CN112033428A - 一种配电抢修的路径规划方法 - Google Patents

一种配电抢修的路径规划方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112033428A
CN112033428A CN202010909117.7A CN202010909117A CN112033428A CN 112033428 A CN112033428 A CN 112033428A CN 202010909117 A CN202010909117 A CN 202010909117A CN 112033428 A CN112033428 A CN 112033428A
Authority
CN
China
Prior art keywords
node
intersection
nodes
end point
road
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202010909117.7A
Other languages
English (en)
Inventor
范伟
王东杰
刘卫强
孙佳伟
华蕾
史小娇
任硕
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
State Grid Corp of China SGCC
Baoding Power Supply Co of State Grid Hebei Electric Power Co Ltd
Original Assignee
Baoding Power Supply Co of State Grid Hebei Electric Power Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Baoding Power Supply Co of State Grid Hebei Electric Power Co Ltd filed Critical Baoding Power Supply Co of State Grid Hebei Electric Power Co Ltd
Priority to CN202010909117.7A priority Critical patent/CN112033428A/zh
Publication of CN112033428A publication Critical patent/CN112033428A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C21/00—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
    • G01C21/26—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 specially adapted for navigation in a road network
    • G01C21/34—Route searching; Route guidance
    • G01C21/3407—Route searching; Route guidance specially adapted for specific applications
    • G01C21/343—Calculating itineraries, i.e. routes leading from a starting point to a series of categorical destinations using a global route restraint, round trips, touristic trips
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C21/00—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
    • G01C21/26—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 specially adapted for navigation in a road network
    • G01C21/34—Route searching; Route guidance
    • G01C21/3407—Route searching; Route guidance specially adapted for specific applications
    • G01C21/3415—Dynamic re-routing, e.g. recalculating the route when the user deviates from calculated route or after detecting real-time traffic data or accidents
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C21/00—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
    • G01C21/26—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 specially adapted for navigation in a road network
    • G01C21/34—Route searching; Route guidance
    • G01C21/3453—Special cost functions, i.e. other than distance or default speed limit of road segments
    • G01C21/3492—Special cost functions, i.e. other than distance or default speed limit of road segments employing speed data or traffic data, e.g. real-time or historical
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q10/00—Administration; Management
    • G06Q10/04—Forecasting or optimisation specially adapted for administrative or management purposes, e.g. linear programming or "cutting stock problem"
    • G06Q10/047—Optimisation of routes or paths, e.g. travelling salesman problem
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q10/00—Administration; Management
    • G06Q10/20—Administration of product repair or maintenance
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q50/00—Systems or methods specially adapted for specific business sectors, e.g. utilities or tourism
    • G06Q50/06—Electricity, gas or water supply
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/70—Smart grids as climate change mitigation technology in the energy generation sector
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S10/00—Systems supporting electrical power generation, transmission or distribution
    • Y04S10/50—Systems or methods supporting the power network operation or management, involving a certain degree of interaction with the load-side end user applications

Abstract

一种配电抢修的路径规划方法，按照多项抢修任务和单项抢修任务的抢修类型分类进行路径搜索：多项抢修任务：根据故障点对应的负荷等级将多项任务进行排序，负荷等级越高、越重要的负荷越优先进行抢修，据此确定各项抢修任务的起点及终点；单项抢修任务：路径搜索过程中分别设置两个列表用于存放网络拓扑图中的各个节点，一个为开放列表，其中存放路径搜索过程中仍需被检测的节点，另一个为封闭列表，用于存放已经检索完毕的节点，此类节点已经确定包含于最终选择的路径中，之后的检索过程无需再检索此类节点。本发明能确定抢修人员的最佳通行路径，提高了配电抢修工作的效率。

