一种分布式能源仓储安全监控方法及物联网系统技术方案

本发明专利技术公开了一种分布式能源仓储安全监控方法及物联网系统，利用数据采集单元监测感知LNG仓储设备运行数据，并将感知信息进行对称加密后通过对应传感网络平台传输至LNG分布式能源管理平台；管理平台对加密后的感知信息进行解密，并根据异常判断条件判断出感知信息中的异常数据同时进行伪数据校验和标注；根据预警机制对设备运行数据进行异常预测分析和报警；根据异常数据对应设备的罐箱编号，向现场维护人员进行报警提示，进行检查处理；现场维护人员完成检查处理后与管理平台进行双向确认。本发明专利技术能判断出异常数据并对其进行伪数据校验和筛选，通过预警机制向维护人员发送报警提示，对异常仓储设备进行维护，提高能源仓储的安全监管效率。储的安全监管效率。储的安全监管效率。

【技术实现步骤摘要】
一种分布式能源仓储安全监控方法及物联网系统


[0001]本专利技术涉及能源仓储安全监控
，尤其涉及一种分布式能源仓储安全监控方法及系统。

技术介绍

[0002]2021年8月，国家能源局石油天然气司等部门公布《中国天然气发展报告(2021)》，报告显示：我国天然气多元供应体系持续完善，“全国一张网”基本成形。累计建成长输管道4.6万千米，全国天然气管道总里程达到约11万千米。但是，仍然有大量的远郊区县、山区、农村等经济欠发达地区、管道辐射不足的区域内，无法使用优势明显、安全、洁净的天然气来进行生活、工作。据统计，目前国内近6亿人仍然无法使用天然气。
[0003]然而，远郊区县、山区、农村燃气市场是城镇燃气的潜在市场，这些地区的能源供应作为国家整个能源系统不可分割的组成部分，其供应与消费必然影响到中国能源的供求形势。目前城市建设的重点逐步从市区向远郊区县、山区、农村战略转移，需要建立高效、安全、经济的能源供应体系。
[0004]LNG作为清洁能源现备受关注，天然气燃烧后产生的二氧化碳和氮氧化合物仅为煤的50%和20%，污染为液化石油气的1/4，煤的1/800。由于管道铺设投资费用大，LNG气化站具有比管道气更好的经济性，在中小城镇可采用LNG气化站作为气源供居民使用，此外还可用于商业，事业单位的生活以及用户的采暖等。可通过构建虚拟管网体系，推进燃气下乡工作，解决国内近6亿人仍然无法使用天然气的现状。LNG作为清洁能源现备受关注，天然气燃烧后产生的二氧化碳和氮氧化合物仅为煤的50%和20%，污染为液化石油气的1/4，煤的1/800。由于管道铺设投资费用大，LNG具有比管道气更好的经济性，在中小城镇可采用LNG作为气源供居民使用。
[0005]现有的LNG仓储站无法自动化对仓储设备状态进行感知，且数据传输安全性较低。此外，后台在对仓储设备状态数据进行异常数据分析时，不能有效的去除异常数据中的伪数据，无法提前对气化站仓储设备的异常状况提前进行预警。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种分布式能源仓储安全监控方法及系统，通过多个传感器采集LNG仓储设备的设备监测数据并实时上传至LNG分布式能源管理平台进行分析，LNG分布式能源管理平台构建参数变化趋势预测模型实时分析监测数据，判断处异常数据并对其进行伪数据校验，筛选出伪数据，最后通过预警机制向维护人员发送报警提示，对异常仓储设备进行维护，提高能源仓储的安全监控效率。
[0007]本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种分布式能源仓储安全监控方法，包括以下步骤：步骤一：利用数据采集单元监测感知LNG仓储设备运行数据，并将感知信息进行对称加密后通过对应LNG分布式能源仓储传感网络平台传输至LNG分布式能源管理平台；
