CN117474530A - 基于最短路径搜索算法的燃气管网巡检方法及装置 - Google Patents
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Abstract
基于最短路径搜索算法的燃气管网巡检方法及装置，属于燃气管网监测技术领域；所述方法包括以下步骤：根据燃气管网待巡检区域信息建立路径规划模型，将包含有燃气管道的路径设置为必选路径，不包含燃气管道、但与必选路径相连通的路径设置为可选路径；基于路径规划模型，并基于燃气管网的巡检计划，构建待寻优的路径路线图；针对路径路线图，使用最短路径算法寻找一条封闭路径，使其包含所有所述待巡检区域范围内的所述必选路径，并且总权重最小；生成包括巡检顺序的推荐巡检路径。采用本发明所述的方法能够让巡检人员按照系统推荐的路径巡检，减少巡检人员巡检路径，减少重复路径，大大缩短巡检人员工作时间。
Description
技术领域
本发明属于燃气管网监测技术领域，特别涉及一种基于最短路径搜索算法的燃气管网巡检方法及装置。
背景技术
城市燃气管网在长时间使用后，容易发生泄漏等安全问题，因此，需要定期对燃气管网进行巡检。现有技术中常用的巡检方式包括人工巡检、巡检车，以及近些年采用无人机进行巡检等。
如中国专利CN107274509B公开了一种城市管网泄漏检测车巡检路径的生成方法，该生成方法包括如下步骤：获取燃气管网线路图和路网线路图，在路网线路图上选取管网最密集的位置点A和位置点B，再获取位置点A与位置点B之间的最短路径，计算最短路径覆盖的燃气管线长度和当前覆盖率；判断当前覆盖率是否大于或等于预设覆盖率：如果是，则将大于或等于预设覆盖率的当前覆盖率对应的最短路径作为城市管网泄漏检测车的巡检路径；如果否，则重新规划最短路径，直至满足预设覆盖率条件为止。其提供城市管网泄漏检测车巡检最优路径，减少甚至避免巡检盲区，从而满足巡检覆盖率的要求、提高巡检的工作效率。
中国专利申请CN115857535A公开了一种应用无人机的燃气管道的巡检方法及系统，属于安全管理的技术领域，其方法包括：若当前状态为异常状态时，获取状态异常的巡检位置，作为异常位置；判断当前位置是否是巡检位置；若是，则获取当前位置与异常位置之间的直连路径，作为直达行驶路径；若否，则基于巡检路径获取距离当前位置最近的巡检位置，作为中转位置；获取调整指令以控制无人机基于巡检路径移动至中转位置；获取中转位置与异常位置之间的直连路径，作为直达行驶路径；基于直达行驶路径使无人机直接前往异常位置。其具有提高无人机对管道进行检测的灵活性的效果。
此外，中国专利申请CN115545231A公开了一种智慧燃气管道安全监测方法、物联网系统、装置及介质，该方法包括：基于智慧燃气传感网络平台，从预设区域的至少一个燃气管道段对应的检测设备中，获取至少一个燃气管道段的运输特征；获取预设区域的至少一个燃气管道段的管道特征和运输特征，并基于管道特征和运输特征，确定至少一个燃气管道段的巡检需求度；基于所述巡检需求度，确定至少一个目标管道段；将至少一个目标管道段发送至智慧燃气数据中心，并基于智慧燃气服务平台进一步将目标管道段发送至智慧燃气用户平台；基于目标管道段，生成远程控制指令发送至智慧燃气数据中心，并基于智慧燃气传感网络平台将远程控制指令发送至智慧燃气对象平台执行深度巡检。
以上现有技术针对燃气管道巡检的不同方式提供了巡检的方法，但采用巡检车、无人机以及智慧系统等总体成本较高，特别是智慧燃气管道系统需要对现有燃气系统进行改造等工作，造价较高。而且，巡检车、无人机巡检要求传输信号稳定、只能按照出发点规定的既定路线巡线，方式非常单一、灵活性不高、容易受天气影响。另外，这些巡检方式主要局限在城市高压、次高压管网，对于复杂的庭院线不便于巡检。
