CN114037141A - 一种融合电力和交通信息的供电方案优化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种融合电力和交通信息的供电方案优化方法,包括:建立供电方案所在区域的路网拓扑图;其中,所述路网拓扑图来自专门或可公开获取的地理信息数据源,确定供电方案所在区域的范围,并统计区域内潜在的电源点集合;充分考虑不同道路类型和施工条件,对路网拓扑图的边进行改造,以四边形的形式代替道路中心线对实际路段进行建模,得到新型交通网络模型,以计及具体道路宽度的影响;根据不同等级道路的单位施工成本,对新型交通网络模型中的各边进行加权,边的权值为单位施工成本与长度的乘积,即此路段的总施工造价;以电源点到被供电用户位置的总施工造价成本作为目标函数,取目标函数值最小的方案作为最优的供电方案。
Description
技术领域
本发明涉及能源、电力技术领域,具体涉及一种融合电力和交通信息的供电方案优化方法,用于电力系统的客户服务和施工部门,研究与供电方案优化相关的问题。
背景技术
当前用户业扩报装时,供电局制定供电方案已经能够利用到来自不同渠道的数据(如电网侧管理系统、生产系统、市政部门、以及用户自行录入),但方案制定本身仍依赖专家的知识和经验,具有局限性。
发明内容
本发明的目的是提供一种融合电力和交通信息的供电方案优化方法,以改变制定供电方案时依赖专家主观经验的现状,可以用于对新增电力用户供电方案进行优化的研究。
为了实现上述任务,本发明采用以下技术方案:
一种融合电力和交通信息的供电方案优化方法,包括以下步骤:
步骤1,建立供电方案所在区域的路网拓扑图;其中,所述路网拓扑图来自专门或可公开获取的地理信息数据源,确定供电方案所在区域的范围,并统计区域内潜在的电源点集合;
步骤2,充分考虑不同道路类型和施工条件,对路网拓扑图的边进行改造,以四边形的形式代替道路中心线对实际路段进行建模,得到新型交通网络模型,以计及具体道路宽度的影响;
步骤3,根据不同等级道路的单位施工成本,对新型交通网络模型中的各边进行加权,边的权值为单位施工成本与长度的乘积,即此路段的总施工造价;
步骤4,以电源点到被供电用户位置的总施工造价成本作为目标函数,取目标函数值最小的方案作为最优的供电方案。
进一步地,所述确定供电方案所在区域的范围,具体是指以被供电用户的地理位置为中心点,基于广度优先遍历算法获取所在地区路网子图,直至原网络中尚未被遍历到的最近边缘点与用户地理位置的直线距离大于设定阈值。
进一步地,对于统计区域内潜在的电源点集合,具体是基于对电力系统多数据源信息的深入分析,包括设备台帐信息、规划信息、负载率、供电可靠性潜力、施工难度确定区域内满足供电和施工要求的电源点集合。
进一步地,所述充分考虑不同道路类型和施工条件,对路网拓扑图的边进行改造以计及具体道路宽度的影响,包括:
步骤2.1,在路网拓扑图的基础上构建传统的交通加权拓扑图,记为G1(V1,E1);其中,V1表示节点的集合,E1表示边的集合;路网中的路口、路段端点作为拓扑图的节点,记为Ni(i=1,2,3,…),而路段作为拓扑图的边,记为Ri(i=1,2,3,…);每条路段有首尾两个端点,将其中经度较小的端点记为end1,经度较大的端点记为end2,并与对应的节点Ni建立索引联系;
步骤2.2,建立一个新的无向加权图,记为G2(V2,E2);枚举G1里的边集合,以G1中的路段Ri为索引,每一个Ri在G2里对应生成两个新的路段对象,记为Ril和Rir,相关属性继承G1中的Ri,对应道路的左右两侧;
步骤2.3,将路段对象Ril和Rir的对应端点分别用长度为路段Ri宽度的边连接,称为虚拟路段,以G1中的路段Ri为索引,遍历G2中对应的两个路段对象,进行步骤2.3的操作,则在G2中形成一个个相互独立的四边形;
步骤2.4,将路段对象Ril和Rir存入一个长度为2的数组Li,索引0对应左侧的路段对象Ril,索引1对应右侧的路段对象Rir;则每一个G1中的Ri在G2中都对应一个Li,每一个Li里都有两个路段对象;