Description

一种配电抢修的路径规划方法
技术领域
本发明涉及配电抢修技术领域，尤其涉及一种配电抢修的路径规划方法。
背景技术
随着电网结构的日益复杂，配电网包含的设备数量不断增多，其发生故障的可能性也大大增加。一个供电辖区内一天内可能出现多个故障节点，尤其是用电高峰期，配电抢修中心可能同时面临大量的抢修任务，此条件下，如果完全依赖人工经验安排抢修任务，导致抢修路径安排不合理，抢修人员无法按照最优路径以最短时间到达故障现场，可能会出现抢修人员疲于奔波，抢修效率低下的问题。本发明为了提高配电抢修工作的效率，提出了一种配电抢修的路径规划方法。
发明内容
(一)发明目的
为解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出一种配电抢修的路径规划方法，能确定抢修人员的最佳通行路径，提高了配电抢修工作的效率。
(二)技术方案
本发明提供了一种配电抢修的路径规划方法，对辖区内的地理信息进行网格化，将辖区内的重要地理位置简化为单个节点，并确定定义：如果将网络拓扑图中的任意一个网格设置为父节点，那么该网格周围相邻并且可以通过上下左右方向的移动到达的节点称为该节点的子节点；按照多项抢修任务和单项抢修任务的抢修类型分类进行路径搜索：
多项抢修任务：
根据故障点对应的负荷等级将多项任务进行排序，负荷等级越高、越重要的负荷越优先进行抢修，据此确定各项抢修任务的起点及终点；
单项抢修任务：
路径搜索过程中分别设置两个列表用于存放网络拓扑图中的各个节点，一个为开放列表，其中存放路径搜索过程中仍需被检测的节点，另一个为封闭列表，用于存放已经检索完毕的节点，此类节点已经确定包含于最终选择的路径中，之后的检索过程无需再检索此类节点；路径搜索步骤如下：
S1、确定路径规划起点和终点对应的路口节点；
S2、将起点设为最初的父节点置入封闭列表，将起点周围的子节点置入开放列表等待检索，依次计算以起点为父节点时，周围各个子节点对应的S、T、W参数值，其中，S参数表示此节点与其父节点之间的移动代价，T参数表示此节点与路径规划的终点之间的移动代价，W参数表示从此节点的父节点出发经过该子节点移动到终点的移动代价，计算方式如下：
W＝S+T
S3、比较开放列表中各个子节点对应的W值，选择其中W值最小的子节点，将其置入封闭列表，并将其设置为新的父节点；
S4、检测当前父节点四周相邻的子节点，判断此节点是否已经存在于开放列表中，如果存在，则不需要处理；如果此节点不在开放列表中，将其作为新节点加入开放列表中；
S5、选取开放列表中与当前父节点相邻的节点，对于其中之前已经加入开放列表中的子节点，说明该节点是作为之前父节点的子节点加入开放列表的，此时该子节点需要以当前的父节点作为自己的父节点，重新计算该节点对应的S、T、W参数值，并与之前的S、T、W参数值对比；如果以当前父节点作为该节点的父节点时计算得到新的W参数值小于之前计算得到的W值，则以此时计算得到新的S、T、W参数值代替原先计算的结果；如果以当前父节点作为该节点的父节点计算得到的W参数值大于之前计算得到的W值，则保留原先计算的结果，舍弃当前的计算结果；
S6、选取开放列表中与当前父节点相邻并且是新加入开放列表的子节点，计算该节点对应的S、T、W参数值并保存；
S7、比较此时开放列表中所有与当前父节点相邻的子节点的W值，选择其中W值最小的子节点，将其置入封闭列表，判断该节点是否是路径规划的终点，如果该节点是终点，则路径搜索完成；如果该节点不是终点，将该节点设为新的父节点，并依次重复步骤S4、S5、S6，直至找到终点；
S8、当最终加入封闭列表的节点恰好为路径搜索的终点时，依次提取封闭列表中的各个节点，最先加入封闭列表的路口节点作为起点，最后加入封闭列表的路口节点作为终点，从起点开始依次通过封闭列表中的各个路口节点得到的路径，记为路径搜索的结果。
优选的，对辖区内的地理信息进行网格化时，选取辖区地理信息示意图中的任意一点作为原点，建立平面直角坐标系，选定固定长度为基准单位，据此确定辖区内任意位置对应的坐标；
对于辖区内的任意建筑物，其对应的坐标表示为：Ji(ai,bi)；
对于辖区内道路方向发生转折或者分叉的交通路口，其对应的坐标表示为：Ki(ci,di)；
对于任意一项抢修任务，本质上都是从配电抢修中心移动到故障所在建筑物的路径规划问题，根据欧式距离的计算公式，计算得到距离路径规划起点(配电抢修中心)最近的路口节点A：
Figure BDA0002662628740000041
以及距离路径规划终点(故障点)最近的路口节点B：
Figure BDA0002662628740000042
搜索以路口节点A为起点，路口节点B为终点的最优路径，确定沿途经过的各个路口，这些路口节点之间对应的道路即为抢修任务对应的最优路径，将两个建筑物之间的路径规划问题转化为两个交通路口之间的路径规划问题。
优选的，提取地理信息示意图中的道路出现分叉或者道路方向发生改变的路口节点，将每一个路口节点作为网络拓扑图中的某个网格，将地理信息示意图按照路口进行网格化，其中不同网格之间的相对位置按照地理信息示意图中各个路口之间的连接关系和相对位置确定，最终将地理信息示意图转化为各个路口节点组成的网络拓扑图；对于在地理信息示意图上相互连接的两个路口节点，在网络拓扑图中也处于相邻位置，网络拓扑图中不同路口节点之间的相对位置关系与地理信息示意图中保持一致；
