一种能源供应安全控制系统的制作方法

本发明涉及能源安全控制领域，具体涉及一种能源供应安全控制系统。

背景技术：

能源之于社会经济体犹如血液之于人体，是保障社会正常运转、经济持续发展、人民维持生活的必要基础，其持续供应关乎国家安全大计。然而，随着社会经济的快速发展，加之对能源资源管理的战略意识与技术手段未能同步跟进，我国能源供需缺口日益增大，能源供应安全隐患日益严峻。

现有对能源供应的研究中，大多是对能源供应安全现状的定性或定量的描述，仅能反应统计指标数据的外在特征，无法分析出影响能源供应安全的关键因素。综上，现有技术虽然能反应能源供需的现状，但因没有对各研究指标进行实时监测和分析，各指标间的相互关系不明确，无法对其实施控制，很难达到较高的可信度。

鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本发明。

技术实现要素：

为解决上述技术缺陷，本发明采用的技术方案在于，提供一种能源供应安全控制系统，包括：

实时数据系统：其包括，

数据采集模块，以采集数据；

数据传输模块，以传输数据；

数据处理模块，以对数据进行分类、分析和处理；

数据存储模块，存储数据；

智能控制系统：其包括，

显示屏，以显示数据及图表；

嵌入式计算机芯片，以对所述系统进行设计和调控；

所述实时数据系统和所述智能控制系统通过有线/无线通讯连接，所述系统通过对相关能源供应安全指标数据的实时监测、预测及分析，得出影响能源供应安全的关键性因素，最终得到最优化控制。

较佳的，所述数据处理模块对所述能源供应安全指标数据进行一种指标运算，用权重指标来描述某一具体部门对所述能源供应安全控制系统的影响程度。

较佳的，所述权重指标W应用生态网络分析方法，建立不同部门或节点间的相互关系，将不同部门整合到同一网络中，具体计算方法如下：

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是系统的直接流矩阵，g_ij是G中的一个元素，f_ij是从部门j到部门i的流量，T_j是从部门j的总出流量；N是系统的无量纲整体流矩阵，n_ij是N中的一个元素，I是单位矩阵；N'是量化的系统整体流矩阵，diag(T)是总流量的对角阵；W是权重指标，n_ij'是N'中的一个元素，n是网络系统的部门个数。

较佳的，所述数据传输模块的数据传输可以为蓝牙技术、无线WiFi技术、局域网技术、现场总线技术中的一种或几种，拥有较高的准确性和可靠性。

较佳的，所述智能控制系统还包括：电路检测模块、电路保护模块、温度模块、时钟模块、电源模块，这些模块用来对所述智能控制系统的电路进行监控和保护。

较佳的，所述能源供应安全控制系统还包括一远程控制系统，其与所述智能控制模块连接，远程控制功能使所述能源供应安全控制系统更易于控制和检测。

与现有技术比较本发明的有益效果在于：1，所述能源供应安全控制系统，通过对相关能源供应安全指标数据的实时监测和预测，以及对权重指标的计算和分析，剖析得出影响所述能源供应安全的关键性因素，并得到最优化控制；2，所述数据传输可以为蓝牙技术、无线WiFi技术、局域网技术、现场总线技术中的一种或几种，拥有较高的准确性和可靠性；3，所述能源供应安全控制系统包括一远程控制系统，远程控制功能使所述能源供应安全控制系统更易于控制和检测；4，所述智能控制系统包括一些电路模块，用来对所述智能控制系统的电路进行监控和保护。

附图说明

为了更清楚地说明本发明各实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1是本发明能源供应安全控制系统的简图；

图2是本发明的中国天然气供应安全系统网络模型。

图3是2001-2011年中国天然气供应系统中不同部门权重(仅选部门年份作为代表)。

图中数字表示：

1.实时数据系统 2.智能控制系统 3.远程控制系统

11.数据采集模块 12.数据传输模块 13.数据处理模块 14.数据存储模块21.显示屏 22.嵌入式计算机芯片 23.电路检测模块 24.电路保护模块 25.温度模块 26.时钟模块 27.电源模块

