CN117454562A - 一种燃气管网的拓扑结构的分析方法、分析系统和介质 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种燃气管网的拓扑结构的分析方法、分析系统和介质。获取来自GIS和SCADA系统的目标区域的管网数据，包含关于设备、管道、气源点和需求点的属性信息。识别各个设备、气源点和需求点作为节点，识别各个管道作为线。基于所识别的节点和线的位置关系，建立各个节点的各个管路分支对应的无向图链接表。对各个设备节点的属性信息，根据设备内构件路由规范和设备‑管路连接规范进行核对，对不符的设备节点的识别信息和位置信息进行告警提示。根据各个设备节点对应的无向图链接表，识别出作为单点的设备节点并进行告警提示。如此，能够进行拓扑结构的自动快速诊断，给出是否符合各种规范要求以及是否存在差错缺失的诊断结果。

Description

一种燃气管网的拓扑结构的分析方法、分析系统和介质

技术领域

本申请涉及仿真模拟技术领域，具体地涉及一种燃气管网的自动化的分析方法、分析系统和介质。

背景技术

城市燃气管网的GIS系统即城市燃气管网的地理信息系统，在不少城市已经建立起来以便有效管理城市燃气管网的空间地理位置，从中可以看到城市燃气管网的各段管线的布设和走向。

SCADA监控系统又称为监控和数据采集系统，是以计算机为基础的生产过程控制和调度自动化系统，它可以对现场运行的设备进行监视和控制，实现数据采集、测量、各类信号报警，设备控制和参数调节等各项功能。SCADA系统能够实现对城市燃气管网的进气、计量、输配、调压全过程的监控、管理和调度，实现管网状况的自动化收集、分类、传送、整理、分析和存储。

可以获取来自城市燃气管网的GIS系统和SCADA监控系统的管网数据，来建立城市燃气管网的仿真模型。但是，城市燃气管网结构错综复杂，来自GIS系统和SCADA监控系统的管网数据的管网数据通常并不能真实准确及时地反映实际管网情况，往往存在拓扑结构不清、存在缺失、信息重复、断路等问题。目前主要依赖于人工对管网的拓扑结构，诸如管路的连接布局、直径、埋深、材质等进行核实，但这需要消耗大量的精力。进一步地，对于设计期、管网改造的资料，基于建筑红线的管线布设的执行，是否满足规范要求，也需要对管网数据进行耗时的人工审核。

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。

旨在提供一种燃气管网的拓扑结构的分析方法、分析系统和介质，其能够基于来自GIS系统和SCADA系统的目标区域的管网数据，自动进行拓扑结构的快速诊断，以给出拓扑结构是否符合各种规范要求以及是否存在差错缺失的诊断结果。

根据本申请的第一方案，提供一种燃气管网的拓扑结构的分析方法。该分析方法包括利用至少一个处理器执行如下步骤。获取来自GIS系统和SCADA系统的目标区域的由设备、管道、气源点和需求点连接而成的管网的数据，管网数据包含关于所述设备、管道、气源点和需求点的属性信息。对管网数据进行拓扑结构检查。拓扑结构检查具体包括如下步骤：基于所述管网数据，识别管网中包含的各个设备、气源点和需求点作为节点，识别管网中包含的各个管道作为线，各个节点和线均具有对应的设备、管道、气源点和需求点的属性信息；基于所识别的节点和线的位置关系，建立各个节点的各个管路分支对应的无向图链接表；对各个设备节点的属性信息，根据设备内构件路由规范和设备-管路连接规范进行核对，如有不符，则对不符的设备节点的识别信息和位置信息进行告警提示；根据各个设备节点对应的无向图链接表，识别出作为单点的设备节点并进行告警提示。