将地理信息示意图中的路口节点分为如下两类：
(1)、十字路口节点：此类路口节点的特征是该路口上下左右四个方向均有道路延伸，从该路口出发可以向上下左右四个方向移动；
(2)、丁字路口节点和转向路口节点：此类路口节点的特征是该路口只在上下左右中某几个特定的方向上有道路延伸，从此路口出发只能沿特定的方向移动；
将不同类型的路口节点按照相对位置排列后，除去路口网格外会存在一些剩余的区域，此类区域的类型主要分为如下两类：
(1)、道路区域：如果该区域对应的是某条道路中除去两端路口外的中间部分，则将其设置为可通行的道路区域，和普通的路口节点不同的是，道路区域的网格只能沿所在道路方向单向移动；
(2)、障碍区域：如果该区域对应的是建筑物所处的区域，则将其设置为不可通行的障碍区域，周围的相邻网格均无法移动到该区域。
优选的，在得到由路口节点组成的网络拓扑图后，需要确定不同网格之间的移动代价，即从一个网格移动到另一个网格需要付出的代价，代价的计算包括如下A和B共两种类型的移动代价的计算：
A、对于相邻网格间的移动代价的计算：
假定从网络拓扑中任意网格沿上下左右任意方向移动到相邻网格的移动代价为S，则包括如下A1、A2和A3共三个获取S的步骤：
A1、如果相邻的两个网格包含障碍区域，则两者之间的移动代价S为无穷大；
A2、如果相邻的两个网格中包含道路区域，则需要判断两个网格之间的移动方向与道路区域本身允许通行的方向是否一致；如果两者不一致，则两者之间的移动代价S为无穷大；如果两者一致，则两者之间的移动代价S计算参照以下步骤A3中两个路口节点之间移动代价的计算方式；
A3、如果相邻的两个网格均为普通的路口节点，首先判断从起点移动到终点的移动方向是否包含在起点网格允许的移动方向内，如果不包含，则说明从起点无法移动到终点，两者之间的移动代价为无穷大；如果包含，则两者之间的移动代价S按照下式计算：
Figure BDA0002662628740000051
其中k代表延时系数，L代表两个路口之间的实际距离，v代表两个路口之间道路的设计时速；
k表示一般的交通拥堵造成的通行延迟，k值通过一段时间内通过该路口的车辆平均时速与道路的设计时速的比值求得，即：
Figure BDA0002662628740000061
其中，v1,v2,…,vn为一段时间内通过该路口的各车辆的时速，n为统计车辆的数量，v为该道路的设计时速；
L表示两个路口之间的实际距离，通过地理信息示意图中两个路口坐标之间的欧式距离求得：
Figure BDA0002662628740000062
按照路面等级的不同，城市道路一般分为如下四种：
高速路的设计车速：110km/h；主干路的设计车速：60km/h；次干路的设计车速：40km/h；支路的设计车速：30km/h；
B、对于不相邻网格间的移动代价的计算：
假设将网络拓扑中的任意网格作为起点出发，经过多次移动后，到达终点位置，沿途经过的所有网格中相邻网格之间的移动代价之和为起点和终点这两个不相邻网格之间的移动代价T；由于起点和终点之间存在多条不同的路径的可能，通过以下方法确定一条最可能的最短路径：
假定路口节点组成的网络拓扑图中，从下往上依次记为“第一行、……、第N行”，从左至右，依次记为“第一列、……、第N列”，其中任意一个网格的位置坐标用行列数来表示；
从起点出发向终点移动时，分为以下步骤：
B1、首先只进行横向移动，目的是使得从起点位置移动到与终点位置列数一致的位置；由于障碍区域和道路区域的存在，当移动过程中遇到障碍区域，无法继续横向移动时，需要通过纵向移动避开障碍物，纵向移动的方向以纵向往终点靠近为准，避开障碍区域后继续横向运动，直至移动到列数与终点一致时停止横向移动；
B2、然后从横向移动结束的位置开始进行纵向移动，目的是移动到与终点行数一致的位置；移动过程中遇到障碍区域，无法继续纵向移动时，需要通过横向移动绕开障碍物，之后继续纵向移动，直至移动到行数与终点一致时停止纵向运动；
B3、由于纵向移动过程中可能遇到障碍物需要进行横向运动，导致列数再次改变，所以纵向运动结束后需要重新判断当前到达的位置与终点列数是否一致；如果一致，说明当前到达位置行列式均与终点一致，运动结束；如果不一致，则需要重复上述步骤B1和B2；
B4、确定了从起点至终点沿途经过的所有网格后，根据A类型中对于相邻网格间的移动代价的计算，从起点开始依次计算沿途经过的所有网格中相邻网格之间的移动代价，累加后即得到起点与终点这两个不相邻网格之间的移动代价T。
优选的，计算两个网格之间的移动代价之前，首先要更新网格的所属类型，根据城市交通的实时路况信息，必要情况下需要更改某些特定路口网格的所属类型。
与现有技术相比，本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果：
本发明能确定抢修人员的最佳通行路径，提高了配电抢修工作的效率，将城市地理信息按照路口节点进行网格化，并根据网格化的数据来制作网络拓扑图，从而研究出相邻节点之间移动代价的计算方法和不相邻节点之间移动代价的计算方法，在已知起点和终点时，探索出两个路口节点之间的最佳路径，节省通行时间。
