基于能量计量的燃气数据网外运算方法及系统与流程

1.本发明涉及物联网技术领域，具体涉及基于能量计量的燃气数据网外运算方法及系统。


背景技术：

2.目前我国城市天然气计量仍采取体积计量方式，而国际天然气贸易和消费通行能量计量方式。天然气按能量计量能保证天然气的质量,实现按值定价，确保用户使用不同天然气在价格上的公平性，体现天然气作为燃料的核心价值,减少天然气交易中的供需矛盾。随着城市燃气多气源供气格局的形成和全球经济一体化的加快，按能量计量已成为我国天然气计量、结算的必然趋势。
3.根据国家标准gb/t22723—2008《天然气能量的测定》,天然气能量计量是测定一段时间内,通过某界面的气体能量。确定气体热值是天然气能量计量系统的主要特征和关键之一。目前对于天然气能量计量主要采用的手段是通过基于组成分析的色谱仪进行在线连续测量；虽然色谱仪的精度较高，但是其成本较高，所以往往只能设置于重点部门进行燃气的发热量检测，如在每个供气的主管线上进行设置，或者区域燃气供气中心进行设置。这种设置方式虽然可以缩减成本，但是由于一些燃气管道的供气来源较为复杂，所以难以获得准确的燃气进户发热量。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是现有技术中由于一些燃气管道的供气来源较为复杂，所以难以获得准确的燃气进户发热量，目的在于提供基于能量计量的燃气数据网外运算方法及系统，解决上述问题。
5.本发明通过下述技术方案实现：
6.基于能量计量的燃气数据网外运算方法，包括以下步骤：
7.建立燃气物联网；所述燃气物联网包括依次交互的用户平台、服务平台、管理平台、传感网络平台和对象平台；
8.所述对象平台获取智能燃气表的用气体积数据作为第一数据，并通过所述传感网络平台发送至所述管理平台；所述对象平台获取智能燃气表的位置数据作为第二数据，并通过所述传感网络平台发送至所述管理平台；
9.所述管理平台设置于云平台上形成网内云平台；多个所述网内云平台还交互于至少一个网外云平台，并通过所述网外云平台完成网外运算；
10.所述管理平台根据所述第一数据和所述第二数据生成用气预处理数据，并将所述用气预处理数据通过所述网外云平台进行网外运算生成能量计量数据；
11.所述管理平台通过所述服务平台将所述能量计量数据发送至配置于地区管网中心的用户平台；所述用户平台根据所述能量计量数据进行智能燃气表的用气能量计量。
12.现有技术中，发明人在进行既有燃气管线的计量方式改造时发现，旧有的煤气管
线虽然由地方燃气管控中心进行集中调配，但是燃气管线的气源入口往往在一个区域内就会存在很多，虽然多气源供气有利于一个区域的供气平衡，减少断气现象的出现，但是由于不同气源的单位发热量不同，这也为统一进行燃气能量计量带来了困难。
13.在本技术的一个实施例中，采用了对象平台来感知智能燃气表的两组数据，其中第一数据是智能燃气表的用气体积数据，用气体积数据是现有的燃气表都可以进行检测的数据，可以通过薄膜传感器、超声波传感器等进行获取；而第二数据则是智能燃气表的位置数据；在现行的燃气系统中，每个智能燃气表都有其对应的编号、地理位置信息和在供气配气拓扑中的位置，在本实施例中，第二数据包括上述的编号、地理位置信息和在供气配气拓扑中的位置。
14.在本技术的一个实施例中，管理平台被配置于网内云平台上，形成了私有云，一些敏感数据会被存储于私有云上，例如一个区域内的管网拓扑数据，但是同时作为私有云，网内云平台自身的计算资源不算丰富，网内云平台还需要参与一些管理平台日常运行的计算工作，所以在本实施例中，采用了网外云平台进行大规模的数据运算工作。