步骤2.5,对于有多条路段交汇的节点,建立路段数据,对路段进行排序,得到路段数组的新排序;
步骤2.6,G1中存在连接关系的两条路段,对应到G2中是两个相互独立的四边形,因此要将这两个四边形通过合并节点的方式进行连接。
进一步地,所述对于有多条路段交汇的节点,建立路段数据,对路段进行排序,得到路段数组的新排序,包括:
步骤2.5.1,枚举G1中的节点集合,若节点的度为2及以上,则对应此节点新建一个路段数组L'i,存入与该节点相连的所有路段,数组长度为该节点的度;将所有节点的经纬度转化为二维笛卡尔坐标系下的坐标值,然后依次枚举每个L'i,计算各路段与水平方向之间的夹角的正弦值及余弦值进行比较,判断路段与水平方向的夹角的大小;
步骤2.5.2,根得出的夹角大小,从水平方向出发、按顺时针方向路段的先后顺序进行路段排序,并以此作为路段数组的新排序。
进一步地,按照以下情况判断路段与水平方向夹角的大小:
(1)当sinθ1>sinθ2时,θ1,θ2∈[0,π]。此时,若cosθ1>cosθ2,则θ1<θ2。
(2)当sinθ1>0,sinθ2<0时,θ1∈[0,π],θ2∈[π,2π]。此时,θ1<θ2。
(3)当sinθ1<0,sinθ2<0时,θ1,θ2∈[π,2π]。此时,若cosθ1>cosθ2,则θ1<θ2。
其中,θ1和θ2分别是路段数组中两条不同的路段与水平方向虚线的夹角。
进一步地,所述G1中存在连接关系的两条路段,对应到G2中是两个相互独立的四边形,因此要将这两个四边形通过合并节点的方式进行连接,包括:
步骤2.6.1,节点合并方法
首先根据路段数组的新排序,按顺时针方向确定路段的连接顺序,然后使用路段的两个端点的编号end1和end2进行判断,确定出当前要合并的节点;
步骤2.6.2,连接四边形
首先按顺时针方向枚举路段数组,第一次连接顺序为R1指向R2,由节点合并规则确定出要合并的为N1和N2,其中N1位于R1上,N2位于R2上;
N1所在的四边形中,节点N3和N5为N1相连的节点,节点N7为N1的对角节点;N1与N3和N5之间的路段分别记为R3和R1,N7与N3和N5之间的路段分别记为R5和R7。N2所在的四边形中,节点N4和N6为N2相连的节点,节点N8为N2的对角节点;N2与N4和N6之间的路段分别记为R4和R2,N8与N4和N6之间的路段分别记为R6和R8;
需要在N1和N4、N1和N6间分别建立新的连接路段R'4和R′2,属性继承自R4和R2,然后删除节点N2及相关路段R4和R2;
第二次连接顺序由R6指向R5,要合并的节点为N4和N3;由于N4与N1之间已有R'4相连,只需建立路段R′5连接N4与N7,属性继承自R5;然后删除节点N3及路段R3和R5;
枚举G1中度不小于2的节点集合,依次对每个节点Ni在G2中所对应的路段数组L'i进行步骤2.5和2.6的操作,G2便成为了一个能够计及道路宽度的新型交通网络。
进一步地,所述使用路段的两个端点的编号end1和end2进行判断,确定出当前要合并的节点,包括:
节点合并规则如下,其中左右侧路段与步骤2.4中建立的路段数值Li的0、1索引值对应:
当R1的end1与R2的end1为同一节点时,要合并的节点为R1对应的右侧路段上的end1与R2对应的左侧路段上的end1;
当R1的end1与R2的end2为同一节点时,要合并的节点为R1对应的右侧路段上的end1与R2对应的右侧路段上的end2;
当R1的end2与R2的end1为同一节点时,要合并的节点为R1对应的左侧路段上的end2与R2对应的左侧路段上的end1;
当R1的end2与R2的end2为同一节点时,要合并的节点为R1对应的左侧路段上的end2与R2对应的右侧路段上的end2。
进一步地,基于最短路径算法求出电源点到被供电用户位置的最短路径,此时的最短路径对应最小施工造价。
与现有技术相比,本发明具有以下技术特点:
1.本发明利用电力数据遴选电源点集合,基于地理信息建立道路网拓扑图,并计及道路宽度,利用横跨道路施工代价改造道路网拓扑图,能够更准确地反映供电方案施工的实际造价,对利用有限资金完成新增用电点供电方案建设、提高电网运行水平和服务水平都有重要意义。