附图说明
图1为某地区的地理位置示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
如图1所示，本发明提出的一种配电抢修的路径规划方法，对辖区内的地理信息进行网格化，将辖区内的重要地理位置简化为单个节点，并确定定义：如果将网络拓扑图中的任意一个网格设置为父节点，那么该网格周围相邻并且可以通过上下左右方向的移动到达的节点称为该节点的子节点；按照多项抢修任务和单项抢修任务的抢修类型分类进行路径搜索：
多项抢修任务：
根据故障点对应的负荷等级将多项任务进行排序，负荷等级越高、越重要的负荷越优先进行抢修，据此确定各项抢修任务的起点及终点，例如：第一项抢修任务的起点为配电抢修中心所在地，终点为第一个故障点；第一项抢修任务完成后，第二项抢修任务的起点为第一个故障点，终点为第二个故障点，以此类推可以得到每一项抢修任务对应的路径搜索的起点和终点；
单项抢修任务：
路径搜索过程中分别设置两个列表用于存放网络拓扑图中的各个节点，一个为开放列表，其中存放路径搜索过程中仍需被检测的节点，另一个为封闭列表，用于存放已经检索完毕的节点，此类节点已经确定包含于最终选择的路径中，之后的检索过程无需再检索此类节点；路径搜索步骤如下：
S1、确定路径规划起点和终点对应的路口节点；
S2、将起点设为最初的父节点置入封闭列表，将起点周围的子节点置入开放列表等待检索，依次计算以起点为父节点时，周围各个子节点对应的S、T、W参数值，其中，S参数表示此节点与其父节点之间的移动代价，T参数表示此节点与路径规划的终点之间的移动代价，W参数表示从此节点的父节点出发经过该子节点移动到终点的移动代价，计算方式如下：
W＝S+T
S3、比较开放列表中各个子节点对应的W值，选择其中W值最小的子节点，将其置入封闭列表，并将其设置为新的父节点；
S4、检测当前父节点四周相邻的子节点，判断此节点是否已经存在于开放列表中，如果存在，则不需要处理；如果此节点不在开放列表中，将其作为新节点加入开放列表中；
S5、选取开放列表中与当前父节点相邻的节点，对于其中之前已经加入开放列表中的子节点，说明该节点是作为之前父节点的子节点加入开放列表的，此时该子节点需要以当前的父节点作为自己的父节点，重新计算该节点对应的S、T、W参数值，并与之前的S、T、W参数值对比；如果以当前父节点作为该节点的父节点时计算得到新的W参数值小于之前计算得到的W值，则以此时计算得到新的S、T、W参数值代替原先计算的结果；如果以当前父节点作为该节点的父节点计算得到的W参数值大于之前计算得到的W值，则保留原先计算的结果，舍弃当前的计算结果；
S6、选取开放列表中与当前父节点相邻并且是新加入开放列表的子节点，计算该节点对应的S、T、W参数值并保存；
S7、比较此时开放列表中所有与当前父节点相邻的子节点的W值，选择其中W值最小的子节点，将其置入封闭列表，判断该节点是否是路径规划的终点，如果该节点是终点，则路径搜索完成；如果该节点不是终点，将该节点设为新的父节点，并依次重复步骤S4、S5、S6，直至找到终点；
S8、当最终加入封闭列表的节点恰好为路径搜索的终点时，依次提取封闭列表中的各个节点，最先加入封闭列表的路口节点作为起点，最后加入封闭列表的路口节点作为终点，从起点开始依次通过封闭列表中的各个路口节点得到的路径，记为路径搜索的结果。
在一个可选的实施例中，对辖区内的地理信息进行网格化时，选取辖区地理信息示意图中的任意一点作为原点，建立平面直角坐标系，选定固定长度为基准单位，据此确定辖区内任意位置对应的坐标；
对于辖区内的任意建筑物，其对应的坐标表示为：Ji(ai,bi)；
对于辖区内道路方向发生转折或者分叉的交通路口，其对应的坐标表示为：Ki(ci,di)；
对于任意一项抢修任务，本质上都是从配电抢修中心移动到故障所在建筑物的路径规划问题，根据欧式距离的计算公式，计算得到距离路径规划起点(配电抢修中心)最近的路口节点A：
Figure BDA0002662628740000101
以及距离路径规划终点(故障点)最近的路口节点B：
Figure BDA0002662628740000102
搜索以路口节点A为起点，路口节点B为终点的最优路径，确定沿途经过的各个路口，这些路口节点之间对应的道路即为抢修任务对应的最优路径，将两个建筑物之间的路径规划问题转化为两个交通路口之间的路径规划问题，便于分析并探索最佳的通行路线。
在一个可选的实施例中，提取地理信息示意图中的道路出现分叉或者道路方向发生改变的路口节点，将每一个路口节点作为网络拓扑图中的某个网格，将地理信息示意图按照路口进行网格化，其中不同网格之间的相对位置按照地理信息示意图中各个路口之间的连接关系和相对位置确定，最终将地理信息示意图转化为各个路口节点组成的网络拓扑图；对于在地理信息示意图上相互连接的两个路口节点，在网络拓扑图中也处于相邻位置，网络拓扑图中不同路口节点之间的相对位置关系与地理信息示意图中保持一致；
将地理信息示意图中的路口节点分为如下两类：
