CN115076618B - 用于燃气管网泄漏管段判定的方法、装置和存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种用于燃气管网泄漏管段判定的方法、装置和存储介质。所述方法包括获取燃气管网的网络拓扑、各个节点和节点间管段的配置信息，并构建燃气管网仿真系统，使得在所述燃气管网仿真系统中，燃气管网正常运行情况下各条从首端节点到末端节点的管网支路的各个节点的压力按照第一规则相互关联；利用燃气管网仿真系统计算各个节点的压力变化率与其下游节点的压力变化率的比值，当比值小于第一比值阈值时，将该节点设定为燃气管网的特征节点；利用燃气管网仿真系统对各个特征节点和/或特征节点间的泄漏相关数据的分析来判定发生泄漏的管段。本申请的方法能够以较小的数据处理量来对燃气管网泄漏管段进行准确的判定。
Description
技术领域
本申请涉及管道泄漏检测技术领域，尤其涉及一种用于燃气管网泄漏管段判定的方法、装置和存储介质。
背景技术
对燃气管网进行泄漏监测的现有技术包括负压波法、流量平衡法等，但由于现有的燃气管网中流量传感器/压力传感器布设的点位往往较少，因此，能够采集到的流量数据/压力实际数据非常有限，在燃气管网发生泄漏时，往往无法对泄漏发生的位置进行准确判断。而在通过仿真系统对燃气管网进行泄漏监测的技术方案中，为了实现对泄漏位置的准确定位，需要在燃气管网仿真系统中布置虚拟流量监测点，以获取对应位置的仿真数据。而在燃气管网本身规模较大、节点数量和节点的参数种类都较多的情况下，所需布置的虚拟流量监测点的数量也较多，在进行泄漏监测定位时，所要进行的仿真计算量将随网络规模的增大呈现非线性增长，并且，虚拟流量监测点数量和位置的选择也将直接影响仿真结果中泄漏管段定位的准确度。现有的技术方案尚无法解决上述问题和缺陷。
发明内容
提供了本申请以解决现有技术中存在的上述问题。
需要一种用于燃气管网泄漏管段判定的方法、装置和存储介质，能够使得基于燃气管网现状所构建的燃气管网仿真系统在进行燃气管网的泄漏监测时，能够以较小的数据处理量来对燃气管网中的泄漏管段进行更准确的判定。
根据本申请的第一方案，提供一种用于燃气管网泄漏管段判定的方法，所述方法包括获取燃气管网的网络拓扑、各个节点的第一配置信息和节点间管段的第二配置信息，所述第一配置信息至少包括压力和局部水头损失，所述第二配置信息至少包括燃气管网正常运行情况下，节点间管段的第一沿程水头损失；基于所述网络拓扑、各个节点的第一配置信息和节点间管段的第二配置信息，构建燃气管网仿真系统，使得在所述燃气管网仿真系统中，燃气管网正常运行情况下各条从首端节点到末端节点的管网支路的各个节点的压力按照第一规则相互关联；利用所述燃气管网仿真系统，对于各条从首端节点到末端节点的管网支路，计算各个节点的压力变化率与其下游节点的压力变化率的第一比值；当所述第一比值小于第一比值阈值时，将该节点设定为所述燃气管网的特征节点；利用所述燃气管网仿真系统对各个特征节点和/或特征节点间的泄漏相关数据进行分析，以判定发生泄漏的管段。
根据本申请的第二方案，提供一种用于燃气管网泄漏管段判定的装置，所述装置包括接口，其被配置为：获取燃气管网的网络拓扑、各个节点的第一配置信息和节点间管段的第二配置信息，所述第一配置信息至少包括压力和局部水头损失，所述第二配置信息至少包括燃气管网正常运行情况下，节点间管段的第一沿程水头损失。所述装置还包括至少一个处理器，其被配置为执行根据本申请各个实施例的用于燃气管网泄漏管段判定的方法的步骤。
根据本申请的第三方案，提供一种非暂时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机可执行的指令，其中当所述计算机可执行指令由处理器执行时，执行根据本申请各个实施例的用于燃气管网泄漏管段判定的方法的步骤。
