城镇燃气管网截断阀布置以及隔离区域划定和恢复方法与流程

1.本发明涉及数据处理技术领域，特别涉及一种城镇燃气管网截断阀布置以及隔离区域划定和恢复方法。


背景技术：

2.随着城市化进程的加快，燃气管网面临的破坏性事件愈发复杂，因此城镇燃气的安全管理具有重要意义。在城镇燃气管网应急处置过程中，不论是局部的燃气泄漏，亦或是大范围的地质灾害，应急处置的一般原则是首先通过管网中布置的截断阀关闭受影响区域的管道通路，并暂停其输气功能，再进行后续处置工作。同时，作为城镇能源供给的重要基础设施，受影响管网区域的高效稳定恢复同样重要。
3.相关技术中，我国对于城镇燃气管网中截断阀布置的具体选址主要基于公认的原则和工程经验，还未有明确统一的标准规范，应补充理论依据，提高其科学性。因此，亟需一种城镇燃气管网截断阀布置以及隔离区域划定和恢复方法。


技术实现要素：

4.本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
5.为此，本发明的第一个目的在于提出一种城镇燃气管网截断阀布置以及隔离区域划定和恢复方法，以能够提高正常运行管网分区内用气点用气来源数量，有助于保障管网整体安全性能，并控制经济成本。
6.本发明的第二个目的在于提出一种城镇燃气管网截断阀布置以及隔离区域划定和恢复装置。
7.本发明的第三个目的在于提出一种非临时性计算机可读存储介质。
8.为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种城镇燃气管网截断阀布置以及隔离区域划定和恢复方法，包括以下步骤：
9.获取对所述城镇燃气管网的分区，以及通过计算以及优化模块度将大型管网结构划分为小型的管网结构分区；
10.根据管网分区连接关系，当破坏性事件发生时，通过开启管网分区之间布置的截断阀，切断正常运行管网分区内的管段与受影响管网分区内的管段的连接，提升管网正常运行区域内用气点的用气来源数量；
11.确定管网隔离区域恢复顺序，根据恢复顺序进行燃气管网的恢复。
12.可选地，在本技术的一个实施例中，所述模块度的计算公式如下：
[0013][0014][0015]ki
＝σ
jaij
[0016][0017]
式中：a
ij
——节点vi和vj之间连接边的权重值；ci——节点vi所属的社区。
[0018]
可选地，在本技术的一个实施例中，通过计算以及优化模块度将大型管网结构划分为小型的管网结构分区，包括：
[0019]
在第一阶段，首先给各个节点分配一个不同的编号，在迭代计算开始前，网络中的社区数等于节点数，在之后的计算过程中，对于节点vi，将其依次分别归类到所有的与其相连的其他节点所属的社区，并计算q值的变化，若q值减小，则节点vi保留在其原属社区；若q值增大，则节点vi被移动到使得q值增大最多的相连节点所属的社区，依次对网络中所有节点进行上述过程直到q值不能得到进一步优化达到局部最优解，则第一阶段计算过程结束；
[0020]
在第二阶段，构建一个由上述计算过程得到的社区作为网络节点的新网络，并将社区内部相互连接的节点表示为新节点的自环，新节点之间连接边的权重值取在原网络中相对应的两个社区之间所有连接边的权重值之和，再次进行第一阶段的迭代计算过程，直到q值不能得到进一步优化，达到最大解。
[0021]
可选地，在本技术的一个实施例中，通过比较确定管网隔离区域恢复顺序的方法，包括：
[0022]
根据受影响管网分区中待恢复区域单位管长的用气点数量，由多到少确定隔离区域中不同管网分区的恢复顺序优先级；或者，
[0023]
根据待恢复管网结构的工作压力级别由高到低确定恢复顺序；或者，
[0024]
根据待恢复管网结构中管道长度由大到小确定恢复顺序，通过比较不同恢复策略对应的恢复阶段整体管网中用气点的用气来源数量和供气点的供气负荷波动确定管网隔离区域恢复顺序。
[0025]
为达上述目的，本技术第二方面实施例提出本发明一种城镇燃气管网截断阀布置以及隔离区域划定和恢复装置，包括以下模块：
[0026]
获取模块，用于获取对所述城镇燃气管网的分区，以及通过计算以及优化模块度将大型管网结构划分为小型的管网结构分区；
[0027]
处理模块，用于根据管网分区连接关系，当破坏性事件发生时，通过开启管网分区之间布置的截断阀，切断正常运行管网分区内的管段与受影响管网分区内的管段的连接，提升管网正常运行区域内用气点的用气来源数量；
[0028]
确定模块，用于确定管网隔离区域恢复顺序，根据恢复顺序进行燃气管网的恢复。
[0029]
可选地，在本技术的一个实施例中，所述处理模块，还用于：
[0030]
通过下述公式计算所述模块度：
[0031][0032][0033]ki
＝σ
jaij
[0034]
[0035]
式中：a
ij
——节点vi和vj之间连接边的权重值；ci——节点vi所属的社区。
[0036]
可选地，在本技术的一个实施例中，所述处理模块，还用于：
[0037]
在第一阶段，首先给各个节点分配一个不同的编号，在迭代计算开始前，网络中的社区数等于节点数，在之后的计算过程中，对于节点vi，将其依次分别归类到所有的与其相连的其他节点所属的社区，并计算q值的变化，若q值减小，则节点vi保留在其原属社区；若q值增大，则节点vi被移动到使得q值增大最多的相连节点所属的社区，依次对网络中所有节点进行上述过程直到q值不能得到进一步优化达到局部最优解，则第一阶段计算过程结束；