(1)、十字路口节点：此类路口节点的特征是该路口上下左右四个方向均有道路延伸，从该路口出发可以向上下左右四个方向移动；
(2)、丁字路口节点和转向路口节点：此类路口节点的特征是该路口只在上下左右中某几个特定的方向上有道路延伸，从此路口出发只能沿特定的方向移动；
将不同类型的路口节点按照相对位置排列后，除去路口网格外会存在一些剩余的区域，此类区域的类型主要分为如下两类：
(1)、道路区域：如果该区域对应的是某条道路中除去两端路口外的中间部分，则将其设置为可通行的道路区域，和普通的路口节点不同的是，道路区域的网格只能沿所在道路方向单向移动；
(2)、障碍区域：如果该区域对应的是建筑物所处的区域，则将其设置为不可通行的障碍区域，周围的相邻网格均无法移动到该区域。
在一个可选的实施例中，在得到由路口节点组成的网络拓扑图后，需要确定不同网格之间的移动代价，即从一个网格移动到另一个网格需要付出的代价，代价的计算包括如下A和B共两种类型的移动代价的计算：
A、对于相邻网格间的移动代价的计算：
假定从网络拓扑中任意网格沿上下左右任意方向移动到相邻网格的移动代价为S，则包括如下A1、A2和A3共三个获取S的步骤：
A1、如果相邻的两个网格包含障碍区域，则两者之间的移动代价S为无穷大；
A2、如果相邻的两个网格中包含道路区域，则需要判断两个网格之间的移动方向与道路区域本身允许通行的方向是否一致；如果两者不一致，则两者之间的移动代价S为无穷大；如果两者一致，则两者之间的移动代价S计算参照以下步骤A3中两个路口节点之间移动代价的计算方式；
A3、如果相邻的两个网格均为普通的路口节点，首先判断从起点移动到终点的移动方向是否包含在起点网格允许的移动方向内，如果不包含，则说明从起点无法移动到终点，两者之间的移动代价为无穷大；如果包含，则两者之间的移动代价S按照下式计算：
Figure BDA0002662628740000121
其中k代表延时系数，L代表两个路口之间的实际距离，v代表两个路口之间道路的设计时速；
k表示一般的交通拥堵造成的通行延迟，k值通过一段时间内通过该路口的车辆平均时速与道路的设计时速的比值求得，即：
Figure BDA0002662628740000131
其中，v1,v2,…,vn为一段时间内通过该路口的各车辆的时速，n为统计车辆的数量，v为该道路的设计时速；
L表示两个路口之间的实际距离，通过地理信息示意图中两个路口坐标之间的欧式距离求得：
Figure BDA0002662628740000132
按照路面等级的不同，城市道路一般分为如下四种：
高速路的设计车速：110km/h；主干路的设计车速：60km/h；次干路的设计车速：40km/h；支路的设计车速：30km/h；
B、对于不相邻网格间的移动代价的计算：
假设将网络拓扑中的任意网格作为起点出发，经过多次移动后，到达终点位置，沿途经过的所有网格中相邻网格之间的移动代价之和为起点和终点这两个不相邻网格之间的移动代价T；由于起点和终点之间存在多条不同的路径的可能，通过以下方法确定一条最可能的最短路径：
假定路口节点组成的网络拓扑图中，从下往上依次记为“第一行、……、第N行”，从左至右，依次记为“第一列、……、第N列”，其中任意一个网格的位置坐标用行列数来表示；
从起点出发向终点移动时，分为以下步骤：
B1、首先只进行横向移动，目的是使得从起点位置移动到与终点位置列数一致的位置；由于障碍区域和道路区域的存在，当移动过程中遇到障碍区域，无法继续横向移动时，需要通过纵向移动避开障碍物，纵向移动的方向以纵向往终点靠近为准，避开障碍区域后继续横向运动，直至移动到列数与终点一致时停止横向移动；
B2、然后从横向移动结束的位置开始进行纵向移动，目的是移动到与终点行数一致的位置；移动过程中遇到障碍区域，无法继续纵向移动时，需要通过横向移动绕开障碍物，之后继续纵向移动，直至移动到行数与终点一致时停止纵向运动；
B3、由于纵向移动过程中可能遇到障碍物需要进行横向运动，导致列数再次改变，所以纵向运动结束后需要重新判断当前到达的位置与终点列数是否一致；如果一致，说明当前到达位置行列式均与终点一致，运动结束；如果不一致，则需要重复上述步骤B1和B2；
B4、确定了从起点至终点沿途经过的所有网格后，根据A类型中对于相邻网格间的移动代价的计算，从起点开始依次计算沿途经过的所有网格中相邻网格之间的移动代价，累加后即得到起点与终点这两个不相邻网格之间的移动代价T。
在一个可选的实施例中，计算两个网格之间的移动代价之前，首先要更新网格的所属类型，根据城市交通的实时路况信息，必要情况下需要更改某些特定路口网格的所属类型。例如：考虑到道路维修、交通事故、交通管制等因素，部分路口网格需要临时设置为不可通行的障碍区域，待交通恢复后，重新将其改回原来的所属类型。
本发明能确定抢修人员的最佳通行路径，提高了配电抢修工作的效率，将城市地理信息按照路口节点进行网格化，并根据网格化的数据来制作网络拓扑图，从而研究出相邻节点之间移动代价的计算方法和不相邻节点之间移动代价的计算方法，在已知起点和终点时，探索出两个路口节点之间的最佳路径，节省通行时间。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (5)