根据本申请实施例的用于燃气管网泄漏管段判定的方法、装置和存储介质，基于所获取的燃气管网的网络拓扑、各个节点的第一配置信息和节点间各段燃气管道的第二配置信息，构建燃气管网仿真系统，并利用燃气管网仿真系统计算各个节点的压力变化率与其下游节点的压力变化率的比值，并根据该比值从各个节点中选出燃气管网的特征节点，在后续的利用燃气管网仿真系统进行泄漏监测、检测以及泄漏管段的判定时，可以重点针对所选择的特征节点进行计算分析，如此可以大大减轻利用燃气管网仿真系统进行泄漏管段判定时的运算负荷，在加快检测速度的同时提高泄漏管段判定的准确度，为燃气管网泄漏人工核查提供更及时更准确的数据支撑。
上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。
附图说明
在不一定按比例绘制的附图中，相同的附图标记可以在不同的视图中描述相似的部件。具有字母后缀或不同字母后缀的相同附图标记可以表示相似部件的不同实例。附图大体上通过举例而不是限制的方式示出各种实施例，并且与说明书以及权利要求书一起用于对所公开的实施例进行说明。这样的实施例是例证性的，而并非旨在作为本装置或方法的穷尽或排他实施例。
图1示出根据本申请实施例的用于燃气管网泄漏管段判定的方法的流程图。
图2示出根据本申请实施例的部分燃气管网的拓扑结构的示意图。
图3示出当末端节点为管网末端分输点时特征节点的判定方法的示意图。
图4示出根据本申请实施例的利用特征节点的压力判定泄漏管段的流程图。
图5示出根据本申请实施例的节点的压力的箱型图的示意图。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好的理解本申请的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请作详细说明。下面结合附图和具体实施例对本申请的实施例作进一步详细描述，但不作为对本申请的限定。
本申请中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素，并不排除也涵盖其他要素的可能。本申请中结合附图所描述的方法中各个步骤的执行顺序并不作为限定。只要不影响各个步骤之间的逻辑关系，可以将数个步骤整合为单个步骤，可以将单个步骤分解为多个步骤，也可以按照具体需求调换各个步骤的执行次序。
图1示出根据本申请实施例的用于燃气管网泄漏管段判定的方法的流程图。
首先，在步骤S101中，可以获取燃气管网的网络拓扑、各个节点的第一配置信息和节点间管段的第二配置信息。其中，所述第一配置信息至少包括压力和局部水头损失，所述第二配置信息至少包括燃气管网正常运行情况下，节点间管段的第一沿程水头损失。
接下来，在步骤S102中，可以基于所获取的网络拓扑、各个节点的第一配置信息和节点间各段燃气管道的第二配置信息，构建燃气管网仿真系统，使得在所述燃气管网仿真系统中，燃气管网正常运行情况下各条从首端节点到末端节点的管网支路的各个节点的压力按照第一规则相互关联。
然后，在步骤S103中，可以利用所述燃气管网仿真系统，对于各条从首端节点到末端节点的管网支路中的各个节点，计算其压力变化率与其下游节点的压力变化率的第一比值。在一些实施例中，首端节点为燃气供应流向的上游节点，末端节点为下游节点，从首端节点到末端节点的管网支路不包含环路，也不包含其他的分支，即，燃气在从首端节点到末端节点的管网支路中单向流动。
在步骤S104中，判断所述第一比值是否小于第一比值阈值，如果是，则进入步骤S105。
在步骤S105中，将对应的第一比值小于第一比值阈值的节点设定为所述燃气管网的特征节点。在一些实施例中，对于利用燃气管网仿真系统确定的特征节点，可以在实际的燃气管网中对应的节点处设置相应的诸如流量传感器、压力传感器等参数采集设备等，以利于在燃气管网发生泄漏时，及时且准确地采集到可供进行泄漏定位的参数数据等。
在步骤S106中，可以利用所述燃气管网仿真系统对各个特征节点和/或特征节点间的泄漏相关数据进行分析，以判定发生泄漏的管段。
由图1所示的流程图可以看出，在根据本申请实施例进行燃气管网的泄漏管段判定时，首先需要构建燃气管网仿真系统。构建燃气管网仿真系统所需的燃气管网的网络拓扑以及节点和管道的相关参数例如可以从用于管理的燃气管网地理信息系统中获取。
