燃气爆管分析方法和装置与流程

本发明涉及燃气管网管理技术领域，具体涉及一种燃气爆管分析方法和一种燃气爆管分析装置。

背景技术：

近年来，随着经济的快速发展，我国的城镇化进程不断向前推进。地下管线作为城镇基础设施的重要组成部分，其数量和长度都在飞速扩展。各类地下管线极大地方便了人们的日常生活，然而，各种原因触发的地下管线爆管事故给社会财产和人身安全带来了很大的威胁，也正因为其发生的高危险性，所以爆管后的抢修工作不容忽视。而如何实现完善的爆管分析功能，以减短抢修时间、缩小停气范围，从而有效地将因爆管而造成的损失降为最低，是提高管网的现代化管理水平所需解决的首要问题。

技术实现要素：

本发明为解决上述技术问题，提供了一种燃气爆管分析方法和装置，能够更加准确地实现上游关阀分析、下游关阀分析和爆管影响区域分析，从而能够提高应急抢险效率、减短抢修时间，并能够有效缩小停气范围，大大降低因爆管而造成的损失。

本发明采用的技术方案如下：

一种燃气爆管分析方法，包括以下步骤：获取燃气爆管位置；获取关键设备节点的实时状态信息；获取调压设备节点的实时气压信息，并根据所述调压设备节点的实时气压信息获取各个管段的流向属性；将所述燃气爆管位置、所述关键设备节点的实时状态信息和所述各个管段的流向属性标记于仿真管网中；对所述仿真管网进行连通性分析，查找出流经所述燃气爆管位置的所有路径；针对每一所述路径，向上游查找最近的非关闭可控阀门节点，以实现关阀分析；针对每一所述路径，向下游查找最近的非关闭可控阀门节点，并获取所述燃气爆管位置与下游最近的非关闭可控阀门节点之间的所有管段，以实现关阀分析和爆管影响区域分析。

所述关键设备节点包括气源、调压站、调压箱、阀门，所述状态信息包括维修、开通、关闭。

所述调压设备节点包括调压站、调压箱。

其中，采用深度优先算法，逐节点获取调压设备节点的实时气压信息。

一种燃气爆管分析装置，包括：管网仿真模块，所述管网仿真模块用于获取燃气爆管位置、关键设备节点的实时状态信息、调压设备节点的实时气压信息，并根据所述调压设备节点的实时气压信息获取各个管段的流向属性，以及将所述燃气爆管位置、所述关键设备节点的实时状态信息和所述各个管段的流向属性标记于仿真管网中；爆管分析模块，所述爆管分析模块用于对所述仿真管网进行连通性分析，查找出流经所述燃气爆管位置的所有路径，针对每一所述路径，向上游查找最近的非关闭可控阀门节点，以实现关阀分析，向下游查找最近的非关闭可控阀门节点，并获取所述燃气爆管位置与下游最近的非关闭可控阀门节点之间的所有管段，以实现关阀分析和爆管影响区域分析。

所述关键设备节点包括气源、调压站、调压箱、阀门，所述状态信息包括维修、开通、关闭。

所述调压设备节点包括调压站、调压箱。

所述管网仿真模块采用深度优先算法，逐节点获取调压设备节点的实时气压信息。

本发明的有益效果：

本发明通过包括对关键设备节点实时状态信息的静态标记和对管段动态流向分析的实时管网仿真，并基于实时管网仿真数据实施连通分析、多路径查找的爆管分析，能够更加准确地实现上游关阀分析、下游关阀分析和爆管影响区域分析，从而能够提高应急抢险效率、减短抢修时间，并能够有效缩小停气范围，大大降低因爆管而造成的损失。