[0038]
在第二阶段，构建一个由上述计算过程得到的社区作为网络节点的新网络，并将社区内部相互连接的节点表示为新节点的自环，新节点之间连接边的权重值取在原网络中相对应的两个社区之间所有连接边的权重值之和，再次进行第一阶段的迭代计算过程，直到q值不能得到进一步优化，达到最大解。
[0039]
可选地，在本技术的一个实施例中，所述确定模块，还用于：
[0040]
根据受影响管网分区中待恢复区域单位管长的用气点数量，由多到少确定隔离区域中不同管网分区的恢复顺序优先级；或者，
[0041]
根据待恢复管网结构的工作压力级别由高到低确定恢复顺序；或者，
[0042]
根据待恢复管网结构中管道长度由大到小确定恢复顺序，通过比较不同恢复策略对应的恢复阶段整体管网中用气点的用气来源数量和供气点的供气负荷波动确定管网隔离区域恢复顺序。
[0043]
为达上述目的，本技术第三方面实施例提出了一种非临时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现本技术第一方面实施例所述的城镇燃气管网截断阀布置以及隔离区域划定和恢复方法。
[0044]
本发明实施例的基于城镇燃气管网截断阀布置以及隔离区域划定和恢复方法和装置，提出了一种将大型复杂城镇燃气管网划分为几个内部节点连接相对紧密的管网分区，将不同分区之间的连接位置作为截断阀选址的方法。它可以尽可能将截断阀布置在不同管网分区之间，管网分区内部连接紧密，外部连接相对稀疏，因此当布置的截断阀数量越少时，保障管网整体安全性能越高，而且能够控制经济成本。本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
[0045]
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0046]
图1为根据本发明一个实施例的基于城镇燃气管网截断阀布置以及隔离区域划定和恢复方法的流程图。
[0047]
图2为根据本发明一个实施例的基于城镇燃气管网截断阀布置以及隔离区域划定和恢复装置的结构示意图。
具体实施方式
[0048]
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附
图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0049]
如图1所示，为达上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种基于自适应的超图自编码器的关系数据聚类方法，包括以下步骤：
[0050]
s1，获取对城镇燃气管网的分区，以及通过计算以及优化模块度将大型管网结构划分为小型的管网结构分区。
[0051]
其中，运用louvain算法对城镇燃气管网拓扑结构进行结构分区，在管网规划设计和后期改扩建阶段将截断阀布置在不同分区之间的连接管段中。
[0052]
在本发明的一个实施例中，模块度的计算公式如下：
[0053][0054][0055]ki
σ
jaij
[0056][0057]
式中：a
ij
——节点vi和vj之间连接边的权重值；ci——节点vi所属的社区。
[0058]
在本公开的一个实施例之中，过计算以及优化模块度将大型管网结构划分为小型的管网结构分区，包括：
[0059]
在第一阶段，首先给各个节点分配一个不同的编号，在迭代计算开始前，网络中的社区数等于节点数，在之后的计算过程中，对于节点vi，将其依次分别归类到所有的与其相连的其他节点所属的社区，并计算q值的变化，若q值减小，则节点vi保留在其原属社区；若q值增大，则节点vi被移动到使得q值增大最多的相连节点所属的社区，依次对网络中所有节点进行上述过程直到q值不能得到进一步优化达到局部最优解，则第一阶段计算过程结束。
[0060]
需要说明的是，在第一阶段计算中，计算结果可能会受到节点计算顺序的影响，但并不会存在显著差异。第一阶段模块度变化值的计算公式如下：
[0061][0062]
式中：∑
in
——社区c内部节点之间连接边的权重值之和；∑
tot
——社区c内部节点在整体网络中连接边的权重值之和；ki——网络中节点vi连接边的权重值之和；k
i,in
——社区c内部节点与节点vi连接边的权重值之和；m——网络中所有连接边的权重值之和。
[0063]
在第二阶段，构建一个由上述计算过程得到的社区作为网络节点的新网络，并将社区内部相互连接的节点表示为新节点的自环，新节点之间连接边的权重值取在原网络中相对应的两个社区之间所有连接边的权重值之和，再次进行第一阶段的迭代计算过程，直到q值不能得到进一步优化，达到最大解。
[0064]
s2，根据管网分区连接关系，当破坏性事件发生时，通过开启管网分区之间布置的截断阀，切断正常运行管网分区内的管段与受影响管网分区内的管段的连接，提升管网正常运行区域内用气点的用气来源数量。
[0065]
s3，确定管网隔离区域恢复顺序，根据恢复顺序进行燃气管网的恢复。
[0066]
在本发明的一个实施例中，通过比较确定管网隔离区域恢复顺序的方法，包括：
[0067]