在一些实施例中，构建燃气管网仿真系统所需的各个节点的第一配置信息至少可以包括压力和局部水头损失。在一些实施例中，第一配置信息还可以包括流量等。上述构建燃气管网仿真系统所需的压力、流量等例如可以经由SCADA（Supervisory Control AndData Acquisition，数据采集与监视控制）系统实时采集得到。在一些实施例中，构建燃气管网仿真系统还需要获取节点间管段的第二配置信息，所述第二配置信息至少包括燃气管网正常运行情况下，节点间管段的第一沿程水头损失，或者可以包括诸如管道直径、管道粗糙度等相关参数信息，可以用于计算得到等效的节点间管段的第一沿程水头损失即可，在此不详述。
在获取了如上所述的网络拓扑、节点和节点间管段的各种参数信息后，可以进一步按照包括第一规则在内的模型和算法来构建燃气管网仿真系统。仅作为示例，所述第一规则可以是利用燃气管网的网络拓扑、各个节点的第一配置信息和节点间管段的第二配置信息等相关的信息来仿真计算燃气管网中各个节点的压力、流量等参数信息的数学模型，例如可以按照如公式（1）来计算燃气管网正常运行情况下，节点x处的压力：
其中，P(0)代表首端节点的压力，L代表从首端节点到末端节点的管段的长度，P(L)代表末端节点的压力，D(x)代表节点x距离首端节点的距离，P(x)代表节点x处的压力，Δ(x)为节点x的压力修正值，所述压力修正值是理论计算与实际的燃气管网运行状态之间的偏差，可以基于燃气管网的具体情况设置，也可以基于一定的经验模型而设置为对应的典型值，在此不赘述。
上述所构建的燃气管网仿真系统优选地实现为在线仿真系统，以保证能够基于仿真数据，对燃气管网的运行状况进行实时或近实时地监测，并且一旦发生泄漏，能够通过仿真计算对泄漏管段进行快速准确的判定。
在构建了燃气管网仿真系统之后，需要从各个节点中筛选出燃气管网的特征节点，在利用燃气管网仿真系统选取特征节点时，有两种情况，一种是可以将利用所述燃气管网仿真系统计算得到的节点的第一比值与第一比值阈值进行比较，在第一比值小于第一比值阈值的情况下，将该节点设定为所述燃气管网的特征节点。仅作为示例，假设节点的压力变化率为5%时，将导致其下游节点的压力产生大于5%的变化，例如5.5%，则可以认为该节点对其他节点具有较大影响，因此可以将该节点设定为燃气管网的特征节点。在一些实施例中，为简单起见，可以将第一比例阈值设置为1。在其他实施例中，也可以视情将第一比例阈值设置为其他值，以使得所确定的第一比例阈值，可以为接下来特征节点的选择提供适合的依据，可以理解的是，通常情况下，第一比例阈值越小，其所筛选出的特征节点的数量越少。
另一种情况是，当从首端节点到末端节点的管网支路中，末端节点为管网末端分输点时，还可以利用包含管网末端分输点在内的节点的压力中所包含的异常工况压力，对节点是否为特征节点进行判断。图3示出当末端节点为管网末端分输点时特征节点的判定方法的示意图。
首先，在步骤S301中，利用所述燃气管网仿真系统，计算当所述节点的压力降至异常工况压力时，所述末端节点的第一压力。
在一些实施例中，对于具有压力采集设备的节点，可以实时采集压力数据，对于未设置压力采集设备（例如压力传感器等），即，没有远传数据的节点，也可以利用燃气管网仿真系统，基于包括能够采集到的压力，在一些情况下，还可以基于包括针对诸如专用调压站、区域调压站、有一定用气规模的重要用户等特定类型的节点的流量分配信息等，来计算得到节点在各种情况下的压力。
接下来，在步骤S302中，可以将末端节点的第一压力与末端节点在异常工况下的压力相比较，在判断第一节点压力小于末端节点的异常工况压力的情况下，即：第一节点的压力变化导致末端节点小于（低于）异常工况压力的情况下，在步骤S303中，将该节点设定为所述燃气管网的特征节点。
在一些实施例中，可以将燃气管网视为多条从首端节点到各个末端节点的管网支路，以图2中的燃气管网200中的三条管网支路（如下仅列出各条管网支路中的部分节点）为例，其燃气的流向分别为：
管网支路1：···→14→13→9→10→5→4→···