根据本申请的第二方案，提供一种燃气管网的拓扑结构的分析系统。所述分析系统包括接口和至少一个处理器。所述接口配置为接收来自GIS系统和SCADA系统的目标区域的由设备、管道、气源点和需求点连接而成的管网的数据，管网数据包含关于所述设备、管道、气源点和需求点的属性信息。所述至少一个处理器配置为执行根据本申请各个实施例的燃气管网的拓扑结构的分析方法。该分析方法包括如下步骤。获取来自GIS系统和SCADA系统的目标区域的由设备、管道、气源点和需求点连接而成的管网的数据，管网数据包含关于所述设备、管道、气源点和需求点的属性信息。对管网数据进行拓扑结构检查。拓扑结构检查具体包括如下步骤：基于所述管网数据，识别管网中包含的各个设备、气源点和需求点作为节点，识别管网中包含的各个管道作为线，各个节点和线均具有对应的设备、管道、气源点和需求点的属性信息；基于所识别的节点和线的位置关系，建立各个节点的各个管路分支对应的无向图链接表；对各个设备节点的属性信息，根据设备内构件路由规范和设备-管路连接规范进行核对，如有不符，则对不符的设备节点的识别信息和位置信息进行告警提示；根据各个设备节点对应的无向图链接表，识别出作为单点的设备节点并进行告警提示。

根据本申请的第三方案，提供一种计算机可读介质，其上存储有计算机可执行指令，计算机可执行指令由处理器执行时，实现本申请各个实施例的燃气管网的拓扑结构的分析方法。该分析方法包括如下步骤。获取来自GIS系统和SCADA系统的目标区域的由设备、管道、气源点和需求点连接而成的管网的数据，管网数据包含关于所述设备、管道、气源点和需求点的属性信息。对管网数据进行拓扑结构检查。拓扑结构检查具体包括如下步骤：基于所述管网数据，识别管网中包含的各个设备、气源点和需求点作为节点，识别管网中包含的各个管道作为线，各个节点和线均具有对应的设备、管道、气源点和需求点的属性信息；基于所识别的节点和线的位置关系，建立各个节点的各个管路分支对应的无向图链接表；对各个设备节点的属性信息，根据设备内构件路由规范和设备-管路连接规范进行核对，如有不符，则对不符的设备节点的识别信息和位置信息进行告警提示；根据各个设备节点对应的无向图链接表，识别出作为单点的设备节点并进行告警提示。

利用根据本申请各个实施例的燃气管网的拓扑结构的分析方法、分析系统和介质，其能够基于管网数据识别出包含的各个设备、气源点和需求点和管道，作为携带对应的设备、气源点和需求点和管道的属性信息的节点和线，识别出节点和线的位置关系并据此建立无向图链接表。根据所建立的无向图链接表，可以将出错概率很高的单点的设备迅速识别出来并提供告警提示。还可以将各个设备节点的属性信息自动对照设备内构件路由规范和设备-管路连接规范进行核对，将不符合这些规范的设备，可能是因为管网数据出错，也可能是因为真实的设备构造和连接方式出错，迅速识别出来并提供告警提示。

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示出根据本申请第一实施例的燃气管网的拓扑结构的分析方法的流程示意图；

图2示出根据本申请第三实施例的从管网中识别各个设备、气源点和需求点作为节点时，各个节点的结构图；

图3示出根据本申请第四实施例的各个节点的各个管路分支对应的无向图链接表的示例，其中包含无向图及其对应的邻接表；

图4（a）示出根据本申请第五实施例的设备示例-调压站的内部构件的连接关系的平面示意图；

图4（b）示出根据本申请第五实施例的设备示例-调压站的内部构件的连接关系的立体示意图；以及

图5示出根据本申请第二实施例的燃气管网的拓扑结构的分析系统的架构示意图。

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。本申请中使用的“A以上”包含A及比A大的数，使用的“B以下”不包含B而仅包含比B小的数。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燃气管网的拓扑结构的分析方法。如图1所示，该分析方法包括利用至少一个处理器执行如下步骤。在步骤101，获取来自GIS系统和SCADA系统的目标区域的由设备、管道、气源点和需求点连接而成的管网的数据，管网数据包含关于所述设备、管道、气源点和需求点的属性信息。例如，设备可以包括三通、四通附属管件、球阀、蝶阀、闸阀等阀门，还有调压站、调压箱等主要管网构筑物。例如，管道可以包括各种材质、直径和埋深的管网。又例如，气源点是向管网内供应燃气的点，而需求点是从管网向外输送燃气的点。对于设备而言，其属性信息可以包括压力、流量、温度、燃气组分等。在一些实施例中，对于内含多个构件的设备来说，其属性信息还可以包括设备内的构件及其连接和路由关系。对于管道而言，其属性信息可以包括压力、流量、温度、燃气组分、材质、直径和埋深等。对于气源点和需求点而言，其属性信息可以包括压力、流量、温度、燃气组分。请注意，所述管网数据足以建立管网的仿真模型，也就是说，其表征了各个设备、管道、气源点和需求点各自的属性、位置以及彼此之间的连接关系，虽然可能会和实际管网有偏差。在一些实施例中，所述处理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。