2.利用本发明方法能够提出充分考虑了施工难度和造价、供电效果和可靠性等综合因素的优化供电方案,为提高电力部门服务质量和运行水平创造良好条件。
附图说明
图1为本发明方法的流程示意图;
图2为路段方向示意图;
图3为路段变换示意图;
图4为对象映射关系图;
图5为路段数组示意图;
图6为路段夹角判断示意图;
图7为路段排序示意图;
图8为节点合并示意图;
图9为节点合并规则示意图;
图10为节点合并算法流程图;
图11为网络变换过程示意图;
图12为三岔路口网络变换示意图;
图13传统道路拓扑图;
图14网络变换后的道路拓扑图;
图15两种施工方案的路径对比图。
具体实施方式
参见图,本发明提供一种融合电力和交通信息的供电方案优化方法,通过对多信息源数据进行融合,进而给出综合优化方案。本方案指出,为指定用户提供供电方案的问题,理论上是在加权网络中搜索最短路径的问题,目前图论中已有以迪杰斯特拉算法为代表的成熟方法;然而需要解决的问题是应建立真正能够反映问题本质的加权网络模型。
本发明提出的一种融合电力和交通信息的供电方案优化方法,包括以下步骤:
步骤1,建立供电方案所在区域的路网拓扑图;其中,所述路网拓扑图来自专门或可公开获取的地理信息数据源,应确定供电方案所在区域的范围,并统计区域内潜在的电源点集合。
其中,确定供电方案所在区域的范围,具体是指以被供电用户的地理位置为中心点,基于广度优先遍历算法获取所在地区路网子图,直至原网络中尚未被遍历到的最近边缘点与用户地理位置的直线距离大于某一阈值(如5公里)。
对于统计区域内潜在的电源点集合,具体是基于对电力系统多数据源信息的深入分析,包括设备台帐信息、规划信息、负载率、供电可靠性潜力、施工难度确定区域内满足供电和施工要求的电源点集合。
步骤2,充分考虑不同道路类型和施工条件,对路网拓扑图的边进行改造,以四边形的形式代替道路中心线对实际路段进行建模,得到新型交通网络模型,以计及具体道路宽度的影响。
本发明提供一种网络变换算法,以四边形的形式代替传统的道路中心线来对实际路段建模,将传统交通网模型转换为更适合施工场景的新型交通网模型。
其中,充分考虑不同道路类型和施工条件,对路网拓扑图的边进行改造以计及具体道路宽度的影响,具体实现过程如下:
步骤2.1,首先,在路网拓扑图的基础上构建传统的交通加权拓扑图,记为G1(V1,E1);其中,V1表示节点的集合,E1表示边的集合;路网中的路口、路段端点等作为拓扑图的节点,记为Ni(i=1,2,3,…),有编号、经纬度等属性,而路段作为拓扑图的边,记为Ri(i=1,2,3,…),有长度、宽度、道路等级、路段端点、单位施工成本等属性;其中道路等级越高的路段相应的单位施工成本也越高。每条路段有首尾两个端点,将其中经度较小的端点记为end1,经度较大的端点记为end2,并与对应的节点Ni建立索引联系。
步骤2.2,接下来,建立一个新的无向加权图,记为G2(V2,E2);枚举G1里的边集合,以G1中的路段Ri为索引,每一个Ri在G2里对应生成两个新的路段对象,记为Ril和Rir,相关属性继承G1中的Ri,对应道路的左右两侧;为了方便判别左右,规定路段的方向为end1指向end2,如图2所示,需要说明的是此方向仅在判别道路左右侧使用,并不意味着G1或G2成为了有向图。
步骤2.3,形成路段四边形。将步骤2.2新生成的两条路段对象Ril和Rir的对应端点分别用长度为路段Ri宽度的边连接,称为虚拟路段,如图3所示。以G1中的路段Ri为索引,遍历G2中对应的两个路段对象,进行步骤2.3所述的操作,则在G2中形成一个个相互独立的四边形。当电缆线路规划需要横穿两条路段时,由于横穿道路施工的复杂度和带来的影响都相对更大,虚拟路段的单位施工成本要比普通路段更高,赋予的权值也更大,具体的权值计算方法见步骤3。
步骤2.4,将步骤2.2新生成的两个路段对象Ril和Rir存入一个长度为2的数组Li,索引0对应左侧的路段对象Ril,索引1对应右侧的路段对象Rir;则每一个G1中的Ri在G2中都对应一个Li,每一个Li里都有两个路段对象,对应关系如图4所示。