具体实施方式

以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。本发明涉及的一种能源供应安全控制系统，通过对相关能源供应安全指标数据的实时监测和预测，以及对权重指标的计算和分析，剖析得出影响所述能源供应安全的关键性因素，并得到最优化控制。

实施例1

如图1所示，其为所述能源供应安全控制系统的简图，所述能源供应安全控制系统包括：实时数据系统1，智能控制系统2，二者通过有线/无线通讯连接。

所述实时数据系统1包括：数据采集模块11，数据传输模块12，数据处理模块13，数据存储模块14。

所述数据采集模块11对相关能源供应安全指标数据进行实时采集，例如，以中国天然气供应安全为例，所述数据采集模块11的数据内容包括：天然气在哪里生产、加工、消费、存储、中转及供应，以及从部门A到部门B的天然气量，自产的天然气量，从供应部门进口的天然气量，加工过程中的损失量，从供应部门出口的天然气量等数据。可通过所述智能控制系统2对所述数据采集模块11的数据种类，数据涉及的范围(例如：年限要求、地域要求等)、采集时间间隔等方面进行调控。

所述数据处理模块13将所述数据采集模块11采集来的数据，进行分类、 分析和处理。例如把所述能源供应安全指标数据按以下几方面进行汇总：天然气生产部门、加工部门、消费部门、存储部门、中转部门以及供应部门。对所述能源供应安全指标数据的分析和处理，将结合相关性分析软件进行指标相关性分析，得到各指标的实时情况及变化趋势，计算出所述能源供应安全控制系统的权重指标W，所述权重指标用来描述某一具体部门对所述能源供应安全控制系统的影响程度，权重越大，表示该部门对所述能源供应安全控制系统的意义越重大，并可根据实际需要绘制柱状图、流线图、饼状图等图表。所述能源供应安全指标数据经所述数据处理模块13处理后传送到所述智能控制系统2中显示出来。

所述数据存储模块14将所述能源供应安全指标数据存储到数据库中，用以留存，方便以后的分析，总结和其他使用。

所述数据在所述实时数据系统1中的传输都是依靠所述数据传输模块12来实现的。所述数据传输模块12的数据传输可以依赖于蓝牙技术、无线WiFi技术、局域网技术、现场总线技术中的一种或几种。这几种技术的共同点是：节省硬件数量与投资，减少安装费用与维护开销，同时拥有较高的准确性和可靠性。

所述智能控制系统2包括：显示屏21，嵌入式计算机芯片22，以及电路检测模块23，电路保护模块24，温度模块25，时钟模块26，电源模块27。

通过所述显示屏21可以看到从所述数据处理模块13传来的所述能源供应安全指标数据的的实时情况及变化趋势，通过所述显示屏21，用户可以及时地发现各指标的变化，提前发现趋势，尽量将危害降到最小；通过所述权重指标数值及各种图表，可以初步分析出各部门对所述能源供应安全控制系统影响程度的大小，对整体分析及控制具有重要的作用。所述嵌入式计算机芯片23，通 过对所述能源供应安全控制系统中各组成部分的设计与调控，例如，对所述数据采集模块11所采集的数据种类、数据涉及的范围进行设定和要求等等，通过不同的算法，最终实现对能源供应安全控制系统的最优化控制。

所述电路检测模块23，电路保护模块24，温度模块25，时钟模块26，电源模块27，用来对所述智能控制系统2的电路进行监控及保护，并将各模块的检测结果：温度值、时间值、电量值等信息在所述显示屏21上实时体现出来，更方便与对整个系统的监控和控制。

实施例2

在上述实施方式的基础上，采用所述权重指标W来描述某一具体部门对所述能源供应安全控制系统的影响程度，权重越大，表示对所述能源供应安全控制系统的意义越重大。

应用生态网络分析方法，建立不同部门或节点间的相互关系，将不同部门整合到同一网络中，具体计算方法如下：

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是系统的直接流矩阵，g_ij是G中的一个元素，f_ij是从部门j到部门i的流量，T_j是从部门j的总出流量；N是系统的无量纲整体流矩阵，n_ij是N中的一个元素，I是单位矩阵；N'是量化的系统整体流矩阵，diag(T)是总流量的对角阵；W是权重指标，n_ij'是N'中的一个元素，n是网络系统的节点(部门) 数。