步骤二：LNG分布式能源管理平台通过监控管理系统对加密后的感知信息进行解密，并根据异常判断条件对解密获得的感知信息进行异常数据判断，然后对判断出的异常数据进行伪数据校验和标注；根据预警机制对LNG仓储设备运行数据进行异常预测分析和报警；步骤三：根据异常判断和异常预测分析出的异常数据对应仓储设备的罐箱编号，通过传感网络平台向现场维护人员进行报警提示，由现场维护人员进行检查处理；步骤四：现场维护人员完成检查处理后，通过传感网络平台与LNG分布式能源管理平台进行双向维护确认，完成对异常仓储设备的维护。
[0008]具体的，所述步骤一具体包括：先利用数据采集单元对LNG仓储设备进行监测，感知采集LNG仓储设备的压力、温度和位置数据，数据采集单元对感知信息进行模数转换并以二进制方式采用对称加密算法对感知信息进行对称加密，获得加密后的感知信息；数据采集单元通过传感网络平台主动向指定地址的LNG分布式能源管理平台发送认证信息，通过双向对称认证后，两者建立唯一通信通道，进行加密感知信息的传输。
[0009]具体的，所述步骤二具体为：LNG分布式能源管理平台对加密后的感知信息进行解密，并依据预设的异常判断条件对当前解密获得的感知信息进行异常判断，筛选出的异常的感知信息；利用伪数据校验方法对筛选出的异常感知信息进行伪数据校验，识别出由外部环境干扰引起故障的伪数据类型并进行标注；根据预警机制对LNG仓储设备运行数据进行异常预测分析。
[0010]具体的，所述利用伪数据校验方法对筛选出的异常感知信息进行伪数据校验过程具体为：建立伪数据校验方法，预先在现场维护过程中，针对电磁干扰产生的伪数据，向数据采集单元的传感器程序中设置误码，模拟真实电磁干扰时传感器数值，将对应LNG分布式能源管理平台的异常分析结果设定为电磁干扰伪数据；针对传输或者设备故障产生的伪数据，随机制造传感器或者传输线路故障，将LNG分布式能源管理平台标注的异常分析结果设定为传感器或线路伪数据；利用上述伪数据校验方法对筛选出的异常感知信息进行伪数据分析，并标注出对应的伪数据类型。
[0011]具体的，所述根据预警机制对LNG仓储设备运行数据进行异常预测分析过程具体包括以下处理过程：数据预处理：先采用霍尔特双参数线性指数平滑法对解密获得的感知信息进行平滑处理，获得监测时间序列x
t
；模型初始化：初始化模型结束p=1、向前预测步长np=np0；p为参数变化趋势预测模型机器阶数，np为参数变化趋势预测模型向前进行异常预测分析的步数，np0为异常预测分析的初始化值；模型建立，基于监测时间序列x
t
建立初始ARMA模型；确定建模样本长度：通过时间序列分析，以感知信息的时序频域中两相邻频率间隔倒数的整数倍作为建模样本长度；模型参数估计：利用最小二乘法估计出模型参数；模型检验及定阶：采用信息准则AIC方法确定适合的参数变化趋势预测模型机器阶数p，获得最终参数趋势预测模型ARMA(2p,2p
‑
1)；参数预测：通过连续向前np步预测计算得到预测区间；
异常数据分析：采用动态修正的ARMA预测方法计算出最佳预测结果及其对应的预测区间，获得LNG仓储设备的运行预测结果，并根据预设的异常判断条件判断运行预测结果是否为异常数据。
[0012]具体的，数据预处理过程包括：异常感知数据处理，对于感知采集的LNG仓储设备运行数据形成监测时间序列{x
t ,t=1,2,...,N}，对监测数据为零或低概率传感器测值的异常监测数据，通过监测时间序列中前N
x
个数计算其1步平滑值F
t 来替代异常监测数据，选取实际监测运行数据来获取平滑计算用到监测时间序列的长度N
x
；数据缺失处理，对于原始监测数据构成的缺失序列{x
t
,t=1,2,...}，首先根据实际监测运行数据分析获取平滑计算所需原始数据的时序长度N
x ；设定平滑处理的步数m，然后，对缺失数据点的前N
x
个点的瓦斯浓度监测值{x
t ,t=1,2,...,N
x
}，连续进行m步的平滑计算，计算得到最终平滑值F