15.在网内云平台上，管理平台完成第一数据和第二数据的预处理，其预处理工作主要是完成数据编码转换和利用一些存储于私有云的敏感数据对第一数据和第二数据进行处理，这些敏感数据出于数据安全考量是不能直接发送给网外云平台的，所以这部分内容需要网内云平台进行计算。而在网外云平台，需要根据用气预处理数据来完成能量计量数据的生成，能量计量数据就作为地区管网中心进行每个燃气表统计的数据。本发明通过这种方式，向燃气物联网提供的较强的计算资源，将复杂计量数据的计算过程放到了网外云平台上完成，而将工作量较小的涉及敏感数据的计算放到了网内云平台上完成，实现了对多个供气来源的燃气管网也可以有效的获取每个燃气表的能量计量数据。
16.进一步的，形成网内云平台包括以下子步骤：
17.在所述网内云平台上建立服务平台a、管理平台a和传感网络平台a；在交互于所述网内云平台的两个平台上分别建立用户平台a和对象平台a；
18.所述用户平台a、服务平台a、管理平台a、传感网络平台a和对象平台a依次交互，且所述传感网络平台a感知接收所述对象平台a的数据，并发送至所述管理平台a；所述管理平台a对所述对象平台a的数据进行运算处理并通过所述服务平台a发送至所述用户平台a。
19.进一步的，多个所述网内云平台还交互于至少一个网外云平台，并通过所述网外云平台完成网外运算包括以下子步骤：
20.在所述管理平台a建立用户平台b和对象平台b，并在所述网外云平台上建立服务平台b、管理平台b和传感网络平台b；所述用户平台b、服务平台b、管理平台b、传感网络平台b和对象平台b依次交互。
21.进一步的，所述管理平台a设置有地方燃气输配管网拓扑数据；所述管理平台a根据所述第二数据获取第二数据对应的地方燃气输配管网中气源的数量；
22.当所述气源的数量大于一个时，所述管理平台a获取对应于所述第二数据的每个气源的供气压力作为第一能量参数，并获取对应于所述第二数据的每个气源的发热量作为第二能量参数；所述管理平台a还用于从地方燃气输配管网拓扑数据中获取对应于所述第二数据的每个气源到达第二数据对应的智能燃气表的输气拓扑数据作为第三能量参数；
23.所述管理平台a通过所述传感网络平台b将所述第一能量参数、第二能量参数和第
三能量参数发送至管理平台b；所述管理平台b根据所述第一能量参数、所述第二能量参数和所述第三能量参数对所述第一数据进行计算获取第一能量计量数据，并将所述第一能量计量数据通过所述服务平台b发送至所述管理平台a；
24.所述管理平台a对所述第一能量计量数据进行处理生成能量计量数据。
25.进一步的，所述管理平台b从所述第三能量参数提取每个气源到第二数据对应的智能燃气表的各支路长度，并剔除长度大于预设值的支路，形成每个气源的供气长度因子；
26.所述管理平台b根据所述第一能量参数和匹配于所述第一能量参数的供气长度因子获取每个气源对所述智能燃气表的供气贡献值作为第一权重数据；
27.所述管理平台b以所述第一权重数据作为权重对所述第二能量参数进行回归运算生成计量发热参数；
28.所述管理平台b将所述计量发热参数与所述第一数据相乘形成第一能量计量数据。
29.基于能量计量的燃气数据网外运算系统，包括：
30.燃气物联网，被配置为包括依次交互的用户平台、服务平台、管理平台、传感网络平台和对象平台；
31.所述对象平台获取智能燃气表的用气体积数据作为第一数据，并通过所述传感网络平台发送至所述管理平台；所述对象平台获取智能燃气表的位置数据作为第二数据，并通过所述传感网络平台发送至所述管理平台；
32.所述管理平台设置于云平台上形成网内云平台；多个所述网内云平台还交互于至少一个网外云平台，并通过所述网外云平台完成网外运算；
33.所述管理平台根据所述第一数据和所述第二数据生成用气预处理数据，并将所述用气预处理数据通过所述网外云平台进行网外运算生成能量计量数据；
