或其他液體能源商品的量進行測量。例如，共同擁有和共同待決的序列號為13/089，674、名稱為“用于確定存儲在特定位置中的原油量的方法和系統(tǒng)”的美國專利申請中描述了一種用于測量特定儲罐中存儲的原油量的優(yōu)選方法，其通過引用并入于此。
[0036]正如序列號為13/089,674的美國專利申請中所描述的，大部分原油被存儲在大型地上儲罐中，這些地上儲罐要么具有被稱為外浮頂(EFR)的浮頂，要么具有帶有在儲罐內部的、被稱為內浮頂(IFR)的浮頂?shù)墓潭?。因此，可以采用公開可用的資源或視覺檢測來研究特定位置上的每個儲罐，關于每個儲罐的所有相關信息都被存儲在數(shù)據(jù)庫中，包括容量信息、儲罐類型(即浮頂或固定頂)和結構尺寸。然后，按照預定的計劃，對特定位置的每個儲罐進行檢查，包括收集每個儲罐的一個或多個攝影圖像(即可見光譜)或錄像，和/或，收集每個儲罐的紅外圖像或錄像。此類圖像可通過天線裝置、通過使用地面放置的固定攝像機或通過衛(wèi)星成像來收集。在采用諸如直升飛機低空飛行之類的航拍圖像采集的情況下，直升飛機優(yōu)選飛過限定且重復的飛行路徑，并遵循預先確定的圖像采集順序，這便于隨后的分析?；蛘?，固定熱成像攝像機可在預定的時間間隔內拍攝紅外圖像。在任一情況下，然后，所收集的每個儲罐的攝影影像和所收集的每個儲罐的紅外圖像被傳輸給中央處理設備以用于分析。
[0037]對于具有浮頂?shù)膬薜姆治?，一種優(yōu)選的分析形式是使用標準圖像像素數(shù)確定技術確定浮頂相對于所選儲罐的頂部的高度。例如，儲罐的液位可以通過畫兩條豎直直線，例如LI和L2來測定。當測量浮頂儲罐的儲罐液位時，線LI畫在儲罐的內側，從儲罐的頂部向下到蓋子的頂部，并近似于浮頂已經(jīng)下降的高度。線L2畫在儲罐的外側，從儲罐頂部向下到儲罐的底部，并近似于儲罐的高度。然后，測量線LI和線L2各自的長度。例如，通過確保適當?shù)臄z像角度和距離儲罐的適當攝像距離、采用高分辨率的設備來采集圖像，和/或，通過確保線LI和線L2在圖像上的一致和適當?shù)姆胖茫梢詢?yōu)化這種測量方法。
[0038]根據(jù)頂?shù)念A定高度(其指示液位)和所存儲的容積信息和/或所存儲的選定儲罐的結構尺寸，可以計算出儲罐中的原油量。例如，當儲罐具有典型的圓柱形結構且從底部到頂部具有恒定的直徑時，如果頂在中點處，即，在相對于200000桶容量的儲罐的頂部的50%的高度處，那么可以計算出儲罐中有100000桶的原油。以另一種方式描述，儲罐液位占容積的百分比可以通過1- (D1/D2)來計算，式中D1、D2分別是LI和L2在圖像像素中測得的長度。然后，將儲罐液位占容積的百分比與儲罐的容積相乘，以計算儲罐中原油的桶數(shù)。
[0039]對于具有浮頂?shù)膬薜姆治?，在圖像分析的另一優(yōu)選形式中，在攝影影像或者紅外圖像中識別儲罐頂部、浮頂和儲罐底部。然后，可使用采用數(shù)學變換的自動橢圓形擬合或檢測算法，例如Hough變換，將一橢圓平面擬合到儲罐頂部、浮頂和儲罐底部中的每個上。根據(jù)所確定的、浮頂相對于儲罐底部和/或儲罐頂部的高度(又一次指示液位)、所存儲的容積信息和/或所存儲的選定儲罐的結構尺寸，再次計算出儲罐中的原油量。
[0040]對于具有固定頂?shù)膬蓿x定的儲罐內的液位可從所收集的紅外圖像中確定，因為所存儲的油的溫度與儲罐中油上方的氣體的溫度不同。用于確定儲罐中液位高度的一種優(yōu)選形式是測量從液體-氣體的邊界到儲罐底部的像素距離。根據(jù)所確定的儲罐內的液位和所存儲的容積信息和/或所存儲的選定儲罐的結構尺寸，再一次計算出儲罐中的原油量。