人工巡检是燃气管网巡检的一种最基本、最常用的方式。目前，针对燃气管道的巡检工作，巡线人员用掌上电脑（Personal Digital Assistant，PDA）巡检，PDA中含有燃气企业的地下管网信息。巡线人员巡检开始时，需要打开PDA痕迹记录功能，PDA会用北斗定位等功能实时跟踪巡线人员的巡线轨迹并在PDA上反馈出来。巡线人员巡检结束返回办公驻地后，通过办公驻地的WIFI将当天的巡检痕迹上传到巡检管理平台；后台人员可以在平台上查看巡线人员当天的巡线轨迹，发现遗漏的区域，并反馈给巡线人员进行补巡或者说明。当月结束后，后台人员可以导出巡线人员的到位率。
通常情况下，现有技术中的PDA只能显示管线，并不具备巡检路径规划以及导航等功能，只能依据现有的GPS记录人员的运行轨迹。而针对燃气企业管线公里数长的情况，巡线人员需人为记忆管线位置，需要比较长的时间，并且巡线的准确率、巡线效率很难得到保证。对此，需要对现有的人工巡检方法进行改进。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于最短路径搜索算法的燃气管网巡检方法及装置，用于解决现有技术中存在的燃气管网人工巡检巡线准确率、巡线效率较低等问题。
本发明提供一种基于最短路径搜索算法的燃气管网巡检方法，其特征在于，包括以下步骤：
根据燃气管网待巡检区域街道路径、楼前路径信息、建筑物信息及燃气管网拓扑信息，建立路径规划模型；在所述路径规划模型中，将包含有燃气管道的所述街道路径或所述楼前路径设置为必选路径，不包含燃气管道、但与所述必选路径相连通的街道路径或所述楼前路径设置为可选路径；
基于所述路径规划模型，并基于燃气管网的巡检计划，构建待寻优的路径路线图；所述路径路线图包括待巡检区域范围内的所述必选路径、所述可选路径、以及燃气管道节点、待巡检设备、异常信息点；
针对所述路径路线图，使用最短路径算法寻找一条封闭路径，使其包含所有所述待巡检区域范围内的所述必选路径，并且总权重最小；
生成包括巡检顺序的推荐巡检路径。
在巡检过程中，若需要将某段待巡检路径的优先级提前，设为优先路径，则：
以巡检人员当前位置为起点，以所述优先路径为终点，利用最短路径算法规划出从巡检人员当前位置到所述优先路径需要经过的最短路径；
当完成优先路径目标后，以所述优先路径为起点，巡线终点路径为终点，按照总权重最小的原则，通过最短路径算法对所有未巡线的必选路径重新规划巡线。
在巡检过程中，若需要将多段待巡检路径的优先级提前，将所述多段待巡检路径按优先级排序，并按下述步骤执行：
遵循所述多段待巡检路径的优先级排序的顺序，在巡检人员当前位置、以及每两个待巡检路径之间添加相应的最短路径段；
当完成优先路径目标后，以最后完成的优先路径为起点，巡线终点路径为终点，按照总权重最小的原则，通过最短路径算法对所有未巡线的必选路径重新规划巡线。
进一步地，基于所述待巡检设备的重要性、巡检难度等不同，对所述巡检设备赋予权重；所述权重可采用时长或路线长度表示。
进一步地，依据巡检人员实际巡检的记录及所述推荐巡检路径，对巡检人员的工作进行评价。
本发明提供一种基于最短路径搜索算法的燃气管网巡检装置，其特征在于，包括：
巡检计划模块，用于建立路径规划模型，并基于燃气管网的巡检计划，构建待寻优的路径路线图；所述路径路线图包括待巡检区域范围内的必选路径、可选路径、以及燃气管道节点、待巡检设备、异常信息点；
所述路径规划模块，用于针对所述巡检计划模块中的所述路径路线图，使用最短路径算法寻找一条封闭路径，使其包含所有所述待巡检区域范围内的所述必选路径，并且总权重最小；生成包括巡检顺序的推荐巡检路径。
在巡检过程中，根据需要，在所述巡检计划模块中，将某段待巡检路径的优先级提前，设为优先路径，并且，所述路径规划模块：