34.所述管理平台通过所述服务平台将所述能量计量数据发送至配置于地区管网中心的用户平台；所述用户平台根据所述能量计量数据进行智能燃气表的用气能量计量。
35.进一步的，所述网内云平台上建立有服务平台a、管理平台a和传感网络平台a；在交互于所述网内云平台的两个平台上分别建立有用户平台a和对象平台a；
36.所述用户平台a、服务平台a、管理平台a、传感网络平台a和对象平台a依次交互，且所述传感网络平台a感知接收所述对象平台a的数据，并发送至所述管理平台a；所述管理平台a对所述对象平台a的数据进行运算处理并通过所述服务平台a发送至所述用户平台a。
37.进一步的，所述管理平台a上建立有用户平台b和对象平台b，并在所述网外云平台上建立服务平台b、管理平台b和传感网络平台b；所述用户平台b、服务平台b、管理平台b、传感网络平台b和对象平台b依次交互。
38.进一步的，所述管理平台a设置有地方燃气输配管网拓扑数据；所述管理平台a根据所述第二数据获取第二数据对应的地方燃气输配管网中气源的数量；
39.当所述气源的数量大于一个时，所述管理平台a获取对应于所述第二数据的每个气源的供气压力作为第一能量参数，并获取对应于所述第二数据的每个气源的发热量作为第二能量参数；所述管理平台a还用于从地方燃气输配管网拓扑数据中获取对应于所述第二数据的每个气源到达第二数据对应的智能燃气表的输气拓扑数据作为第三能量参数；
40.所述管理平台a通过所述传感网络平台b将所述第一能量参数、第二能量参数和第
三能量参数发送至管理平台b；所述管理平台b根据所述第一能量参数、所述第二能量参数和所述第三能量参数对所述第一数据进行计算获取第一能量计量数据，并将所述第一能量计量数据通过所述服务平台b发送至所述管理平台a；
41.所述管理平台a对所述第一能量计量数据进行处理生成能量计量数据。
42.进一步的，所述管理平台b从所述第三能量参数提取每个气源到第二数据对应的智能燃气表的各支路长度，并剔除长度大于预设值的支路，形成每个气源的供气长度因子；
43.所述管理平台b根据所述第一能量参数和匹配于所述第一能量参数的供气长度因子获取每个气源对所述智能燃气表的供气贡献值作为第一权重数据；
44.所述管理平台b以所述第一权重数据作为权重对所述第二能量参数进行回归运算生成计量发热参数；
45.所述管理平台b将所述计量发热参数与所述第一数据相乘形成第一能量计量数据。
46.本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
47.本发明基于能量计量的燃气数据网外运算方法及系统，向燃气物联网提供的较强的计算资源，将复杂计量数据的计算过程放到了网外云平台上完成，而将工作量较小的涉及敏感数据的计算放到了网内云平台上完成，实现了对多个供气来源的燃气管网也可以有效的获取每个燃气表的能量计量数据。
附图说明
48.此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本技术的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
49.图1为本发明实施例方法步骤示意图；
50.图2为本发明实施例方法步骤示意图；
51.图3为本发明实施例方法步骤示意图；
52.图4为本发明实施例系统架构示意图；
53.图5为本发明实施例系统架构示意图；
54.图6为本发明实施例系统架构示意图。
具体实施方式
55.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
56.实施例
57.为了便于对上述的基于能量计量的燃气数据网外运算方法进行阐述，请结合参考图1，示出了本发明实施例所提供的基于能量计量的燃气数据网外运算方法的流程示意图，所述基于能量计量的燃气数据网外运算方法可以应用于图4中的通信架构，进一步地，所述基于能量计量的燃气数据网外运算方法具体可以包括以下步骤s1