[0041]而且，關于帶有固定頂?shù)膬藓蛷乃占募t外圖像確定液位，下面將詳細地描述一種特殊的分析方法。
[0042]在這種特殊的分析方法中，在選定時間間隔(例如，每五分鐘)內收集感興趣的每個儲罐的紅外圖像，并將其傳輸給中央數(shù)據(jù)處理設備以用于分析。盡管收集紅外圖像的攝像機優(yōu)選固定在位置上，應當承認，攝像機經(jīng)常存在一些微小移動。因此，使用特征檢測來發(fā)現(xiàn)每個紅外圖像中的儲罐的位置，從而保證儲罐中原油量的精確計算。
[0043]圖像中的邊緣是具有明顯強度對比的區(qū)域，例如，存在從一個像素到下一個像素的顯著強度變化。存在用于在圖像中檢測邊緣的各種方法和技術，其通常被分為兩類:梯度法和拉普拉斯算子方法。梯度法通過在圖像的一階導數(shù)中尋找最大值和最小值來檢測邊緣。拉普拉斯算子方法通過在圖像的二階導數(shù)中搜索零交叉來查找邊緣。
[0044]以下參照圖5，邊緣具有斜坡的一維形狀。應用梯度法，一維形狀的導數(shù)將顯示位于邊緣中心處的最大值。基于這種一維分析，只要具有精確的近似，該理論可以被推廣到兩維，以便計算二維圖像的導數(shù)。這種情況下，使用Soble運算算子，以在特定的紅外圖像上進行二維空間梯度測量，從而找到紅外圖像中每個點的近似絕對梯度幅值。參見R.Gonzalez和R.Woods所著的，由Addison Wesley出版社于1992年出版的，《數(shù)字圖像處理》第414-428頁。Sobel邊緣檢測法使用一對3X3卷積模板(圖6),—個估算在x方向(列)上的梯度(Gx)，另一個估算y方向(行)的梯度(Gy)。卷積模板通常遠遠小于實際的圖像。因此，應用該模板并使其在圖像上滑過，一次處理一個方塊的像素。[0045]尤其是，在使用中，模板(從一行的起點開始)在輸入圖像的區(qū)域上滑過，改變像素的值，并將一個像素向右移動，然后繼續(xù)向右移動，直到到達該行的終點。然后，在下一行的起點開始。圖7例示了 Sobel邊緣檢測法中卷積模板如何應用到輸入圖像上，其中，模板被應用到輸入圖像的左上部分，并且下面的公式(I)被用來計算輸出圖像中的具體像素。模板的中心被放置到圖像中受控的像素點上；例如，通過以下公式，像素(a22 )被轉換成像素(b22):
[0046]b22= (an*mn) + (a12*m12) + (a13*m13+ (a21*m21) + (a22*m22) +
[0047](a23*mi23) + (a31*m31) + (a32*m32) + (a33*m33) (I)
[0048]Gx模板突出了水平方向的邊緣，而Gy模板則突出了垂直方向的邊緣。在獲取兩者的幅度并將其相加之后，所得到的輸出檢測出了兩個方向上的邊緣。
[0049]實際上，對于每個采集到的紅外圖像，計算Sobel邊緣檢測圖像。然后，對于每個邊緣檢測圖像，通過確定與一個或多個特征的最佳匹配來找到儲罐的位置。每個特征是一組像素位置，在此位置Sobel邊緣檢測圖像應該包含一條邊緣并為黑色。圖3是示例性圖像，其中，已經(jīng)采用Sobel邊緣檢測法找到了三個儲罐的輪廓并將其標記在圖像上；圖4示出了這三個儲罐的輪廓如何覆蓋在隨后收集的圖像上。
[0050]在這種特殊的分析方法中，在找到儲罐的位置后，基于始于每個儲罐底部的垂直直線來計算儲罐的液位，如圖4所示。從儲罐的底部向上搜尋每條垂直直線以尋找下一個邊緣位置，該位置是石油的液位位置。以如下方式，通過儲罐底部和石油液位之間的像素數(shù)(像素高度)來計算儲罐的填充百分比:
[0051]填充百分比=IOOX (像素高度)/(儲罐的總像素高度)(2)
