羅文進(jìn)，馬廣強(qiáng)，張艷珍

(1.鞍山市燃?xì)饪偣?遼寧 鞍山 114002；2.本鋼集團(tuán)有限公司，遼寧 鞍山 117000;3.凌源鋼鐵集團(tuán)有限責(zé)任公司，122500)

燃?xì)庹{(diào)度中心智能技術(shù)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

羅文進(jìn)，馬廣強(qiáng)，張艷珍

(1.鞍山市燃?xì)饪偣?遼寧 鞍山 114002；2.本鋼集團(tuán)有限公司，遼寧 鞍山 117000;3.凌源鋼鐵集團(tuán)有限責(zé)任公司，122500)

文中結(jié)合調(diào)度指揮中心SCADA改造升級(jí)的實(shí)踐，提出了調(diào)度指揮中心智能化技術(shù)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用。

燃?xì)?；調(diào)度中心；SCADA；智能技術(shù)

0 引 言

鞍山市煤氣公司于1952年正式成立，1992年經(jīng)國(guó)家批準(zhǔn)晉升為國(guó)家大二型企業(yè)，并更名為鞍山市煤氣總公司，2009年經(jīng)市政府批準(zhǔn)，更名為鞍山市燃?xì)饪偣?。鞍山市燃?xì)饪偣緭碛酗@著的區(qū)域優(yōu)勢(shì)、穩(wěn)定的客戶(hù)群體、良好的企業(yè)形象和廣闊的市場(chǎng)空間。截止“十一五”末期，鞍山燃?xì)夥?wù)的客戶(hù)群已超過(guò)50萬(wàn)戶(hù)，城市管道燃?xì)鈿饣食^(guò)93%，城市燃?xì)夤芫W(wǎng)1 600 km。近年來(lái)，由于遼河油田氣源枯竭，鞍鋼生產(chǎn)緊張導(dǎo)致的氣源緊張問(wèn)題日益嚴(yán)峻。合理調(diào)配氣源，保證安全、提供穩(wěn)定的供氣服務(wù)是燃?xì)夤疽鉀Q的一個(gè)非常重要的問(wèn)題。隨著我國(guó)西氣東輸、陜氣進(jìn)京等國(guó)家重點(diǎn)工程的建設(shè)，特別是2003年以來(lái)，鞍山燃?xì)饪偣娟懤m(xù)發(fā)展了鞍鋼燒結(jié)，鞍鋼彩涂板，福鞍鑄鋼、中鋼熱能院等工業(yè)用戶(hù)，供氣結(jié)構(gòu)和供氣總量變化較大。氣源的多元化及用戶(hù)的需求多樣化使原以民用調(diào)峰為主的調(diào)度方式正面臨轉(zhuǎn)型升級(jí)的嚴(yán)峻考驗(yàn)。原有的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足工作需要。迫切要求建立科學(xué)的燃?xì)庵悄芑{(diào)度體系以解決氣源管建設(shè)規(guī)劃設(shè)計(jì)、供氣管線改造、合理調(diào)度等方面的技術(shù)瓶頸。實(shí)現(xiàn)安全、科學(xué)、經(jīng)濟(jì)供氣。

文中結(jié)合調(diào)度指揮中心SCADA改造升級(jí)的實(shí)踐，提出了調(diào)度指揮中心智能化技術(shù)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用。

1 系統(tǒng)現(xiàn)狀

目前燃?xì)夤驹诟鲀?chǔ)配站均安裝了檢測(cè)設(shè)備，并將檢測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)GPRS遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集到儲(chǔ)配站實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中，市燃?xì)饪偣菊{(diào)度指揮中心通過(guò)安裝客戶(hù)端軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的查詢(xún)。只能進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)，沒(méi)有數(shù)據(jù)處理分析功能，需要進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，在線預(yù)測(cè)及提示預(yù)警等智能化設(shè)計(jì)。

2 主要智能界面

(1)體現(xiàn)城市燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)的組成、主要工藝設(shè)備、工藝流程及計(jì)算方法、城市燃?xì)獾墓┬韫r及調(diào)峰措施。