步骤2.5,对于有多条路段交汇的节点,为了保证路段连接先后顺序的正确,需要对路段进行排序:
步骤2.5.1,枚举G1中的节点集合,若节点的度为2及以上,则对应此节点新建一个路段数组L'i,存入与该节点相连的所有路段,数组长度为该节点的度,如图5所示。将所有节点的经纬度转化为二维笛卡尔坐标系下的坐标值,然后依次枚举每个L'i,计算各路段与水平方向(图6中虚线)之间的夹角的正弦值及余弦值进行比较,如图6所示,计算机程序可以按照以下3种情况判断路段与水平方向夹角的大小。
(1)当sinθ1>sinθ2时,θ1,θ2∈[0,π]。此时,若cosθ1>cosθ2,则θ1<θ2。
(2)当sinθ1>0,sinθ2<0时,θ1∈[0,π],θ2∈[π,2π]。此时,θ1<θ2。
(3)当sinθ1<0,sinθ2<0时,θ1,θ2∈[π,2π]。此时,若cosθ1>cosθ2,则θ1<θ2。
其中,θ1和θ2分别是路段数组中两条不同的路段与水平方向虚线的夹角。
步骤2.5.2,根据2.5.1得出的夹角大小,从水平方向出发、按顺时针方向路段的先后顺序进行路段排序,并以此作为路段数组的新排序,以三岔路口为例,如图7所示。
步骤2.6,进行路段连接,以图8所示。G1中存在连接关系的两条路段,对应到G2中是两个相互独立的四边形,因此要将这两个四边形通过合并节点的方式进行连接,图中虚线连接表示要合并这两个节点。
步骤2.6.1,节点合并方法
首先根据路段数组的新排序,按顺时针方向确定路段的连接顺序,然后使用路段的两个端点的编号end1和end2进行判断,确定出当前要合并的节点。根据对应节点不同可分为四种情况,如图9所示,图中为G2中的一侧路段对应的节点合并情况。相应的节点合并规则如下,其中左右侧路段与步骤2.4中建立的路段数值Li的0、1索引值对应:
如图9的a)所示,当R1的end1与R2的end1为同一节点时,要合并的节点为R1对应的右侧路段上的end1与R2对应的左侧路段上的end1。
如图9的b)所示,当R1的end1与R2的end2为同一节点时,要合并的节点为R1对应的右侧路段上的end1与R2对应的右侧路段上的end2。
如图9的c)所示,当R1的end2与R2的end1为同一节点时,要合并的节点为R1对应的左侧路段上的end2与R2对应的左侧路段上的end1。
如图9的d)所示,当R1的end2与R2的end2为同一节点时,要合并的节点为R1对应的左侧路段上的end2与R2对应的右侧路段上的end2。
接下来以第一种情况为例进行说明,假设G1中某节点对应的路段数组L'i里有两条路段:R1和R2。按顺时针的方向,首次连接顺序是R1指向R2。然后结合R1和R2的路段方向,要进行连接的两条路段为R1在G2中对应的右侧路段R3以及R2所对应的左侧路段R4。而R1的end1与R2的end1实际上为同一个节点,所以确定出要合并的节点为R3的end1与R4的end1,其他三种处理情况类似。具体的节点合并算法流程见图10。
步骤2.6.2,连接四边形,如图11所示。
首先按顺时针方向枚举路段数组,第一次连接顺序为R1指向R2,由节点合并规则确定出要合并的为N1和N2,其中N1位于R1上,N2位于R2上。
N1所在的四边形中,节点N3和N5为N1相连的节点,节点N7为N1的对角节点;N1与N3和N5之间的路段分别记为R3和R1,N7与N3和N5之间的路段分别记为R5和R7。N2所在的四边形中,节点N4和N6为N2相连的节点,节点N8为N2的对角节点;N2与N4和N6之间的路段分别记为R4和R2,N8与N4和N6之间的路段分别记为R6和R8。
找到与N2相连的节点N4和N6,相应的连接路段为R4和R2。而N1与N4、N6间并未连接,因此需要在N1和N4、N1和N6间分别建立新的连接路段R'4和R′2,属性继承自R4和R2。然后删除节点N2及相关路段R4和R2。
