CN104008431B

CN104008431B - 一种原油罐区调度方法

Info

Publication number: CN104008431B
Application number: CN201410240939.5A
Authority: CN
Inventors: 陈夕松; 朱敏; 曹忠国; 胡云云
Original assignee: NANJING RICHISLAND INFORMATION ENGINEERING Co Ltd
Current assignee: NANJING RICHISLAND INFORMATION ENGINEERING Co Ltd
Priority date: 2014-05-30
Filing date: 2014-05-30
Publication date: 2017-10-31
Anticipated expiration: 2034-05-30
Also published as: CN104008431A

Abstract

本发明公开了一种原油罐区调度方法，能够准确快速地为罐区调度提供全面统筹优化的调度方案。该方法考虑了在罐区设备和管线实时状态等约束条件下，支持指定必经设备，支持指定不能经过的设备，以最短路径为优化目标，寻找最优作业路径。该方法大大降低了企业运行成本，减少人为主观判断造成的生产事故，保证原油罐区作业安全，提高罐区调度水平和经济效益。

Description

一种原油罐区调度方法

技术领域

本发明涉及炼化企业、仓储物流企业的原油罐区调度领域，尤其是快速寻找最优调度作业路径的方法，具体是一种原油罐区调度方法。

背景技术

目前国内炼化及仓储物流企业的大中型原油罐区普遍存在储罐数量多、工艺管线复杂、罐区分布区域广等问题，罐区调度决策主要依赖于调度人员的主观经验，调度安排作业时很难兼顾到所有工艺设备情况，如管线占用、阀和泵的当前状态等等，往往造成作业效率低，加大罐区运行成本。

发明内容

本发明针对背景技术中存在的问题，提出了一种原油罐区调度方法，该方法包括以下步骤：

a)基于罐区工艺流程图，将各罐区设备和各管线汇集处分别作为有向图的节点，将各管线分别作为有向图的边，得到一个带权有向图G：

G＝(V,E) (1)

式(1)中V表示节点集，共n个节点并设定节点编号：V＝{1,2,…,n}；E表示邻接权重矩阵，设置节点之间的权重值，初始化邻接权重矩阵E：

E中用l_i,j表示从节点i至节点j的权重，且满足：

式(2)中l表示管线路经长度；

b)选择作业源点s和作业终点e；

c)考虑作业类型和罐区设备的当前状态，确定不能使用的罐区设备和必须经过的罐区设备：

建立不能使用的节点集更新邻接权重矩阵，将不能使用的节点u_t至邻居节点之间的权重设置为+∞；

建立必经节点集

d)以必经节点为约束条件，以路径最短为优化目标，得到最优作业路径，下发调度执行指令。

作为一种优选的实施方式，在本发明提出的原油罐区调度方法的步骤d)中，将含必经节点的路径寻优问题分解为多个无约束条件的路径寻优问题来解决，具体步骤如下：

a)除去作业源点s和作业终点e，将必经的m个节点做全排列，生成m！组序列；

b)在步骤a)中的m！组序列的首尾分别加入作业源点s和作业终点e，得到m！组必经节点序列；

c)对于每一组必经节点序列，依次求解序列中相邻必经节点间的局部最优路径，以此求出m！条从作业源点s出发且经过所有必经节点到达作业终点e的待选全局最优路径；

d)以最短路径为目标，筛选出全局最优路径。

作为一种优选的实施方式，求解相邻必经节点间的局部最优路径，具体算法步骤如下：

a)确定相邻必经节点r₁和r₂，引入一个节点集合S和一个数组dist，集合S为已求得的局部最优路径的目标节点的集合，其初始值只有一个初始节点S＝{r₁}；数组dist记录了从r₁到其它每个顶点的最短路径长度dist[i]＝E(r₁,i)，E表示邻接权重矩阵；

b)选择节点p，使得：

dist[p]＝min{dist[w]|w∈(V-S)} (3)