管网支路2：···→13→12→11→···
管网支路3：···→13→9→2→···
然后，针对各条管网支路中的各个节点，利用燃气管网仿真系统计算得到其节点的压力变化率与其下游节点的压力变化率的第一比值。节点N，以节点13为例，根据燃气管网200的网络拓扑结构，可以理解的是，节点13的压力的变化将可能导致该节点在上述三个管网支路中的对应的各个下游节点的压力的变化，包括：管网支路1中的节点9、节点10、节点5和节点4等，管网支路2中的节点12和节点11，以及管网支路3中的节点9和节点2等。由于燃气管网仿真系统可以按照包括第一规则在内的算法模型对各个节点的压力等参数进行相互关联的计算，因此，可以在燃气管网仿真系统中，将节点N的压力设置为升高一定的百分比，然后计算其下游的各个节点的压力变化率（百分比），并进一步例如可以将节点N的压力变化率与各个下游节点的压力变化率的加权平均值作为节点N的第一比值，如下面的公式（2）所示：
其中，C N 为节点N的压力变化率，Cm为节点N的下游节点m的压力变化率，
为对应
于节点m的权重系数，D为下游节点的总数，R N 则为节点N的第一比值。
在按照上述公式（2）计算节点N的第一比值的方法中，以加权平均的方式将节点N
的各个下游节点考虑在内，其中，在设置权重系数
时，例如可以根据节点m与节点N之间的
距离来确定，距离越近，权重系数越高等，本申请对此不做具体限制。在另外一些实施例中，
也可以仅考虑节点N下游的部分节点，例如与其距离最近的节点等，在这种情况下，可以将
其他的不参与计算的节点的权重系数设置为0值即可。
仅作为示例，假设计算得到的节点13的第一比值R1=0.8，则表明当节点13的压力产生较小的变化时，可能导致其下游节点的压力的较大变化，也就是说，该节点的敏感度较高，可以将这样的节点作为特征节点来特别关注，因此，与节点对应的第一比值可以用作燃气管网的特征节点的选取依据，具体方法例如可以将节点对应的第一比值与按照图3中的各个步骤来确定的第一比值阈值进行比较，当第一比值小于第一比值阈值时，则可以将该节点设定为燃气管网的特征节点。仅作为示例，假设所确定的第一比值阈值为1，那么由于节点13的R1=0.8<1，因此，可以判定节点13为特征节点。
在另一些实施例中，在确定特定的节点为特征节点的基础上，还可以进一步基于特征节点对应的第一比值来设定该特征节点对应的敏感度级别，并且，第一比值越小，表明该节点对其下游节点的影响越大，因此可以将第一比值更小的特征节点的敏感度设定为更高。
在确定了燃气管网中的特征节点之后，例如可以考虑在实际的燃气管网中对应的节点处布设流量传感器/压力传感器等设备，以采集该节点的实时数据，同时，还可以在本申请的燃气管网仿真系统中，将识别出的特征节点作为后续进行压力/流量等数据监测的重要节点，相当于在仿真系统的特征节点处布设“虚拟压力传感器/流量传感器”，并在后续对燃气管网泄漏管段进行判定的过程中，主要依据这些特征节点的数据进行仿真计算，而不必对所有的节点逐一计算，由此大大减轻仿真系统的计算负荷，提高泄漏管段判定的效率，为泄漏的人工核查等提供更及时的数据支撑，降低燃气管网泄漏所可能带来的损害。在一些实施例中，还可以进一步按照特征节点的敏感度从高到低的顺序，利用所述燃气管网仿真系统对各个特征节点和/或特征节点间的泄漏相关数据进行分析，和/或按照敏感度从高到低的顺序对对应的特征节点进行人工核查，以判定发生泄漏的管段。
在利用燃气管网仿真系统判定发生泄漏的管段时，可以有多种方法，例如可以通过对各个特征节点和/或特征节点间的泄漏相关数据进行分析，以判定发生泄漏的管段，其中，不同的判定方法所使用的泄露相关参数也不同。在一些实施例中，泄漏相关数据至少可以包括特征节点的压力，图4示出根据本申请实施例的利用特征节点的压力判定泄漏管段的流程图。在对泄漏管段进行判定时，可以对各个特征节点，或者按照一定规则选出的全部特征节点的子集，依次或者按照一定的优先级顺序（例如按照特征节点的敏感度级别从高到低的顺序），分别执行如下仿真计算步骤：
