Система оптимизатора для трубопроводов

Система оптимизатора для трубопроводов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Система трубопроводов обычно обеспечивает работу непрерывного трубопровода, укомплектованного таким оборудованием, как, например, трубопроводная арматура, компрессорные станции, системы связи и измерительные устройства, для транспортировки жидких или газообразных веществ из одного места в другое, обычно из одного места (или мест) производства или переработки в другое место или в другие места использования. Например, на чертеже Фиг. 1 проиллюстрирована система сдвоенного трубопровода, которая содержит два трубопровода: трубопровод газообразного азота, идущий параллельно трубопроводу газообразного кислорода. Показано несколько установок, расположенных в различных местах вдоль трассы трубопровода, в которых работают установки для разделения воздуха, компрессоры, вспомогательные компрессорные установки, регуляторы и другие элементы оборудования, предназначенные для подачи вещества в трубопровод.

Оптимизация работы системы трубопроводов, например той, которая показана на Фиг. 1, является сложной задачей. В частности, оптимизация системы трубопроводов с учетом затрат на энергоснабжение в различных узлах, реконфигурируемых элементов (например, элемента трубопровода, который может функционировать таким образом, что увеличивает давление либо расход или уменьшает значения давления либо значения расхода в конкретном узле трубопровода) и предусмотренных контрактными обязательствами требований к параметрам на выходе и к давлению, и в различных узлах, оказалась сложной задачей. До настоящего времени имеющиеся на рынке системы оптимизации трубопроводов обычно являлись неспособными обеспечить удовлетворительные решения для конфигурирования сложных систем трубопроводов. В частности, имеющиеся на рынке системы оптимизации трубопроводов были неспособными обеспечивать учет множества факторов, которые могут влиять на эксплуатационные расходы при эксплуатации трубопровода. Например, имеющиеся в настоящее время системы оптимизации не были предназначены для системы трубопроводов, сконфигурированной для транспортировки более одного вещества (например, для системы сдвоенного трубопровода, показанной на Фиг. 1); они не обеспечивали учет всех особенностей контрактов с заказчиками (например, обеих особенностей: "контрактов, обязывающих покупателя купить товар или выплатить неустойку" со стороны производителя, эксплуатирующей трубопровод, и требований обеспечения минимального давления/скоростей потока с той стороны, эксплуатирующей трубопровод, для которой производят поставку); и они не обеспечивали оптимизацию конфигурации реконфигурируемых элементов сети трубопроводов. Вместо этого такие системы часто налагают ограничения на множество этих переменных и предпринимают попытку оптимизации отдельного аспекта эксплуатации трубопровода, предполагая, что остальные аспекты могут быть оптимизированы независимо. Часто это приводит к субоптимальным решениям. Кроме того, даже несмотря на то что существующие в настоящее время системы оказались способными распознавать более высококачественное решение, они часто неспособны делать это за приемлемое количество времени.

Соответственно, остается потребность в создании способов оптимизации работы системы трубопроводов. Как правило, процесс оптимизации должен использоваться для определения такого допустимого состояния эксплуатации трубопровода, которое удовлетворяет любым эксплуатационным требованиям, физическим возможностям и сводит к минимуму эксплуатационные расходы, в особенности потребляемую мощность.

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения оно относится к моделированию и к оптимизации операций по эксплуатации трубопровода. Один вариант осуществления настоящего изобретения включает в себя способ оптимизации эксплуатации системы трубопроводов. Способ обычно содержит следующие операции: считывают входные данные, причем эти входные данные описывают систему трубопроводов, подлежащую оптимизации, и осуществляют генерацию совокупности решений, где каждое решение из этой совокупности определяет допустимое рабочее состояние для системы трубопроводов. Кроме того, способ обычно содержит следующие дополнительные операции: выполняют процедуру генетической оптимизации этой совокупности до тех пор, пока не будет выполнено условие завершения, определенное входными данными, и из решений, входящих в состав этой совокупности, производят выбор того оптимизированного эксплуатационного решения, которое имеет наилучшую оценку.