1.一种配电抢修的路径规划方法，其特征在于，对辖区内的地理信息进行网格化，将辖区内的重要地理位置简化为单个节点，并确定定义：如果将网络拓扑图中的任意一个网格设置为父节点，那么该网格周围相邻并且可以通过上下左右方向的移动到达的节点称为该节点的子节点；按照多项抢修任务和单项抢修任务的抢修类型分类进行路径搜索：
多项抢修任务：
根据故障点对应的负荷等级将多项任务进行排序，负荷等级越高、越重要的负荷越优先进行抢修，据此确定各项抢修任务的起点及终点；
单项抢修任务：
路径搜索过程中分别设置两个列表用于存放网络拓扑图中的各个节点，一个为开放列表，其中存放路径搜索过程中仍需被检测的节点，另一个为封闭列表，用于存放已经检索完毕的节点，此类节点已经确定包含于最终选择的路径中，之后的检索过程无需再检索此类节点；路径搜索步骤如下：
S1、确定路径规划起点和终点对应的路口节点；
S2、将起点设为最初的父节点置入封闭列表，将起点周围的子节点置入开放列表等待检索，依次计算以起点为父节点时，周围各个子节点对应的S、T、W参数值，其中，S参数表示此节点与其父节点之间的移动代价，T参数表示此节点与路径规划的终点之间的移动代价，W参数表示从此节点的父节点出发经过该子节点移动到终点的移动代价，计算方式如下：
W＝S+T
S3、比较开放列表中各个子节点对应的W值，选择其中W值最小的子节点，将其置入封闭列表，并将其设置为新的父节点；
S4、检测当前父节点四周相邻的子节点，判断此节点是否已经存在于开放列表中，如果存在，则不需要处理；如果此节点不在开放列表中，将其作为新节点加入开放列表中；
S5、选取开放列表中与当前父节点相邻的节点，对于其中之前已经加入开放列表中的子节点，说明该节点是作为之前父节点的子节点加入开放列表的，此时该子节点需要以当前的父节点作为自己的父节点，重新计算该节点对应的S、T、W参数值，并与之前的S、T、W参数值对比；如果以当前父节点作为该节点的父节点时计算得到新的W参数值小于之前计算得到的W值，则以此时计算得到新的S、T、W参数值代替原先计算的结果；如果以当前父节点作为该节点的父节点计算得到的W参数值大于之前计算得到的W值，则保留原先计算的结果，舍弃当前的计算结果；
S6、选取开放列表中与当前父节点相邻并且是新加入开放列表的子节点，计算该节点对应的S、T、W参数值并保存；
S7、比较此时开放列表中所有与当前父节点相邻的子节点的W值，选择其中W值最小的子节点，将其置入封闭列表，判断该节点是否是路径规划的终点，如果该节点是终点，则路径搜索完成；如果该节点不是终点，将该节点设为新的父节点，并依次重复步骤S4、S5、S6，直至找到终点；
S8、当最终加入封闭列表的节点恰好为路径搜索的终点时，依次提取封闭列表中的各个节点，最先加入封闭列表的路口节点作为起点，最后加入封闭列表的路口节点作为终点，从起点开始依次通过封闭列表中的各个路口节点得到的路径，记为路径搜索的结果。
2.根据权利要求1所述的一种配电抢修的路径规划方法，其特征在于，对辖区内的地理信息进行网格化时，选取辖区地理信息示意图中的任意一点作为原点，建立平面直角坐标系，选定固定长度为基准单位，据此确定辖区内任意位置对应的坐标；
对于辖区内的任意建筑物，其对应的坐标表示为：Ji(ai,bi)；
对于辖区内道路方向发生转折或者分叉的交通路口，其对应的坐标表示为：Ki(ci,di)；
对于任意一项抢修任务，本质上都是从配电抢修中心移动到故障所在建筑物的路径规划问题，根据欧式距离的计算公式，计算得到距离路径规划起点(配电抢修中心)最近的路口节点A：
Figure FDA0002662628730000031
以及距离路径规划终点(故障点)最近的路口节点B：
Figure FDA0002662628730000032
搜索以路口节点A为起点，路口节点B为终点的最优路径，确定沿途经过的各个路口，这些路口节点之间对应的道路即为抢修任务对应的最优路径，将两个建筑物之间的路径规划问题转化为两个交通路口之间的路径规划问题。
3.根据权利要求2所述的一种配电抢修的路径规划方法，其特征在于，提取地理信息示意图中的道路出现分叉或者道路方向发生改变的路口节点，将每一个路口节点作为网络拓扑图中的某个网格，将地理信息示意图按照路口进行网格化，其中不同网格之间的相对位置按照地理信息示意图中各个路口之间的连接关系和相对位置确定，最终将地理信息示意图转化为各个路口节点组成的网络拓扑图；对于在地理信息示意图上相互连接的两个路口节点，在网络拓扑图中也处于相邻位置，网络拓扑图中不同路口节点之间的相对位置关系与地理信息示意图中保持一致；
将地理信息示意图中的路口节点分为如下两类：
(1)、十字路口节点：此类路口节点的特征是该路口上下左右四个方向均有道路延伸，从该路口出发可以向上下左右四个方向移动；
(2)、丁字路口节点和转向路口节点：此类路口节点的特征是该路口只在上下左右中某几个特定的方向上有道路延伸，从此路口出发只能沿特定的方向移动；
将不同类型的路口节点按照相对位置排列后，除去路口网格外会存在一些剩余的区域，此类区域的类型主要分为如下两类：