(2)各類(lèi)用戶(hù)的用氣定額、城市燃?xì)庑栌昧康挠?jì)算；用氣工況；供氣的對(duì)象及原則。

(3)日常輸配數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，生產(chǎn)過(guò)程記錄，工藝技術(shù)參數(shù)的限定及超值報(bào)警。

(4)輸配燃?xì)馑鑼?shí)際儲(chǔ)氣容積的計(jì)算，調(diào)峰方式及選擇。高峰期加壓曲線提示。選擇合理加壓時(shí)間段的安全經(jīng)濟(jì)方案。

(5)燃?xì)廨斉鋶徫宦毠づ嘤?xùn)操作演示系統(tǒng)。

(6)工業(yè)戶(hù)供氣計(jì)劃及生產(chǎn)用氣量的平衡。

(7)實(shí)現(xiàn)區(qū)域供氣，保證施工降壓及搶修期間作業(yè)區(qū)域內(nèi)管網(wǎng)壓力的安全，作業(yè)區(qū)域外正常供氣。

(8)制定及實(shí)施設(shè)備維修期間的供氣方案。

(9)掌握設(shè)備運(yùn)行狀況，對(duì)輸配系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行中的故障提出整改建議。

(10)數(shù)據(jù)的采集分析、在線負(fù)荷預(yù)測(cè)。

3 技術(shù)原則

統(tǒng)籌規(guī)劃，統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)：堅(jiān)持信息化建設(shè)與燃?xì)鈾z測(cè)宏觀調(diào)控和綜合業(yè)務(wù)互相促進(jìn)。統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)、統(tǒng)一組織、統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一技術(shù)、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一實(shí)施。盡可能使用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，與公司信息化和燃?xì)鈾z測(cè)信息化建設(shè)要求相銜接。

經(jīng)濟(jì)合理，注重實(shí)效：系統(tǒng)建設(shè)中，兼顧實(shí)用性、可靠性、安全性、先進(jìn)性、可擴(kuò)充性，在滿足功能要求的前提下，盡可能降低建設(shè)成本和運(yùn)行成本。在系統(tǒng)建設(shè)特別是應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)中，采用平臺(tái)化、構(gòu)件化的思想，充分利用成熟的應(yīng)用支撐平臺(tái)及中間件技術(shù)，分層實(shí)現(xiàn)，減少系統(tǒng)建設(shè)和維護(hù)工作量，提高系統(tǒng)的整體質(zhì)量和效率，節(jié)省投資，應(yīng)對(duì)變革。

3.1 先進(jìn)性和成熟性

信息技術(shù)尤其是軟件技術(shù)發(fā)展迅速，新理念、新體系、新技術(shù)迭相推出，這造成了新的、先進(jìn)的技術(shù)與成熟的技術(shù)之間的矛盾。而大規(guī)模、全局性的應(yīng)用系統(tǒng)，其功能和性能要求具有綜合性。因此，在設(shè)計(jì)理念、技術(shù)體系、產(chǎn)品選用等方面要求先進(jìn)性和成熟性的統(tǒng)一，采用B/S分布處理、無(wú)連接服務(wù)、合理非范式化、數(shù)據(jù)庫(kù)分區(qū)和負(fù)載均衡等技術(shù)措施以滿足系統(tǒng)在很長(zhǎng)的生命周期內(nèi)持續(xù)的可維護(hù)和可擴(kuò)展。

3.2 開(kāi)放性和標(biāo)準(zhǔn)性

系統(tǒng)將建立統(tǒng)一的先進(jìn)的平臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)，符合國(guó)家關(guān)于信息化建設(shè)的電子政務(wù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，軟件在設(shè)計(jì)時(shí)按照業(yè)務(wù)的需求進(jìn)行平臺(tái)級(jí)及模塊化設(shè)計(jì)，制定統(tǒng)一的接口標(biāo)準(zhǔn)，使軟件系統(tǒng)具有高度集成性。系統(tǒng)建成后，其他系統(tǒng)可以經(jīng)過(guò)一定的改造接入到本系統(tǒng)的平臺(tái)上，從而遼寧省人口信息管理系統(tǒng)成為一個(gè)開(kāi)放的平臺(tái)，同時(shí)采用Internet技術(shù)、B/S技術(shù)，使軟件具有可擴(kuò)充性和升級(jí)性。

