软件概况
SIMONE软件
• 先进的标准软件应用程序。计算速度快，结果精确，运行稳定。适用于任意复杂的大型天然气管网的仿真和优化。
• 优秀的仿真和优化软件供应商。
• 可对长输和城市管网进行优化。
• 涵盖管道仿真的所有应用领域，例如系统设计、实时运行操作、泄漏检测、压缩机燃料优化以及能源计费。
• LIWACOM和SIMONE Research Group的共同产品。
产品的独特功能
• 所有应用程序软件包无缝集成
• 所有应用程序通用数据库和用户界面
• 兼容的实时、瞬态、稳态仿真引擎
• 友好的图形用户界面（GUI）
• 强大、准确、稳定、快速的实时模型
• 在数十万公里的天然气管道上应用并得到现场验证
• 法定批准使用的能源计费软件
• 拥有压缩机建模和优化的最高保真度
• 出色的可扩展性
• 公制和英制单位
先进的软件技术
• Windows，Unix和Linux系统的单内核源代码
• 客户端服务器技术
• 支持多用户
• 基于Java的图形用户界面（GUI）
• SIMONE通用的应用程序编程接口 (SIMONE API)，用于SCADA、地理信息系统
水力模型
SIMONE可以非常全面而准确地模拟大型复杂天然气长输管网和城市燃气系统中的水力系统。
SIMONE模型由两部分组成-管网和场景。管网描述了系统设备及其互连性。场景定义了给定管网模拟的流动情况。
管网
SIMONE管网描述了天然气长输管网或城市燃气系统的静态结构。它定义了系统拓扑中互连的对象（管段、阀门、压缩机等）以及其特性和参数。
与管道相关的参数有长度、内径、粗糙度和坡度。传热系数和热容用于模拟天然气温度变化。
阀门（截断阀、止回阀、控制阀）参数是内径，还可以选择阻力系数，以及在主阀开阀期间所使用的旁通阀。控制阀能够设定阀门特性曲线，以及通用预热器模型。
压气站与基本参数相关联，这些基本参数包括进出口阻力系数，以及燃气轮机提取燃料的管道位置。除基础模型外，SIMONE还提供详细的压气站模型。它描述了离心式和往复式压缩机、驱动设备（燃气轮机、燃气发动机、电动机）以及冷却装置的性能特征曲线和运行范围。
储气库具有体积参数，可用于建模上游管网的容量。
阻力元件用来模拟管道弯头或站内设备（过滤器等）引起的压降。
节点连接着管道，阀门等元件。节点具有名称，也可设定高程。人工节点模拟着在同一物理节点进入或离开管网的各种气体流向。
场景
SIMONE场景指定管网的仿真或优化任务。场景定义：
仿真类型（例如，稳态或瞬态水力仿真；基于测量值评估瞬态系统状态）
• 仿真开始和结束时间
• 初始条件（系统初始状态）
• 场景参数
场景参数定义边界条件（进气和分输）、控件（设定点，阀门开度等）、限制范围以及水力模型方程式的选择。场景参数可以是时间驱动的（例如，压缩机在指定的时间启动），也可以是事件驱动的（例如，如果某些相关压力降至给定临界值时启动压缩机）。
仿真引擎
SIMONE提供的各种仿真引擎使用着相同的数据结构和用户界面，并且能够无缝地协同工作。
稳态仿真引擎 - 假定所有水力系统在时间上都是恒定的。这意味着系统是平衡的，即进气量与分输量相匹配。
瞬态仿真引擎 - 它可以模拟随时间变化的水力系统，例如改变进气和分输的平衡关系、设定点、阀门开度和其它任意事件（例如，压缩机的启/停，管道破裂）。
状态重建引擎 - 这是由测量值驱动的瞬态仿真。状态重建利用信息冗余性（例如压力测量值）和有关仪表公差统计信息来估算系统状态。
这些仿真引擎使用许多模型方程式：
流量方程 - SIMONE通过三个偏微分方程组来模拟管道的流量、压力和温度。它们表达了质量、动量和能量的物理守恒定律。为了求解偏微分方程，SIMONE采用了针对大型天然气管网优化的SIMONE专有显式积分方法。
摩阻压降 - SIMONE在Darcy-Weisbach方程中提供了多个行业标准的摩阻系数公式，这些公式描述了动量方程中使用的摩阻压降。
状态方程 - SIMONE通过提供广泛可选的状态方程（包括SGERG、GERG2004和AGA8DC92）以考虑气体的可压缩性。
热力学气体性质 - SIMONE提供了多种方法来计算比热、等熵指数、焦耳-汤姆森系数以及粘度。这些参数用于计算管道流量、压缩、压降和传热。
气体跟踪 - SIMONE沿着进气点到分输点的途中跟踪气体参数，例如气体组分和特性。该软件负责计算管网内部的气体混合。
状态重建- SIMONE状态重建根据实时测量值，以及其标称精度评估系统状态。
优化 - SIMONE优化了在限制范围内管网的天然气运输成本。控制变量是压缩机组的开/关以及其设定点。
