数字孪生油气管道站场建设方案.pptx

,数字孪生油气管道站场建设方案,,,,数字技术特征及基础,,,,,,,,,站场数字孪生建设 数据、模型及算法 数据融合和模型校订 面临的问题与困难,,,,,,数字技术特征,,数字技术导致第四次工业革命，通过智能化改变我们油气生产的设计和运行管理,（说明上图来自于黄维和院士讲座）,,,,,,,,,,,,,,,,,数字化 设计,,智能化 运行,,全产业 数据 综合,,管 道,数字技术特征,,,数字管道,,智能管道、智慧管网,,数 字 孪 生,,数据库知识库,,,数字技术特征,,数字孪生概念,Digital Twin数字孪生数字孪生体是指充分利用物理模型、传感 器、运行历史等数据，集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的 仿真过程，在虚拟信息空间中对物理实体进行镜像映射，反映物理 实体行为、状态或活动的全生命周期过程 DTPP,VP,VRPP-实体；VP-虚拟；VR-实体与虚拟的连接,,虚拟空 间,真实空 间,数据,信息 过程,,,,,（说明上图来自于中石化XX管道公司XX的PPT ）,,目前的应用大多局限于数据的管理工作，数据的采集、分类、整理、显示，无法直接指导与解决 生产问题,,,对数据的利用不足 无法得到数据背后的操作指导意义 o 无法基于历史数据对未来进行预测 o 仅仅是显示界面的改变 没有形成数据驱动模型，来与控制 系统同步,,油气管道系统的数字孪生基础,,,,感觉,理解,动作,硬件,软件,,,,,,,,,,,,,,,D o,2k s,h cond ,ln bbo , 2L4L 2 D 2 ,,,,A *, * f F f, t Z, * S f A * f,,,,A*, x k * * f x k F f, t Z,, * x k S f A * x k * f,,,,s Sff, _ * A*,A* * f Ff t Z,, -,h* Ff Z,* * h f t, A* Q - Wwork * hsat f * hS * Fs,,,PM k * R * Z T k * T g to ta l V- V to ta lliq,,1 , ref,P - Pref,Biso,Characteristics,,,satsatg,n i 1, N umerator Mgi Mgi * Hg Mgnc * Hrefnc Cpg * Te Te ,,,g sat,gg,g,,n i 1,M i M i* H,H,Mg * Hg Hg m gi mg o * t * P *,,,, of A * Hup - Hdn * X2 - X1 F12 X1 - F2 2 X2 Xleak F12 - F2 2,PPMout PPMin * 1 - KDp KDs * * L ,A A0 * exp D * * P - Pref / E*,Xs A*,,,1000000,1 0.0000073P ,F ,, 0 0 ,C DT ,,e ,, A BT 2 2,,,, 2, 1 ,Fcrit Arec * pup up , 1 Y - 1 1 / 2,,,,endif,1,A2 * D AVp2 nf,* P ,f * L Kf,else F 0.0,F 2 2 * gc * Ku **,If P .gt. Py * xo then,,,0.7,D , ,f NRe, * n,,,,,8,1 n, s ,s k y , 1 fV 2,,,2,,Deff NRe,reff K2,1.0, K1 - 2. ,,,K3 , , ,,0*log10, ,,,fDW ,, , * - ,H, f T *,h,Dh * Tg - Tw ,wall,fg f2dnocTg Tsat T,0.25,condcond 1g ,,,d t,wallsat,l g P g,.29,l,.5.24 .24,.45 .49,ll,.79,k l,h p b, ** T- T,, dP 0.75,, 0.0000122 ,,h,Cp ,,模型 数据及数据库 算法 知识库,,油气管道系统数字孪生基础,,,,,数字技术特征及基础,,,,,,,,,站场数字孪生建设 数据、模型及算法 数据融合和模型校订 面临的问题与困难,,,,,,站场数字孪生框架----成品油管道工艺运行为例,,,,SCADA,,,站场实体,,,,数据处 理模型,,,,,,数据分 析模型,,,工艺计 算模型,,,工况预 测模型,,,智能调 控模型,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,基于瞬 态的批 次计划,,,,仪表参 数智能 校准,,,事故工 