‑
步骤s5所描述的内容：
58.s1：建立燃气物联网；所述燃气物联网包括依次交互的用户平台、服务平台、管理平台、传感网络平台和对象平台；
59.s2：所述对象平台获取智能燃气表的用气体积数据作为第一数据，并通过所述传感网络平台发送至所述管理平台；所述对象平台获取智能燃气表的位置数据作为第二数据，并通过所述传感网络平台发送至所述管理平台；
60.s3：所述管理平台设置于云平台上形成网内云平台；多个所述网内云平台还交互于至少一个网外云平台，并通过所述网外云平台完成网外运算；
61.s4：所述管理平台根据所述第一数据和所述第二数据生成用气预处理数据，并将所述用气预处理数据通过所述网外云平台进行网外运算生成能量计量数据；
62.s5：所述管理平台通过所述服务平台将所述能量计量数据发送至配置于地区管网中心的用户平台；所述用户平台根据所述能量计量数据进行智能燃气表的用气能量计量。
63.在本技术的一个实施例中，采用了对象平台来感知智能燃气表的两组数据，其中第一数据是智能燃气表的用气体积数据，用气体积数据是现有的燃气表都可以进行检测的数据，可以通过薄膜传感器、超声波传感器等进行获取；而第二数据则是智能燃气表的位置数据；在现行的燃气系统中，每个智能燃气表都有其对应的编号、地理位置信息和在供气配气拓扑中的位置，在本实施例中，第二数据包括上述的编号、地理位置信息和在供气配气拓扑中的位置。
64.在本技术的一个实施例中，管理平台被配置于网内云平台上，形成了私有云，一些敏感数据会被存储于私有云上，例如一个区域内的管网拓扑数据，但是同时作为私有云，网内云平台自身的计算资源不算丰富，网内云平台还需要参与一些管理平台日常运行的计算工作，所以在本实施例中，采用了网外云平台进行大规模的数据运算工作。
65.在网内云平台上，管理平台完成第一数据和第二数据的预处理，其预处理工作主要是完成数据编码转换和利用一些存储于私有云的敏感数据对第一数据和第二数据进行处理，这些敏感数据出于数据安全考量是不能直接发送给网外云平台的，所以这部分内容需要网内云平台进行计算。而在网外云平台，需要根据用气预处理数据来完成能量计量数据的生成，能量计量数据就作为地区管网中心进行每个燃气表统计的数据。本发明通过这种方式，向燃气物联网提供的较强的计算资源，将复杂计量数据的计算过程放到了网外云平台上完成，而将工作量较小的涉及敏感数据的计算放到了网内云平台上完成，实现了对多个供气来源的燃气管网也可以有效的获取每个燃气表的能量计量数据。
66.在一个实施例中，请参阅图2，步骤s3包括以下子步骤：
67.s31：在所述网内云平台上建立服务平台a、管理平台a和传感网络平台a；在交互于所述网内云平台的两个平台上分别建立用户平台a和对象平台a；
68.s32：所述用户平台a、服务平台a、管理平台a、传感网络平台a和对象平台a依次交互，且所述传感网络平台a感知接收所述对象平台a的数据，并发送至所述管理平台a；所述管理平台a对所述对象平台a的数据进行运算处理并通过所述服务平台a发送至所述用户平台a。
69.在一个实施例中，请参阅图3，步骤s3还包括以下子步骤：
70.s33：在所述管理平台a建立用户平台b和对象平台b，并在所述网外云平台上建立服务平台b、管理平台b和传感网络平台b；所述用户平台b、服务平台b、管理平台b、传感网络平台b和对象平台b依次交互。
71.在一个实施例中，所述管理平台a设置有地方燃气输配管网拓扑数据；所述管理平
台a根据所述第二数据获取第二数据对应的地方燃气输配管网中气源的数量；