接下来，可以利用处理器对管网数据进行自动拓扑结构检查，具体可以包括如下步骤。

在步骤102，基于所述管网数据，识别管网中包含的各个设备、气源点和需求点作为节点，识别管网中包含的各个管道作为线，各个节点和线均具有对应的设备、管道、气源点和需求点的属性信息。也就是说，让各个节点和线携带对应的设备、管道、气源点和需求点的属性信息。由于城市级别的燃气管网公里数往往达到上千公里，对于管网内部的流态不是太关注，可以视为一维流体流动来处理。而管网中的设备较多，且有一定的特征方程，因此各个设备可以视为一个携带属性信息的节点来处理。因此，复杂管网空间的拓扑关系可以概括简化为点、线的位置关系。点可以指阀门、调压站、压缩机站、泵等管网附属的设备，而线可以指管网的管线。在一些实施例中，可以通过遍历算法来识别出管网中包含的各个设备、气源点和需求点以及管道，并将其处理为节点和线，并识别出节点和线的位置关系，包括节点与节点之间的位置关系，节点与线之间的位置关系，线与线之间的位置关系，等等。节点与节点存在的位置关系诸如重合、分离等。线与线存在的位置关系诸如重合、相交、部分重叠、分离等。点与线之间的位置关系诸如分离、点在线上等等。

在步骤103，基于所识别的节点和线的位置关系，建立各个节点的各个管路分支对应的无向图链接表。也就是说，节点和线的位置关系自动从图上提取出来，生成节点的无向图链接表。

在一些实施例中，节点的无向图链接表可以参见图2和图3。如果邻接表采用链式存储结构，则为图中每个节点分别建立一个单链表，n个节点对应要建立n条单链表。每条单链表上存储了与之相邻的节点信息，其中，每个表节点Vi包括标识（dest）和指针（link）两个部分，标识指示该边的终顶点，该指针指向单链表中的下一个与作为顶点的表节点Vi相连的边节点。对于单链表中的头节点，每个头节点包括数据（data）和指针（adj）两部分，该指针指向与顶点Vi相连的第一个节点，且每个头节点还保存有该节点的属性信息。表节点和头节点的结构可以参见图2。

无向图及其对应的邻接表如图3所示。具体说来，节点A（0）作为顶点时，其指针指向节点C（2），节点C（2）的指针又指向下一个与作为顶点的节点A（0）相连的边节点B（1）。节点B（1）作为顶点时，其指针指向节点A（0），而节点A（0）的指针又指向下一个与作为顶点的节点B（1）相连的边节点D（3）。节点C（2）作为顶点时，其指针指向节点A（0），因为节点C（2）相连的只有这一条边，所以其链表结束。节点D（3）作为顶点时，其指针指向节点B（1），因为节点D（3）相连的只有这一条边，所以其链表结束。

接下来可以执行步骤104和步骤105。注意步骤104和步骤105的处理顺序不做限定。

在步骤104，对各个设备节点的属性信息，根据设备内构件路由规范和设备-管路连接规范进行核对，如有不符，则对不符的设备节点的识别信息和位置信息进行告警提示。

可以为各个设备预先设置其内部构件的路由规范，其定义该设备内各个构件的规范路由配置。下面以调压站进行举例说明，如图4（a）和图4（b）所示，其中的内部构件包括阀门1、过滤器2、安全切断阀3、调压器4、安全水封5、旁通管6和放散管7。调压站的设备内构件路由规范定义了第一路由、第二路由和第三路由（也就是图4（a）中从上到下的三条路由），其中，第一路由依序为阀门1、过滤器2、安全切断阀3和调压器4，第二路由依序为阀门1、过滤器2、安全切断阀3和调压器4，第三路由则为经由旁通管6的旁通。如果调压站节点的属性信息指示的内部包含的路由缺少了某一环的构件，或者与路由中某一环的构件的类型不匹配（本应是球阀却画成了截止阀），等等，则认为不符合设备内构件路由规范，可以告警提示，提示可以指示该调压站的识别信息（例如名称）和位置信息等，以备检查维修。