首先，在步骤S401中，确定燃气管网泄漏情况下的第一特征节点的压力。对于设置了流量传感器、压力传感器等参数采集设备的第一特征节点，可以直接在燃气管网泄漏情况下利用所采集的数据确定第一特征节点的压力，对于未设置参数采集设备的第一特征节点，也可以利用燃气管网仿真系统计算得到该节点的压力。
然后，在步骤S402中，将上述第一特征节点的压力与历史数据中燃气管网正常运行情况下的第一特征节点的压力进行比较，得到第一代表偏离值。
在步骤S403中，判断所述第一代表偏离值是否超出第一阈值范围，如果是，则在步骤S404中输出所述管网支路中，第一特征节点之前的管段发生泄漏的判定结果。
图5示出根据本申请实施例的节点的压力的箱型图的示意图。利用箱型图来判断特征节点的参数的偏离程度的具体方法下面将结合图5进行说明。仍然以节点的压力为例，可以基于实时采集或经由所述燃气管网仿真系统计算得到的第一特征节点的压力，绘制两个箱型图，一个是燃气管网正常运行情况下的第一特征节点的压力的第一箱型图51，一个是燃气管网泄漏情况下的第一特征节点的压力的第二箱型图（未示出），第一箱型图51和所述第二箱型图分别具有多个统计点，仅以第一箱型图51为例，所述多个统计点包括中位数点Q2、下四分位数点Q1、上四分位数点Q3、下界点Qmin和上界点Qmax中的至少一个。在一些实施例中，多个统计点还包括均值点Qmean。
上述第一箱型图51中各个统计点的取值例如可以按照如下方式确定：将燃气管网正常运行情况下第一特征节点的压力（例如在一段时间内）的一组数据从小到大排列，如果数据的个数是奇数，处于中间位置的那个数的值就对应于中位数点Q2。如果数据个数是偶数，则中间位置的两个数的平均值就是中位数点Q2。小于中位数点Q2的数据中的中位数就是下四分位数点Q1；同理，大于中位数点Q2的数据中的中位数就是上四分位数点Q3，对应地，（Q3-Q1）叫做四分位距，Q1-1.5（Q3-Q1）就是下界点Qmin，Q3+1.5(Q3-Q1)就是上界点Qmax，并且可以将小于下界点Qmin或者大于上界点Qmax的数据认定为具有异常值的离群点。均值点Qmean则是对第一特征节点的压力的上述一组数据求平均后的值。各个统计点的更详细的计算方式，例如在这一组数据的分布为标准正态分布、不同自由度的t分布等的情况下的求取方式等，可以具体参见其他本领域的公开文献，本申请在此不赘述。
在绘制出燃气管网正常运行情况下的第一特征节点的压力的第一箱型图51和燃气管网泄漏情况下的第一特征节点的压力的第二箱型图，并求出两个箱型图中各个统计点的值的情况下，可以进一步求取第一箱型图与第二箱型图中各个对应的统计点位置的差值，基于其中的最大值、最小值或各个差值的平均值中的至少一个，计算得到作为燃气管网正常运行情况下的第一特征节点的压力相对于燃气管网泄漏情况下的第一特征节点的压力的第一代表偏离值，将该第一代表偏离值与对应（与第一代表偏离值选取的方式保持一致）的第一阈值范围进行比较，并且在判断所述第一代表偏离值超出对应的第一阈值范围的情况下，判定所述管网支路中，所述第一特征节点之前的管段发生泄漏。仅作为示例，当所选择的是中位数点位置的差值，那么对应的第一阈值范围也是中位数点位置的阈值范围，诸如此类，在此不一一列举。在另一些实施例中，除压力之外，还可以基于第一特征节点的流量等及其对应的阈值范围来对发生泄漏的管段进行判断，在此不赘述。
在另一些实施例中，除压力外，所述泄漏相关数据还可以包括燃气管网泄漏情况下的特征节点间的第二沿程水头损失。沿程水头损失（frictional head loss）是由于液体（或气体）具有黏滞性，因此在固体边界平直的渠道里，液流（或气流）作均匀和渐变流动，单位重量的液体（或气体）从一个断面流至另一断面所损失的机械能。这种损失是沿程都有的，称为沿程水头损失，其与液流（或气流）的形态有关，并且随沿程长度而增加。在一些实施例中，各个节点的第一配置信息还包括局部水头损失（local head loss）信息，这是除沿程水头损失之外，燃气管网中的另一类损失，是指由局部边界急剧改变导致水流（或气流）结构改变、流速分布改变并产生旋涡区而引起的水头损失。