3.3 實(shí)效性和共享性

系統(tǒng)將建立直觀易用的信息采集平臺(tái)和設(shè)定權(quán)限的信息發(fā)布平臺(tái)。采用文檔與關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，進(jìn)行各種信息的管理，確保系統(tǒng)的實(shí)效性和共享性，系統(tǒng)技術(shù)上先進(jìn)、實(shí)用、合理，具有較長(zhǎng)的生命周期。

3.4 可操作性和易用性

系統(tǒng)建設(shè)將結(jié)合實(shí)際需求，可操作性為重點(diǎn)，避免追求大而全。并且保證系統(tǒng)的易用性，使各類(lèi)人員都能方便的使用本系統(tǒng)，開(kāi)放的體系結(jié)構(gòu)，具有互操作性。采用可視化技術(shù)，面向?qū)ο蠹夹g(shù)，使其具有易用性。

3.5 安全性和可靠性

安全是系統(tǒng)正常運(yùn)行的保證，所以要充分重視系統(tǒng)的安全，包括整個(gè)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、基礎(chǔ)工作平臺(tái)、應(yīng)用系統(tǒng)和數(shù)據(jù)信息的綜合安全體系。

3.6 系統(tǒng)設(shè)計(jì)架構(gòu)

燃?xì)夤靖鞑杉静捎肎PRS遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集的方式，將山南、宋三、立山、深溝寺各燃?xì)鈨?chǔ)配站的設(shè)備檢測(cè)指標(biāo)采集到罐站實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通訊及規(guī)約轉(zhuǎn)換程序?qū)⒏鲀?chǔ)配站數(shù)據(jù)提取并進(jìn)行DDE數(shù)據(jù)交換，使得實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)檢測(cè)系統(tǒng)能夠同步獲取儲(chǔ)配站檢測(cè)數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)檢測(cè)系統(tǒng)將獲取到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示、歷史數(shù)據(jù)查詢(xún)、檢測(cè)指標(biāo)預(yù)警匯總、分機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)查詢(xún)和氣源數(shù)據(jù)查詢(xún)。系統(tǒng)整體架構(gòu)圖，如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)整體架構(gòu)圖

4 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

4.1 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通訊及DDE數(shù)據(jù)交換程序

4.1.1 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通訊

系統(tǒng)將儲(chǔ)配站實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)作為數(shù)據(jù)源，應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)根據(jù)設(shè)定周期進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，將儲(chǔ)配站實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)及時(shí)的提取出來(lái)，供數(shù)據(jù)檢測(cè)系統(tǒng)調(diào)用。

4.1.2 DDE數(shù)據(jù)交換程序

DDE是一種動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換機(jī)制(Dynamic Data Exchange，DDE)。DDE是進(jìn)程通訊的方法。進(jìn)場(chǎng)間通訊 (IPC)包括進(jìn)程之間的同步事件之間的數(shù)據(jù)傳遞。DDE使用共享內(nèi)存來(lái)時(shí)間進(jìn)程見(jiàn)的數(shù)據(jù)交換以及使用DDE獲得傳遞數(shù)據(jù)的同步。DDE協(xié)議是一組所偶有的DDE應(yīng)用程序都必須遵循的規(guī)則集。DDE協(xié)議可以應(yīng)用于兩類(lèi)個(gè)類(lèi)型DDE應(yīng)用程序：第一類(lèi)是基于消息的DDE，第二類(lèi)是動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換管理庫(kù)(DDEM)應(yīng)用程序(使用動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)(DLL)，該庫(kù)是隨Windows系統(tǒng)一起發(fā)型)。

