文摘
本研究的目的是设计一个信息管理系统,可用于石油和天然气管道路径规划,石油和天然气生产调度,石油和天然气的数据统计分析等功能。在这项研究中,石油和天然气的生产管理信息系统存储和运输的基础上,提出了物联网和GIS技术。通过网络和GIS技术的集成,它可以准确地分析石油和天然气管道的路径规划。实验证明了系统的可靠性,在路径规划方面,模拟该系统将20 - 30公里的道路比原来的短铺设道路,特别是长距离管道铺设,可以减少约30公里。
1。介绍
有效的利用能源一直是我们的追求,特别是现在的资源枯竭。石油和天然气资源是使用最广泛的,世界上最长的使用资源,人们一直致力于高效的存储和运输。作为现代高科技的产物,石油和天然气的储存和运输生产信息系统提供了巨大的帮助石油和天然气储存、运输和安全管理。物联网和GIS技术也应该开发新技术,并用于各种行业。在发达国家,对物联网和GIS的研究已相对较长,油气储运和研究比较深入。作为能源,中国迫切需要高效的油气储运技术。因此,现在石油和天然气的储存和运输生产管理。对信息系统的研究是十分必要的。
在21世纪,人们已经意识到能源正在慢慢耗尽,能源危机的意识正逐渐变得更强了。因此,有许多研究在油气储运和GIS技术。Al-Rojaie Qassimi阿拉伯语使用者的意见在讨论自己的方言的语言变异,和相关的社会文化评估他们的意见。利用地理信息系统(GIS)映射软件进行分析,他们的研究表明,有必要进一步探索潜在的意识形态和社会价值观的阿拉伯人自己的方言和其他方言在阿拉伯社区(1]。夏等人使用D-InSAR新采矿沉陷监测准确获得表面变形,建立了时间和空间之间的关系模型表面变形和地下开采沉陷的特征。一个快速、高效和精确的方法对于识别非法地下采矿领域了(2]。Orimoloye Ololade和其他人利用GIS技术研究一系列的生态和环境的影响黄金采矿作业。研究结果表明,较低的区域索引值很容易受到采矿和其他人类活动的影响,而高索引值意味着很少或没有影响的地区(3]。刘等人认为,随着计算机技术的飞速发展,GIS技术可以结合数据库编程。然而,科学技术的进步是与人与自然之间的和谐发展的原则。全球变暖造成过多的二氧化碳污染可能是最严重的环境问题4]。虽然有许多相关的研究,仍有许多方面可以加强研究石油和天然气储存、运输和生产信息管理系统。
本文提出以下的物联网技术创新:(1)提出一个信息管理系统对石油和天然气储存、运输和生产基于物联网GIS技术。在此之前,他们中的大多数是基于人工智能系统或传感器网络。(2)信息系统,更加注重研究油管铺设道路,充分分析其算法和建模,系统中设计一个系统的地理信息数据库。
2。技术物联网云计算和GIS技术
2.1。物联网技术和云计算
如图1感知层是基础,是底部的三层体系结构。它的主要功能是识别物体,感知环境,并收集信息。国家自然科学基金委的支持下,中国和重大科技专项资金,研究物联网的感知层技术产业在中国,比如网络通信技术和传感器网络,不断取得新进展。主要设备包括二维代码和读者,标签和读者,视频捕捉设备,无线传感器节点等。5,6]。大数据传输和处理平台的需求是一个问题,物联网行业必须面对的传输网络。主要技术包括嵌入式技术、传感器技术、项目识别技术,控制技术,等传输层,也叫网络层,负责高效,可靠,安全的发送数据收集的感知层通过各种网络。它解决了数据传输的问题,尤其是长距离传输的问题(7,8]。物联网的特征是全面感知、可靠的传输,和智能处理,这是一个网络可以连接物理世界。这里的网络不是一个全新的网络,但基于移动通信网络和互联网。各种现有网络的集成和扩张是有线和无线相结合,宽带和窄带,传感网络和通信网络。网络的结合可以为各类用户提供一个智能的选择的对网络的访问模式。常用的网络形式是互联网,无线宽带网络,无线低速网络和移动通信网络(9,10]。
云计算技术不是一个创新,但过去的技术集成和软件行业的未来模式。虽然学者们没有一个统一的解释云计算,有一种说法是被公众广泛接受。云计算的发展结果,分布式计算,并行计算,实际计算、网络存储技术、虚拟化、负载均衡等传统计算机技术。云计算的目标是为用户提供云架构节点,和整合大量的相对低成本的计算机实体通过互联网或局域网组成一个计算机系统,并有很强的计算能力。在SOA框架下,借助三个云计算的服务提供商:基础设施即服务(IaaS)、平台即服务(PaaS),软件即服务(SaaS),和其他先进的软件模型,这种超级分布式云计算系统性能达到用户手中。
随着技术手段的不断进步,各种先进的传感技术和设备的推广应用,物联网的应用前景非常广泛,越来越多的传感器部署在各种生产和生活领域,从国家安全、公共卫生、便于运输和其他政府公共管理,智能家居,健康检查,方便付款和其他人民的日常生活,和连接互联网和通信技术。物质世界是免费的从时间和空间的约束通过数字世界和现在我们更准确。物联网的应用连接项目通过传感设备和网络实现自动和实时识别,定位,和其他监督管理活动的对象,从而达到相应的管理者和消费者需求的目标项目(11,12]。最常见的应用程序在油气储运是物联网(物联网)油田开采和运输网络连接各种设备通过网络进行统一部署。