所述权重指标会受到很多因素的影响，例如，与其有关联的部门数量，该部门的总流入量，总流出量，损失量等等，若采用传统计算权重的方法来判断其在整体中价值的高低和相对重要程度，以及计算所占比例的大小，会具有非常大的工作量，不易实现。而通过上述公式的定量计算，只需将数值带入，就可以得到相应权重数值，通过几个部门的权重指标数值比较，就能够轻而易举的看出某一具体部门对所述能源供应安全控制系统的影响程度，权重越大，表示对所述能源供应安全控制系统的意义越重大。

实施例3

在上述实施方式的基础上，所述能源供应安全控制系统还包括一远程控制系统3，所述远程控制系统3与所述智能控制模块2控制连接，使所述能源供应安全控制系统具有远程控制功能，易于控制和检测。

实施例4

在上述实施方式的基础上，如图2所示，其为中国天然气供应安全系统网络模型。通过所述能源供应安全控制系统分析中国天然气的供应安全，选取天然气生产部门、加工部门、消费部门、存储部门、中转部门以及供应部门为网络节点。其中天然气供应部门又根据进口来源归属州划分为土库曼斯坦、卡塔尔、澳大利亚、印度尼西亚、马来西亚、也门、俄罗斯联邦、尼日利亚、埃及、特立尼达和多巴哥、阿曼、阿尔及利亚，及其他国家(包括印度，巴拿马等)共13个节点，不同节点间通过天然气流动而建立的交互关系即为系统的路径，从而建立起中国天然气供应安全系统网络模型。

其中：X₁为生产部门，X₂为加工部门，X₃是消费部门，X₄为储存部门，X₅为中转部门，X₆为土库曼斯坦，X₇为卡塔尔，X₈为澳大利亚，X₉为印度尼西亚，X₁₀为马来西亚，X₁₁为也门，X₁₂为俄罗斯联邦，X₁₃为尼日利亚，X₁₄为埃及，X₁₅为特立尼达和多巴哥，X₁₆为阿曼，X₁₇为阿尔及利亚，X₁₈为其他国家；f_ij为从部门j到部门i的天然气量；z₁为中国生产的天然气量，z_i(i＝6,7,…18)为供应部门i进口的天然气总量(不含从中国进口的量)；y₂是中国天然气加工过程中的损失量，y_i(i＝6,7,…18)为供应部门i出口的天然气总量(不含出口到中国的量)。

实施例5

在上述实施方式的基础上，基于图2中的网络模型及前述公式，结合2001-2011年数据，计算得出在此期间中国天然气供应系统中不同部门的权重，如图3所示。

其中，w_sup.是供应部门的权重，包括内部供应源(即生产部门X₁)和外部供应源(有的外部供应源权重值太小无法在图中显示，例如w₈表示澳大利亚在整个供应系统中的权重，w₁₀表示马来西亚在整个供应系统中的权重，w₁₂表示俄罗斯联邦在整个供应系统中的权重，w₁₈表示其他国家在整个供应系统中的权重)，w₂是加工部门的权重,w₃是消费部门的权重,w₄是存储部门的权重。

由结果可知，除2009年，整个研究期内不同部门在所述天然气供应安全系统中所占权重结构呈现出相似性，即：供应源权重最大，随后是消费部门，再次是加工部门和存储部门。这种结构反映出供应源(尤其是其他国家X₁₈和国内生产部门X₁)对天然气供应安全的影响最大，消费部门的影响其次，加工部门和存储部门的相对较小。启发我们在进行天然气供应调控时，需重点关注天然气消费，提高国内天然气生产能力，同时格外重视印度、巴拿马等对我国天然气供应量小的其他国家这条供应线。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，对本发明而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在本发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本发明的保护范围内。