西安石油大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 王子禛 張?zhí)煊?李金科 陳紫榭

西安石油大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院 安志鑫 陳香梅

LNG分布式能源在我國(guó)有著廣泛的前景且處于蓬勃發(fā)展階段，其在提高工業(yè)生產(chǎn)效益和方便居民日常生產(chǎn)生活中發(fā)揮著重要的作用。然而LNG在運(yùn)輸、儲(chǔ)存、使用的過(guò)程中存在著諸多問(wèn)題，為了應(yīng)對(duì)LNG的運(yùn)輸路徑優(yōu)化和檢測(cè)管理過(guò)程中的問(wèn)題，在監(jiān)測(cè)和解決問(wèn)題的同時(shí)，探索開(kāi)發(fā)物聯(lián)網(wǎng)分布式LNG能源智慧生產(chǎn)供應(yīng)系統(tǒng)軟件，將系統(tǒng)與軟件聯(lián)系，將新能源與新技術(shù)緊密結(jié)合，對(duì)物聯(lián)網(wǎng)分布式LNG智慧生產(chǎn)供應(yīng)系統(tǒng)的完善和LNG能源行業(yè)的發(fā)展具有重要的意義。

為了應(yīng)對(duì)全球氣候變化，助推綠色低碳發(fā)展大潮，LNG能源生產(chǎn)技術(shù)應(yīng)用規(guī)模持續(xù)拓展，新能源革命正在改變現(xiàn)有國(guó)際資源能源版圖。把握全球能源變革發(fā)展趨勢(shì)和我國(guó)能源產(chǎn)業(yè)綠色轉(zhuǎn)型發(fā)展要求，著眼生態(tài)文明建設(shè)和應(yīng)對(duì)氣候變化，以綠色低碳技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用為重點(diǎn)，引導(dǎo)能源綠色消費(fèi)，推廣能源綠色產(chǎn)品，具有重要意義。

1 我國(guó)LNG能源現(xiàn)狀

我國(guó)的天然氣能源分布不均衡，雖然目前我國(guó)大中型城市已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)天然氣管網(wǎng)的覆蓋，但是大多數(shù)鄉(xiāng)村城鎮(zhèn)以及偏遠(yuǎn)地區(qū)并沒(méi)有天然氣管道的覆蓋，有些地區(qū)的居民生活甚至使用薪材作為基本的生活能源，這些地區(qū)無(wú)法體會(huì)到天然氣為日常的生產(chǎn)生活帶來(lái)的便利。所以以LNG為主的點(diǎn)狀分布能源供應(yīng)是當(dāng)今鄉(xiāng)鎮(zhèn)能源發(fā)展改革中迫切需要的。

采用LNG作為能源具有以下優(yōu)點(diǎn)：LNG燃?xì)馐且允?、天然氣開(kāi)采及加工過(guò)程中的副產(chǎn)品LNG油為制氣原料，采用物理氣化方式轉(zhuǎn)化為氣態(tài)，基本特性和天然氣類似，被國(guó)家列為A類綠色LNG能源。LNG燃?xì)獬裏嶂蹈?、燃燒排放清潔外，與CNG天然氣和液化石油氣相比，運(yùn)輸、貯存、分銷更為方便安全，可以作為生產(chǎn)和生活用燃?xì)庠O(shè)施的氣源，對(duì)于提高能源利用效率具有重要的戰(zhàn)略意義和現(xiàn)實(shí)意義。

采用LNG作為能源也存在一定問(wèn)題：LNG易受環(huán)境變化影響，LNG在絕熱儲(chǔ)存罐內(nèi)，外界任何傳入的熱量都會(huì)引起一定量液體蒸發(fā)成氣體，即蒸發(fā)氣（BOG)。標(biāo)準(zhǔn)狀況下，蒸發(fā)氣密度是空氣60%。當(dāng)LNG壓力降到沸點(diǎn)壓力以下時(shí)，將有一定量的液體蒸發(fā)成為氣體，同時(shí)液體溫度也隨之降低到其在該壓力下的沸點(diǎn)，這就是LNG閃蒸。由于壓力或溫度變化引起的LNG蒸發(fā)產(chǎn)生的蒸發(fā)氣處理是液化天然氣儲(chǔ)存運(yùn)輸中經(jīng)常遇到的問(wèn)題。其次，LNG儲(chǔ)罐和管道設(shè)施由于自身工藝存在著很大的不確定因素，如設(shè)施的焊縫、閥門、法蘭及管件易損部位可能會(huì)出現(xiàn)裂縫，造成LNG滲漏和沸騰，加之LNG具有易燃易爆性、腐蝕性和易擴(kuò)散的特性，如果不及時(shí)檢測(cè)裂縫并加以修復(fù)，它便會(huì)逐漸擴(kuò)散，極易與潛在火源或者靜電接觸發(fā)生危險(xiǎn)。且LNG低溫蒸汽對(duì)人體也有著一定的損害，短時(shí)間內(nèi)，會(huì)造成呼吸困難，如果吸入純凈的LNG而不及時(shí)脫離現(xiàn)場(chǎng)，很快會(huì)造成危險(xiǎn)，會(huì)在幾分鐘內(nèi)造成窒息死亡，當(dāng)空氣中的含氧量降低，操作人員沒(méi)有任何感覺(jué)，且沒(méi)有警示，等意識(shí)到，為時(shí)已晚。