2.2。GGIS技术
地理信息系统(GIS)是一种新兴的现代边缘科学。它是涉及信息科学等许多研究领域,计算机科学和太空科学。地理数据库的数据包括图形数据、属性数据、定位数据、遥感数据等,这些数据通过调查和收集。GIS是第一个提出的地理学家在加拿大,所以所有地理数据库是国外数据,国内用户需要输入自己的数据。地理信息系统是基于一个地理数据库,分析和处理与这些数据相关的操作过程,并为研究者提供了决策和规划服务13]。
如图2,地理系统主要包括四个主要组件。一个是硬件系统,包括硬件设备如电脑、服务器和GIS地理探测器组成。第二个是一个软件系统,它是一个基于GIS地理信息系统开发,从而完成特定的操作任务。第三是地理数据。GIS的基本原理是基于地理数据,所以它必须为地理数据是正确的。第四个是用户。系统的用户,用户分为普通用户和专业用户。对于普通用户来说,使用原始的功能,而专业用户可以根据系统进一步发展功能,享受更高的权威。地理信息系统主要用于处理geographic-related信息数据。地理信息数据都有自己的特性。 First of all, its spatial and geographic features, such as spatial location data LBS (location-based services) common longitude and latitude coordinate data, and finally, the intersection and separation of data between objects. Then there are its attribute characteristic data, such as the length, width, directionality, start point, and end point of the road data. Then there is its time-domain characteristic data, such as the time of data collection. The application of GIS technology is very extensive, involving many industries. In logistics management, it allocates resources according to the corresponding road access and material flow. It also allocates materials efficiently and reasonably in the military and urban management. In large-scale urban construction, the planning of roads, sports venues, parking lots, green spaces, etc., enables the rational distribution of facilities and the efficient use of resources [14,15]。
2.3。应用GIS的油气储运生产管理
GIS技术的应用节能总体规划和可持续发展研究技术在节能总体规划和可持续发展研究过程主要体现在直接资源储蓄总额的比率,有效的能源利用率和能量分布。或间接分析功能强大的数据处理和分析功能,可以用来模拟节能动态变化过程和预期计划的结果。这可以尽快分析预期的结果,并提出可行的措施和补救计划在未来一些预测的结果。并提出良好的节能政策措施,实现更合理的节能计划16]。制定节能计划的应用于不同的行业和项目为了加强节能减排管理,提高能源利用效率,并实现可持续发展目标的节能减排、环境保护、enhancemen成本降低和效率。它是制定在不同行业和不同的经济系统。节能规划分类是必要的。在现有的发展模式,只要有足够的宏观数据和信息支持技术,更合理的专业节能和减排空间构造信息系统,可以建立更具体和有针对性的节能规划。例如,节能和减排的天然气开发计划企业,热能工程的节能减排发展计划,等可以特定于某一行业或大型实施项目,并提供不同的参考角度为未来节能减排总体规划(17,18]。