Способ обычно содержит следующую дополнительную операцию, выполняемую после того, как осуществлена генерация оптимизированного эксплуатационного решения: для оптимизированного эксплуатационного решения осуществляют генерацию оптимизированного решения для давления, которое определяет давление на выходе, имеющееся в текущий момент времени в одном или в большем количестве пунктов доставки в системе трубопроводов, и входное давление в одном или в большем количестве производящих узлов системы трубопроводов, с использованием процедуры прямой оптимизации давления.

Выполнение процедуры генетической оптимизации обычно содержит следующие операции: видоизменяют, по меньшей мере, один аспект допустимого рабочего состояния, определенного, по меньшей мере, одним из решений из этой совокупности, выполняют моделирование работы системы трубопроводов в соответствии с рабочим состоянием, определенным видоизмененным решением, и производят оценку эффективности видоизмененного решения. Кроме того, процедура оптимизации обычно содержит следующую дополнительную операцию: добавляют видоизмененное решение к упомянутой совокупности и из совокупности удаляют решение с наихудшей оценкой.

В конкретном варианте осуществления изобретения начальная совокупность решений может содержать первую группу решений и вторую группу решений. Как правило, генерация первой группы решений может быть осуществлена согласно эвристическим правилам, а генерация второй группы решений может быть осуществлена с использованием случайного процесса.

В конкретном варианте осуществления изобретения операция видоизменения, по меньшей мере, одного аспекта допустимого рабочего состояния, определенного решением, обычно может содержать следующие операции: производят выбор способа видоизменения решения и производят выбор, по меньшей мере, одного решения из упомянутой совокупности для его видоизменения в соответствии с выбранным способом видоизменения решения.

Может быть использовано любое количество способов видоизменения решения. Например, один способ видоизменения решения содержит операцию видоизменения решения из упомянутой совокупности по случайному закону, другой способ содержит операцию видоизменения решения на основании эвристического правила, а третий способ содержит операцию скрещивания двух или большего количества решений. Кроме того, поскольку входные данные могут относиться к реально используемой системе трубопроводов, то источником входных данных может являться база данных о состоянии системы, описывающая реальное текущее рабочее состояние системы трубопроводов. Входные данные могут быть предоставлены в структурированном виде, например, на широко используемом расширяемом языке гипертекстовой разметки (XML), который используют для описания данных.

Другой вариант осуществления изобретения включает в себя способ оптимизации эксплуатации системы трубопроводов. Способ обычно содержит следующие операции: осуществляют генерацию оптимизированного эксплуатационного решения для производства вещества, подаваемого в систему трубопроводов, с использованием способа оптимизации, основанного на генетическом алгоритме, для оптимизации совокупности начальных решений. Способ оптимизации, основанный на генетическом алгоритме, может быть сконфигурирован таким образом, что обеспечивает оптимизацию совокупности начальных решений, осуществляя генерацию оптимизированного эксплуатационного решения согласно описанным выше способам. Способ обычно содержит следующую дополнительную операцию: для оптимизированного эксплуатационного решения осуществляют генерацию оптимизированного решения для давления, которое определяет давление на выходе, имеющееся в одном или в большем количестве пунктов доставки в системе трубопроводов, и входное давление, которое следует создать в одном или в большем количестве производящих узлов системы трубопроводов, с использованием способа прямой оптимизации давления.

В конкретном варианте осуществления изобретения рабочее давление (давление на выходе) для одного или большего количества пунктов доставки не выходит за пределы интервала, ограниченного требуемым минимальным давлением доставки для каждого соответствующего пункта доставки и максимальным допустимым давлением на входе для каждого соответствующего производящего узла системы трубопроводов.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ФИГУР ЧЕРТЕЖЕЙ

Для более глубокого понимания сущности и задач настоящего изобретения следует изучить приведенное ниже подробное описание совместно с сопроводительными чертежами, на которых схожие элементы обозначены одинаковыми или аналогичными номерами позиций и на которых изображено следующее:

на Фиг. 1 изображена карта, на которой проиллюстрирована существующая система трубопроводов;

на Фиг. 2 проиллюстрирована система, используемая для оптимизации аспектов эксплуатации системы трубопроводов, согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения;

на Фиг. 3A-3G проиллюстрирован иерархический набор элементов данных, используемых для моделирования аспектов эксплуатации системы трубопроводов, подлежащей оптимизации, согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения;

на Фиг. 4 проиллюстрирован набор модулей ввода, которые могут содержаться в прикладной программе оптимизации трубопроводов, показанной на Фиг. 2, согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения;

на Фиг. 5 проиллюстрирован набор модулей оптимизации, которые могут содержаться в прикладной программе оптимизации трубопроводов, показанной на Фиг. 2, согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения;

на Фиг. 6 проиллюстрирован способ оптимизации аспектов эксплуатации трубопровода согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения;

на Фиг. 7 проиллюстрирован способ выполнения процедуры оптимизации, используемой для оптимизации аспектов эксплуатации трубопровода, согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения;

на Фиг. 8 проиллюстрирован способ моделирования работы трубопровода согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения; и

на Фиг. 9 проиллюстрированы операции, выполняемые модулем прямой оптимизации давления, согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В вариантах осуществления настоящего изобретения предложена компьютеризированная система оптимизации, которая может использоваться для оптимизации множества аспектов эксплуатации трубопровода. В общем случае термин "оптимизация" здесь используют для описания такого изменения состояния эксплуатации трубопровода, которое обеспечивает превосходство по сравнению с другими состояниями, обычно с точки зрения потребляемой мощности или иных эксплуатационных расходов. В вариантах осуществления настоящего изобретения предложена система оптимизации, которая может использоваться для определения низкозатратных решений задачи соответствия ограничениям, наложенным на эксплуатацию трубопровода. Однако следует отметить следующее: не требуется, чтобы варианты осуществления настоящего изобретения обязательно обеспечивали определение оптимального или наилучшего решения относительно конфигурации трубопровода. Вместо этого термин "оптимизация" обычно относится к отысканию приемлемых решений для сложных задач за приемлемое количество времени.

В одном из вариантов осуществления изобретения система оптимизации представляет собой прикладную программу, сконфигурированную таким образом, что она производит поиск высококачественного решения для задачи оптимизации. В случае системы трубопроводов система оптимизации производит поиск таких установочных параметров оборудования и таких конфигураций, которые удовлетворяют требованиям потребителя и эксплуатационным требованиям и при этом также сводят к минимуму затраты на энергоснабжение.

Примерами вариантов оптимизации, которые могут быть определены или сгенерированы системой оптимизации, являются в том числе следующие: снижение затрат на энергоснабжение путем перемещения производственной деятельности между различными производственными установками, оптимизация установочных параметров компрессоров, конфигурирование элементов трубопровода, способных выполнять множество функций, и выполнение ограничивающих условий, налагаемых на работу системы. Таким образом, система оптимизации может использоваться для минимизации затрат на энергоснабжение, необходимых для работы трубопровода, также обеспечивая значения давления (потока вещества) на выходе, предусмотренные контрактными обязательствами, для потребителей, находящихся в различных узлах трубопровода.

В одном из вариантов осуществления изобретения действующие ограничения могут содержать ограничения двух типов: "жесткие" ограничения и "мягкие" ограничения. Жесткое ограничение представляет собой требование, которому должно удовлетворять решение задачи оптимизации, если решение считают допустимым. Например, решением может являться поставка продукции заказчикам при требуемых значениях давления, при этом может иметь место превышение жесткого ограничения на максимальное давление в любой части трубопровода. Нарушение жесткого ограничения делает решение недопустимым. Дополнительными примерами жестких ограничений являются в том числе: минимальное и максимальное значения давления и объемы прокачки через сегменты трубопровода, максимальные значения проходных отверстий задвижек в регуляторах, ограничения, требующие включения и отключения производственной установки, и физические ограничения, налагаемые на модели компрессоров.