第二次连接顺序由R6指向R5,要合并的节点为N4和N3。与N3相连的有N1和N7,相应的连接路段为R3和R5。由于N4与N1之间已有R'4相连,只需建立路段R′5连接N4与N7,属性继承自R5。然后删除节点N3及路段R3和R5。最后结束循环,完成该路口的网络变换。三岔路口的网络变换见图12,更多岔路口的操作类似。
枚举G1中度不小于2的节点集合,依次对每个节点Ni在G2中所对应的路段数组L'i进行步骤2.5和2.6的操作,G2便成为了一个能够计及道路宽度的新型交通网络;至此,整个网络变换算法流程结束。
步骤3,根据不同等级道路的单位施工成本,对新型交通网络模型中的各边进行加权,边的权值为单位施工成本与长度的乘积,即此路段的总施工造价;如表1所示:
表1不同等级道路的单位施工成本
道路等级 | 单位施工成本元/米 |
主干道 | 619.22 |
三级道路 | 442.22 |
行人专用道路 | 323.43 |
居住区道路 | 323.43 |
其中,虚拟路段的单位施工成本为同等级下普通路段的10倍。
步骤4,以电源点到被供电用户位置的总施工造价成本作为目标函数,取目标函数值最小的方案作为最优的供电方案。在经过步骤3加权后的网络中,基于最短路径算法(如迪杰斯特拉算法)求出电源点到被供电用户位置的最短路径,此时的最短路径对应最小施工造价。
下面结合仿真实验对本发明的效果作进一步说明:
仿真实验使用广州市体育西路中六运小区及周边道路数据。使用传统方式建模,得到传统道路网拓扑图,如图13所示;使用本发明所提出网络变换算法,得到了能够计及道路宽度的拓扑图,如图14所示。
分别对图13和14设计最优供电方案,得到两种方案下的总施工造价、施工长度、横穿道路施工次数如表2所示,施工路径如图15所示。
表2两种供电方案对比表
方案一 | 方案二 | |
总施工造价(万元) | 133.0114 | 85.9994 |
施工长度(米) | 1912 | 2008 |
横穿道路施工次数(次) | 15 | 8 |
其中方案一为图13的最优供电方案,方案二为图14的最优供电方案。可以看出,本发明提供的供电方案二横穿道路施工次数为8次,少于方案一的15次,因此即使在施工长度方面略高于方案一,但是总施工造价要明显少于方案一,证明本发明能提供更优的供电方案。
以上仿真实验表明,按照上述融合电力和交通信息的供电方案优化模型最终得到的最优供电方案,可考虑到供电路径长度、施工代价等多种因素,能得到最优的供电方案,具有较大的工程价值。
以上实施例仅用以说明本申请的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围,均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种融合电力和交通信息的供电方案优化方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1,建立供电方案所在区域的路网拓扑图;其中,所述路网拓扑图来自专门或可公开获取的地理信息数据源,确定供电方案所在区域的范围,并统计区域内潜在的电源点集合;
步骤2,充分考虑不同道路类型和施工条件,对路网拓扑图的边进行改造,以四边形的形式代替道路中心线对实际路段进行建模,得到新型交通网络模型,以计及具体道路宽度的影响;
步骤3,根据不同等级道路的单位施工成本,对新型交通网络模型中的各边进行加权,边的权值为单位施工成本与长度的乘积,即此路段的总施工造价;
步骤4,以电源点到被供电用户位置的总施工造价成本作为目标函数,取目标函数值最小的方案作为最优的供电方案。
2.根据权利要求1所述的融合电力和交通信息的供电方案优化方法,其特征在于,所述确定供电方案所在区域的范围,具体是指以被供电用户的地理位置为中心点,基于广度优先遍历算法获取所在地区路网子图,直至原网络中尚未被遍历到的最近边缘点与用户地理位置的直线距离大于设定阈值。
3.根据权利要求1所述的融合电力和交通信息的供电方案优化方法,其特征在于,对于统计区域内潜在的电源点集合,具体是基于对电力系统多数据源信息的深入分析,包括设备台帐信息、规划信息、负载率、供电可靠性潜力、施工难度确定区域内满足供电和施工要求的电源点集合。