(1)、道路区域：如果该区域对应的是某条道路中除去两端路口外的中间部分，则将其设置为可通行的道路区域，和普通的路口节点不同的是，道路区域的网格只能沿所在道路方向单向移动；
(2)、障碍区域：如果该区域对应的是建筑物所处的区域，则将其设置为不可通行的障碍区域，周围的相邻网格均无法移动到该区域。
4.根据权利要求3所述的一种配电抢修的路径规划方法，其特征在于，在得到由路口节点组成的网络拓扑图后，需要确定不同网格之间的移动代价，即从一个网格移动到另一个网格需要付出的代价，代价的计算包括如下A和B共两种类型的移动代价的计算：
A、对于相邻网格间的移动代价的计算：
假定从网络拓扑中任意网格沿上下左右任意方向移动到相邻网格的移动代价为S，则包括如下A1、A2和A3共三个获取S的步骤：
A1、如果相邻的两个网格包含障碍区域，则两者之间的移动代价S为无穷大；
A2、如果相邻的两个网格中包含道路区域，则需要判断两个网格之间的移动方向与道路区域本身允许通行的方向是否一致；如果两者不一致，则两者之间的移动代价S为无穷大；如果两者一致，则两者之间的移动代价S计算参照以下步骤A3中两个路口节点之间移动代价的计算方式；
A3、如果相邻的两个网格均为普通的路口节点，首先判断从起点移动到终点的移动方向是否包含在起点网格允许的移动方向内，如果不包含，则说明从起点无法移动到终点，两者之间的移动代价为无穷大；如果包含，则两者之间的移动代价S按照下式计算：
Figure FDA0002662628730000051
其中k代表延时系数，L代表两个路口之间的实际距离，v代表两个路口之间道路的设计时速；
k表示一般的交通拥堵造成的通行延迟，k值通过一段时间内通过该路口的车辆平均时速与道路的设计时速的比值求得，即：
Figure FDA0002662628730000052
其中，v1,v2,…,vn为一段时间内通过该路口的各车辆的时速，n为统计车辆的数量，v为该道路的设计时速
L表示两个路口之间的实际距离，通过地理信息示意图中两个路口坐标之间的欧式距离求得：
Figure FDA0002662628730000053
按照路面等级的不同，城市道路一般分为如下四种：
高速路的设计车速：110km/h；主干路的设计车速：60km/h；次干路的设计车速：40km/h；支路的设计车速：30km/h；
B、对于不相邻网格间的移动代价的计算：
假设将网络拓扑中的任意网格作为起点出发，经过多次移动后，到达终点位置，沿途经过的所有网格中相邻网格之间的移动代价之和为起点和终点这两个不相邻网格之间的移动代价T；由于起点和终点之间存在多条不同的路径的可能，通过以下方法确定一条最可能的最短路径：
假定路口节点组成的网络拓扑图中，从下往上依次记为“第一行、……、第N行”，从左至右，依次记为“第一列、……、第N列”，其中任意一个网格的位置坐标用行列数来表示；
从起点出发向终点移动时，分为以下步骤：
B1、首先只进行横向移动，目的是使得从起点位置移动到与终点位置列数一致的位置；由于障碍区域和道路区域的存在，当移动过程中遇到障碍区域，无法继续横向移动时，需要通过纵向移动避开障碍物，纵向移动的方向以纵向往终点靠近为准，避开障碍区域后继续横向运动，直至移动到列数与终点一致时停止横向移动；
B2、然后从横向移动结束的位置开始进行纵向移动，目的是移动到与终点行数一致的位置；移动过程中遇到障碍区域，无法继续纵向移动时，需要通过横向移动绕开障碍物，之后继续纵向移动，直至移动到行数与终点一致时停止纵向运动；
B3、由于纵向移动过程中可能遇到障碍物需要进行横向运动，导致列数再次改变，所以纵向运动结束后需要重新判断当前到达的位置与终点列数是否一致；如果一致，说明当前到达位置行列式均与终点一致，运动结束；如果不一致，则需要重复上述步骤B1和B2；
B4、确定了从起点至终点沿途经过的所有网格后，根据A类型中对于相邻网格间的移动代价的计算，从起点开始依次计算沿途经过的所有网格中相邻网格之间的移动代价，累加后即得到起点与终点这两个不相邻网格之间的移动代价T。
5.根据权利要求4所述的一种配电抢修的路径规划方法，其特征在于，计算两个网格之间的移动代价之前，首先要更新网格的所属类型，根据城市交通的实时路况信息，必要情况下需要更改某些特定路口网格的所属类型。
CN202010909117.7A 2020-09-02 2020-09-02 一种配电抢修的路径规划方法 Pending CN112033428A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010909117.7A CN112033428A (zh) 2020-09-02 2020-09-02 一种配电抢修的路径规划方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010909117.7A CN112033428A (zh) 2020-09-02 2020-09-02 一种配电抢修的路径规划方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112033428A true CN112033428A (zh) 2020-12-04