况智能 调控,,,混油界 面自动 切割,,,设备运 行状态 识别,,,,,,模型层,,,应用层,,,数据层,,,数字孪生模块连接关系,,Digital Thread,优化调 度,控制模 型,工艺模 型,数据模 型,,,,,,站场总体模块关系,,站场工艺控制,,站场工艺和设备孪生体建设,,,,,,,,,,,,,当前液位,最低液位,,,运行时间20天 故障率0.03,,,,50m,,,,,,,,,,,,,,,,,,（说明下图来自于中石化XX管道公司XX的PPT ）,数字孪生站场,,,,,数字技术特征及基础,,,,,,,,,站场数字孪生建设 数据、模型及算法 数据融合和模型校订 面临的问题与困难,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,固有特性、实时数据,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,数据的量与可用性,,数据的量与关联性,,,模型基础 基础参数 物性、系统组成、环境 设备特性 组态 系统模型 建立符合实际的管道和站场模型 数据、知识、逻辑及算法 孪生体的成长 生产管理、控制 事故预测,,,,,,,,压缩机原厂 测试特性,,压缩机现场 实际特性,,二者往往存 在偏差,,安全、高效的工 作区有偏移,,原厂测试数据不 可靠,,,,,,压缩机运行 时各项数据,,,,相似换算,,深度学习,,输出现场实际特 性曲线,,,,研究 原因,,换算 路线,,B,C,A,D E F G,,,,,,,,,,,,,,,,,,管道基础 数据,,运行方案 库,,现场 SCADA数 据,,,,天然气物性数据 管道拓扑结构 压缩机出厂数据,,,,,,,其他数据 进出站压力温度 沿线开站方案 压气站运行数据 其他数据 真实运行数据,,真实能耗数据,,,,,,,,,,,,,,计算物性参数 搭建水力计算模型 搭建压气站模型,,,,搭建水力计算模型 搭建开站方案计算模型 搭建压气站模型,,校核各模型的精确度,,,,,,,,,,基 础 数 据 库,初步应用,,第一阶段---预训练 深度模型的初始化权值网络 第二阶段---整体微调 对预训练后神经网络的各层权值进行整体 微调，有利于权值误差迭代过程收敛性。 跳出局优，达到近似全局最优权值网络。,,,,,,,数据输入,输出与检验,网络训练,,,,大量 数据,,,网络模型,进行训练,,,未训练 数据,,进行校验,网络模型,,,,数据模型算法,初步应用,,,,1、经过225次试算得到了此网络结构 2、预训练时每层平均迭代3027次 3、整体微调时一共迭代了5572次 4、选取了300个样本进行验证 5、最大绝对误差为0.1 平均误差为0.510-2 平均相对误差为0.15 经验证此网络模型满足工程精度要求， 可以使用,模型开站预测结果开站误差超过1站的约占5。,,数据模型算法,初步应用,,,i 1, x tA,G i t x x i 0, w 1N,,,, 0,g dxd2, t x x, w P w 2 ds w 2,,,,,,,, ,,,,, ,,,,gs ,gs ,2,wA h, x ,2,A u, t ,2 w,2 w, , , Q wA x,,,,,,2,0,, ,,,T , bRT a d 3, C 0 D 0 E 0 T 2T 3T 4,P RT BRT A ,m,0m,m,,6,,,,,,T ,d , a ,,,2,1 2 exp 2 ,T,c3,,,,,,,2,0,0,,,,,, 2,, ,4 d T, 3 a , 1 2 bRT, 4 C 0 5 D 0 6 E 0 T 2T 3T 4,h h 0 BRT 2 A,,,,5,5,1,,,,,,,,7 d T,6 a ,,,, ,,,,,,,242,2, 3 3, exp , 2 2,c T,,,p ,u h ,,机理模型算法,初步应用,,,A*, * f F f, t Z,, * S fA * f,,,,A*, x k,* * f t, x k F f Z,, * x k S fA* x k * f,,f,sf, Ff, t Z,_ * S A* ,A* * f,,,,,work,sat,f,* * h fh* Ff A* t - Z A* Q - W, * h,Ss, * h * F,,,P to tal,M k * R * Z T k * T g,V to tal - V liq,,,, ,1 ,ref,P - Pref,Biso,,, Numerator,satsatg,n,i1,Mgi*HgMgnc*HrefncCpg*TeTe ,Mgi ,,,sat,g,m g mg * t * H*n M i M i* ioPi1gg