4.根据权利要求1所述的融合电力和交通信息的供电方案优化方法,其特征在于,所述充分考虑不同道路类型和施工条件,对路网拓扑图的边进行改造以计及具体道路宽度的影响,包括:
步骤2.1,在路网拓扑图的基础上构建传统的交通加权拓扑图,记为G1(V1,E1);其中,V1表示节点的集合,E1表示边的集合;路网中的路口、路段端点作为拓扑图的节点,记为Ni(i=1,2,3,…),而路段作为拓扑图的边,记为Ri(i=1,2,3,…);每条路段有首尾两个端点,将其中经度较小的端点记为end1,经度较大的端点记为end2,并与对应的节点Ni建立索引联系;
步骤2.2,建立一个新的无向加权图,记为G2(V2,E2);枚举G1里的边集合,以G1中的路段Ri为索引,每一个Ri在G2里对应生成两个新的路段对象,记为Ril和Rir,相关属性继承G1中的Ri,对应道路的左右两侧;
步骤2.3,将路段对象Ril和Rir的对应端点分别用长度为路段Ri宽度的边连接,称为虚拟路段,以G1中的路段Ri为索引,遍历G2中对应的两个路段对象,进行步骤2.3的操作,则在G2中形成一个个相互独立的四边形;
步骤2.4,将路段对象Ril和Rir存入一个长度为2的数组Li,索引0对应左侧的路段对象Ril,索引1对应右侧的路段对象Rir;则每一个G1中的Ri在G2中都对应一个Li,每一个Li里都有两个路段对象;
步骤2.5,对于有多条路段交汇的节点,建立路段数据,对路段进行排序,得到路段数组的新排序;
步骤2.6,G1中存在连接关系的两条路段,对应到G2中是两个相互独立的四边形,因此要将这两个四边形通过合并节点的方式进行连接。
5.根据权利要求4所述的融合电力和交通信息的供电方案优化方法,其特征在于,所述对于有多条路段交汇的节点,建立路段数据,对路段进行排序,得到路段数组的新排序,包括:
步骤2.5.1,枚举G1中的节点集合,若节点的度为2及以上,则对应此节点新建一个路段数组L′i,存入与该节点相连的所有路段,数组长度为该节点的度;将所有节点的经纬度转化为二维笛卡尔坐标系下的坐标值,然后依次枚举每个L′i,计算各路段与水平方向之间的夹角的正弦值及余弦值进行比较,判断路段与水平方向的夹角的大小;
步骤2.5.2,根得出的夹角大小,从水平方向出发、按顺时针方向路段的先后顺序进行路段排序,并以此作为路段数组的新排序。
6.根据权利要求5所述的融合电力和交通信息的供电方案优化方法,其特征在于,按照以下情况判断路段与水平方向夹角的大小:
(1)当sinθ1>sinθ2时,θ1,θ2∈[0,π]。此时,若cosθ1>cosθ2,则θ1<θ2。
(2)当sinθ1>0,sinθ2<0时,θ1∈[0,π],θ2∈[π,2π]。此时,θ1<θ2。
(3)当sinθ1<0,sinθ2<0时,θ1,θ2∈[π,2π]。此时,若cosθ1>cosθ2,则θ1<θ2。
其中,θ1和θ2分别是路段数组中两条不同的路段与水平方向虚线的夹角。
7.根据权利要求4所述的融合电力和交通信息的供电方案优化方法,其特征在于,所述G1中存在连接关系的两条路段,对应到G2中是两个相互独立的四边形,因此要将这两个四边形通过合并节点的方式进行连接,包括:
步骤2.6.1,节点合并方法
首先根据路段数组的新排序,按顺时针方向确定路段的连接顺序,然后使用路段的两个端点的编号end1和end2进行判断,确定出当前要合并的节点;
步骤2.6.2,连接四边形
首先按顺时针方向枚举路段数组,第一次连接顺序为R1指向R2,由节点合并规则确定出要合并的为N1和N2,其中N1位于R1上,N2位于R2上;
N1所在的四边形中,节点N3和N5为N1相连的节点,节点N7为N1的对角节点;N1与N3和N5之间的路段分别记为R3和R1,N7与N3和N5之间的路段分别记为R5和R7。N2所在的四边形中,节点N4和N6为N2相连的节点,节点N8为N2的对角节点;N2与N4和N6之间的路段分别记为R4和R2,N8与N4和N6之间的路段分别记为R6和R8;