Family

ID=73591145

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010909117.7A Pending CN112033428A (zh) 2020-09-02 2020-09-02 一种配电抢修的路径规划方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112033428A (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112966882A (zh) * 2021-04-15 2021-06-15 四川中电启明星信息技术有限公司 一种基于时空全局匹配的配电网调度方法
CN115146879A (zh) * 2022-09-05 2022-10-04 国网山西省电力公司超高压变电分公司 一种变电站继电保护室安全措施布置路径寻优方法
WO2022268101A1 (zh) * 2021-06-25 2022-12-29 华为技术有限公司 拓扑结构的确定方法、装置、设备及系统
CN115752493A (zh) * 2022-11-07 2023-03-07 国网天津市电力公司 一种用于电力故障抢修的路径规划方法
CN117151560A (zh) * 2023-11-01 2023-12-01 南京万物互联科技发展有限公司 一种基于云平台的智慧养老数字化管理系统及方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0935183A (ja) * 1995-07-14 1997-02-07 Hitachi Ltd 動的経路探索方法およびナビゲーション装置
JP2014018024A (ja) * 2012-07-11 2014-01-30 Chugoku Electric Power Co Inc:The 配電線事故復旧支援システム
CN110260865A (zh) * 2019-07-11 2019-09-20 国网上海市电力公司 一种特高压变电站运检路线规划方法
CN110705809A (zh) * 2019-11-21 2020-01-17 国网湖南省电力有限公司 配电设备巡检策略优化方法、装置及存储介质

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0935183A (ja) * 1995-07-14 1997-02-07 Hitachi Ltd 動的経路探索方法およびナビゲーション装置
JP2014018024A (ja) * 2012-07-11 2014-01-30 Chugoku Electric Power Co Inc:The 配電線事故復旧支援システム
CN110260865A (zh) * 2019-07-11 2019-09-20 国网上海市电力公司 一种特高压变电站运检路线规划方法
CN110705809A (zh) * 2019-11-21 2020-01-17 国网湖南省电力有限公司 配电设备巡检策略优化方法、装置及存储介质

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
王倩;吕林;: "配电网最佳抢修路径算法研究", 电力科学与工程, no. 02, 30 June 2007 (2007-06-30), pages 15 - 19 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112966882A (zh) * 2021-04-15 2021-06-15 四川中电启明星信息技术有限公司 一种基于时空全局匹配的配电网调度方法
WO2022268101A1 (zh) * 2021-06-25 2022-12-29 华为技术有限公司 拓扑结构的确定方法、装置、设备及系统
CN115146879A (zh) * 2022-09-05 2022-10-04 国网山西省电力公司超高压变电分公司 一种变电站继电保护室安全措施布置路径寻优方法
CN115146879B (zh) * 2022-09-05 2022-12-06 国网山西省电力公司超高压变电分公司 一种变电站继电保护室安全措施布置路径寻优方法
CN115752493A (zh) * 2022-11-07 2023-03-07 国网天津市电力公司 一种用于电力故障抢修的路径规划方法
CN117151560A (zh) * 2023-11-01 2023-12-01 南京万物互联科技发展有限公司 一种基于云平台的智慧养老数字化管理系统及方法
CN117151560B (zh) * 2023-11-01 2024-01-30 南京万物互联科技发展有限公司 一种基于云平台的智慧养老数字化管理系统及方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112033428A (zh) 一种配电抢修的路径规划方法
CN109657843B (zh) 一种城市接驳公交系统的一体化规划决策支持系统
CN104574967B (zh) 一种基于北斗的城市大面积路网交通感知方法
CN110111574B (zh) 一种基于流量树分析的城市交通不平衡评价方法
CN102435200B (zh) 一种路径快速规划方法
CN108681796B (zh) 基于POI数据与Dijkstra算法的城市对外公路客运枢纽选址方法
CN103047990B (zh) 基于骨干路网分层的多路径选择方法
CN111063208A (zh) 一种基于车联网的车道级交通诱导方法及系统
CN112991743B (zh) 基于行驶路径的实时交通风险ai预测方法及其系统
CN113763741B (zh) 一种车联网环境下的干线公路交通诱导方法
CN106052701B (zh) 一种交通溢流状态下车辆路径选择的方法
CN106017496A (zh) 一种基于路况的实时导航方法
CN105489000A (zh) 一种夜班公交车站点及路径选择方法
CN114550482B (zh) 一种基于低碳目标的导航方法及停车场导航方法
CN111314857B (zh) 一种基于过车视频数据的车辆实时出行轨迹获取方法
CN112784000B (zh) 基于出租车轨迹数据的寻客方法
CN112629533A (zh) 基于路网栅格化道路车流预测的精细化路径规划方法
CN114117700A (zh) 基于复杂网络理论的城市公共交通网络优化研究方法
CN111337047B (zh) 基于多任务点约束的非结构化道路宏观路径规划方法
CN110046213A (zh) 一种顾及路径失真纠正与交叉跨越纠正的电力选线方法
CN109341710A (zh) 不确定环境的交通网上快速抵达目的地的动态规划法
CN112906934A (zh) 基于gis地图的城市配电网故障抢修路径优化方法及系统
CN112185149B (zh) 基于城市路网数据的路径规划方法及系统
CN113295177B (zh) 基于实时路况信息的动态路径规划方法及系统
CN116414139B (zh) 基于A-Star算法的移动机器人复杂路径规划方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20230202

Address after: No. 138, sunny north street, Baoding, Hebei Province, Hebei

Applicant after: STATE GRID HEBEI ELECTRIC POWER Co.,Ltd. BAODING POWER SUPPLY BRANCH

Applicant after: STATE GRID CORPORATION OF CHINA

Address before: 071027 No. 138, North Sunshine Street, Baoding City, Hebei Province

Applicant before: STATE GRID HEBEI ELECTRIC POWER Co.,Ltd. BAODING POWER SUPPLY BRANCH

TA01 Transfer of patent application right