DDE應(yīng)用程序可以分為4種類(lèi)型：客戶(hù)、服務(wù)器、客戶(hù)/服務(wù)器和監(jiān)視器。DDE繪畫(huà)發(fā)生再客戶(hù)應(yīng)用程序和服務(wù)器應(yīng)用程序之間?？蛻?hù)應(yīng)用程序從服務(wù)器應(yīng)用程序請(qǐng)求數(shù)據(jù)或服務(wù)，服務(wù)器應(yīng)用程序響應(yīng)相應(yīng)客戶(hù)應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)和服務(wù)請(qǐng)求?？蛻?hù)/服務(wù)器應(yīng)用程序既是客戶(hù)應(yīng)用程序又是服務(wù)器應(yīng)用程序，它既可發(fā)出請(qǐng)求，又可提供信息。監(jiān)視器用用程序用于調(diào)試目的，如圖2所示。

圖2 DDE工作原理與結(jié)構(gòu)

4.2 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)檢測(cè)系統(tǒng)

4.2.1 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)檢測(cè)軟件RSView32介紹

RSView32是基于Windows環(huán)境(支持Windows 2000)的工業(yè)監(jiān)控軟件。利用RSView32可以廣泛的和不同的數(shù)據(jù)源、PLC-包括第三方的PLC建立通訊連接，建立廣闊的監(jiān)控應(yīng)用。

作為人機(jī)監(jiān)控軟件-HMI，RSView32采用了全面支持ActiveX?的技術(shù)，使得用戶(hù)可以在顯示畫(huà)面中任意簡(jiǎn)單地插入ActiveX控件，來(lái)豐富應(yīng)用。開(kāi)發(fā)了RSView32的對(duì)象模型-Object Model，使得用戶(hù)可以簡(jiǎn)單的將RSView32和其他的基于組件的應(yīng)用軟件互操作或者集成應(yīng)用。

集成微軟的Visual Basic? for Applications (VBA)作為內(nèi)建的腳本語(yǔ)言編輯器?？梢噪S意定制開(kāi)發(fā)后臺(tái)應(yīng)用程序。同時(shí)支持OPC的服務(wù)器和客戶(hù)端模式。亦即既可以通過(guò)OPC和硬件通訊，又可以向其他軟件提供OPC的服務(wù)。第一個(gè)支持附加件結(jié)構(gòu)-AOA。使得用戶(hù)可以將其他的功能模塊直接掛接到RSView32的核心上去，生成一體的應(yīng)用。

利用遠(yuǎn)程客戶(hù)擴(kuò)展您的RSView32的應(yīng)用：

RSView32 Active Display System是用于RSView32的客戶(hù)/服務(wù)器應(yīng)用。利用這個(gè)系統(tǒng)，你可以從遠(yuǎn)程客戶(hù)端非常高效實(shí)時(shí)地監(jiān)控到現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備運(yùn)行狀況-不但可以讀取到實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)變化，也可以控制現(xiàn)場(chǎng)。

RSView32 WebServer對(duì)于有權(quán)用戶(hù)提供了不限客戶(hù)連接數(shù)的基于網(wǎng)絡(luò)瀏覽器(任何支持HTML、在任何平臺(tái)下-包括Linux/Unix等等的瀏覽器)的遠(yuǎn)程監(jiān)控方案。可以在遠(yuǎn)程看到現(xiàn)場(chǎng)的畫(huà)面，參數(shù)值，報(bào)警等等。

RSView32 Messenger：提供強(qiáng)大的報(bào)警通知/消息功能。包括語(yǔ)音，電話，尋呼，自動(dòng)電子郵件等等。

RSView32 TrendX：強(qiáng)功能的歷史數(shù)據(jù)趨勢(shì)查看/組態(tài)模塊。

RSView32 SPC：提供了集成的實(shí)時(shí)的統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制-SPC。

RSView32 RecipePro：加強(qiáng)的RSView32配方管理和控制模塊。

4.2.2 檢測(cè)系統(tǒng)主界面

檢測(cè)系統(tǒng)主界面上將各種檢測(cè)指標(biāo)顯示出來(lái)，能夠更直觀的查看各站情況，點(diǎn)擊各站名稱(chēng)可進(jìn)入各站實(shí)時(shí)檢測(cè)界面。主界面下方用紅色提示出實(shí)時(shí)指標(biāo)預(yù)警情況，進(jìn)行預(yù)警確認(rèn)操作，如圖3所示。