需要在N1和N4、N1和N6间分别建立新的连接路段R′4和R′2,属性继承自R4和R2,然后删除节点N2及相关路段R4和R2;
第二次连接顺序由R6指向R5,要合并的节点为N4和N3;由于N4与N1之间已有R′4相连,只需建立路段R′5连接N4与N7,属性继承自R5;然后删除节点N3及路段R3和R5;
枚举G1中度不小于2的节点集合,依次对每个节点Ni在G2中所对应的路段数组L′i进行步骤2.5和2.6的操作,G2便成为了一个能够计及道路宽度的新型交通网络。
8.根据权利要求7所述的融合电力和交通信息的供电方案优化方法,其特征在于,所述使用路段的两个端点的编号end1和end2进行判断,确定出当前要合并的节点,包括:
节点合并规则如下,其中左右侧路段与步骤2.4中建立的路段数值Li的0、1索引值对应:
当R1的end1与R2的end1为同一节点时,要合并的节点为R1对应的右侧路段上的end1与R2对应的左侧路段上的end1;
当R1的end1与R2的end2为同一节点时,要合并的节点为R1对应的右侧路段上的end1与R2对应的右侧路段上的end2;
当R1的end2与R2的end1为同一节点时,要合并的节点为R1对应的左侧路段上的end2与R2对应的左侧路段上的end1;
当R1的end2与R2的end2为同一节点时,要合并的节点为R1对应的左侧路段上的end2与R2对应的右侧路段上的end2。
9.根据权利要求1所述的融合电力和交通信息的供电方案优化方法,其特征在于,基于最短路径算法求出电源点到被供电用户位置的最短路径,此时的最短路径对应最小施工造价。
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CN102097805A (zh) * | 2010-12-20 | 2011-06-15 | 重庆电力科学试验研究院 | 一种用于城乡配电网综合节能降损技术的优化决策方法 |
US20110160986A1 (en) * | 2009-12-28 | 2011-06-30 | Nec (China) Co., Ltd. | Method and apparatus for traffic information conversion using traffic information element knowledge base |
CN103116865A (zh) * | 2013-03-08 | 2013-05-22 | 华北电力大学 | 一种多维度协同电网规划的方法 |
CN106096798A (zh) * | 2016-07-05 | 2016-11-09 | 南京航空航天大学 | 一种可达性最优条件下的城市路网优化方法 |
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---|---|---|---|---|
US20110160986A1 (en) * | 2009-12-28 | 2011-06-30 | Nec (China) Co., Ltd. | Method and apparatus for traffic information conversion using traffic information element knowledge base |
CN102097805A (zh) * | 2010-12-20 | 2011-06-15 | 重庆电力科学试验研究院 | 一种用于城乡配电网综合节能降损技术的优化决策方法 |
CN103116865A (zh) * | 2013-03-08 | 2013-05-22 | 华北电力大学 | 一种多维度协同电网规划的方法 |
CN106096798A (zh) * | 2016-07-05 | 2016-11-09 | 南京航空航天大学 | 一种可达性最优条件下的城市路网优化方法 |
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