一种智能氢气管理系统及方法与流程

本技术涉及石油炼化，特别是涉及一种智能氢气管理系统及方法。

背景技术：

1、氢气是重要的石油化工原料，炼油厂的加氢裂化或加氢处理装置需要消耗大量的氢气。区别于炼厂其他的公用工程，氢气作为一种必不可少的原料参与反应，且在炼厂中氢气成本是仅次于原油成本的第二大成本。因此，氢气系统对炼厂加氢装置的平稳生产和产品质量有极大的关系，将氢气系统管理好，使其更好地服务于炼厂生产，对整个炼厂安全生产和稳定生产具有重大的意义。

2、随着国内石化企业不断扩能升级改造，氢气系统中的氢气管网也相应地升级改造，基于历史管道的布局再叠加新增管道，氢气管网的结构一般都比较复杂，对氢气管网乃至整个氢气系统的管理也提升了难度。

3、在氢气系统的日常管理中，调度人员需要对当前监测数据的变化进行人为分析，凭人为经验对氢气系统进行平衡调度及排产。由于这些监测数据主要集中在产耗氢流量和压力的监测，因此很难掌握因上游加工原油品种变化、加工方案变化、氢源变化、用氢装置原料结构变化等因素而引起的氢气系统的变化情况。除此之外，因装置间的时滞性，也会造成有些问题不能被及时发现，在引起较大波动后才能被发现，难以及时准确全面地管理氢气系统。

技术实现思路

1、基于此，本技术提供了一种智能氢气管理系统及方法，以解决无法及时准确全面地管理氢气系统的问题。

2、第一方面，提供一种智能氢气管理系统，该系统包括：氢气管网数据获取模块、氢气管网压力预测模块、氢气系统预警模块、调度方案生成模块和氢气调度排产模块；其中，氢气管网数据获取模块，用于获取氢气管网的流向信息和用氢信息；

3、氢气管网压力预测模块，用于根据流向信息和用氢信息，预测氢气管网中关键监测节点在未来预设时间段的压力值；

4、氢气系统预警模块，用于当判断出存在关键监测节点在未来预设时间段的压力值异常时，生成预警信息；

5、调度方案生成模块，用于根据预警信息，生成调度信息；

6、氢气调度排产模块，用于根据调度信息，确定当前生产调度信息，以根据当前生产调度信息管理氢气管网。

7、根据本技术实施例中一种可实现的方式，氢气管网数据获取模块包括：

8、初始数据获取单元，用于获取数字逻辑管网的管段连接信息，以及氢气系统的运行数据，其中，运行数据包括氢源数据和氢阱数据，数字逻辑管网由氢气管网的实际结构通过节点划分和回路识别的方式转化得到的，数字逻辑管网包括多个管段，将多个管段划分为边缘管段和内部管段；

9、赋值单元，用于将氢源数据和氢阱数据赋值为边缘管段的端口信息；

10、计算单元，用于根据管段连接信息和端口信息，基于边缘管段至内部管段的方向计算氢气管网的缺口值，缺口值为氢气管网的产氢量和耗氢量不平衡的差值，根据氢源数据和氢阱数据对应的预设权重值，以及缺口值，调整端口信息，得到最新端口信息；

11、迭代单元，用于根据管段连接信息和最新端口信息，再次基于边缘管段至内部管段的方向计算氢气管网的最新缺口值；

12、重复根据管段连接信息和通过最新缺口调整后的端口信息计算氢气管网的缺口值，直至最终的缺口值在预设范围内，获取关键管段处的当前流量信息和当前流向信息；

13、根据当前流量信息和当前流向信息，计算氢气管网的流向信息和用氢信息。

14、根据本技术实施例中一种可实现的方式，运行数据还包括流量数据、压力数据、温度数据、组成数据和管网数据，其中，流量数据包括液体流量数据和气体流量数据；氢气管网数据获取模块还包括：