Мягким ограничением является такое ограничение, налагаемое на работу трубопровода, которое желательно удовлетворить, но удовлетворение этого условия не является необходимым условием для того, чтобы решение было допустимым. Например, мягким ограничением может являться уменьшение выпуска газов в атмосферу в производственных установках. Существует множество ситуаций, в которых должен происходить выпуск газов в атмосферу, но до тех пор, пока выпуск газов в атмосферу не делает решение недопустимым, требование относительно того, что выпуск в атмосферу должен быть сведен к минимуму, является мягким, а не жестким ограничением. Другим примером мягкого ограничения является договор, обязывающий покупателя купить товар или выплатить неустойку, когда компания, эксплуатирующая трубопровод, должна заплатить за имеющуюся в наличии продукцию или за имеющиеся в наличии вещества вне зависимости от того, использованы они или нет. В случае мягкого ограничения, если другие показатели эффективности конкретной конфигурации трубопровода компенсируют понесенную штрафную неустойку, то такая конфигурация может быть приемлемой или даже предпочтительной.

Варианты осуществления настоящего изобретения описаны здесь применительно к эксплуатации сети сдвоенного трубопровода, сконфигурированной таким образом, что она обеспечивает транспортировку обоих веществ: газообразного кислорода (ГК (GOX) или O₂) и газообразного азота (ГА (GAN) или N₂). То есть варианты осуществления настоящего изобретения описаны применительно к системе трубопроводов, показанной на карте из Фиг. 1. Однако для обычных специалистов в данной области техники понятно, что варианты осуществления настоящего изобретения могут быть приспособлены для оптимизации эксплуатации трубопровода для сетей трубопроводов, сконфигурированных для транспортировки большего (или меньшего) количества веществ чем два вещества, в том числе иных веществ, чем O₂ или N₂.

На Фиг. 2 изображена блок-схема, на которой проиллюстрирована система 200, используемая для оптимизации аспектов эксплуатации системы трубопроводов, согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения. Как правило, показанные на чертеже компоненты, входящие в состав системы 200, могут быть реализованы в виде компьютерных прикладных программ, сконфигурированных для существующих компьютерных систем, которыми являются, например, настольные компьютеры, серверные компьютеры, портативные компьютеры, планшетные компьютеры и т.п. Однако описанные здесь прикладные программы не ограничены какой-либо конкретной вычислительной системой и могут быть приспособлены для целесообразного использования новых вычислительных систем по мере их появления. Кроме того, система 200 может быть приспособлена для использования в многопроцессорных средах, например в системе с множеством центральных процессоров (ЦП) и совместно с распределенными и параллельными системами, которыми являются, например, кластеры или сети вычислительных устройств.

Кроме того, проиллюстрированные прикладные программы в системе 200 могут выполняться в распределенных системах, осуществляющих обмен информацией через компьютерные сети, в том числе через локальные вычислительные сети или через большие глобальные сети, например через сеть Интернет. К тому же в одном из вариантов осуществления изобретения компоненты системы 200 могут быть реализованы в виде прикладной программы (или прикладных программ), хранящейся на считываемых посредством компьютера средах, таких как, например, постоянное запоминающее устройство на компакт-диске (CD-ROM), постоянное запоминающее устройство на универсальном цифровом диске (DVD-ROM), модуль флеш-памяти, или на иных материальных средах для хранения информации.

Как правило, программы, выполняемые для реализации вариантов осуществления настоящего изобретения, могут являться частью операционной системы или конкретного приложения, компонента, программы, модуля, объекта или последовательности команд. Компьютерная программа из настоящего изобретения обычно состоит из множества команд, которые собственный компьютер транслирует в машинно-считываемый формат и, следовательно, в исполняемые команды. К тому же программы состоят из переменных и структур данных, которые либо хранятся локально относительно программы, либо находятся в памяти или в запоминающих устройствах. Кроме того, различные описанные ниже программы могут быть идентифицированы на основании того приложения, для которого они реализованы в конкретном варианте осуществления настоящего изобретения. Однако следует понимать, что любая приведенная ниже конкретная номенклатура программ использована просто для удобства, и, следовательно, настоящее изобретение не следует ограничивать его использованием исключительно в каком-либо конкретном приложении, которое определено и/или подразумевается такой номенклатурой.