[0052]此外，在這種特殊的分析方法中，對應于某一儲罐的流量可以通過儲罐內儲存液位的改變率來計算:
[0053]流量_i (Flow_i)= (S_i_S_i_l) X 儲罐 _ 容積(Tank_Capacity) X 24/100 (3)
[0054]式中，
[0055]S_i=(L_i+L_1-l+L_1-2+L_1-3+L_1-4+L_1-5+L_1-6)/7 (4)
[0056]S_1-l=(L_1-l+L_1-2+L_1-3+L_1-4+L_1-5+L_1-6+L_1-7)/7 (5)
[0057]式中，
[0058]儲罐_容積(Tank_Capacity)以桶為單位,且L_i是儲罐在i小時的填充百分比。
[0059]當流量_i (Flow_i)〈0時，流量_i (Flow_i)被設為0，因為只考慮了流入儲罐的油。
[0060]不管采用哪種分析技術，目標仍是獲取存儲在特定網(wǎng)絡中的原油量的測量值，該測量值被存儲在中央處理設備中。
[0061]至于液化天然氣產(chǎn)品，例如乙烷、丙烷和丁烷的存儲，在通常用來存儲此類產(chǎn)品的垂直和水平儲罐上進行類似的圖像收集和分析，以便獲取存儲在特定網(wǎng)絡中的液化天然氣產(chǎn)品的量的測量值。
[0062]管道
[0063]隨著存儲在特定網(wǎng)絡中的原油量或其他液體能源商品量的測量，確定特定網(wǎng)絡中選定的管道中的流量和流速。
[0064]例如，大型的跨區(qū)域原油管道通常會延伸數(shù)百英里。為了維持流動的原油的壓力，通常會每隔80-100英里建造一個原油泵站。每個泵站所使用的泵通常是電力驅動感應泵，具有從500-4500馬力的馬力范圍。原油管道的實時流量數(shù)據(jù)通常僅為管道的所有者、運營商和承運商所知。為了對在給定時刻在特定管道中流動的原油的量和速度進行遠程測定，一種優(yōu)選的分析形式是基于對沿著選定管道的一些泵站的實時電力消耗的監(jiān)控。
[0065]尤其是，在一個示例性實施例中，配置和使用監(jiān)控設備，以監(jiān)控為選定的每個泵站提供電力的一個或多個輸電線。監(jiān)控設備(此處也稱為“電力監(jiān)控設備”)主要包括傳感元件，其響應于與一個或多個輸電線相關的電動勢密度和磁通量密度，由此將與一個或多個輸電線相關的電動勢密度和磁通量密度的定期或持續(xù)測量結果考慮在內，從而確定電力。此類監(jiān)控設備的構建和使用在共有的序列號為6，771，058、名稱為“用于測量和監(jiān)控電力的發(fā)電和輸電的設施和方法”的美國專利申請和序列號為6，714，000、名稱為“用于監(jiān)控電力和電流的設施和方法”的美國專利申請中進行了描述，這兩個專利中的每一個都通過引用并入于此。
[0066]然后，來自這種監(jiān)控設備的數(shù)據(jù)被傳輸?shù)街醒霐?shù)據(jù)處理設備。在中央數(shù)據(jù)處理設備上開發(fā)了特定網(wǎng)絡中的管道和泵站的模型，該模型包括使用標準地理高程數(shù)據(jù)計算任一被監(jiān)控的泵站和下游的下一個泵站之間的高程增益或高程損失。然后，估算任一特定的被監(jiān)控泵站的輸出端或排放端與下游的下一個泵站的輸入端之間的壓力差。壓力變化的計算也可以將管道的典型最小壓力和最大壓力考慮進來，用作合理的計算邊界值。