石油和天然气的储存和运输生产管理系统应注重提高企业的服务质量和效率,并采取企业的供应方面的结构性改革为主线。使用现代信息技术,如地理信息系统、物联网、云计算、GPS、AI,在深度开发企业信息资源,加快信息流通和共享,并建立满足企业决策的需要,管理,协调和执行水平操作,有效管理和科学决策所需信息管理系统推广的整体改进和优化生产、操作、管理和决策方法的企业,领导示威,并设置基准天然气行业的信息化建设,也有利于提高工作质量、管理效率和服务水平的石油和天然气企业(19]。
2.4。数据采集和监控系统
数据采集与监控系统(ScADA)是一个基于计算机的自动化系统,可以监视和控制现场设备,适用于过程控制和调度,实现一系列的自动化功能从数据采集到设备控制甚至警报信号。,实现“感知”在一个特定的应用领域。
如图3,这是一个传统的数据采集和监控系统,和它的组成一般分为三个层次。底层是数据采集层,也就是说,数据源领域面临的环境,在这一层,负责数据收集。中间层是交互式网络层。收集到的数据存储和网络交互层预处理,包括数据分类、数据分组和数据清洗。最上面一层是监控中心。收集数据后,数据处理中给出的数据中心和监控中心以视觉的方式(20.]。
3所示。设计管理信息系统对石油和天然气的储存和运输
油气储运公司通常有多个管道,多个原油站仓库,和多个加油站。业务是“接收、贮存、运输、销售的原油和天然气,”生产调度室的统一指挥和协调各种电台和其他有关部门根据需求的更高级别的部门。确保生产的正常运行在这个业务流程。
根据生产和管理的需要存储和运输公司,我们应该关注的特点,油气田企业发展,并结合行业管理的特点的油气田企业专注于多功能性,并使用信息共享和网络动力学针对现有系统的缺陷。管理的技术路线,按照综合管理的要求,制定一个合理的信息管理流程,只有这样它能迎合当前的存储和运输的发展趋势,在实际意义上,它可以满足有效控制,管理,分析,存储和运输生产(21,22]。
石油和天然气的储存和运输生产管理信息系统,它是一种视觉为生产管理辅助决策系统。系统的总体目标是基于GIS的基本功能,集成的数学建模方法的主要问题油气储运生产管理与GIS软件平台,扩展GIS的空间分析功能,使系统不仅通用GIS软件的基本功能,并能将专业知识领域的油气储运进行特别研究油气储运生产管理,实现集成的数据输入、处理、管理、分析、可视化表达和决策在石油和天然气的储存和运输生产管理。特别是,以下特殊分析功能的石油和天然气储运生产管理应该意识到。石油和天然气管道结构分析。油气管道安全可靠性分析(23]。
3.1。数据库设计
数据库的设计建立一个表空间和索引表空间的数据库,这是大有好处的管理和扩展数据库,同时也有助于提高数据的效率,以减少数据损失的可能性,提高数据库的可管理性。数据库建立的基础和前提是管理信息系统的开发。然后,之前的发展石油和天然气的储存和运输生产管理信息系统,一个统一格式的油气储运生产数据库首先是必需的。整个数据库包括地理数据、管线数据,安全性和可靠性。分析属性数据和生产调度属性数据,数据库设计的质量非常重要,足以确定系统的成功或失败。
如图4本文中的数据库主要包括空间数据库和属性数据库。两个数据库最终将被集成到数据之间的主要服务体系打破壁垒,实现统一调度。空间数据库,主要收集重要的地理位置信息,如加油站、管道路线,和石油。GIS系统,建立二维地理信息数据与北、南、东、西x,y。管道铺设模拟,建立三维地理数据与埋深z。属性数据库,主要定义公司的业务、人员调度和其他属性,并编译属性数据到数据库实现数据分析的目的,建模和调度。
3.2。功能框架
这个系统是一个综合信息系统,集数据采集、整理、传播、报告和出版。系统采用B / S模式来访问数据库进行数据收集和处理。该系统的物理模型设计的基础上,数据处理中心的油气储运公司为主要的数据库。每个基层站和团队的油田网络连接到服务器。基层站和团队的客户端连接到中央数据库的应用程序服务器。基层站团队只能访问的数据单位,而不能访问数据库数据的主要油气储运公司,逻辑上可以确保数据的安全,同时也使数据的集中管理,提高数据的利用率。根据系统的需求分析,结合GIS系统和物联网的特点,我们把软件系统的功能分为三块:(1)管道施工;(2)生产调度仿真;(3)数据分析和处理,如图5:
如图5系统的主要功能分为三个部分。第一个是管道铺设系统可以模拟管道铺设两点之间基于GIS技术和为实际管道铺设提供建议。第二块是生产调度系统,公司可以安排工人在系统和智能控制石油和天然气管道运输。第三块是数据分析系统,基于智能学习算法,记录实际生成的数据,执行预测模拟,为公司提供了数据支持。
3.3。管道建模
3.3.1。石油和天然气管道的数学模型模拟
研究石油和天然气,石油和天然气的运输是最关键的步骤之一。管道模型的仿真系统的路径规划的基础。本文使用一个人工智能算法来模拟管道,如图的一些关键参数6:
通过网络配置、优化计算、显示和分析优化结果,等,石油和天然气网络的操作条件的模拟,优化运行方案提供石油和天然气网络的,所以,石油和天然气的生产管理网络可以基于规则和基于证据的。方程(1)- (3)从连续性方程,获得运动方程和能量方程的稳态流动的天然气管道。 在哪里气体的密度,气体的流量,T气体的温度,h气体的焓,管道的摩擦系数,D管子的内径,T0管的深度的土壤温度,K管道的总传热系数,然后呢管,与水平面倾角,重力加速度,x是管长度协调。选择所需的压力调节阀是基于压力调节阀的流量。压力调节阀流量公式公式(4)和(5):
在公式(4)和(5),的流量系数C调压阀在公式(5),气体流速,地点:
在(6),阀前的气体压力p1和阀后的气体压力P2。使用已知解决模型方程。首先简化公式,简化的公式如公式(7)- (9),
从简化的公式,公式(1)- (3)可以表示为公式(10)- (12):
如果y1,y2,y3是用于表示T,P, ,然后公式(13)- (15)可以缩写为公式:
为了计算的压力、流量和温度的管道根据(16管道),网格是第一,然后是气流参数对计算网格点开始到结束的管道。计算方法采用亚当的预示校正计算公式:
这就完成了的描述油气管道的数学模拟。
4所示。系统的影响分析
4.1。石油和天然气的储存和运输生产效果检验
首先,计算油气运输的距离。我们随机选择两个石油和天然气站的GIS系统,让系统模拟管道施工。为了测试系统的影响,我们选择10组油气站50公里的直线距离在地图上,和10组油气站在地图上直线距离为100公里。选择10组油气站在地图上的直线距离200公里,并选择10组油气站在地图上的直线距离400公里,分别测试算法。选择的距离除以指之间的距离在地图上大多数石油和加油站。测试结果如表所示1:
这可以从图中找到7在不同距离的仿真,系统的影响减少铺设路径和优化路径。50公里的短途管道铺设,9的10倍的模拟效果更好。效果达到了90%;在管道铺设100公里,优化效果达到100%,10模拟的结果比原来的短铺设道路。在管道铺设200公里,优化效果为60%,六个模拟结果比原来的短路径,两个仿真结果相当于原来的路径,和两个模拟结果比原算法。400公里的管道铺设模拟,优化的效果也是90%,再次是类似于原来的路径。因此,对路径优化系统有较好的作用,但效果不是特别好模拟mid-distance 200公里管道运输。
减少摩擦阻力分析分析。对石油管道,太多的阻力将导致减少油管输送。也有很多文学研究摩擦分析等。一般来说,相信石油输送和阻力之间的关系如图:
在图8,H代表了阻力,问代表了最大的石油输送。它可以发现,当输油泵的压力是恒定的,电阻越小,最大石油传输量越大。因为电阻是不可能消除,在H1,最大石油交付和阻力值达到一个平衡状态。这时,阻力也更难以下降,抵抗力的下降有一个小对石油输送的影响。因此,我们希望模拟管道的摩擦阻力可以接近H1。在实际操作中,石油管道的阻力通常是固定的,我们可以减少阻力,阻力减速机。
4.2。系统风险评估
如图9在系统的风险评估,我们需要关注分析系统网络的安全性。
4.3。LoadRunner测试
进行LoadRunner测试系统和测试系统的性能在高强度通过模拟多个用户通过LoadRunner同时在线。测试结果如下:
如图10,LoadRunner用于模拟50人同时在线,和每个人的响应时间分别记录在系统中。可以看出,50人的响应时间是4 s和5 s之间,这符合一个稳定的时间序列。系统的响应时间被认为是相对稳定,响应时间是4 s最低,最高是5 s,不同的是1 s轨道。在实际情况下,平均用户停留的时间不会超过5 s。如果超过5 s,大多数用户将选择离开。它可以发现本文中的系统符合实际使用要求。然后分析系统的性能。
为了测试系统的最大性能,LoadRunner用于模拟在线的人数从1到100在同一时间。每个仿真执行10倍,平均价值的响应时间同时在线的人数。如图11的人数的增加,响应时间也以合适的价格,和整体上升加大了。我们可以发现,当在同一时间的人数达到80多人,响应时间超过5 s。此时,用户体验非常糟糕。当同时在线的人数达到95人,上升的响应时间超过9 s,和水平的用户体验卡现在几乎无法使用。因此,系统的最大同时在线用户数量最好控制在80人,和系统仍可接受当有不到95人。性能是卡住了,最多不能超过95人。
5。结论
21世纪是一个知识经济的时代,信息社会。油气储运的发展还需要信息的翅膀。信息共享、多学科集成、智能化生产,实时协作研究跨时间和空间将是未来。本研究研究了油气储运生产信息管理系统,特别是对石油和天然气管道的模拟,并进行了详细的分析。和结果也取得了令人满意的结果。许多方面分析了本文分析系统的可靠性。然而,也有一些缺点在文本。希望可以继续深入研究的后续研究。
数据可用性
的数据支持本研究的发现可以从相应的作者在合理的请求。
的利益冲突
作者宣称没有利益冲突。