72.当所述气源的数量大于一个时，所述管理平台a获取对应于所述第二数据的每个气源的供气压力作为第一能量参数，并获取对应于所述第二数据的每个气源的发热量作为第二能量参数；所述管理平台a还用于从地方燃气输配管网拓扑数据中获取对应于所述第二数据的每个气源到达第二数据对应的智能燃气表的输气拓扑数据作为第三能量参数；
73.所述管理平台a通过所述传感网络平台b将所述第一能量参数、第二能量参数和第三能量参数发送至管理平台b；所述管理平台b根据所述第一能量参数、所述第二能量参数和所述第三能量参数对所述第一数据进行计算获取第一能量计量数据，并将所述第一能量计量数据通过所述服务平台b发送至所述管理平台a；
74.所述管理平台a对所述第一能量计量数据进行处理生成能量计量数据。
75.在本实施例实施时，地方燃气输配管网拓扑数据属于敏感数据，所以必须配置于私有云上，即设置于网内云平台上，首先需要从地方燃气输配管网拓扑数据中获取可能向第二数据对应燃气表直接供气的气源数量，如果气源为一个，那么就可以采用这个气源的发热量直接对所述燃气表直接进行能量计量，而如果气源数量达到两个及以上，那么就需要采用以下的步骤进行准确的燃气能量计量：
76.管理平台a作为网内云平台的运算核心，需要获取每个气源的供气压力，供气压力会直接影响气源对每一个燃气表的供气影响，同时还需要获取每个气源的发热量便于进行能量计量；发明人还发现随着供气管道的延长，供气压力也会衰减，压力衰减后气源对燃气表的贡献程度也会发生变化，所以通过管理平台a还需要获取每个气源到达第二数据对应的智能燃气表的输气拓扑数据，这里的输气拓扑数据主要包括有拓扑结构中的节点和节点之间的距离，通过输气拓扑数据就可以获取不同的支路长度和支路经过的节点。
77.在本实施例实施中，网外云平台需要执行大规模的运算任务，运算过程主要有通过第一能量参数、第二能量参数和第三能量参数进行第一能量计量数据的计算，本实施例中，计算过程可以通过第三能量参数对第一能量参数中的每个因子进行衰减来评估每个气源的贡献度，也可以通过加权计算的方式将第三参数和第一能量参数进行整合。
78.而在一个更具体的实施例中，管理平台a对所述第一能量计量数据进行处理生成能量计量数据，处理过程主要包括以下步骤：
79.将多个第一能量计量数据汇总成为样本库，并以第二数据作为分类依据对所述样本库进行分类计算，生成多个能量计量分类数据库；
80.当接受到新的第二数据时，遍历多个能量计量分类数据库，如果寻找到与新的第二数据相匹配的能量计量分类数据库，则将该能量计量分类数据库对应的发热量直接作为新的第二数据的匹配数据生成新的第二数据对应的能量计量数据。
81.在一个更具体的实施例中，所述管理平台b从所述第三能量参数提取每个气源到第二数据对应的智能燃气表的各支路长度，并剔除长度大于预设值的支路，形成每个气源的供气长度因子；
82.所述管理平台b根据所述第一能量参数和匹配于所述第一能量参数的供气长度因子获取每个气源对所述智能燃气表的供气贡献值作为第一权重数据；
83.所述管理平台b以所述第一权重数据作为权重对所述第二能量参数进行回归运算生成计量发热参数；
84.所述管理平台b将所述计量发热参数与所述第一数据相乘形成第一能量计量数据。
85.本实施例实施时，首先剔除长度大于预设值的支路来减少数据冗余，每个气源可能会有多条到同一个燃气表的支路，所以每个支路一般都需要进行单独的评价，通过对每条支路的评价获取每条支路对燃气表的供气贡献，再将同一个气源的支路数据进行合并后就可以获取每个气源对燃气表的供气贡献值作为第一权重数据。
86.第一权重数据作为权重对第二能量参数进行回归运算后，就可以形成在燃气表处的发热量做为计量发热参数，此时可以将计量发热参数与第一数据相乘就可以形成准确的第一能量计量数据。
87.基于同样的发明构思，参考附图4，本发明实施例还提供基于能量计量的燃气数据网外运算系统，包括：