Как показано на чертеже, система 200 содержит прикладную программу 210 оптимизации, базу 215 данных о состоянии трубопровода, входные файлы 220 и выходные файлы 255. Входные файлы 220 могут содержать модель 225 системы трубопроводов, описывающую трубопровод, подлежащий оптимизации, ограничения, наложенные на трубопровод, цели оптимизации и параметры для процедуры оптимизации. Эта информация может также содержать сведения о текущем состоянии различных установок, установочные параметры компрессоров, сведения о текущей конфигурации многофункциональных элементов трубопровода и т.д. Как проиллюстрировано на чертеже, модель 225 системы трубопроводов содержит модель 235 сети трубопроводов и модели 230 установок. Модель 235 сети трубопроводов описывает топологию системы трубопроводов, подлежащей оптимизации, а модели 230 установок описывают одну или большее количество производственных установок, соединенных с системой трубопроводов, которую описывает модель 235 системы трубопроводов. В системе трубопроводов, проиллюстрированной на Фиг. 1, производственные установки могут содержать установку для разделения воздуха (УРВ), испарители и компрессоры, которые повышают давление и приток газа в трубопровод. Само собой разумеется, что для других сетей трубопроводов могут использоваться другие элементы для ввода вещества в трубопровод и для создания давления в нем.

В одном из вариантов осуществления изобретения модель 225 системы трубопроводов может быть составлена с использованием расширяемого языка гипертекстовой разметки (XML). Язык XML является широко используемым стандартом для создания языков разметки, используемых для описания структуры данных. Язык XML предоставляет автору возможность задавать свои собственные теги разметки и свою собственную структуру документа. Кроме того, на рынке имеется множество программ просмотра и редакторов файлов на расширяемом языке гипертекстовой разметки (XML). Используя такие редакторы, пользователь может создавать, сохранять и видоизменять модель 225 системы трубопроводов. Элементы моделей 230 установок и модель 235 сети трубопроводов более подробно проиллюстрированы на Фиг. 3A-3G с использованием в качестве примера грамматики расширяемого языка гипертекстовой разметки (XML).

База 215 данных о состоянии трубопровода предоставляет информацию о текущем состоянии работы системы трубопроводов. В одном из вариантов осуществления изобретения входные файлы 220 могут быть созданы с использованием информации, полученной из базы 215 данных о состоянии трубопровода. Другими словами, модель 225 системы трубопроводов может отражать реальное состояние работы существующего трубопровода (например, системы трубопроводов, показанной на Фиг. 1). В альтернативном варианте осуществления изобретения пользователи могут задавать множество гипотетических топологий и конфигураций трубопровода. Это позволяет использовать систему 200 для выполнения анализа потенциально возможных изменений существующего трубопровода по принципу "что произойдет, если". Помимо прочего, пользователи могут создавать модель 225 системы трубопроводов, например, для анализа преимуществ, которые могут быть получены за счет модернизации оборудования, для анализа затрат на добавление нового потребителя и для анализа преимуществ от добавления нового оборудования.

Прикладная программа 210 оптимизации может быть сконфигурирована таким образом, что определяет высококачественное решение для конфигурации системы трубопроводов, описанной посредством входных файлов 220. Такое решение может определять установочные параметры для каждого конфигурируемого элемента системы трубопроводов, и решение может также удовлетворять действующим ограничениям, которые определены входными файлами 220. В одном из вариантов осуществления изобретения прикладная программа 210 оптимизации содержит несколько модулей, сконфигурированных таким образом, что они выполняют различные функции, связанные с процедурой оптимизации. Как показано на чертеже, прикладная программа 210 оптимизации содержит модуль 240 ввода, модуль 260 интерфейса пользователя, модуль 245 оптимизации и модуль 250 вывода.