以巡检人员当前位置为起点，以所述优先路径为终点，利用最短路径算法规划出从巡检人员当前位置到所述优先路径需要经过的最短路径；
当完成优先路径目标后，以所述优先路径为起点，巡线终点路径为终点，按照总权重最小的原则，通过最短路径算法对所有未巡线的必选路径重新规划巡线。
在巡检过程中，根据需要，在所述巡检计划模块中，将多段待巡检路径的优先级提前，将所述多段待巡检路径按优先级排序，并且，所述路径规划模块：
遵循所述多段待巡检路径的优先级排序的顺序，在巡检人员当前位置、以及每两个待巡检路径之间添加相应的最短路径段；
当完成优先路径目标后，以最后完成的优先路径为起点，巡线终点路径为终点，按照总权重最小的原则，通过最短路径算法对所有未巡线的必选路径重新规划巡线。
进一步地，基于所述待巡检设备的重要性、巡检难度等不同，对所述巡检设备赋予权重；所述权重可采用时长或路线长度表示。
进一步地，巡检评价模块，用于采集巡检人员的实际巡检时长及轨迹，并对巡检人员的巡检工作进行监督、指导与评估。
采用本发明所述的方法及装置可以实现以下有益效果：
1、能够让巡检人员按照系统推荐的路径巡检，减少巡检人员巡检路径，减少重复路径，大大缩短巡检人员工作时间；
2、能够依据路径中的异常点，实时规划更新巡检路径；
3、通过后台人员的统计分析，便于用工、用时分析。
附图说明
为了更完整地理解本发明，现在将参考结合附图的以下描述，其中：
图1为本发明实施例一所述方法的流程示意图；
图2为本发明实施例二所述装置的示意图。
具体实施方式
为说明清楚本发明的目的、技术细节及有效应用，使之便于本领域普通技术人员理解与实施，下面将结合本发明实施例及附图作进一步的详细阐述。显然，此处描述的实施示例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供一种基于最短路径搜索算法的燃气管网巡检方法及装置，基于PDA的管线位置、道路、建筑物信息，利用路径寻优算法对管网节点进行遍历。基于图论的方法，寻找一条封闭路径，该路径经过图中的必选边至少一次，并且路径的总权重最小化。具体到本发明，在这个搜索过程中，含有燃气管道的路径是必选的，其他可供巡检人员通过的路径是可选的；在此基础上，需要找到一条最短路径，使得所有必选路径都包含在其中。
以下结合具体实施方式，对本发明所述的方法及装置进行详细阐述。
实施例一：
本发明提供一种基于最短路径搜索算法的燃气管网巡检方法，其包括以下步骤：
步骤S01、根据燃气管网待巡检区域GIS（Geographic Information System，地理信息系统；或称Geographic Information Science，地理信息科学）图档中包含的街道路径、楼前路径信息、建筑物信息及燃气管网拓扑信息，建立路径规划模型；在所述路径规划模型中，将包含有燃气管道的所述街道路径或所述楼前路径设置为必选路径，不包含燃气管道、但与所述必选路径相连通的街道路径或所述楼前路径设置为可选路径。
本发明所述的巡检方法适用于针对燃气管网的人工巡检，因此，在建立所述路径规划模型时，需要考虑所述GIS图档中包含的巡检人员能够通行的路径，也即必选路径和可选路径。
步骤S02、基于步骤S01中建立的所述路径规划模型，并基于燃气管网的巡检计划，构建待寻优的路径路线图；所述路径路线图包括待巡检区域范围内的所述必选路径、所述可选路径、以及燃气管道节点、待巡检设备、异常信息点。
其中，所述燃气管网的巡检计划为，依据巡检人员的工作时间、燃气管网的复杂程度、燃气管网巡检的频率等，制定的燃气管网的巡检计划；主要体现为特定时间内的所述待巡检区域范围。例如：根据上午9:00-12：00，下午13:30-16:30每天的工作时长分别划定上午、下午的待巡检区域范围。