15、数据预处理单元，用于在为边缘管段的端口信息赋值前，对运行数据进行以下预处理方式中的至少一种：

16、对运行数据进行数据规范化处理、异常处理、噪音数据处理和归一化处理；

17、将运行数据的数据类型转化为标准类型；

18、对气体流量数据进行修正处理。

19、根据本技术实施例中一种可实现的方式，氢气管网压力预测模块包括压力预测模型，压力预测模型是基于长短时记忆网络模型训练得到的，用于：

20、根据流向信息和用氢信息，预测氢气管网中关键监测节点的管网压力，得到多个初始管网压力；

21、根据多个初始管网压力，确定氢气管网中关键监测节点在未来预设时间段的压力值。

22、根据本技术实施例中一种可实现的方式，压力预测模型包括多个不同时长的子预测模型，每个子预测模型之间间隔预设时长；多个不同时长的子预测模型，用于：

23、按照时长从大到小的顺序分别根据流向信息和用氢信息预测氢气管网中关键监测节点的管网压力，得到多个初始管网压力。

24、根据本技术实施例中一种可实现的方式，氢气系统预警模块包括分类预测模型，分类预测模型是基于循环神经网络训练得到的，用于：

25、根据流向信息、用氢信息和关键监测节点在未来预设时间段的压力值，确定关键监测节点在未来预设时间段的压力趋势标签；

26、根据预设压力容纳值和关键监测节点在未来预设时间段的压力值，确定关键监测节点在未来预设时间段的压力趋势信息；

27、当压力趋势信息与压力趋势标签一致时，判断出存在关键监测节点在未来预设时间段的压力值异常；

28、根据压力值异常的关键监测节点的流向信息和用氢信息，生成预警信息。

29、根据本技术实施例中一种可实现的方式，调度方案生成模块包括调度模型，调度模型是基于人工神经网络训练得到的，用于：

30、根据预警信息，确定发生异常的主变量装置，以及主变量装置预设距离内的从变量装置；

31、根据主变量装置和从变量装置的运行数据，生成调度信息。

32、根据本技术实施例中一种可实现的方式，氢气调度排产模块，具体用于：

33、根据调度信息，测算氢气管网的耗氢量和产氢量；

34、根据耗氢量、产氢量和预设加工需求信息，确定当前生产调度信息。

35、根据本技术实施例中一种可实现的方式，氢气调度排产模块，还用于：

36、在未生成调度信息的情况下，获取待加工原油的原料信息；

37、根据原料信息，基于预先建立的样本库生成多个加工方案；

38、根据多个加工方案，确定待加工原油的计划排产信息。

39、第二方面，提供了一种智能氢气管理方法，该方法应用于智能氢气管理系统，系统包括氢气管网数据获取模块、氢气管网压力预测模块、氢气系统预警模块、调度方案生成模块和氢气调度排产模块；方法包括：

40、氢气管网数据获取模块获取氢气管网的流向信息和用氢信息；

41、氢气管网压力预测模块根据流向信息和用氢信息，预测氢气管网中关键监测节点在未来预设时间段的压力值；

42、氢气系统预警模块当判断出存在关键监测节点在未来预设时间段的压力值异常时，生成预警信息；

43、调度方案生成模块根据预警信息，生成调度信息；

44、氢气调度排产模块根据调度信息，确定当前生产调度信息，以根据当前生产调度信息管理氢气管网。

45、第三方面，提供了一种计算机设备，包括：

46、至少一个处理器；以及

47、与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

48、所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机指令，所述计算机指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行上述第二方面中涉及的方法。

49、第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，其特征在于，所述计算机指令用于使计算机执行上述第二方面中涉及的方法。

50、根据本技术实施例所提供的技术内容，智能氢气管理系统包括：氢气管网数据获取模块、氢气管网压力预测模块、氢气系统预警模块、调度方案生成模块和氢气调度排产模块，其中，氢气管网数据获取模块，用于获取氢气管网的流向信息和用氢信息，氢气管网压力预测模块，用于根据流向信息和用氢信息，预测氢气管网中关键监测节点在未来预设时间段的压力值，氢气系统预警模块，用于当判断出存在关键监测节点在未来预设时间段的压力值异常时，生成预警信息，调度方案生成模块，用于根据预警信息，生成调度信息，氢气调度排产模块，用于根据调度信息，确定当前生产调度信息，以根据当前生产调度信息管理氢气管网，能够及时准确全面地管理氢气系统。