将节点p加入集合S，

S＝S+{p} (4)

c)对于每一个节点w∈(V-S)，修改从起始节点r₁到w的最短路径长度，

dist[w]＝min{dist[w],dist[w]+G(p,w)} (5)

d)重复步骤b)、c)，直至目标节点r₂∈S为止；

最终，S＝{r₁,a,b,…c,d,r₂}，表示从起始节点r₁到目标节点r₂的局部最优路径为：

因此，从必经节点r₁到必经节点r₂的局部最优路径长度为：

式(6)中l_a,b、…、l_c,d、表示相邻节点之间的权重值。

本发明中，所述罐区设备包括储罐、开关阀、离心泵、泊位、流量计。

作为第一种管线路径长度l的获取方式，所述管线路径长度l通过实际测量获得。

作为第二种管线路径长度l的获取方式，所述管线路径长度l通过查阅工程图纸获得。

作为第三种管线路径长度l的获取方式，所述管线路径长度l结合经验获得。

本发明的有益效果：

本发明的原油罐区调度方法在满足工艺设备(如管线占用、设备的当前状态及设备的方向性……)约束条件的前提下，支持指定必经设备、不能经过的设备、具有方向性设备，以最短路径为优化目标，快速做出全面统筹优化的调度方案。该方法为罐区调度提供最优作业路径，减少人为主观判断造成的生产事故，降低运行成本，提高罐区工作效率和经济效益。

附图说明

图1为某原油罐区工艺流程图

图2为实施例中调度算法流程图

图3为初始化后的带权有向图

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

图1为某仓储型物流企业原油罐区的工艺流程图，鉴于罐区工艺较复杂，传统的人工调度很难在兼顾罐区设备状态的同时寻求最短作业路径。本发明提供了一种原油罐区调度方法，解决了上述问题。

如图2所示，具体实施步骤如下：

初始化罐区工艺流程图。本实施例中，将罐区储罐、离心泵、泊位、开关阀、流量计和管线汇集处分别作为一个节点，图3为初始化后的带权有向图，共143个节点，节点集V＝{1,2,…,143}。

整理邻接权重矩阵E，其中相邻节点之间的权重值为管线实际长度，节点到自身的权重值为0，节点与没有直接管线相连节点之间的权重为+∞。另外，整理邻接权重矩阵时要考虑离心泵、流量计等设备存在方向性，例如图1中的离心泵R-1，油品只能从801F开关阀所在管线进泵，从821F4开关阀所在管线出泵，那么对应图3中节点69—>67之间的权重值l_69,67＝1，节点67—>69之间的权重值l_69,67＝+∞；节点67—>63之间的权重值l_67,63＝1，节点63—>67之间的权重值l_67,63＝+∞。

选择作业类型，选择作业源点、作业终点：以路径最短为优化目标，寻找装船作业：罐J-02—>2#泊位LA1的最短作业路径，对应图3中作业源点为126，作业终点为15。

确定必须经过设备、关闭设备：假设开关阀201J(节点125)、开关阀202J(节点127)处于检修状态，无法使用；装船作业需使用罐区中的离心泵，假设指定使用泵R-1(节点67)，同时指定经过阀门821F1(节点65)、流量计(节点54)，即必经节点集R＝{126，67，65，54，15}，不能经过的节点集U＝{125,127}。

更新邻接权重矩阵E：

将不能经过的节点125,127与相邻节点之间的权重设置为+∞

l_125,126＝+∞，l_126,125＝+∞，l_125,124＝+∞，l_124,125＝+∞

l_127,126＝+∞，l_126,127＝+∞，l_127,124＝+∞，l_124,127＝+∞

寻求最优作业路径：

将必经节点(67，65，54)进行全排列，共有6组序列，各组序列首尾分别加上作业源点和作业终点后得到必经节点序列，如表1所示。

表1 必经节点序列

对这6种排列依次计算局部最短路径，求解方法如发明内容所述，不再赘述。加和求得待选全局最短路径长度，如表2所示。

表2 待选全局最短路径

表2中以序号1的126->67为例，局部最短路径长度：

minL_126,67＝l_126,128+l_128,129+l_129,121+l_121,142+l_142,93+l_93,82+l_82,77+l_77,71+l_71,70+l_70,69+l_69,67＝3+3+100+90+60+20+2+3+10+5+6＝302