以调压站作为设备的示例，设备-管路连接规范可以定义调压站与管路的匹配条件，比如第一管径的调压站配接到第二管径的管路，第一类型的调压站配接到第二型号或者第二尺寸的管路，如果不满足匹配条件，则认为不符合设备-管路连接规范，可以告警提示，提示可以指示该调压站的识别信息（例如名称）和位置信息等，以备检查维修。

在步骤105，根据各个设备节点对应的无向图链接表，识别出作为单点的设备节点并进行告警提示。在一些实施例中，对于某个无向图链接表而言，若链表中只有一个数据，则说明是单点，若只有两个数据，则说明是根孤立的管段。另一方面，由于管道上的设备各自都识别为一个节点，可以自动生成点的集合，逐个对点进行遍历访问，在邻接表中找与节点相邻的节点，如果已经是遍历过相邻节点，进行标记，继续访问下一个节点。若一个节点不在邻接表中，则判断出该节点是一个单点，记录孤立的单点信息，也称为孤点或者单点，单点出错的概率较高，例如管道废除后忘记删除而剩余的单点，可以存储到告警列表中并进行告警提示。

利用根据本申请各个实施例的燃气管网的拓扑结构的分析方法，能够基于管网数据识别出包含的各个设备、气源点和需求点和管道，作为携带对应的设备、气源点和需求点和管道的属性信息的节点和线，然后识别出节点和线的位置关系并据此建立无向图链接表。根据所建立的无向图链接表，可以将出错概率很高的单点的设备迅速识别出来并提供告警提示。还可以将各个设备节点的属性信息自动对照设备内构件路由规范和设备-管路连接规范进行核对，将不符合这些规范的设备，可能是因为管网数据出错，也可能是因为真实的设备构造和连接方式出错，迅速识别出来并提供告警提示。

下面结合图5中所示的燃气管网的拓扑结构的分析系统继续对该分析方法进行例示说明。如图5所示，该分析系统包括接口201，其配置为接收来自GIS系统和SCADA系统的目标区域的由设备、管道、气源点和需求点连接而成的管网的数据，管网数据包含关于所述设备、管道、气源点和需求点的属性信息。该分析系统还包括至少一个处理器（图5中未示出），其配置为执行燃气管网的拓扑结构的分析方法，在图5中图示为拓扑结构检查模块202。在一些实施例中，该拓扑结构检查模块202包括要素核对模块202a、更新模块202b、评估分析模块202c和输出模块202d，各个模块可以实现为软件模块、硬件电路、或者软件模块与硬件电路的结合固件，在此不赘述。

可以从外部数据导入一批shp格式文件，这些文件即为来自GIS系统和SCADA系统的目标区域的由设备、管道、气源点和需求点连接而成的管网的数据。在一些实施例中，可以先进行地理坐标系检查203。如果这批shp格式文件采用了不同的地理坐标系，则可以统一到基准地理坐标系。检查通过后，再进入拓扑结构检查模块202用于后续的拓扑结构检查。

在一些实施例中，要素核对模块202a配置为构建设备库、管道库、SD库（即气源点/需求点库）。设备库包括三通、四通附属管件、球阀、蝶阀、闸阀等阀门，调压站、调压箱等主要管网构筑物。管道库包含了各种材质、直径、埋深的管网信息。SD库指的是气源点、需求点库，节点信息包括压力、流量、温度、气源组份。

由于城市级别管网公里数往往上千公里，对于管网内部的流态不是太关注，可以简化为一维流体流动来处理。而管网中的附件较多，且有一定的特征方程，因此作为一个携带属性的节点来处理。因此复杂管网空间的拓扑关系可以概括为点、线的位置关系。点指的是阀门、调压站、压缩机站、泵等管网附属设备。线指的是管网的管线。