Модуль 260 интерфейса пользователя обеспечивает возможность взаимодействия пользователя с прикладной программой 210 оптимизации. Например, модули 260 интерфейса пользователя могут обеспечивать графический интерфейс пользователя, ГИП (GUI), который предоставляет возможность графического редактирования модели 235 сети трубопроводов, моделей 230 установок, параметров, связанных с компонентами трубопровода, а также позволяет пользователям проверять результаты оптимизации. Описание особенностей модуля 240 ввода приведено ниже со ссылкой на Фиг. 4.

Модуль 245 оптимизации может быть сконфигурирован таким образом, что выполняет цикл оптимизации с использованием входных файлов 220. В одном из вариантов осуществления изобретения выходными данными цикла оптимизации является наилучшее решение для конфигурации трубопровода, определенной модулями 245 оптимизации, с учетом временных и других ограничений, содержащихся во входных файлах 220. Описание особенностей модуля 245 оптимизации приведено ниже со ссылкой на Фиг. 5. Модуль 250 вывода может быть сконфигурирован таким образом, что производит обработку результатов цикла оптимизации, выполненной модулями 245 оптимизации. Например, модули 250 вывода могут быть сконфигурированы таким образом, что осуществляют генерацию нескольких отчетов, предоставляемых пользователю (например, выходных файлов 255), в которых приведены результаты данного цикла оптимизации.

В одном из вариантов осуществления изобретения модули 250 вывода сконфигурированы таким образом, что осуществляют генерацию файла на расширяемом языке гипертекстовой разметки (XML), описывающего наилучшее решение, найденное во время цикла оптимизации, вместе с оценкой этого решения. Например, модули 245 оптимизации могут осуществлять генерацию файла сводки, описывающего, какое количество времени заняло выполнение цикла, какие параметры оптимизации были использованы, сведения о каких именно системах трубопроводов содержались во входных файлах 220 и т.д. и любые необычные условия или подозреваемые ошибки в данных, которые имели место во время цикла оптимизации.

На Фиг. 3A-3G проиллюстрирован иерархический набор элементов данных, используемых для моделирования аспектов эксплуатации системы трубопроводов, подлежащей оптимизации, согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения. На этих чертежах показано графическое представление приведенной в качестве примера грамматики расширяемого языка гипертекстовой разметки (XML) для описания модели 225 системы трубопроводов. Элементы данных, показанные на Фиг. 3A-3G, приспособлены для отображения системы трубопроводов, проиллюстрированной на Фиг. 1. Однако для специалистов в данной области техники понятно, что грамматика языка XML может быть определена таким образом, что описывает любое количество различных систем трубопроводов. По существу, конкретные элементы языка XML, описанные ниже, приведены в качестве примера варианта осуществления модели 225 системы, и для других систем трубопроводов могут быть определены иные элементы языка XML. К тому же, как известно, документ на расширяемом языке гипертекстовой разметки (XML) организует элементы данных в иерархическую структуру, начинающуюся с одиночного корневого элемента. Каждый элемент может содержать один или большее количество подэлементов и/или атрибутов. На Фиг. 3A-3G каждый элемент представлен в виде помеченного прямоугольника, который может быть расширен для показа любых подэлементов.

Сначала на Фиг. 3A показан корневой элемент приведенной в качестве примера грамматики языка XML, начинающейся с модели 300 системы трубопроводов. Модель 300 системы трубопроводов содержит два подэлемента: элемент 335 "система трубопроводов" и элемент 330 "производственные установки". Прямоугольники расширения, показанные в левой части элемента 335 "система трубопроводов" и элемента 330 "производственные установки", указывают, что эти элементы данных могут содержать подэлементы. Кроме того, данные 305 "диапазон значений" могут указывать любые ограничения, налагаемые на количество элементов заданного типа в данной модели 300 системы. Таким образом, в этом примере модель данных для трубопровода содержит одну модель 300 системы (то есть один корневой элемент), один или два элемента 335 "система трубопроводов" и может содержать любое количество элементов 330 "производственные установки". На Фиг. 3B-3D более подробно проиллюстрирован элемент 330 "производственные установки", а на Фиг. 3E-3G более подробно проиллюстрирован элемент 335 "система трубопроводов".