根据受影响管网分区中待恢复区域单位管长的用气点数量，由多到少确定隔离区域中不同管网分区的恢复顺序优先级；或者，
[0068]
根据待恢复管网结构的工作压力级别由高到低确定恢复顺序；或者，
[0069]
根据待恢复管网结构中管道长度由大到小确定恢复顺序，通过比较不同恢复策略对应的恢复阶段整体管网中用气点的用气来源数量和供气点的供气负荷波动确定管网隔离区域恢复顺序。
[0070]
本技术的技术效果：提出的通过社区结构检测算法为截断阀选址提供了参考建议，该方法确定的截断阀位置可以满足应急处置和恢复阶段整体管网的安全管理需求。
[0071]
如图2所示，为达上述目的，本技术第二方面实施例提出本发明一种城镇燃气管网截断阀布置以及隔离区域划定和恢复装置，包括以下模块：
[0072]
获取模块，用于获取对所述城镇燃气管网的分区，以及通过计算以及优化模块度将大型管网结构划分为小型的管网结构分区；
[0073]
处理模块，用于根据管网分区连接关系，当破坏性事件发生时，通过开启管网分区之间布置的截断阀，切断正常运行管网分区内的管段与受影响管网分区内的管段的连接，提升管网正常运行区域内用气点的用气来源数量；
[0074]
确定模块，用于确定管网隔离区域恢复顺序，根据恢复顺序进行燃气管网的恢复。
[0075]
在本技术的一个实施例中，进一步而言，还包括：
[0076]
处理模块，用于通过下述公式计算所述模块度：
[0077][0078][0079]ki
＝σ
jaij
[0080][0081]
式中：a
ij
——节点vi和vj之间连接边的权重值；ci——节点vi所属的社区。
[0082]
处理模块，还用于：
[0083]
在第一阶段，首先给各个节点分配一个不同的编号，在迭代计算开始前，网络中的社区数等于节点数，在之后的计算过程中，对于节点vi，将其依次分别归类到所有的与其相连的其他节点所属的社区，并计算q值的变化，若q值减小，则节点vi保留在其原属社区；若q值增大，则节点vi被移动到使得q值增大最多的相连节点所属的社区，依次对网络中所有节点进行上述过程直到q值不能得到进一步优化达到局部最优解，则第一阶段计算过程结束；
[0084]
在第二阶段，构建一个由上述计算过程得到的社区作为网络节点的新网络，并将社区内部相互连接的节点表示为新节点的自环，新节点之间连接边的权重值取在原网络中相对应的两个社区之间所有连接边的权重值之和，再次进行第一阶段的迭代计算过程，直到q值不能得到进一步优化，达到最大解。
[0085]
确定模块，还用于：
[0086]
根据受影响管网分区中待恢复区域单位管长的用气点数量，由多到少确定隔离区域中不同管网分区的恢复顺序优先级；或者，
[0087]
根据待恢复管网结构的工作压力级别由高到低确定恢复顺序；或者，
[0088]
根据待恢复管网结构中管道长度由大到小确定恢复顺序，通过比较不同恢复策略对应的恢复阶段整体管网中用气点的用气来源数量和供气点的供气负荷波动确定管网隔离区域恢复顺序。
[0089]
本发明的优点：提出的截断阀选址，尽可能将截断阀布置在不同管网分区之间，管网分区内部连接紧密，外部连接相对稀疏，因此需要布置的截断阀数量相对较少，更有助于保障管网整体安全性能，并控制经济成本。
[0090]
为了实现上述实施例，本发明还提出一种非临时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现本技术第一方面实施例所述的一种城镇燃气管网截断阀布置以及隔离区域划定和恢复方法。
[0091]
尽管参考附图详地公开了本技术，但应理解的是，这些描述仅仅是示例性的，并非用来限制本技术的应用。本技术的保护范围由附加权利要求限定，并可包括在不脱离本技术保护范围和精神的情况下针对发明所作的各种变型、改型及等效方案。
[0092]
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。
[0093]
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
[0094]
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(ram)，只读存储器(rom)，可擦除可编辑只读存储器(eprom或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(cdrom)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
[0095]
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件
或固件来实现。如，如果用硬件来实现和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(pga)，现场可编程门阵列(fpga)等。
[0096]
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
[0097]
此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
[0098]
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。