可以通过遍历算法对设备库、管道库、SD库进行标号并建立数据文件，数据格式如下表1。设备库中各个设备阀门、调压站、调压箱和三通的信息编号依次为Valve_1、Regular_Station_1、Regular_Box_1、T-branch_1。管道库中的管道信息编号如下pipe_1。SD库的信息示意如下Supply_1、Demand_1。

表1

点与点存在的几种关系：重合、相离，以此可以建立节点Vertex类（顶点类）。线与线存在的几种关系：重合、相交、部分重叠、相离，以此可以建立Edge类（边类）。点与线存在的几种关系：相脱离、点在线上。以此建立各个节点的各个管路分支对应的无向图链接表。点和线的关系自动从图上提取出来，生成点的链接关系图。对于某个无向图链接表而言，若链表中只有一个数据，则说明是单点，若只有两个数据，则说明是根孤立的管段。

在其他实施例中，已经对设备的拓扑结构（是否单点）以及架设合规（是否符合设备内构件路由规范和设备-管路连接规范）的自动核对进行了说明，在此不赘述，其中得出的设备节点的无向图链接表，及其所表征的节点相连形成的边（线）也结合运用于此。

进一步地，可以执行管道的拓扑结构（例如点、线耦合关系）和架设合规（例如但不限于规范标准间距、不同压力等级参数范围）的自动检查。

在一些实施例中，对管网数据进行拓扑结构检查具体还包括：基于所识别的节点和线的位置关系，建立各条线的表征其与其他线的位置关系的链接关系表；基于各条线的链接关系表，识别其是否为与其他线无连接关系的独立管道线，如果是，则对所识别的独立管道线进行告警提示。独立管道线即为独立的边，其与其他边没有连接关系，独立边出错的概率很高，其有可能是因为绘制时比例尺使用不当，绘图时没有开启自动节点捕捉自动连接，小比例看起来连上，但比例放大看是断开的。

在一些实施例中，对所识别的独立管道线进行告警提示具体包括：在所识别的独立管道线与另一管道线的距离小于阈值（例如1m）的情况下，提示用户进行合并操作。用户可以放大比例尺分析两条管道线是否是同一条，如果是，可以选择执行合并操作。响应于用户的合并操处理器可以作，将所述独立管道线与所述另一管道线合并连接，并更新所述另一管道线的属性信息。例如，可以选择A线为不动线，将B线合并到A线。或者直接删除B线。该距离阈值例如可以依据模型的简化程度而设定。

在一些实施例中，各个管道线的属性信息包括各个管道的材质、直径和压力。相应地，对管网数据进行拓扑结构检查具体还包括：对各个管道线的属性信息，根据管道参数规范进行核对，如有不符，则对不符的管道线的识别信息和位置信息进行告警提示。对于设计期、改造期管道图纸，管道参数规范可以预设，以将国标规范纳入进来。

在一些实施例中，各个管道线的属性信息包括各个管道的位置，对管网数据进行拓扑结构检查具体还包括：对各个管道的位置与各个建筑物的位置进行比较分析；判定各个管道与各个建筑物之间的位置关系是否符合管路架设规范，如有不符，则对不符的管道线的识别信息和位置信息进行告警提示，其中，所述管路架设规范包含第一预定类型的建筑物下方不得穿设管道以及第二预定类型的建筑物周边预定区域内不得架设管道。

比如，《城镇燃气设计规范》2020年版6.3.1条文规定，中压和低压燃气管道宜采用聚乙烯管、机械结构球磨铸铁管、钢管或者钢骨架聚乙烯塑料复合管。6.3.2条文规定，次高压燃气管道应采用钢管。6.3.3条规定，地下燃气管道不得从建筑物和大型建筑物（不包括架空的建筑物和大型构筑物）的下面穿过。也就是说，基于此可以预设管道参数规范、管路架设规范等。