[0067]例如，優(yōu)選的流量模型考慮了被監(jiān)控泵站與下游的下一泵站之間的管道長度和高程變化。管道的長度、高程變化和電力消耗被用來估算第一個泵站的輸出端和下游的下一個泵站的輸入端之間的壓力差。換言之，選定的管道上的任兩個泵站之間的摩擦壓差或壓頭損失(壓頭損失(H)以英尺為單位)可以從下列變量中計算出。參見《管道規(guī)范速查手冊》，海灣專業(yè)出版社(第五版)(2001)。
[0068]Sg=油的比重(API)
[0069]Q=流量(gal/min)
[0070]H=泵上的壓頭差(ft)
[0071]D=管道的直徑(ft)
[0072]L=管道段的長度(ft)
[0073]E=泵的效率
[0074]V=油的速度(ft/sec)
[0075]KV=運動黏度(cSt)
[0076]HeadLoss=壓頭差(ft)
[0077]流量(Q)值在零到管道的最大流量之間變化。流量(Q)與油的速度有關，如下所示:
[0078]
【權利要求】
1.一種用于收集和分析來自與液體能源商品相關的元件的網(wǎng)絡的運行信息的方法，包括以下步驟: 測量存儲在網(wǎng)絡中一個或多個儲存設備中的液體能源商品的數(shù)量，并將該測量數(shù)據(jù)存儲在中央數(shù)據(jù)處理設備的第一數(shù)據(jù)庫中； 測定在網(wǎng)絡中一個或多個選定的管道中液體能源商品的流量，并將該流量數(shù)據(jù)存儲在中央數(shù)據(jù)處理設備的第二數(shù)據(jù)庫中； 確定網(wǎng)絡中一個或多個處理設備的運行狀態(tài)，并將該運行狀態(tài)信息存儲在中央數(shù)據(jù)處理設備的第三數(shù)據(jù)庫中； 分析測量數(shù)據(jù)、流量數(shù)據(jù)和運行狀態(tài)信息，從而確定在給定時刻網(wǎng)絡中液體能源商品或其選定部分的平衡； 將關于液體能源商品的平衡的信息傳遞給第三方市場參與者。
2.如權利要求1所述的方法，其中，液體能源商品是原油。
3.如權利要求1所述的方法，其中，第一數(shù)據(jù)庫、第二數(shù)據(jù)庫和第三數(shù)據(jù)庫被集成為中央數(shù)據(jù)處理設備的單個數(shù)據(jù)庫。
4.如權利要求1所述的方法，其中，測量所存儲的液體能源商品的數(shù)量的步驟包括以下子步驟: 對特定存儲設備的一個或多個容器進行定期檢查，包括收集每個容器的一個或多個圖像； 將所收集的每個容器的圖像傳輸給中央數(shù)據(jù)處理設備；以及 分析所收集的每個容器的圖像，從而確定每個容器的液位。
5.如權利要求4所述的方法，其中，所收集的圖像是通過熱成像攝像機所獲得的紅外圖像。
6.如權利要求5所述的方法，其中，將檢測邊緣的方法應用到每個所收集的圖像上，以便在每個所收集的圖像中找到容器的位置，然后確定每個容器中的液位。
7.如權利要求1所述的方法，其中，作為確定在網(wǎng)絡中選定的管道中的液體能源商品的流量的步驟的一部分，設置電力監(jiān)控設備來監(jiān)控為選定的管道上的特定泵站供電的輸電線，所述電力監(jiān)控設備包括傳感元件，所述傳感元件響應于與輸電線相關的電動勢密度和磁通量密度，由此將與輸電線相關的電動勢密度和磁通量密度的測量結果考慮在內，從而確定特定泵站所消耗的電力。
8.如權利要求1所述的方法，其中，作為確定網(wǎng)絡中一個或多個處理設備的運行狀態(tài)的步驟的一部分，設置熱成像攝像機，以便從選定的處理設備的一個或多個單元中獲取熱數(shù)據(jù)。
9.如權利要求8所述的方法，其中，設置熱成像攝像機，以便從選定的處理設備的一個或多個煙囪中獲取熱數(shù)據(jù)。