g,Mg * Hg Hg ,,,,,2,2,F12 - F2 2,1 - F2 X2 H,A * Hup - H,Xleak ,dn* X2 - X1 F1 X,PPMout PPMin * 1 - KDp KDs * * L ,A A0 * exp D * * P - Pref / E* Xs ,,,1000000, ,1 0.0000073P ,F ,22 ,00 ,C DT ,,e,, ABT ,,,1/ 2,pupup,Fcrit Arec * ,,, 2 Y -1, 1 , , 1,,,,AVp,1,2 f,A 2 * D,n,2,* P ,f * L K f,,else F 0 . 0 endif,If P,F 2 * g c * K u * *,.gt. P y * xo then,,,0.7,D ,, ,f NRe, * n,,,,1,,, ks 8,s ,y , 1 fV 2 n,,,2,rffe 2K,1.0,,,K3 ,,,, Deff NRe,,, K1 - 2.0*log10,fDW ,,,,,,,,,,D o,2k s,hcond ,ln bbo , 2L4L 2 D 2 ,, ,* , Hfg f cond 2 Tg * Tsat - T wall ,0.25 Dh * Tg - Tw ,hcond f cond1 Tg,,* - T,dP d t,*,hP, 0.0000122,T wallsat,0.75,.24.24,.29,l,.5,ll,l,h p b,l gg ,,,,,,,, ,k .79 Cp.45 .49,,机理模型算法,初步应用,,,,,,,,,,2,2 0,0,2 0,0,1 2 0,1 2 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0 1 2 0,0,0,0 1 2,2,0,0,0,0,1,0,0,1,0 1 2,1 2,C w 2 0,0 C w 2,C w,C w 2 0,,,,0 0 1 2 C w 1,,,,,,,,1 2 ,,1 2 1 2 0,,,,C w 2 ,, C w 2 0,,,,,,,,,,,,,,0 0,1 2 C w 0 0,2 C w 1 2 C w, 0,0 1 2 0 0,0 1 2 0 0, 0,0 1 2 C w ,0 1 2 ,,,,, ,,C w , 2 ,0, , C w , A x ,, 1,, 1,, 2 C w, , 0 0 1 2 ,,,,,000000010, C w ,2 N 方 阵,,,,,,,,,,,0,0,0,0,0,0,2,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,x,R,R 2,R 2 R 2 0,R,R 2,0 R 2 R,B,R C w 0,R,2 C w,,, 0 0,, , 0,,,, 0,, ,,,0 R 2 C w 0,0 R 2 C w 0, 0 0,, 0,,R,,,,,,,, ,,,,2 ,,0 R 2 R 2,, ,,,,,,,,,,,,,,,,,,R 2 C w ,,R 2 C w R,, ,,,, 0000000,2, ,, 2 C w ,,C w, 2 N 方 阵,x, ,C , 1 / 2 C w , , ,,, 1 / C w ,,, 0 0 0, 0 0 0, 0 0 1 / C w 0 0 0 0, 0 1 / 2 0 0 0 1 / 2 C w 0, 0 0 0 0 0 0, 2N 4 矩阵 ,,,,,,,,,1,0,0,0,1,0,0,1,0,0,0,0,0,x,1 C w 0 1,2 C w 0,2 C w 0,1 2 C w 0,0 1 C w, 1 / 2 11 / 2 ,,1 / 2 11 / 2, ,,,, C w, 1,,D ,, ,, 1 ,,, ,2 C w 1 C w ,0 0, 0 ,1 / 2 , 1 ,0 1 / 2 , ,00,,,,,,2 C w ,,2 C w ,,,, 2N N 1 矩 阵 ,,0,2,4,10,12,310 305 300 295 290 285,315,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,37Km处压头（m）,68 仿真时间（s）,,,,,实测压头 估计压头,,初步应用,,技术交流,安装调试,,,,,初步应用,,,,,,,,,初步应用,,,,,数字技术特征及基础,,,,,,,,,站场数字孪生建设 数据、模型及算法 数据融合和模型校订 面临的问题与困难,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,管道孪生和实体系统交互,孪生体预测 