傳統(tǒng)的LNG管網(wǎng)的集中式能源系統(tǒng)有著更高的安全性和穩(wěn)定性，但是初期投資大，周期長(zhǎng)，建設(shè)復(fù)雜，靈活性差，并不具備新能源應(yīng)有的變通性。以LNG為主的點(diǎn)狀分布能源系統(tǒng)不需要大規(guī)模建設(shè)，建設(shè)更加靈活，建設(shè)周期短，相較于天然氣管網(wǎng)建設(shè)成本更低，同時(shí)依舊可以保證安全性和穩(wěn)定性，因而更適于中小城鎮(zhèn)能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化，利于推進(jìn)國(guó)家“煤改氣”政策的實(shí)施，不僅可以為當(dāng)?shù)鼐用裆钐峁┍憷?，而且可以為?dāng)?shù)氐墓I(yè)生產(chǎn)提高效益。

2 LNG智慧云助手

目前我國(guó)的LNG分布式能源建設(shè)在部分地區(qū)特別是在沿海城市建設(shè)已初見(jiàn)規(guī)模，然而在LNG的供應(yīng)管理以及運(yùn)輸?shù)陌踩?、路徑?yōu)化方面仍存在許多問(wèn)題?；谖锫?lián)網(wǎng)分布式LNG能源智慧生產(chǎn)供應(yīng)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)以下軟件來(lái)應(yīng)對(duì)LNG的運(yùn)輸路徑優(yōu)化和監(jiān)測(cè)管理過(guò)程中的問(wèn)題。

2.1 設(shè)計(jì)理念

該軟件依托5G技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)分布式LNG能源智慧生產(chǎn)供應(yīng)系統(tǒng)，針對(duì)合作能源公司管理層與運(yùn)輸管理層開(kāi)發(fā)相關(guān)衍生產(chǎn)品“智慧云助手”，形成更方便快捷、安全高效的管理體系。同時(shí)，可以通過(guò)“智慧云助手”的使用來(lái)宣傳企業(yè)用戶的服務(wù)與推廣。

“智慧云助手”還可以與LNG能源運(yùn)輸企業(yè)、LNG能源生產(chǎn)企業(yè)等第三方進(jìn)行合作，扶持第三方品牌發(fā)展，共同服務(wù)客戶。

2.2 人文關(guān)懷與互動(dòng)

通過(guò)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)分布式LNG能源供應(yīng)系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)探索的分析可以看出，要想該系統(tǒng)在LNG能源公司、運(yùn)輸公司的互聯(lián)網(wǎng)電商平臺(tái)中立足，必須始終致力于幫助與解決企業(yè)管理層的管理問(wèn)題與效率問(wèn)題，將用戶的需求與體驗(yàn)感作為軟件設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)與落腳點(diǎn)，同時(shí)要突出特點(diǎn)，設(shè)計(jì)出符合市場(chǎng)預(yù)期與用戶心理的系統(tǒng)軟件，提高用戶信賴度。

UI設(shè)計(jì)是互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品中的人機(jī)交互、邏輯思維以及界面美觀設(shè)計(jì)的總稱。在UI設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)師必須考慮到用戶不同階段的需求，如對(duì)設(shè)計(jì)可用性的需求、對(duì)設(shè)計(jì)使用愉悅程度的需求等，讓用戶在使用該軟件的過(guò)程中體驗(yàn)到人文關(guān)懷，獲得更有效的互動(dòng)體驗(yàn)?！爸腔墼浦帧蓖ㄟ^(guò)人性化的交互設(shè)計(jì)，將人機(jī)互動(dòng)的結(jié)果用視覺(jué)語(yǔ)言呈現(xiàn)出來(lái)。