10.一種用于收集和分析來自與液體能源商品相關的元件的網(wǎng)絡的運行信息的方法，包括以下步驟: 使用熱成像攝像機來采集網(wǎng)絡中一個或多個存儲設備的圖像，將所采集的圖像傳輸給中央數(shù)據(jù)處理設備，以及分析所采集的圖像從而測量一個或多個存儲設備中每個存儲設備處存儲的液體能源商品的數(shù)量并將該測量數(shù)據(jù)存儲在中央數(shù)據(jù)處理設備的第一數(shù)據(jù)庫中； 設置一個或多個電力監(jiān)控設備，以監(jiān)控為與網(wǎng)絡中選定的管道相關的特定泵站供電的輸電線，一個或多個電力監(jiān)控設備中的每個電力監(jiān)控設備包括傳感元件，所述傳感元件響應于與輸電線相關的電動勢密度和磁通量密度，由此將與輸電線相關的電動勢密度和磁通量密度的測量結果考慮在內，從而確定每個特定泵站所消耗的電力，然后將該電力與網(wǎng)絡中每個選定的管道中的液體能源商品的流量相關聯(lián)，并將該流量數(shù)據(jù)存儲在中央數(shù)據(jù)處理設備的第二數(shù)據(jù)庫中； 采用熱成像攝像機來確定網(wǎng)絡中一個或多個處理設備的運行狀態(tài)，并將該運行狀態(tài)信息存儲在中央數(shù)據(jù)處理設備的第三數(shù)據(jù)庫中； 分析測量數(shù)據(jù)、流量數(shù)據(jù)和運行狀態(tài)信息，從而確定在給定時刻網(wǎng)絡中液體能源商品或其選定部分的平衡；以及 將關于液體能源商品的平衡的信息傳遞給第三方市場參與者。
11.如權利要求10所述的方法，其中，液體能源商品是原油。
12.如權利要求10所述的方法，其中，第一數(shù)據(jù)庫、第二數(shù)據(jù)庫和第三數(shù)據(jù)庫被集成為中央數(shù)據(jù)處理設備的單個數(shù)據(jù)庫。
13.一種用于收集和分析來自與液體能源商品相關的元件的網(wǎng)絡的運行信息的系統(tǒng)，包括: 存儲測量模塊，其用于接收和分析所采集的一個或多個存儲設備的圖像，以便測量存儲在一個或多個存儲設備中的每個存儲設備中的液體能源商品的數(shù)量，并將該測量數(shù)據(jù)存儲在第一數(shù)據(jù)庫中； 流量確定模塊，其用于接 收和處理與一個或多個管道上的泵站的輸電線相關的電動勢密度和磁通量密度，以便確定所述一個或多個管道中的每個管道中的液體能源商品的流量，以及用于將該流量數(shù)據(jù)存儲在第二數(shù)據(jù)庫中； 運行狀態(tài)模塊，其用于接收和處理關于處理設備運行狀態(tài)的處理信息，并將該運行狀態(tài)信息存儲在第三數(shù)據(jù)庫中； 分析模塊，其用于查詢第一數(shù)據(jù)庫、第二數(shù)據(jù)庫和第三數(shù)據(jù)庫，并分析測量數(shù)據(jù)、流量數(shù)據(jù)和運行狀態(tài)信息，以確定在給定時刻網(wǎng)絡中液體能源商品或其選定部分的平衡； 通信模塊，其用于將關于液體能源商品的信息傳輸給第三方市場參與者。
14.如權利要求13所述的系統(tǒng)，其中，第一數(shù)據(jù)庫、第二數(shù)據(jù)庫和第三數(shù)據(jù)庫被集成為單個數(shù)據(jù)庫。