На чертеже Фиг. 3B более подробно проиллюстрирован элемент 330 "производственные установки". Как показано на этом чертеже, элемент 330 "производственные установки" содержит элемент 337 "производственная установка". Элемент 337 "производственная установка" может отображать реальную (или предполагаемую) производственную установку, в которой производят вещество и вводят его в трубопровод. Элемент 330 "производственные установки" может содержать любое количество элементов 337 "производственная установка", представляющих производственные установки в данной модели данных. Пунктирные линии элемента 337 "производственная установка" использованы для обозначения того, что этот элемент не является обязательным для действительной модели 300 системы. Другими словами, может быть создан такой элемент 300 "модель системы", который не содержит каких-либо элементов 337 "производственная установка". Как показано на чертеже, каждый элемент 337 "производственная установка" содержит идентификатор 339 производственной установки и данные 341 о конкретном газе. Кроме того, каждый элемент 337 "производственная установка" может содержать подэлементы, отображающие установку 340 для разделения воздуха (УРВ). УРВ обычно является частью оборудования, используемого для очистки и получения O₂ или N₂ из атмосферного воздуха.

На Фиг. 3C проиллюстрированы подэлементы, которые могут быть определены для элемента 340 "УРВ", согласно описываемой грамматике языка XML, которая приведена в качестве примера. Как показано на чертеже, элемент 340 "УРВ" содержит элемент 341 "базовые характеристики оборудования". В этом примере элемент 341 "базовые характеристики оборудования" содержит подэлементы 343 для точного определения описания максимального потока, минимального потока, затрат на энергоснабжение и рабочего состояния УРВ 340. В дополнение к этому, элемент 340 "УРВ" может содержать набор коэффициентов 345, используемых для описания в уравнении для мощности, которое отображает УРВ 340. Как более подробно описано ниже, эти коэффициенты могут быть использованы как на этапе моделирования, так и на этапе оптимизации модели 225 системы трубопроводов.

На Фиг. 3D проиллюстрированы подэлементы, которые могут быть определены для элемента 341 "данные о конкретном газе", представляющие собой часть описываемой грамматики языка XML, которая приведена в качестве примера. Как показано на чертеже, элемент 341 "данные о конкретном газе" содержит элемент 342 "узел". Этот элемент модели данных может использоваться для указания того узла системы трубопроводов, в котором выход производственной установки входит в систему трубопроводов. Описание узлов как элемента системы 335 трубопроводов приведено ниже со ссылкой на Фиг. 3E. Ссылочная позиция 345 указывает, что экземпляр элемента 341 "данные о конкретном газе" в модели данных может содержать элементы одной из двух ветвей (или ни одной из двух ветвей). В этом примере элемент 341 "данные о конкретном газе" может содержать элемент "давление на входе" и модель 349 компрессора или элемент 350 "альтернативный источник поставок" и элемент 351 "затраты". Верхняя ветвь содержит элементы данных для элемента 347 "давление на входе" и для элемента 349 "компрессор", которые используют для описания характеристик оборудования, применяемого в конкретной установке для разделения воздуха. Нижняя ветвь иллюстрирует альтернативный источник поставок. В некоторых случаях вещество может быть куплено и содержаться в трубопроводе. В таком случае элемент 350 "альтернативный источник поставок" и элемент 351 "затраты" описывают характеристики альтернативного источника поставок. Например, элемент 350 "альтернативный источник поставок" может описывать источник поставок по контракту, обязывающему покупателя купить товар или выплатить неустойку, когда компания, эксплуатирующая трубопровод, платит за продукцию вне зависимости от того, является ли она фактически использованной в трубопроводе или нет. На фигуре показано, что элемент 350 "альтернативный источник поставок" является подэлементом элемента 330 "производственные установки", однако элемент 350 "альтернативный источник поставок" может являться подэлементом элемента 335 "система трубопроводов".