2.3 產(chǎn)品定位

客戶無(wú)論是LNG運(yùn)輸企業(yè)還是全產(chǎn)業(yè)鏈經(jīng)營(yíng)的能源公司，對(duì)物聯(lián)網(wǎng)分布式LNG能源智慧生產(chǎn)供應(yīng)系統(tǒng)均有需求，該軟件對(duì)于融合公司關(guān)聯(lián)企業(yè)儲(chǔ)能設(shè)施、物聯(lián)網(wǎng)、智能用能設(shè)施等硬件及互聯(lián)網(wǎng)金融等衍生服務(wù)于一體的綠色能源網(wǎng)絡(luò)發(fā)展有一定的推動(dòng)作用，對(duì)于用戶端智能化用能、能源共享經(jīng)濟(jì)和能源自由交易發(fā)展有一定的促進(jìn)作用，有助于培育能源公司新業(yè)務(wù)、新業(yè)態(tài)，建設(shè)新型能源消費(fèi)生態(tài)與產(chǎn)業(yè)體系。

2.4 基礎(chǔ)功能

如圖1所示，LNG運(yùn)輸企業(yè)可以使用“智慧云助手”，通過(guò)GPS系統(tǒng)實(shí)時(shí)顯示用戶地理位置，同時(shí)根據(jù)原料站與用戶站剩余LNG液位量和地理位置規(guī)劃LNG運(yùn)輸線路，合理運(yùn)輸LNG，降低運(yùn)輸成本，每一次運(yùn)輸路線均可以清晰呈現(xiàn)在使用界面上。

圖1 LNG智慧云助手駕駛員端登錄端界面及使用界面

軟件根據(jù)原料站與用戶站用液速度，配合運(yùn)輸車提供最佳路線，合理制定配送方案，以達(dá)到原料站與用戶站LNG生產(chǎn)、運(yùn)送、使用的動(dòng)態(tài)均衡，降低運(yùn)輸成本，提高工作效率，從而提高公司效益。

“智慧云助手”與衛(wèi)星定位系統(tǒng)緊密結(jié)合，運(yùn)用導(dǎo)航功能實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸?shù)木_定位與實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，將基點(diǎn)、氣化站、運(yùn)輸路線準(zhǔn)確定位在云地圖，從而實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸?shù)男屎途_性。駕駛員想知道車輛位置時(shí)，可以登陸車主賬戶所綁定的LNG專業(yè)運(yùn)輸車，通過(guò)軟件點(diǎn)名，車輛會(huì)自動(dòng)在軟件上定位當(dāng)前位置。歷史軌跡回放，可以回放任一時(shí)間段的行程及該時(shí)間段任何時(shí)刻的狀態(tài)，包括時(shí)間、地點(diǎn)、速度、方向、?？繒r(shí)間等，用來(lái)檢查車輛的行駛線路、加油站、過(guò)路費(fèi)信息。軌跡數(shù)據(jù)既可以保存在服務(wù)器上，也可以下載到客戶端保存，或刻錄到光盤(pán)保存。根據(jù)覆蓋地區(qū)的基點(diǎn)定位，軟件將在云數(shù)據(jù)庫(kù)中選擇最佳的運(yùn)行路線，優(yōu)化時(shí)間管理和空間運(yùn)行，以便達(dá)到精確快捷的目的。車輛、路線、基點(diǎn)、衛(wèi)星四位一體，實(shí)時(shí)監(jiān)控，最優(yōu)選擇，為運(yùn)輸車保駕護(hù)航。

結(jié)論：通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)分布式LNG智慧生產(chǎn)供應(yīng)系統(tǒng)軟件的開(kāi)發(fā)探索，將系統(tǒng)與軟件聯(lián)系，將新能源與新技術(shù)緊密結(jié)合，對(duì)物聯(lián)網(wǎng)分布式LNG智慧生產(chǎn)供應(yīng)系統(tǒng)的完善和LNG能源行業(yè)的發(fā)展具有重要意義。軟件為L(zhǎng)NG運(yùn)輸車以及儲(chǔ)罐的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和安全預(yù)警提供保障，同時(shí)更方便直觀地對(duì)系統(tǒng)和用戶進(jìn)行動(dòng)態(tài)管理。軟件提供了更方便快捷、安全高效的管理體系，通過(guò)軟件的使用可以提高用戶依賴度，增加用戶黏性。對(duì)于LNG行業(yè)來(lái)講，“智慧云助手”服務(wù)于LNG運(yùn)輸企業(yè)，提供優(yōu)質(zhì)穩(wěn)定的貨源，打造可持續(xù)發(fā)展的運(yùn)輸鏈，保障線路運(yùn)輸規(guī)劃的合理性，為運(yùn)輸企業(yè)提供高效、節(jié)能、合理、便捷的管理服務(wù)。同時(shí)通過(guò)軟件的開(kāi)發(fā)和網(wǎng)絡(luò)分布的快速響應(yīng)及其聯(lián)網(wǎng)信息系統(tǒng)的智能控制，充分利用了高速發(fā)展的通信設(shè)施和網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，實(shí)現(xiàn)了新能源與新技術(shù)的智慧結(jié)合。