进一步地，可以执行气源点和需求点的自动流向检查。

在一些实施例中，各个气源点节点和需求点节点的属性信息包括各个气源点和需求点的流量，对管网数据进行拓扑结构检查具体还包括：对各个气源点节点和需求点节点的属性信息进行核对，如果气源点的流量为流出或者需求点的流量为流入，则对该气源点节点和需求点节点的识别信息和位置信息进行告警提示。

回到图5，更新模块202b可以更新设备库评判依据（例如但不限于设备内部构件路由规范、设备参数规范、设备-管路连接规范）、管道设置标准（例如但不限于管道参数规范、管路架设规范等）、SD库标准（流量规范），以通知要素核对模块202a据此执行检查。在一些实施例中，更新模块202b可以提供更新频率、更新开关和更新内容。

在一些实施例中，响应于更新模块202b的更新指令，要素核对模块202a执行根据本申请各个实施例的包括设备、管道、气源点和需求点几种要素的自动核查，并将自动核查结果提供给评估分析模块202c。

评估分析模块202c可以配置为：基于进行告警提示的设备节点占所有设备节点的比率，确定管网中的设备完整度；基于进行告警提示的管道线占所有管道线的比率，确定管网中的管道完整度；基于进行告警提示的气源点节点和需求点节点占所有气源点节点和需求点节点的比率，确定管网中的气源点和需求点完整度。相应地，输出模块202d可以配置为呈现所述设备完整度、管道完整度和气源点和需求点完整度。具体说来，评估分析模块202c还可以检查管网模型完整度，并以百分比表示。比如设备库完整度60%，管道库完整度80%，SD库完整度100%，加权平均整体完整度为80%。另外，可以通过鼠标框选一定区域范围，对该区域范围的管网数据进行单独诊断和评价，确认该区域范围的管网的拓扑完整度。

在一些实施例中，所述设备、管道、以及气源点和需求点可以划分形成为独立的设备图层、管道图层、以及气源点/需求点图层。以分图层的方式，分别对各个设备节点的属性信息、各个管道线的属性信息、以及各个气源点节点和需求点节点的属性信息进行核对。呈现独立的建筑物图层，通过将管道图层与建筑物图层进行比对，来判定各个管道与各个建筑物之间的位置关系是否符合管路架设规范，所述管路架设规范包含第一预定类型的建筑物下方不得穿设管道以及第二预定类型的建筑物周边预定区域内不得架设管道。如果该管网数据基于不同区域的管网拓扑图拼凑而成，在选择统一地理坐标系后，更新模块202b可以进行自动更新。更新过程中，发现两张图中相同的地理坐标系下的同个或者邻近位置处存在多个节点，可以提示用户进行合并操作。例如，更新完后，可以用红色显示管网中的错误位置，用绿色显示错误的细节和说明，以便后续现场确认和维修。

输出模块202d可以配置为输出信息，包括导入文件信息（shp格式文件的名称、日期和来源）、完整度报告及相关具体信息。

如图5所示，输出信息包含如下条目：

‘wrong’：name；报错管线的标识

‘type’：缺失，表示错误细节为存在孤立的管路

‘number’：编号10，孤立管路的编号

‘location’：坐标比如x,y。孤立管路的坐标位置，并提供链接，点击该链接可以在地图中突出呈现该报错管路的位置。

在一些实施例中，本申请提供一种计算机可读介质，其上存储有计算机可执行指令，计算机可执行指令由处理器执行时，实现本申请各个实施例的燃气管网的拓扑结构的分析方法。

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 (10)

1.一种燃气管网的拓扑结构的分析方法，其特征在于，包括如下步骤，利用至少一个处理器：

获取来自GIS系统和SCADA系统的目标区域的由设备、管道、气源点和需求点连接而成的管网的数据，管网数据包含关于所述设备、管道、气源点和需求点的属性信息；

对管网数据进行拓扑结构检查，具体包括：

基于所述管网数据，识别管网中包含的各个设备、气源点和需求点作为节点，识别管网中包含的各个管道作为线，各个节点和线均具有对应的设备、管道、气源点和需求点的属性信息；