На Фиг. 3E проиллюстрирована структура верхнего уровня элемента 335 "система трубопроводов", представляющая собой часть описываемой грамматики языка XML, которая приведена в качестве примера. Как показано на фигуре, модель 300 системы трубопроводов может содержать либо один, либо два элемента 335 "система трубопроводов". Например, наличие двух элементов 335 "система трубопроводов" соответствует трубопроводу, показанному на Фиг. 1, который содержит обе сети трубопроводов: сеть трубопроводов газообразного кислорода (ГК) и сеть трубопроводов газообразного азота (ГА). Таким образом, для полного моделирования этой реальной системы трубопроводов, модель 300 системы трубопроводов содержит два элемента 335 "система трубопроводов", один для сети трубопроводов ГК, а другой для сети трубопроводов ГА. Кроме того, каждый элемент 335 "система трубопроводов" обычно содержит, по меньшей мере, один элемент 355 "трубопровод" и два элемента 353 "узел". Другими словами, простейшая система 335 трубопроводов содержит один элемент 355 "трубопровод", соединяющий два элемента 353 "узел".

На Фиг. 3F проиллюстрированы подэлементы элемента 353 "узел", представляющие собой часть описываемой грамматики языка XML, которая приведена в качестве примера. В одном из вариантов осуществления изобретения элемент 353 "узел" может быть охарактеризован множеством элементов данных. Как показано на фигуре, элемент 353 "узел" содержит элементы 359, описывающие скорость потока, температуру газа, плотность газа, фактическое давление, максимальное давление и минимальное давление, высотную отметку и координаты, определяющие относительное местоположение узла.

На Фиг. 3G проиллюстрированы подэлементы элемента 355 "трубопровод", представляющие собой часть описываемой грамматики языка XML, которая приведена в качестве примера. Как показано на чертеже, элемент 355 "трубопровод" содержит идентификатор 361 элемента. Элементы 355 "трубопровод" можно отличить один от другого, используя идентификатор 361. В одном из вариантов осуществления изобретения каждый элемент 355 "трубопровод" может использоваться для представления множества общих компонентов оборудования трубопровода, используемых для соединения двух элементов "узел".

Как проиллюстрировано на фигуре, элемент 355 "трубопровод" может использоваться для отображения одного из следующих элементов: трубопровода 360, вспомогательной компрессорной установки или компрессора 363, регулятора 365 давления, задвижки 367 или многоэлементного узла 369. Элемент 360 "трубопровод" обычно отображает трубопровод, соединяющий два узла. Кроме того, элемент 361 "трубопровод" может дополнительно характеризоваться подэлементами, описывающими размер, давление и т.д. Элемент 363 "вспомогательная компрессорная установка/компрессор" представляет собой элемент трубопровода, используемый для увеличения давления в трубопроводе. Кроме того, элемент 363 "вспомогательная компрессорная установка/компрессор" может дополнительно характеризоваться подэлементами, описывающими величину давления, которое может обеспечить элемент "вспомогательная компрессорная установка", стоимость эксплуатации этого элемента и т.д. Элемент 365 "регулятор давления" отображает элемент трубопровода, который регулирует давление между одной системой трубопроводов или одним элементом трубопровода и другой системой трубопроводов или другим элементом трубопровода. Элемент 367 "задвижка" отображает соединительный элемент узла, в котором вещество (материал) может быть перемещено между одной системой трубопроводов или одним элементом трубопровода и другой системой трубопроводов или другим элементом трубопровода.

Наконец, элемент 369 "интеллектуальные элементы, соединяющие узлы" ("интеллектуальные ЭСУ (NCE)") представляет собой элемент 360 трубопровода, который может принимать любую из множества конфигураций. Элемент "интеллектуальные ЭСУ" отображает т