管道系统变化 鲁棒闭环控制,实体系统 感知调整 实时调度控制,孪生体 系统适应调整 深度学习算法,SCADA 系统,管道孪生系统与实体系统交互----辅助决策,,实时模式 预测模式 计划模式 决策优化支持系统 故障诊断系统 任务可靠性系统,,智能决策,,,管道孪生系统与实体系统交互----辅助决策,数据处理及数据融合,,,代价函数,,,约束条件 生产系统 相关模型,1 加权的测量误差,2 加权的模型误差,调和模型建立和求解,目标函数,,,,,r,r,min xr ,xe,e,e e,e,x,z, x z,T W,x, g x , z,V x g x , z,s.t.,z xr r r xr z g xe , z xe e e xe g xe , z xlow x xup zlow z zup,,总种群,,子种群,子种群,节点1,节点2,节点 3,子种群,,并 行 遗 传 算 法,,2、用现场稳态数据，构造稳态信息对，建立辅助稳态模型，用于校正黑箱模型参数， 扩大模型适用范围；,,L,u,e, z k 1 , ..., z k nz ,,,,z k gu k d, ...u k d n, 1 , e k ,L 2,,,, e k 1 , ...e k n ,,,Z, ,Z ,动态信息对,,考虑时滞的非线性黑箱动态模型通式,黑箱动态模型,,Z QR ,, Z , QR ,,稳态信息对辅助稳态模型,例如黑箱模型的建立多项式模型 1、用现场动态数据，构造动态信息对，建立考虑时滞的非线性黑箱动态模型（NARMAX）， 描述生产系统非线性动态变化；, 利用正交最小二乘方法（OLS），求黑箱模型参数,调和模型建立和求解,,UWLS,UWLS,,,, arg min J,BLS,1 dyn2 ss,,*,,arg min J J,, ,,,dyn, T,ss,J Z T Z ,J Z QR,Z QR, ,,,T,UWLS,,,J,,W Z , Z ,, Z QR ,, ,V Z QR ,,CLS,dyn,arg min J,,,,s.t.c S,3、结合黑箱动态模型和辅助稳态模型，得到校正后黑箱模型，为状态方程重构打下基础,利用最小二乘扩展方法（UWLS, BLS, CLS） 融合动态和稳态信息，校正黑箱模型参数,例如黑箱模型的建立多项式模型,,调和模型建立和求解,数据处理及数据融合,,,末站G9712031顶G9312030混油密度变化趋势全局图,,,,,,,,,自动批次跟踪,初步应用,,基于调和的估计,基于滤波的动态估计,,,,,,,,,,,仪表正常,总流量计缺 失,单井井底 压力表失效,单井井口 压力表失效,黑箱 模型 模拟 结果,滤波 结合 黑箱 动态 估计 结果,,,,,1,,,,,1,,,,,2,,,,,2,初步应用,,例如天然气管网生产大数据挖掘系统应用架构,,,数据源,,专题数据 库,,大数据挖掘 平台,,应用框架,,,可视化组 件,,,工程算法库,,数据管理,,,中间件,,,配置管理,,,,管道工艺运行数据 挖掘系统,,设备数据挖掘系统 ,,管道环境参数变化 大数据挖掘系统,,专题 系统,,储气库大数据挖掘 系统,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,直 连,,,直 连,,,,,,,,,,,,,挖掘算法库,,,知识库,,,,,,数字技术特征及基础,,,,,,,站场数字孪生建设 数据、模型及算法 数据融合和模型校订,,,面临的问题与困难,,,,,,,油气管道数字孪生技术应用设想,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,顶层设计,实施 不一定功能强大， 但要实实在在， 可用、好用,,,我们目前所面临的现实 1、数字化、智慧化的趋势是确定无疑的，但是，目前数字化的基础不扎实。孪生困难 2、机遇与陷阱并存数字化将创造一个更大的市场，谁拥有核心技术，谁主动。 3、 “数字孪生” ----- 我们对孪生体的需求是什么 4、管道“数字孪生”将给我们带来什么 5、主导和对人才的需求,面临的问题与困难,,,自顶向下的设计与实施 指标量化与统一 数据统一 数据库打通 业务模型梳理 理论模型建立 模型一致性 ,面临的问题与困难,,,,,,根据规划，我国将继续完善四大油气战略 通道及国内骨干管网建设，建成“横跨东 西、纵贯南北、覆盖全国、联通海外、资 源多元、调度灵活、安全可靠”的油气运 输体系。 数字化是大势所趋。管道行业的数字化， 与其他行业一样，面临着机遇与挑战。 数字孪生体建设也是必然和必须。 共同努力。紧跟时代发展。,结束语,,,,,,,,,,