[發明專利]基于大數據的制氫運氫和加氫調度系統

有效

• 申請號: 202110764072.3
• 申請日: 2021-07-06
• 公開（公告）號: CN113420382B
• 公開（公告）日: 2022-11-11
• 發明（設計）人: 王震坡;龍超華;劉鵬;阮旭松;楊永剛;孫倩然
• 申請（專利權）人: 北理新源（佛山）信息科技有限公司
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15;G06F30/27;G06Q10/04;G06Q10/06;G06Q50/30;G06N3/04;G06F111/06;G06F119/08;G06F119/14
• 代理公司: 北京市誠輝律師事務所 11430
• 代理人: 楊帥峰;岳東升

1.一種基于大數據的制氫運氫和加氫調度系統，其特征在于：具體包括：

全產業鏈大數據采集模塊、大數據存儲與處理模塊、智能調度模塊；

其中，所述全產業鏈大數據采集模塊包括：氫燃料電池汽車數據采集模塊、加氫站數據采集模塊、運氫車數據采集模塊、制氫廠數據采集模塊；

所述氫燃料電池汽車數據采集模塊用于采集車輛運行狀態，累計里程、車速、實時儲氫量、實時耗氫量；針對客運公交、貨運車輛運營車輛，還采集線路信息、站點信息、司機信息；

所述加氫站數據采集模塊用于采集包括壓縮機、冷水機、儲氫罐、加氫機的實時運行狀態，儲氫罐實時壓力和儲氫量，包括加氫站實時加氫數據、站內等候加氫的車輛情況、氫氣價格的加氫站運營數據；

所述運氫車數據采集模塊用于采集運氫管束車的運行狀態及車速，運氫罐體的實時壓力、溫度及儲氫量；

所述制氫廠數據采集模塊用于采集制氫設備的實時狀態，制氫量及充裝量，氫氣價格；

所述大數據存儲與處理模塊用于對全產業鏈大數據采集模塊采集的數據進行存儲以及中間加工處理，并提供給所述智能調度模塊；

所述智能調度模塊具體執行以下調度策略：

a.利用所述氫燃料電池汽車數據采集模塊提供的累計里程、車速、實時儲氫量、實時耗氫量數據，建立基于神經網絡的氫燃料消耗量預測模型，以及基于神經網絡的復雜工況下剩余續航里程評估模型，計算特定車型的最佳加氫時機，并根據車輛附近可選的加氫站距離、加氫站實時儲氫量、加氫站當前排隊情況、氫氣價格，向司機提供最優加氫站確定策略；

b.利用所述加氫站數據采集模塊和運氫車數據采集模塊提供的相應數據，計算加氫站在工作日、節假日和每天不同時段內的閑忙程度，預測加氫站與不同時段的氫消耗量和需求量，并計算對于管束車的需求量；先利用歷史數據預測加氫站補氫需求，然后根據實時的監控情況，利用所述運氫車數據采集模塊提供的相應數據，結合特定加氫站的自身實時儲氫量以及附近的制氫廠位置、管束車儲氫量、加氫車輛情況，動態計算該加氫站的最佳補氫時機。

2.如權利要求1所述的系統，其特征在于：在所述策略a的基礎上，所述智能調度模塊利用所述氫燃料電池汽車數據采集模塊提供的運營車輛相應數據，執行以下調度：

a1.針對各條運營線路計算不同時刻的發車需求分布，具體包括乘客出行需求或貨運運力需求的分布；結合線路上的站點、出勤車輛以及司機分配情況計算初始排班計劃；

a2.對線路的分時段發車間隔建立二進制編碼A，以線路運營期間車輛的運行成本及顧客的等候成本最小化為目標函數，考慮車輛核載、車輛配額約束條件建立多目標優化模型；

對線路上車輛的初始發車時刻、車輛的加氫需求決策、加氫站的被選擇狀態分別建立二進制編碼B、C、D，對線路上車輛的剩余發車時刻建立實數編碼；根據車輛的相關工況參數建立基于神經網絡的氫燃料消耗量預測模型，計算剩余氫燃料的可續航班次；以加氫時間成本與往返加氫途中的氫燃料消耗最小化為目標，建立多目標優化模型；

a3.以二進制編碼A的決策變量構建解向量及種群，以二進制編碼B、C、D和實數編碼的決策變量構造多目標遺傳算法的解向量及種群，并且以線路運營期間車輛的運行成本及顧客的等候成本最小化、加氫時間成本與往返加氫途中的氫燃料消耗最小化這幾個目標作為算法的優化目標分量；執行遺傳算法的選擇、交叉、變異操作得到子代種群，并利用考慮非支配排序和擁擠度計算的精英策略求解出各編碼的最優解，繼而得到針對該線路的包括發車間隔、次序與加氫安排的最優排班調度方案；

a4.根據氫燃料電池汽車數據采集模塊提供的線路上氫燃料汽車實時運行狀態數據，結合車輛故障、車輛晚點情況，重復執行a1-a3對所述最優排班調度方案實現動態更新。

3.如權利要求1所述的系統，其特征在于：所述智能調度模塊調度執行的策略b具體包括：

基于加氫站的剩余儲氫量，包括加氫站處儲氫罐以及正前往該加氫站的管束車儲氫總量，以及加氫站處等待加氫的車輛以及正前往該加氫站的待加氫車輛情況，對該加氫站的耗氫量進行預估；若預估預定時間后，剩余儲量將會低于儲量閾值，則做出需要及時補充供氫的提醒，同時根據該加氫站附近的制氫廠距離、儲氫情況、氫氣價格綜合評估計算最佳補氫時機，給出氫源的調度方案，供加氫站運營人員決策；并將相關決策及時同步提供給制氫廠和管束車，使制氫廠運營人員及時安排相應的制氫排班和充裝，并聯動運氫環節進行管束車和人員的準備。