基于所识别的节点和线的位置关系，建立各个节点的各个管路分支对应的无向图链接表；

对各个设备节点的属性信息，根据设备内构件路由规范和设备-管路连接规范进行核对，如有不符，则对不符的设备节点的识别信息和位置信息进行告警提示；

根据各个设备节点对应的无向图链接表，识别出作为单点的设备节点并进行告警提示。

2.根据权利要求1所述的分析方法，其特征在于，对管网数据进行拓扑结构检查具体还包括：

基于所识别的节点和线的位置关系，建立各条线的表征其与其他线的位置关系的链接关系表；

基于各条线的链接关系表，识别其是否为与其他线无连接关系的独立管道线，如果是，则对所识别的独立管道线进行告警提示。

3.根据权利要求2所述的分析方法，其特征在于，对所识别的独立管道线进行告警提示具体包括：

在所识别的独立管道线与另一管道线的距离小于阈值的情况下，提示用户进行合并操作；

响应于用户的合并操作，将所述独立管道线与所述另一管道线合并连接，并更新所述另一管道线的属性信息。

4.根据权利要求1-3中任何一项所述的分析方法，其特征在于，各个管道线的属性信息包括各个管道的材质、直径和压力，对管网数据进行拓扑结构检查具体还包括：

对各个管道线的属性信息，根据管道参数规范进行核对，如有不符，则对不符的管道线的识别信息和位置信息进行告警提示。

5.根据权利要求4所述的分析方法，其特征在于，各个管道线的属性信息包括各个管道的位置，对管网数据进行拓扑结构检查具体还包括：

对各个管道的位置与各个建筑物的位置进行比较分析；

判定各个管道与各个建筑物之间的位置关系是否符合管路架设规范，如有不符，则对不符的管道线的识别信息和位置信息进行告警提示，其中，所述管路架设规范包含第一预定类型的建筑物下方不得穿设管道以及第二预定类型的建筑物周边预定区域内不得架设管道。

6.根据权利要求5所述的分析方法，其特征在于，各个气源点节点和需求点节点的属性信息包括各个气源点和需求点的流量，对管网数据进行拓扑结构检查具体还包括：

对各个气源点节点和需求点节点的属性信息进行核对，如果气源点的流量为流出或者需求点的流量为流入，则对该气源点节点和需求点节点的识别信息和位置信息进行告警提示。

7.根据权利要求1-3中任何一项所述的分析方法，其特征在于，还包括，获取的管网数据包括多个管网数据文件，在对管网数据进行拓扑结构检查之前：

对所述多个管网数据文件进行地理坐标系的检查，如果采用了不同的地理坐标系，则统一为基准地理坐标系，再用于后续的拓扑结构检查。

8.根据权利要求1-3中任何一项所述的分析方法，其特征在于，对管网数据进行拓扑结构检查具体还包括：

将所述设备、管道、以及气源点和需求点划分形成为独立的设备图层、管道图层、以及气源点/需求点图层；

以分图层的方式，分别对各个设备节点的属性信息、各个管道线的属性信息、以及各个气源点节点和需求点节点的属性信息进行核对；

呈现独立的建筑物图层，通过将管道图层与建筑物图层进行比对，来判定各个管道与各个建筑物之间的位置关系是否符合管路架设规范，所述管路架设规范包含第一预定类型的建筑物下方不得穿设管道以及第二预定类型的建筑物周边预定区域内不得架设管道。

9.根据权利要求6所述的分析方法，其特征在于，对管网数据进行拓扑结构检查具体还包括：

基于进行告警提示的设备节点占所有设备节点的比率，确定管网中的设备完整度；

基于进行告警提示的管道线占所有管道线的比率，确定管网中的管道完整度；

基于进行告警提示的气源点节点和需求点节点占所有气源点节点和需求点节点的比率，确定管网中的气源点和需求点完整度；

呈现所述设备完整度、管道完整度和气源点和需求点完整度。

10.一种燃气管网的拓扑结构的分析系统，其特征在于，包括：

接口，其配置为接收来自GIS系统和SCADA系统的目标区域的由设备、管道、气源点和需求点连接而成的管网的数据，管网数据包含关于所述设备、管道、气源点和需求点的属性信息；以及

至少一个处理器，其配置为执行根据权利要求1-9中任何一项所述的燃气管网的拓扑结构的分析方法。