圖3 檢測(cè)系統(tǒng)主界面

4.2.3 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)檢測(cè)畫(huà)面

下圖為山南儲(chǔ)配站實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)畫(huà)面，根據(jù)工藝設(shè)備和工藝流程設(shè)計(jì)了畫(huà)面，將罐容、壓力、入口中壓、出口中壓出口低壓、入口流量、流量等指標(biāo)展示在界面中，通過(guò)數(shù)據(jù)通訊程序?qū)崟r(shí)更新數(shù)據(jù),如圖4所示。

圖4 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)檢測(cè)畫(huà)面

4.2.4 歷史數(shù)據(jù)查詢(xún)畫(huà)面

實(shí)時(shí)指標(biāo)數(shù)據(jù)可按照時(shí)間順序繪制出歷史數(shù)據(jù)曲線進(jìn)行連續(xù)的數(shù)據(jù)檢測(cè)，如圖5所示。

圖5 歷史數(shù)據(jù)查詢(xún)畫(huà)面

4.2.5 監(jiān)測(cè)指標(biāo)預(yù)警匯總畫(huà)面

對(duì)于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)過(guò)程中超出指標(biāo)正常范圍的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，系統(tǒng)自動(dòng)彈出預(yù)警信息，操作人員需要在系統(tǒng)中進(jìn)行確認(rèn)預(yù)警操作，來(lái)消除預(yù)警消息，確認(rèn)預(yù)警應(yīng)當(dāng)在處理完問(wèn)題后進(jìn)行確認(rèn)操作，如圖6所示。

圖6 監(jiān)測(cè)指標(biāo)預(yù)警匯總畫(huà)面

5 在線預(yù)測(cè)

5.1 技術(shù)方案論述

總體實(shí)施框圖如圖7所示，項(xiàng)目實(shí)施中的每一步正好對(duì)應(yīng)著預(yù)測(cè)軟件中的各個(gè)模塊。

圖7 總體設(shè)計(jì)框圖

SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)系統(tǒng)，即數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)。SCADA系統(tǒng)是以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的生產(chǎn)過(guò)程控制與調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)。它可以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視和控制，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、設(shè)備控制、測(cè)量、參數(shù)調(diào)節(jié)以及各類(lèi)信號(hào)報(bào)警等各項(xiàng)功能。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中存放的是SCADA系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集的燃?xì)夤芫W(wǎng)各站點(diǎn)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，系統(tǒng)通過(guò)定時(shí)查詢(xún)確定實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)是否更新。數(shù)據(jù)一旦更新，馬上被軟件讀取，進(jìn)入燃?xì)夤芫W(wǎng)工況預(yù)測(cè)模塊，預(yù)測(cè)未來(lái)一段時(shí)間管網(wǎng)運(yùn)行工況。

數(shù)據(jù)提取模塊按預(yù)測(cè)需求，從歷史數(shù)據(jù)庫(kù)中提取相應(yīng)數(shù)據(jù)，包括時(shí)間，用氣量，溫度，放置在特定內(nèi)存中，這一過(guò)程是通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)操作實(shí)現(xiàn)的，使用的是ADO控件和SQL結(jié)構(gòu)化查詢(xún)命令。

數(shù)據(jù)處理模塊主要處理一些偽數(shù)據(jù)，包括超過(guò)正常數(shù)據(jù)范圍的數(shù)據(jù)，通訊中斷產(chǎn)生的偽數(shù)據(jù)和通訊錯(cuò)誤產(chǎn)生的偽數(shù)據(jù)。然后對(duì)處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理，得到0～1之間的一組數(shù)據(jù)。

格式化模塊將歸一化后的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成MATLAB能識(shí)別的數(shù)據(jù)，按MATLAB 格式準(zhǔn)備訓(xùn)練數(shù)據(jù)，按MATLAB 格式準(zhǔn)備測(cè)試數(shù)據(jù)。

預(yù)測(cè)模塊是該項(xiàng)目的核心，通過(guò)選擇預(yù)測(cè)模型，編制程序，對(duì)燃?xì)庳?fù)荷進(jìn)行預(yù)測(cè)。

