物聯(lián)網(wǎng)分布式LNG智慧生產(chǎn)供應(yīng)系統(tǒng)軟件開發(fā)

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在運輸、儲存、使用的過程中存在著諸多問題，為了應(yīng)對LNG的運輸路徑優(yōu)化和檢測管理過程中的問題，在監(jiān)測和解決問題的同時，探索開發(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)有國際資源能源版圖。把握全球能源變革發(fā)展趨勢和我國能源產(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)對氣候變化，以綠色低碳技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用為重點，引導(dǎo)能源綠色消費，推廣能源綠色產(chǎn)品，具有重要意義。

1 我國LNG能源現(xiàn)狀

我國的天然氣能源分布不均衡，雖然目前我國大中型城市已經(jīng)基本實現(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)無法體會到天然氣為日常的生產(chǎn)生活帶來的便利。所以以LNG為主的點狀分布能源供應(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：LNG燃?xì)馐且允?、天然氣開采及加工過程中的副產(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，被國家列為A類綠色LNG能源。LNG燃?xì)獬裏嶂蹈摺⑷紵欧徘鍧嵧?，與CNG天然氣和液化石油氣相比，運輸、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，對于提高能源利用效率具有重要的戰(zhàn)略意義和現(xiàn)實意義。

采用LNG作為能源也存在一定問題：LNG易受環(huán)境變化影響，LNG在絕熱儲存罐內(nèi)，外界任何傳入的熱量都會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壓力降到沸點壓力以下時，將有一定量的液體蒸發(fā)成為氣體，同時液體溫度也隨之降低到其在該壓力下的沸點，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存運輸中經(jīng)常遇到的問題。其次，LNG儲罐和管道設(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，如果不及時檢測裂縫并加以修復(fù)，它便會逐漸擴(kuò)散，極易與潛在火源或者靜電接觸發(fā)生危險。且LNG低溫蒸汽對人體也有著一定的損害，短時間內(nèi)，會造成呼吸困難，如果吸入純凈的LNG而不及時脫離現(xiàn)場，很快會造成危險，會在幾分鐘內(nèi)造成窒息死亡，當(dāng)空氣中的含氧量降低，操作人員沒有任何感覺，且沒有警示，等意識到，為時已晚。

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，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)國家“煤改氣”政策的實施，不僅可以為當(dāng)?shù)鼐用裆钐峁┍憷铱梢詾楫?dāng)?shù)氐墓I(yè)生產(chǎn)提高效益。

2 LNG智慧云助手

目前我國的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)已初見規(guī)模，然而在LNG的供應(yīng)管理以及運輸?shù)陌踩?、路徑?yōu)化方面仍存在許多問題?；谖锫?lián)網(wǎng)分布式LNG能源智慧生產(chǎn)供應(yīng)系統(tǒng)開發(fā)以下軟件來應(yīng)對LNG的運輸路徑優(yōu)化和監(jiān)測管理過程中的問題。

2.1 設(shè)計理念

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)，針對合作能源公司管理層與運輸管理層開發(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，可以通過“智慧云助手”的使用來宣傳企業(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

通過對物聯(lián)網(wǎng)分布式LNG能源供應(yīng)系統(tǒng)軟件開發(fā)探索的分析可以看出，要想該系統(tǒng)在LNG能源公司、運輸公司的互聯(lián)網(wǎng)電商平臺中立足，必須始終致力于幫助與解決企業(yè)管理層的管理問題與效率問題，將用戶的需求與體驗感作為軟件設(shè)計的出發(fā)點與落腳點，同時要突出特點，設(shè)計出符合市場預(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)計的總稱。在UI設(shè)計中，設(shè)計師必須考慮到用戶不同階段的需求，如對設(shè)計可用性的需求、對設(shè)計使用愉悅程度的需求等，讓用戶在使用該軟件的過程中體驗到人文關(guān)懷，獲得更有效的互動體驗。“智慧云助手”通過人性化的交互設(shè)計，將人機(jī)互動的結(jié)果用視覺語言呈現(xiàn)出來。

2.3 產(chǎn)品定位

客戶無論是LNG運輸企業(yè)還是全產(chǎn)業(yè)鏈經(jīng)營的能源公司，對物聯(lián)網(wǎng)分布式LNG能源智慧生產(chǎn)供應(yīng)系統(tǒng)均有需求，該軟件對于融合公司關(guān)聯(lián)企業(yè)儲能設(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)展有一定的推動作用，對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)新型能源消費生態(tài)與產(chǎn)業(yè)體系。

2.4 基礎(chǔ)功能

如圖1所示，LNG運輸企業(yè)可以使用“智慧云助手”，通過GPS系統(tǒng)實時顯示用戶地理位置，同時根據(jù)原料站與用戶站剩余LNG液位量和地理位置規(guī)劃LNG運輸線路，合理運輸LNG，降低運輸成本，每一次運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)、運送、使用的動態(tài)均衡，降低運輸成本，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，運用導(dǎo)航功能實現(xiàn)運輸?shù)木_定位與實時監(jiān)測，將基點、氣化站、運輸路線準(zhǔn)確定位在云地圖，從而實現(xiàn)運輸?shù)男屎途_性。駕駛員想知道車輛位置時，可以登陸車主賬戶所綁定的LNG專業(yè)運輸車，通過軟件點名，車輛會自動在軟件上定位當(dāng)前位置。歷史軌跡回放，可以回放任一時間段的行程及該時間段任何時刻的狀態(tài)，包括時間、地點、速度、方向、停靠時間等，用來檢查車輛的行駛線路、加油站、過路費信息。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，或刻錄到光盤保存。根據(jù)覆蓋地區(qū)的基點定位，軟件將在云數(shù)據(jù)庫中選擇最佳的運行路線，優(yōu)化時間管理和空間運行，以便達(dá)到精確快捷的目的。車輛、路線、基點、衛(wèi)星四位一體，實時監(jiān)控，最優(yōu)選擇，為運輸車保駕護(hù)航。

結(jié)論：通過物聯(lián)網(wǎng)分布式LNG智慧生產(chǎn)供應(yīng)系統(tǒng)軟件的開發(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LNG運輸車以及儲罐的實時監(jiān)測和安全預(yù)警提供保障，同時更方便直觀地對系統(tǒng)和用戶進(jìn)行動態(tài)管理。軟件提供了更方便快捷、安全高效的管理體系，通過軟件的使用可以提高用戶依賴度，增加用戶黏性。對于LNG行業(yè)來講，“智慧云助手”服務(wù)于LNG運輸企業(yè)，提供優(yōu)質(zhì)穩(wěn)定的貨源，打造可持續(xù)發(fā)展的運輸鏈，保障線路運輸規(guī)劃的合理性，為運輸企業(yè)提供高效、節(jié)能、合理、便捷的管理服務(wù)。同時通過軟件的開發(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)，實現(xiàn)了新能源與新技術(shù)的智慧結(jié)合。