式中，管线长度权重数据依据更新后的邻接权重矩阵E得出。

其余局部最短路径长度求解过程不再赘述。

在这6条待选全局最短路径中筛选出距离最短的路径，即为全局最短路径路径。对照表2中，路径1最短，故完整的作业路径为：

126→168→129→121→142→93→82→77→71→70→69→67→63→64→

65→66→60→53→52→51→55→54→47→46→45→23→17→16→15

对应图1，装船作业罐J-02->2#泊位LA1的最短作业路径为：

罐J-02→阀203J→阀835F→阀850F→阀801F→泵R-1→阀821F4→阀821F1→

阀828F→阀829F→阀832F→阀F020→阀F021→2#泊位LA1

最后，罐区调度根据算法寻求到的路径下发储运执行。

本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，可以根据本发明做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims

1.一种原油罐区调度方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

G＝(V,E) (1)

E中用l_i,j表示从节点i至节点j的权重，且满足：

式(2)中l表示管线路经长度；

b)选择作业源点s和作业终点e；

c)确定不能使用的罐区设备和必须经过的罐区设备：

建立必经节点集

d)以必经节点为约束条件，以路径最短为优化目标，得到最优作业路径，下发调度执行指令；

前述步骤d)中将含必经节点的路径寻优问题分解为多个无约束条件的路径寻优问题来解决，具体步骤如下：

d)以最短路径为目标，筛选出全局最优路径；

求解相邻必经节点间的局部最优路径，具体算法步骤如下：

b)选择节点p，使得：

dist[p]＝min{dist[w]|w∈(V-S)} (3)

将节点p加入集合S，

S＝S+{p} (4)

dist[w]＝min{dist[w],dist[w]+G(p,w)} (5)

d)重复步骤b)、c)，直至目标节点r₂∈S为止；

<mrow> <msub> <mi>r</mi> <mn>1</mn> </msub> <mo>&RightArrow;</mo> <mi>a</mi> <mo>&RightArrow;</mo> <mi>b</mi> <mo>&RightArrow;</mo> <mo>...</mo> <mo>&RightArrow;</mo> <mi>c</mi> <mo>&RightArrow;</mo> <mi>d</mi> <mo>&RightArrow;</mo> <msub> <mi>r</mi> <mn>2</mn> </msub> <mo>,</mo> <mo>{</mo> <mi>a</mi> <mo>,</mo> <mi>b</mi> <mo>,</mo> <mo>...</mo> <mo>,</mo> <mi>c</mi> <mo>,</mo> <mi>d</mi> <mo>}</mo> <mo>&Subset;</mo> <mi>V</mi> </mrow>

即，从必经节点r₁到必经节点r₂的局部最优路径长度为：

<mrow> <msub> <mi>minL</mi> <mrow> <msub> <mi>r</mi> <mn>1</mn> </msub> <mo>,</mo> <msub> <mi>r</mi> <mn>2</mn> </msub> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <mo>&Sigma;</mo> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>l</mi> <mrow> <msub> <mi>r</mi> <mn>1</mn> </msub> <mo>,</mo> <mi>a</mi> </mrow> </msub> <mo>,</mo> <msub> <mi>l</mi> <mrow> <mi>a</mi> <mo>,</mo> <mi>b</mi> </mrow> </msub> <mo>,</mo> <mo>...</mo> <mo>,</mo> <msub> <mi>l</mi> <mrow> <mi>c</mi> <mo>,</mo> <mi>d</mi> </mrow> </msub> <mo>,</mo> <msub> <mi>l</mi> <mrow> <mi>d</mi> <mo>,</mo> <msub> <mi>r</mi> <mn>2</mn> </msub> </mrow> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>6</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>

式(6)中表示相邻节点之间的权重值。

2.根据权利要求1所述的一种原油罐区调度方法，其特征在于所述罐区设备包括储罐、开关阀、离心泵、泊位、流量计。

3.根据权利要求1所述的一种原油罐区调度方法，其特征在于所述管线路径长度l通过实际测量获得。

4.根据权利要求1所述的一种原油罐区调度方法，其特征在于所述管线路径长度l通过查阅工程图纸获得。

5.根据权利要求1所述的一种原油罐区调度方法，其特征在于所述管线路径长度l结合经验获得。