為了精確預(yù)測(cè)一周中各整點(diǎn)的負(fù)荷值，日期類(lèi)型采用的是把一周劃分為7個(gè)日期類(lèi)型，小時(shí)類(lèi)型采用的是把一天劃分為24個(gè)小時(shí)類(lèi)型，總共需要建立168個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。

5.2 技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)論述

燃?xì)庳?fù)荷一般具有長(zhǎng)期性，周期性和隨機(jī)性的變化趨勢(shì)，且具有日周期規(guī)律、星期周期規(guī)律和特殊節(jié)假日負(fù)荷增大的特點(diǎn)。影響燃?xì)庳?fù)荷的因素較多，且預(yù)測(cè)有一定的復(fù)雜性，往往不容易準(zhǔn)確預(yù)測(cè)。因此，在預(yù)測(cè)過(guò)程中對(duì)各種因素的考慮非常重要。燃?xì)庳?fù)荷預(yù)測(cè)的方法很多，各種預(yù)測(cè)方法對(duì)結(jié)果的影響很大。因此，本文的創(chuàng)新點(diǎn)就是對(duì)預(yù)測(cè)模型進(jìn)行選擇，并采用徑向基函數(shù)(RBF)和數(shù)理統(tǒng)計(jì)(概率分布)和時(shí)間序列分析相結(jié)合的組合方法進(jìn)行預(yù)測(cè)。

該組合方法對(duì)燃?xì)釹CADA系統(tǒng)的負(fù)荷預(yù)測(cè)和優(yōu)化控制，國(guó)內(nèi)無(wú)相同研究的文獻(xiàn)報(bào)道。

5.3 負(fù)荷預(yù)測(cè)模型的評(píng)估

對(duì)于負(fù)荷預(yù)測(cè)模型的評(píng)估有多種方法，如訓(xùn)練時(shí)間、預(yù)測(cè)時(shí)間、預(yù)測(cè)精度等，但最終也是最重要的目標(biāo)還是為了獲得精確的預(yù)測(cè)。因此大多數(shù)學(xué)者采用預(yù)測(cè)精度來(lái)評(píng)估負(fù)荷預(yù)測(cè)模型。該界面選用均方根相對(duì)誤差。

(1)

式中：RMSE表示均方根相對(duì)誤差；其他符號(hào)同前。

(6)最大負(fù)荷和最小負(fù)荷的相對(duì)誤差

(2)

(3)

6 實(shí)際應(yīng)用情況

6.1 日常預(yù)測(cè)

利用模型進(jìn)行模型擬合度檢驗(yàn)，如圖8所示。

圖8 11年1月隨機(jī)抽樣日負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果檢驗(yàn)

對(duì)最終結(jié)果進(jìn)行檢驗(yàn)數(shù)據(jù)處理均方差為MSE=1.325。RMSE=1.151。預(yù)測(cè)模擬精度的標(biāo)準(zhǔn)差為1.151萬(wàn)m3。誤差平均為2.9%。最大誤差為6.9%。模型的擬合度能滿足日常調(diào)度需要。

6.2 罐容經(jīng)濟(jì)曲線

目前我公司總罐容為20萬(wàn)m3。作為當(dāng)日調(diào)度心里應(yīng)該明確，總罐容有7.522萬(wàn)m3。這個(gè)空間可以保證調(diào)峰處在一個(gè)正常水平，按當(dāng)日18.35%調(diào)節(jié)峰谷波動(dòng)罐容比仍可以有40.99萬(wàn)m3的調(diào)峰能力。因此當(dāng)日調(diào)度可以明確20萬(wàn)有效罐容為16萬(wàn)m3，上限為18萬(wàn)m3，下限為2萬(wàn)。早高峰前罐容預(yù)測(cè)值應(yīng)不低于14.478萬(wàn)m3。氣源來(lái)量不少于2.833萬(wàn)m3/h。這就為調(diào)度提供了重要的參考信息。

圖9是當(dāng)月罐容實(shí)際運(yùn)行的統(tǒng)計(jì)。

圖9 當(dāng)月罐容實(shí)際運(yùn)行統(tǒng)計(jì)

圖10為山南儲(chǔ)配站隨機(jī)調(diào)取2013年12月2日罐容運(yùn)行情況：考慮當(dāng)日工業(yè)戶(hù)有增量的計(jì)劃，罐容裝至安全上限。