水合物形成 - SIMONE评估三相平衡气体、游离水和水合物。该软件能够计算出来可能形成游离水和天然气水合物的管段。
用户界面
SIMONE具有直观的图形用户界面（GUI）。其新的JAVA设计融合了多年的实践经验。它既可以为专业的超级用户，也可以为偶尔使用的模拟用户及新手提供最佳服务。
全局图 - SIMONE GUI采取面向对象的交互，并以SIMONE管网系统的全局图为中心。用户只需单击感兴趣的对象，然后选择需要的操作（例如，定义场景参数或显示模拟结果）。全局图提供了管网动态着色，用户定义的对象集，图层等等。
曲线图 - SIMONE具有大量实用工具，可用于以图形方式表示仿真结果。 SIMONE提供各种类型的图形。趋势显示数值与时间的关系，轮廓图显示数值与位置的关系，XY图显示值与时间的关系。轨迹显示了工作点在压缩机或涡轮机运行范围内随时间的运动。
表格 - SIMONE提供类似于电子表格（Spreadsheet）的表格。可以显示给定时间的数值，以及随时间变化的数值。表格很容易适应特定的用户需求。
对象集和路径 – SIMONE可以定义包含任意对象集信息的变量（例如，一组管道的累积管存）。路径是使用的有序对象集，例如用于显示压力轮廓图。清管器（PIG）路径定义了从发球筒到收球筒的路线。
函数 - SIMONE具有场景参数和模拟变量的函数功能。可以用于显示结果，或场景定义和控制。现有大量内置函数，用户可以使用SIMONE 函数编辑器轻松地自定义函数。
管网编辑器- SIMONE管网编辑器为规划和扩展管网系统模型提供了有效的支持。它用于定义管网拓扑结构，对象参数和图形布局。
数据交换
SIMONE是一个开放的应用程序。它能与其它应用程序和数据库交换数据。
SIMONE 应用程序接口（API）。这种独特的应用程序接口可以在仿真软件之间传输任何仿真输入和输出数据。API的扩展功能可将SIMONE集成到主机应用程序中，例如 SCADA系统、地理信息系统（GIS）或自定义应用程序。例如，它们可以触发模拟器的运行、处理管网、控制实时模拟和数据存档。
数据导入 - 除API之外，SIMONE还提供各种文本文件接口，用于导入管网描述、场景参数、进气和分输流量等信息。
数据映射 – 组态工具用于定义SIMONE数据标签名称与其外部数据源/接收器相应数据编号（ID）之间的关系（例如SCADA）。
在线仿真系统
我们有大量的客户使用SIMONE在线仿真系统来实时监控其天然气长输管网和城市燃气系统。在线仿真系统利用实时测量值（例如流量，压力，气体性质参数）来提供当前系统状态（以及临近未来的状态）的完整、真实的画面。 SIMONE在线仿真由在线环境和各种仿真模式组成（例如实时模拟、前景预测、泄漏检测）。
在线环境 - 它提供了在线仿真所需的完整功能。在线环境只需连接SCADA系统即可。它可以自主控制在线仿真任务的执行，从SCADA系统读取测量数据并将仿真结果写回SCADA系统，提供初始化机制，实现管网模型和数据映射的不间断更新，以及备份数据。
实时仿真 - SIMONE跟踪气体在长输或城市管网中的实际流动过程。该模拟器周期性从SCADA中获取当前测量值、设定点和阀门状态信息（该周期可配置）。实时模拟器利用了可用测量值中的冗余性，从而提供了由所有水力数据组成的最有可能性的，最完整的系统状态。SIMONE的独特的过滤方法称为状态重建，通过卡尔曼过滤器技术实现的。
压缩机燃耗优化 - SIMONE可以优化全系统压缩机的运行，从而为达到最高的能源效率提供压缩机组的开/关状态以及运行设定点。
前景预测 - SIMONE从实际系统状态开始，利用实时系统所评估的状态，连续预测接下来几个小时（通常直到下一个天然气日结束）的水力状况。前景预测可评估系统运行的稳定性，并提醒调度员将来可能发生的潜在危险情况。
自救时间分析 - 可以使用前景预测来评估不同的停输工况（例如，气源或压缩机站的缺失）。SIMONE能够计算自救时间，即直到管网系统达到最小允许的压力值的剩余时间。
条件（What-If）预测 - 这是前景预测的交互模式。调度员可以使用它来评估运行方案或潜在的突发事件。
泄漏检测 - SIMONE通过不断评估管网系统流量平衡，同时将其与系统管存的变化进行比较（补偿的瞬态预测模型质量平衡方法）来检测泄漏。SIMONE泄漏检测与实时仿真同时进行，而且以更快的周期进行。SIMONE从测量噪声中识别出泄漏信号后会发出报警。
泄漏定位 - SIMONE利用泄漏检测提供的信息（即受影响的水力区域，估算泄漏量以及泄漏开始时间）。SIMONE使用假设测试方法来找到离泄漏最接近的节点，并通过后续处理来定位。