15.一種用于收集和分析來自與原油運輸相關的元件的網(wǎng)絡的運行信息的方法，包括以下步驟: 采用熱成像攝像機來采集網(wǎng)絡中一個或多個存儲容器的圖像，將所采集的圖像傳輸給中央數(shù)據(jù)處理設備，以及分析所采集的圖像從而測量一個或多個存儲容器中的原油量并將該測量數(shù)據(jù)存儲在中央數(shù)據(jù)處理設備的第一數(shù)據(jù)庫中； 設置一個或多個電力監(jiān)控設備，以監(jiān)控為與網(wǎng)絡中選定的管道相關的特定泵站供電的輸電線，一個或多個電力監(jiān)控設備中的每個電力監(jiān)控設備包括傳感元件，所述傳感元件響應于與輸電線相關的電動勢密度和磁通量密度，由此將與輸電線相關的電動勢密度和磁通量密度的測量結果考慮在內，從而確定每個特定泵站所消耗的電力，然后將該電力與網(wǎng)絡中每個選定管道中的原油的流量相關聯(lián)，并將該流量數(shù)據(jù)存儲在中央數(shù)據(jù)處理設備的第二數(shù)據(jù)庫中； 采用熱成像攝像機來確定網(wǎng)絡中一個或多個處理設備的運行狀態(tài)，并將該運行狀態(tài)信息存儲在中央數(shù)據(jù)處理設備的第三數(shù)據(jù)庫中； 分析測量數(shù)據(jù)、流量數(shù)據(jù)和運行狀態(tài)信息，從而確定在給定時刻網(wǎng)絡中原油或其選定部分的平衡； 將關于原油的平衡的信息傳輸給第三方市場參與者。
16.如權利要求15所述的方法，其中，第一數(shù)據(jù)庫、第二數(shù)據(jù)庫和第三數(shù)據(jù)庫被集成為中央數(shù)據(jù)處理設備處的單個數(shù)據(jù)庫。
17.如權利要求15所述的方法,其中，傳輸給第三方市場參與者的信息是在給定時刻存儲在網(wǎng)絡中的原油量。
18.如權利要求15所述的方法,其中,傳輸給第三方市場參與者的信息是在給定時間段內流入網(wǎng)絡中的原油量。
19.如權利要求15所述的方法,其中，傳輸給第三方市場參與者的信息是在給定時間段內從網(wǎng)絡中流出的原油量。
20.一種用于監(jiān)控包括生產(chǎn)源頭、管道、處理設備以及一個或多個存儲容器的網(wǎng)絡中的原油的運輸?shù)姆椒?，?包括以下步驟: 設置一個或多個電力監(jiān)控設備，以監(jiān)控為選定的泵站供電的輸電線，所述選定的泵站與在生產(chǎn)源頭和處理設備之間延伸的管道相關，一個或多個電力監(jiān)控設備中的每個電力監(jiān)控設備包括傳感元件，所述傳感元件響應于與輸電線相關的電動勢密度和磁通密度，由此將與輸電線相關的電動勢密度和磁通量密度的測量結果考慮在內，從而確定每個選定的泵站所消耗的電力，然后將該電力與管道中的原油的流量相關聯(lián)，并將該流量數(shù)據(jù)存儲在中央數(shù)據(jù)處理設備的第一數(shù)據(jù)庫中； 采用熱成像攝像機來確定處理設備的運行狀態(tài)，并將該運行狀態(tài)信息存儲在中央數(shù)據(jù)處理設備的第二數(shù)據(jù)庫中； 采用熱成像攝像機來采集一個或多個存儲容器的圖像，將所采集的圖像傳輸給中央數(shù)據(jù)處理設備，以及分析所采集的圖像從而測量一個或多個存儲容器中的原油量并將該測量數(shù)據(jù)存儲在中央數(shù)據(jù)處理設備的第三數(shù)據(jù)庫中； 分析流量數(shù)據(jù)、運行狀態(tài)信息和測量數(shù)據(jù)，從而確定在給定時刻網(wǎng)絡中原油的平衡；以及 將關于原油的平衡的信息傳輸給第三方市場參與者。
【文檔編號】G06Q50/02GK103477359SQ201280009294
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2012年2月16日 優(yōu)先權日:2011年2月16日
【發(fā)明者】迪爾德麗·阿芬那, 沃爾特·F·瓊斯, 阿布迪·再恩 申請人:真斯開普無形控股有限公司