在一些实施例中，还可以利用燃气管网在特种条件下运行（即，稳态）时，局部水头损失和节点之间的管段的沿程水头损失之和为定值，而当管网处于瞬态（例如发生泄漏）时，局部水头损失和沿程水头损失之和则会随着用气变化而发生规律性变化这样的特征来判定燃气管网中发生泄漏的管段。具体地，与上述图5类似，可以首先基于燃气管网正常运行情况下第二特征节点和第三特征节点间的第一沿程水头损失的一组数据绘制沿程水头损失的第三箱型图，以及燃气管网泄漏情况下第二特征节点和第三特征节点间的第二沿程水头损失的一组数据绘制沿程水头损失的第四箱型图，然后基于第三箱型图和第四箱型图，确定第二沿程水头损失相对于第一沿程水头损失的第二代表偏离值，然后，判断所述第二代表偏离值是否超出对应的第二阈值范围，如果是，则判定第二特征节点和第三特征节点间的管段发生泄漏。在一些实施例中，第二特征节点和第三特征节点可以是相邻的特征节点，也可以不相邻的特征节点，例如在一些实施例中，可以通过特征节点位置的恰当选择，来首先确定燃气泄漏发生的大致范围，然后再对具体的泄漏管段进行判定，如此可以大大提高对泄漏管段进行定位的效率。
在另一些实施例中，在利用箱型图等方式，以及图4中的泄漏管段判定方法判定第一特征节点之前的管段发生泄漏的情况下，接下来，可以缩小管段和节点的范围，例如可以从所述管网支路中位于第一特征节点之前的节点中选取第二特征节点和第三特征节点，并且确定第二特征节点和第三特征节点间的第二沿程水头损失相对于第二特征节点和第三特征节点间的第一沿程水头损失的第二代表偏离值，然后，根据对第二代表偏离值是否超出第二阈值范围进行判断，如果是，则判定第二特征节点和第三特征节点间的管段发生泄漏，从而实现泄漏管段的更精确的定位。
根据本申请实施例用于燃气管网泄漏管段判定的方法，能够基于实际的燃气管网的现状构建燃气管网仿真网络，并且利用燃气管网仿真网络选择燃气管网的特征节点，作为后续利用燃气管网仿真系统进行泄漏管段判定时重点关注的节点，如此可以大大减轻利用燃气管网仿真系统进行泄漏管段判定时的运算负荷，并且可以以多种判定方法相结合的方式，在加快检测速度的同时提高泄漏管段判定的准确度，为燃气管网泄漏人工核查提供更及时更准确的数据支撑。
根据本申请的实施例还提供一种用于燃气管网泄漏管段判定的装置，所述装置包括接口和至少一个处理器，其中，所述接口被配置为获取燃气管网的网络拓扑、各个节点的第一配置信息和节点间管段的第二配置信息，所述第一配置信息至少包括压力和局部水头损失，所述第二配置信息至少包括燃气管网正常运行情况下，节点间管段的第一沿程水头损失。所述至少一个处理器，其被配置为执行根据本申请的实施例的用于燃气管网泄漏管段判定的方法的步骤。
在一些实施例中，所述至少一个处理器例如可以是包括一个及以上通用处理器的处理部件，诸如微处理器、中央处理单元（CPU）、图形处理单元（GPU）等。更具体地，该处理部件可以是复杂指令集计算（CISC）微处理器、精简指令集计算（RISC）微处理器、超长指令字（VLIW）微处理器、运行其他指令集的处理器或运行指令集的组合的处理器。该处理部件还可以是一个以上专用处理设备，诸如专用集成电路（ASIC）、现场可编程门阵列（FPGA）、数字信号处理器（DSP）、片上系统（SoC）等。
根据本申请的实施例还提供一种非暂时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机可执行的指令，其中当所述计算机可执行指令由处理器执行时，执行根据本申请的实施例的用于燃气管网泄漏管段判定的方法的步骤。
上述非暂时性计算机可读存储介质可以是诸如只读存储器（ROM）、随机存取存储器（RAM）、相变随机存取存储器(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、电可擦可编程只读存储器(EEPROM)、其他类型的随机存取存储器(RAMs)、闪存盘或其他形式的闪存、缓存、寄存器、静态存储器、只读光盘存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光存储器、磁带或其他磁存储装置，或任意其他可用于存储能被计算机装置访问的信息或指令的非暂时性介质等。