附图说明

图1为本发明实施例的燃气爆管分析方法的流程图；

图2为本发明一个实施例的深度优先算法遍历示意图；

图3为本发明一个实施例的获取实时气压信息的流程图；

图4为本发明一个实施例的连通性分析的流程图；

图5为本发明一个实施例的上游追踪的流程图；

图6为本发明一个实施例的下游追踪的流程图；

图7为本发明实施例的燃气爆管分析装置的方框示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明实施例的燃气爆管分析方法包括以下步骤：

s1，获取燃气爆管位置。

s2，获取关键设备节点的实时状态信息。

s3，获取调压设备节点的实时气压信息，并根据调压设备节点的实时气压信息获取各个管段的流向属性。

s4，将燃气爆管位置、关键设备节点的实时状态信息和各个管段的流向属性标记于仿真管网中。

在本发明的一个实施例中，关键设备节点可包括气源、调压站、调压箱、阀门等，状态信息可包括维修、开通、关闭等。具体地，可通过eam(enterpriseassetmanagement，企业资产管理)系统或其他业务系统，获取气源、调压站、调压箱、阀门等设备的实时状态信息。

在本发明的一个实施例中，调压设备节点可包括调压站、调压箱等。具体地，可采用深度优先算法，逐节点获取调压设备节点的实时气压信息。深度优先算法与广度优先算法在时间复杂度上基本相同，而在未经调压情况下，可假设燃气流经的各管段的气压相等(此处忽略了管道摩擦等影响燃气气压小规模变化的因素，以提高分析效率)，因此，此处采用深度优先算法，在调压站、调压箱等设备处通过scada(supervisorycontrolanddataacquisition，数据采集与监视控制)系统或其他业务系统，获取实时气压值，分路径推算流经管段的气压值。

深度优先算法(dfs)遍历流程可参照图2，从图中某顶点v1出发：(1)访问顶点v1；(2)依次从v1的未被访问的邻接点出发，对图进行深度优先遍历；直至图中和v1有路径相通的顶点都被访问；(3)若此时图中尚有顶点未被访问，则从一个未被访问的顶点出发，重新进行深度优先遍历，直到图中所有顶点均被访问过为止。

针对本发明实施例，可增加处理逻辑判断，完成对各管段气压值的推算，并标记已处理节点，为判断未遍历调压站、调压箱做支撑。处理逻辑如图3所示，首先可获取当前节点信息、上一节点信息及当前节点与上一节点形成的管段信息，然后判断当前节点是否处于维修或关闭状态；如果是，则管段气压取上一节点气压，如果否，则判断当前节点是否为调压站、调压箱；如果当前节点不是调压站、调压箱，则管段气压取上一节点气压，如果当前节点是调压站、调压箱，则进一步获取管段你拓扑流向信息；判断是否为出口方向；如果是，则管段气压取上一节点气压，如果否，则管段气压取当前节点气压。在获取管段气压后，标记当前节点已搜索，按照气压高低标注流向，即通过记录各管段实时气压，按照燃气由气压高处向低处流动的特点，实时分析并标记出各管段的流向属性，以备后续使用。进一步地，可判断当前节点是否处于维修或关闭状态，如果否，则深度搜索下一节点，如果是，则回溯上一分支节点，即遇到有标记维修或关闭状态的设备节点时，当前深度搜索停止，回溯到上级管段继续分析，直到所有管段流向全部更新为止。

通过以上遍历，拓扑关系完整的管段相关气压信息就已经补全了，拓扑关系有断开现象的，可将未标记处理的气源站、调压站、箱找出，按照深度优先算法再次进行处理，直到无此情况出现。

s5，对仿真管网进行连通性分析，查找出流经燃气爆管位置的所有路径。

连通性分析的流程如图4所示，可进行实时流向分析，提取全图连通性列表，其中，全图连通性列表可为开源数据，可直接查询获取，其包括按流向的连通列表数据。然后查询是否连通，如果是，则给出连通提示，并给出所有连通路径；如果否，则给出不连通提示。

s6，针对每一路径，向上游查找最近的非关闭可控阀门节点，以实现关阀分析。

该步骤为上游追踪过程，具体流程如图5所示，在提取到全图连通性列表后，可查找带有爆管节点编号(此处将爆管位置作为一个节点进行描述，爆管位置也是整个爆管分析过程的起点)的所有路径，如果有一条或多条路径，则提取其中一条，向上查找最近的阀门节点，在找到阀门节点后提取阀门信息，直至所有路径都处理后给出所有阀门信息。此流程所给出的所有阀门，即为爆管位置上游需要关闭的阀门。

s7，针对每一路径，向下游查找最近的非关闭可控阀门节点，并获取燃气爆管位置与下游最近的非关闭可控阀门节点之间的所有管段，以实现关阀分析和爆管影响区域分析。

该步骤为下游追踪过程，具体流程如图6所示，在提取到全图连通性列表后，可查找带有爆管节点编号的所有路径，如果有一条或多条路径，则提取其中一条，向下查找最近的调压站、箱、阀门节点，作为截止节点，在找到截止节点后提取从爆管节点到截止节点所有的路径信息，直至所有路径都处理后给出影响的管段信息。此流程所查找到的截止节点中的阀门，即为爆管位置下游需要关闭的阀门，所给出的影响的管段信息，即为爆管影响区域的管段。