t+m<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种分布式能源仓储安全监控方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：利用数据采集单元监测感知LNG仓储设备运行数据，并将感知信息进行对称加密后通过对应LNG分布式能源仓储传感网络平台传输至LNG分布式能源管理平台；步骤二：LNG分布式能源管理平台通过监控管理系统对加密后的感知信息进行解密，并根据异常判断条件对解密获得的感知信息进行异常数据判断，然后对判断出的异常数据进行伪数据校验和标注；根据预警机制对LNG仓储设备运行数据进行异常预测分析和报警；步骤三：根据异常判断和异常预测分析出的异常数据对应仓储设备的罐箱编号，通过LNG分布式能源仓储维护人员传感网络平台向现场维护人员进行报警提示，由现场维护人员进行检查处理；步骤四：现场维护人员完成检查处理后，通过LNG分布式能源仓储维护人员传感网络平台与LNG分布式能源管理平台进行双向维护确认，完成对异常仓储设备的维护。2.根据权利要求1所述的一种分布式能源仓储安全监控方法，其特征在于，所述步骤一具体包括：先利用数据采集单元对LNG仓储设备进行监测，感知采集LNG仓储设备的压力、温度和位置数据，数据采集单元对感知信息进行模数转换并以二进制方式采用对称加密算法对感知信息进行对称加密，获得加密后的感知信息；数据采集单元通过LNG分布式能源仓储传感网络平台主动向指定地址的LNG分布式能源管理平台发送认证信息，通过双向对称认证后，两者建立唯一通信通道，进行加密感知信息的传输。3.根据权利要求1所述的一种分布式能源仓储安全监控方法，其特征在于，所述步骤二具体为：LNG分布式能源管理平台对加密后的感知信息进行解密，并依据预设的异常判断条件对当前解密获得的感知信息进行异常判断，筛选出的异常的感知信息；利用伪数据校验方法对筛选出的异常感知信息进行伪数据校验，识别出由外部环境干扰引起故障的伪数据类型并进行标注；根据预警机制对LNG仓储设备运行数据进行异常预测分析。4.根据权利要求3所述的一种分布式能源仓储安全监控方法，其特征在于，所述利用伪数据校验方法对筛选出的异常感知信息进行伪数据校验过程具体为：建立伪数据校验方法，预先在现场维护过程中，针对电磁干扰产生的伪数据，向数据采集单元的传感器程序中设置误码，模拟真实电磁干扰时传感器数值，将对应LNG分布式能源管理平台的异常分析结果设定为电磁干扰伪数据；针对传输或者设备故障产生的伪数据，随机制造传感器或者传输线路故障，将LNG分布式能源管理平台标注的异常分析结果设定为传感器或线路伪数据；利用上述伪数据校验方法对筛选出的异常感知信息进行伪数据分析，并标注出对应的伪数据类型。5.根据权利要求3所述的一种分布式能源仓储安全监控方法，其特征在于，所述根据预警机制对LNG仓储设备运行数据进行异常预测分析过程具体包括以下处理过程：数据预处理，先采用霍尔特双参数线性指数平滑法对解密获得的感知信息进行平滑处理，获得监测时间序列x
t
；模型初始化，初始化模型结束p=1、向前预测步长np=np0；p为参数变化趋势预测模型机器阶数，np为参数变化趋势预测模型向前进行异常预测分析的步数，np0为异常预测分析的初始化值；模型建立，基于监测时间序列x
t
建立初始ARMA模型；确定建模样本长度，通过时间序列分析，以感知信息的时序频域中两相邻频率间隔倒
数的整数倍作为建模样本长度；模型参数估计，利用最小二乘法估计出模型参数；模型检验及定阶，采用信息准则AIC方法确定适合的参数变化趋势预测模型机器阶数p，获得最终参数趋势预测模型ARMA(2p,2p
‑
1)；参数预测，通过连续向前np步预测计算得到预测区间；异常数据分析，采用动态修正的ARMA预测方法计算出最佳预测结果及其对应的预测区间，获得LNG仓储设备的运行预测结果，并根据预设的异常判断条件判断运行预测结果是否为异常数据。6.根据权利要求5所述的一种分布式能源仓储安全监控方法，其特征在于，所述数据预处理过程包括：异常感知数据处理，对于...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈君涛，付林，刘锐，
申请(专利权)人：成都普惠道智慧能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：