88.燃气物联网，被配置为包括依次交互的用户平台、服务平台、管理平台、传感网络平台和对象平台；
89.所述对象平台获取智能燃气表的用气体积数据作为第一数据，并通过所述传感网络平台发送至所述管理平台；所述对象平台获取智能燃气表的位置数据作为第二数据，并通过所述传感网络平台发送至所述管理平台；
90.所述管理平台设置于云平台上形成网内云平台；多个所述网内云平台还交互于至少一个网外云平台，并通过所述网外云平台完成网外运算；
91.所述管理平台根据所述第一数据和所述第二数据生成用气预处理数据，并将所述用气预处理数据通过所述网外云平台进行网外运算生成能量计量数据；
92.所述管理平台通过所述服务平台将所述能量计量数据发送至配置于地区管网中心的用户平台；所述用户平台根据所述能量计量数据进行智能燃气表的用气能量计量。
93.在一个实施例中，参考附图5，所述网内云平台上建立有服务平台a、管理平台a和传感网络平台a；在交互于所述网内云平台的两个平台上分别建立有用户平台a和对象平台a；
94.所述用户平台a、服务平台a、管理平台a、传感网络平台a和对象平台a依次交互，且所述传感网络平台a感知接收所述对象平台a的数据，并发送至所述管理平台a；所述管理平台a对所述对象平台a的数据进行运算处理并通过所述服务平台a发送至所述用户平台a。
95.在一个实施例中，参考附图6，所述管理平台a上建立有用户平台b和对象平台b，并在所述网外云平台上建立服务平台b、管理平台b和传感网络平台b；所述用户平台b、服务平台b、管理平台b、传感网络平台b和对象平台b依次交互。
96.图6中还示出了一种更具体的实现方式，管理平台a1和管理平台c都是交互于网外云平台的网内云平台，管理平台a1通过对象平台b1
→
传感网络平台b1
→
管理平台b1
→
服务平台b1
→
用户平台b1的方式交互于网外云平台，同样的管理平台c通过对象平台b2
→
传感网络平台b2
→
管理平台b2
→
服务平台b2
→
用户平台b2的方式交互于网外云平台；管理平台c和管理平台a1共用相同的传感网络平台、管理平台和服务平台实现交互，也有利于数据的共享。
97.在一个实施例中，所述管理平台a设置有地方燃气输配管网拓扑数据；所述管理平台a根据所述第二数据获取第二数据对应的地方燃气输配管网中气源的数量；
98.当所述气源的数量大于一个时，所述管理平台a获取对应于所述第二数据的每个气源的供气压力作为第一能量参数，并获取对应于所述第二数据的每个气源的发热量作为第二能量参数；所述管理平台a还用于从地方燃气输配管网拓扑数据中获取对应于所述第二数据的每个气源到达第二数据对应的智能燃气表的输气拓扑数据作为第三能量参数；
99.所述管理平台a通过所述传感网络平台b将所述第一能量参数、第二能量参数和第三能量参数发送至管理平台b；所述管理平台b根据所述第一能量参数、所述第二能量参数和所述第三能量参数对所述第一数据进行计算获取第一能量计量数据，并将所述第一能量计量数据通过所述服务平台b发送至所述管理平台a；
100.所述管理平台a对所述第一能量计量数据进行处理生成能量计量数据。
101.在一个实施例中，所述管理平台b从所述第三能量参数提取每个气源到第二数据对应的智能燃气表的各支路长度，并剔除长度大于预设值的支路，形成每个气源的供气长度因子；
102.所述管理平台b根据所述第一能量参数和匹配于所述第一能量参数的供气长度因子获取每个气源对所述智能燃气表的供气贡献值作为第一权重数据；
103.所述管理平台b以所述第一权重数据作为权重对所述第二能量参数进行回归运算生成计量发热参数；
104.所述管理平台b将所述计量发热参数与所述第一数据相乘形成第一能量计量数据。
105.以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。