圖10 山南儲(chǔ)配站2013年12月2日罐容運(yùn)行情況

6.3 歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可以為規(guī)劃設(shè)計(jì)、氣源計(jì)劃、財(cái)務(wù)儲(chǔ)備提供科學(xué)依據(jù)，智能化平臺(tái)可以快捷方便、準(zhǔn)確提取統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，為制定供氣調(diào)度計(jì)劃、合理安排氣源，以及長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃設(shè)計(jì)、管理決策奠定基礎(chǔ)，如圖11所示。

圖11 達(dá)道灣2009年工業(yè)用氣量全年統(tǒng)計(jì)

7 燃?xì)庹{(diào)度指揮中心智能化設(shè)計(jì)的發(fā)展方向

隨著燃?xì)馐聵I(yè)的不斷發(fā)展，軟件技術(shù)的不斷提高，燃?xì)庵悄芑脚_(tái)將在以下幾個(gè)方面作為主要的發(fā)展方向。

7.1 與地理信息系統(tǒng)結(jié)合提供詳細(xì)的管網(wǎng)信息

燃?xì)夤芫€埋設(shè)在地下，施工挖掘時(shí)需要精確定位，防止燃?xì)夤芫€破損漏氣。遇到搶修時(shí)更需要及時(shí)準(zhǔn)確地提供位置、材質(zhì)、埋設(shè)深度等信息，確保安全、高效。目前以谷歌地圖為基準(zhǔn)利用電子板工藝圖作為查詢(xún)界面，比以往翻閱圖紙的效率明顯提高。下一步需要開(kāi)發(fā)更加專(zhuān)業(yè)的管網(wǎng)地理信息系統(tǒng)軟件，使管網(wǎng)信息查詢(xún)更加便捷高效。

7.2 與分析軟件結(jié)合提供更加強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理分析平臺(tái)

目前還需要人工通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、對(duì)影響燃?xì)庳?fù)荷的各種因素進(jìn)行分析，運(yùn)用徑向基函數(shù)(RBF)和數(shù)理統(tǒng)計(jì)(概率分布)相結(jié)合的組合方法建立相應(yīng)數(shù)學(xué)模型，同時(shí)使用歷年的實(shí)際用氣負(fù)荷數(shù)據(jù)對(duì)模型進(jìn)行智能訓(xùn)練、修正。利用預(yù)測(cè)軟件可以建立起在線預(yù)測(cè)界面，提供數(shù)據(jù)處理功能，做到自動(dòng)分析預(yù)測(cè)，可以使負(fù)荷預(yù)測(cè)操作更加簡(jiǎn)單、精確。

7.3 與自控、遙控技術(shù)結(jié)合實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程壓力調(diào)控

由于遙控閥門(mén)的成本偏高，維護(hù)復(fù)雜，在燃?xì)夤芫W(wǎng)的調(diào)峰、調(diào)壓作業(yè)中還需要人工操作，智能化平臺(tái)的作用還出在監(jiān)測(cè)階段。隨著遙控閥門(mén)技術(shù)的不斷進(jìn)步，進(jìn)一步普及，必將給智能平臺(tái)的設(shè)計(jì)帶來(lái)新的變革。

The Design and Application of Intelligent Technology on Gas Dispatching Center

LUO Wen-jin1, MA Guang-qiang2, ZHANG Yan-zhen3

(1. Anshan Gas General Company, Liaoning, Anshan 114002, Liaoning Province, China;2. Benxi Iron and Steel Group Co., Ltd. Benxi 117000, Liaoning Province, China;3. Lingyuan Iron & Steel Co., Ltd, Lingyuan 122500, Liaoning Province, China)

The paper focuses on The Design and Application of Intelligent Technology on Gas Dispatching Center with Practice of dispatching Center SCADA upgrade.

Gas; Dispatching Center; SCADA; Intelligent Technology

2014-10-12

2014-12-27

羅文進(jìn)，遼寧鞍山市燃?xì)饪偣尽?/p>

10.3969/j.issn.1009-3230.2015.01.010

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