应当理解的是，在上游追踪和下游追踪过程之前，获取管段的流向属性时已处理了阀门关闭状态的问题，从而避免了不可控阀门造成的分析误差。

需要说明的是，上述步骤s1-s3的执行顺序、步骤s6-s7的执行顺序不限于图1所示的顺序，在实际执行时步骤s1-s3可以其他顺序或并行执行，步骤s6-s7也可以其他顺序或并行执行。上述的上游追踪和下游追踪仅支持非环形管网。

根据本发明实施例的燃气爆管分析方法，通过包括对关键设备节点实时状态信息的静态标记和对管段动态流向分析的实时管网仿真，并基于实时管网仿真数据实施连通分析、多路径查找的爆管分析，能够更加准确地实现上游关阀分析、下游关阀分析和爆管影响区域分析，从而能够提高应急抢险效率、减短抢修时间，并能够有效缩小停气范围，大大降低因爆管而造成的损失。

为实现上述实施例的燃气爆管分析方法，本发明还提出一种燃气爆管分析装置。

如图7所示，本发明实施例的燃气爆管分析装置包括管网仿真模块10和爆管分析模块20。其中，管网仿真模块10用于获取燃气爆管位置、关键设备节点的实时状态信息、调压设备节点的实时气压信息，并根据调压设备节点的实时气压信息获取各个管段的流向属性，以及将燃气爆管位置、关键设备节点的实时状态信息和各个管段的流向属性标记于仿真管网中；爆管分析模块20用于对仿真管网进行连通性分析，查找出流经燃气爆管位置的所有路径，针对每一路径，向上游查找最近的非关闭可控阀门节点，以实现关阀分析，向下游查找最近的非关闭可控阀门节点，并获取燃气爆管位置与下游最近的非关闭可控阀门节点之间的所有管段，以实现关阀分析和爆管影响区域分析。

在本发明的一个实施例中，关键设备节点可包括气源、调压站、调压箱、阀门等，状态信息可包括维修、开通、关闭等，调压设备节点可包括调压站、调压箱等。

在本发明的一个实施例中，管网仿真模块10可采用深度优先算法，逐节点获取调压设备节点的实时气压信息。深度优先算法与广度优先算法在时间复杂度上基本相同，而在未经调压情况下，可假设燃气流经的各管段的气压相等(此处忽略了管道摩擦等影响燃气气压小规模变化的因素，以提高分析效率)，因此，此处采用深度优先算法，逐节点获取实时气压值，分路径推算流经管段的气压值。

深度优先算法遍历流程可参照图2，从图中某顶点v1出发：(1)访问顶点v1；(2)依次从v1的未被访问的邻接点出发，对图进行深度优先遍历；直至图中和v1有路径相通的顶点都被访问；(3)若此时图中尚有顶点未被访问，则从一个未被访问的顶点出发，重新进行深度优先遍历，直到图中所有顶点均被访问过为止。

管网仿真模块10和爆管分析模块20进一步的作用可参照上述燃气爆管分析方法的相关实施例，在此不再赘述。

根据本发明实施例的燃气爆管分析装置，通过管网仿真模块进行实时管网仿真，其中，实时管网仿真包括对关键设备节点实时状态信息的静态标记和对管段的动态流向分析，并通过爆管分析模块基于实时管网仿真数据实施连通分析、多路径查找的爆管分析，能够更加准确地实现上游关阀分析、下游关阀分析和爆管影响区域分析，从而能够提高应急抢险效率、减短抢修时间，并能够有效缩小停气范围，大大降低因爆管而造成的损失。

在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。