此外，尽管已经在本文中描述了示例性实施例，其范围包括任何和所有基于本申请的具有等同元件、修改、省略、组合（例如，各种实施例交叉的方案）、改编或改变的实施例。权利要求书中的元件将被基于权利要求中采用的语言宽泛地解释，并不限于在本说明书中或本申请的实施期间所描述的示例，其示例将被解释为非排他性的。因此，本说明书和示例旨在仅被认为是示例，真正的范围和精神由以下权利要求以及其等同物的全部范围所指示。
以上描述旨在是说明性的而不是限制性的。例如，上述示例（或其一个或更多方案）可以彼此组合使用。例如本领域普通技术人员在阅读上述描述时可以使用其它实施例。另外，在上述具体实施方式中，各种特征可以被分组在一起以简单化本申请。这不应解释为一种不要求保护的公开的特征对于任一权利要求是必要的意图。相反，本申请的主题可以少于特定的公开的实施例的全部特征。从而，以下权利要求书作为示例或实施例在此并入具体实施方式中，其中每个权利要求独立地作为单独的实施例，并且考虑这些实施例可以以各种组合或排列彼此组合。本发明的范围应参照所附权利要求以及这些权利要求赋权的等同形式的全部范围来确定。
以上实施例仅为本申请的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本申请的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种用于燃气管网泄漏管段判定的方法，其特征在于，包括：
获取燃气管网的网络拓扑、各个节点的第一配置信息和节点间管段的第二配置信息，所述第一配置信息至少包括压力和局部水头损失，所述第二配置信息至少包括燃气管网正常运行情况下，节点间管段的第一沿程水头损失；
基于所述网络拓扑、各个节点的第一配置信息和节点间管段的第二配置信息，构建燃气管网仿真系统，使得在所述燃气管网仿真系统中，燃气管网正常运行情况下各条从首端节点到末端节点的管网支路的各个节点的压力按照第一规则相互关联，所述第一规则包括：
其中，P(0)代表首端节点的压力，L代表从首端节点到末端节点的管段的长度，P(L)代表末端节点的压力，D(x)代表节点x距离首端节点的距离，P(x)代表节点x的压力，Δ(x)为节点x的压力修正值；
利用所述燃气管网仿真系统，对于各条从首端节点到末端节点的管网支路，计算各个节点的压力变化率与其下游节点的压力变化率的第一比值；
当所述第一比值小于第一比值阈值时，将该节点设定为所述燃气管网的特征节点；
利用所述燃气管网仿真系统对各个特征节点和/或特征节点间的泄漏相关数据进行分析，以判定发生泄漏的管段。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述泄漏相关数据至少包括特征节点的压力，利用所述燃气管网仿真系统对各个特征节点的泄漏相关数据进行分析，以判定发生泄漏的管段进一步包括：
确定燃气管网泄漏情况下的第一特征节点的压力相对于燃气管网正常运行情况下的第一特征节点的压力的第一代表偏离值；
在判断所述第一代表偏离值超出第一阈值范围的情况下，判定所述管网支路中，所述第一特征节点之前的管段发生泄漏。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述泄漏相关数据还包括燃气管网泄漏情况下的特征节点间的第二沿程水头损失，利用所述燃气管网仿真系统对各个特征节点的泄漏相关数据进行分析，以判定发生泄漏的管段进一步包括：
确定第二特征节点和第三特征节点间的第二沿程水头损失相对于第二特征节点和第三特征节点间的第一沿程水头损失的第二代表偏离值；
在判断所述第二代表偏离值超出第二阈值范围的情况下，判定第二特征节点和第三特征节点间的管段发生泄漏。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述泄漏相关数据还包括燃气管网泄漏情况下的特征节点间的第二沿程水头损失，利用所述燃气管网仿真系统对各个特征节点的泄漏相关数据进行分析，以判定发生泄漏的管段进一步包括：
在判定所述第一特征节点之前的管段发生泄漏的情况下，从所述管网支路中位于第一特征节点之前的节点中选取第二特征节点和第三特征节点，并且
确定第二特征节点和第三特征节点间的第二沿程水头损失相对于第二特征节点和第三特征节点间的第一沿程水头损失的第二代表偏离值；
在判断所述第二代表偏离值超出第二阈值范围的情况下，判定第二特征节点和第三特征节点间的管段发生泄漏。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述压力还包括异常工况压力，当所述末端节点为管网末端分输点时，所述方法进一步包括：
利用所述燃气管网仿真系统，计算当所述节点的压力降至异常工况压力时，所述末端节点的第一压力；
在所述第一压力小于所述末端节点的异常工况压力的情况下，将该节点设定为所述燃气管网的特征节点。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：
基于实时采集或经由所述燃气管网仿真系统计算得到的第一特征节点的压力，绘制燃气管网正常运行情况下的第一特征节点的压力的第一箱型图和燃气管网泄漏情况下的第一特征节点的压力的第二箱型图，所述第一箱型图和所述第二箱型图分别具有多个统计点，所述多个统计点包括中位数点、下四分位数点、上四分位数点、下界点和上界点中的至少一个；
确定燃气管网正常运行情况下的第一特征节点的压力相对于燃气管网泄漏情况下的第一特征节点的压力的第一代表偏离值进一步包括：基于所述第一箱型图与所述第二箱型图中各个对应的统计点的位置的差值中的最大值、最小值或平均值中的至少一个，计算得到燃气管网正常运行情况下的第一特征节点的压力相对于燃气管网泄漏情况下的第一特征节点的压力的第一代表偏离值；在判断所述第一代表偏离值超出对应的第一阈值范围的情况下，判定所述管网支路中，所述第一特征节点之前的管段发生泄漏。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
当所述第一比值小于第一比值阈值时，将该节点设定为所述燃气管网的特征节点，并且，基于所述第一比值设定所述特征节点的敏感度级别，其中，所述第一比值越小，所述特征节点的敏感度越高；
按照特征节点的敏感度从高到低的顺序，利用所述燃气管网仿真系统对各个特征节点和/或特征节点间的泄漏相关数据进行分析，以判定发生泄漏的管段。
8.一种用于燃气管网泄漏管段判定的装置，其特征在于，所述装置包括：
接口，其被配置为：获取燃气管网的网络拓扑、各个节点的第一配置信息和节点间管段的第二配置信息，所述第一配置信息至少包括压力和局部水头损失，所述第二配置信息至少包括燃气管网正常运行情况下，节点间管段的第一沿程水头损失；
至少一个处理器，其被配置为执行根据权利要求1至7中任一项所述的用于燃气管网泄漏管段判定的方法。
9.一种非暂时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机可执行的指令，其中当所述计算机可执行指令由处理器执行时，执行根据权利要求1至7中任一项所述的用于燃气管网泄漏管段判定的方法。
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Denomination of invention: Method, device, and storage medium for determining leakage pipe sections in gas pipeline networks Granted publication date: 20221104 Pledgee: Shijiazhuang Luquan Rural Commercial Bank Co.,Ltd. Pledgor: BEIJING YUNLU TECHNOLOGY CO.,LTD. Registration number: Y2024980015341 |