所述燃气管道节点包括：燃气管道的末端/起点、燃气管道的交叉点、过河管道的节点等。
所述待巡检设备包括：室外调压箱、燃气管网中的施工位置、闸井、大用户计量设备、调压站进出口及设备、阴极保护桩等在人工巡检时需要停留并进行检查、调试、测试等工作的设备或位置。
基于所述待巡检设备的重要性、巡检难度等不同，对所述巡检设备赋予权重。
所述权重可采用时长或路线长度表示。
当所述权重采用时长表示时，其可以表明巡检所述待巡检设备需耗费的时长。
当所述权重采用路线长度表示时，基于耗费时间相同的原则，将所述待巡检设备的权重折算成巡检普通燃气管道的路线长度。假设巡检设备e需要的时间为t e ，巡检普通燃气管道长度l时需要的时间为t l ，则所述设备e的权重为l · t e / t l 。
所述异常信息点包括：局部管段街道进行开挖施工作业造成所述必选路径或所述可选路径隔断、某处发生交通事故需要绕行路线等影响巡检人员通行的异常信息。
步骤S03、针对步骤S02中构建的所述路径路线图，使用最短路径算法寻找一条封闭路径，使其包含所有所述待巡检区域范围内的所述必选路径，并且总权重最小；生成包括巡检顺序的推荐巡检路径。
其中，所述权重为巡检时长或巡检路线长度。
所述最短路径算法可采用Dijkstra算法或Floyd-Warshall算法等。
其中，所述Dijkstra算法是一种单源最短路径算法，通常用于找到从一个节点到所有其他节点的最短路径。
具体到步骤S02中构建的所述路径路线图，使用Dijkstra算法时，需要选择一个起始节点，然后运行Dijkstra算法以找到从该节点到所述路径路线图中所有其他节点的最短路径，并且该最短路径包含所述待巡检区域范围内的所有所述必选路径。所述最短路径，即使得路径总权重最小的路径。
所述Floyd-Warshall算法是一种多源最短路径算法，可以找到任意两个节点之间的最短路径。
具体到步骤S02中构建的所述路径路线图，使用Floyd-Warshall算法可以找到任意两个节点之间的最短路径，然后根据所述必选路径来计算总的最短路径。具体而言，依据所述Floyd-Warshall算法找到任意两个节点之间的最短路径，将不同节点之间的最短路径合并成一条封闭路径；在合并所述封闭路径时，确保每个所述必选路径至少被访问一次。
选择Dijkstra算法还是Floyd-Warshall算法取决于问题规模（节点数量）和所述路径路线图的复杂性（节点之间的连接关系）。通常而言，节点数量较多的情况下问题规模较大；而节点之间的连接关系稠密时，复杂性更高。Floyd-Warshall算法通常在小规模图上更有效，而Dijkstra算法在大规模图上可能更具优势。此外，如果所述路径路线图是稀疏的（边的数量相对较少），Dijkstra算法可能更合适；而如果所述路径路线图是稠密的，Floyd-Warshall算法可能更适用。
依据上述最短路径算法能够生成待巡检区域范围内各条管线的巡线顺序，保证有埋地管道的路径是必须巡检的。根据实际情况，可能会出现某条或多条路径重复出现的情况。当再次经过已经巡检过的所述待巡检设备时，需要重新调整所述待巡检设备的权重，例如设为0。
由于燃气管网具有的复杂性、突然发性等情况，在巡检人员按照步骤S03中的所述推荐巡检路径进行巡检的过程中，可能会由于各种原因，出现需要调整巡检路径的情况。针对这样的情况，优选地，可以依照以下步骤执行：
步骤S04、若需要将某段待巡检路径的优先级提前，设为优先路径，则：
以巡检人员当前位置为起点，以所述优先路径为终点，利用最短路径算法规划出从巡检人员当前位置到所述优先路径需要经过的最短路径；
当完成优先路径目标后，以所述优先路径为起点，巡线终点路径为终点，按照总权重最小的原则，通过最短路径算法对所有未巡线的必选路径重新规划巡线。
巡线人员从巡线起点出发，在沿着既定的推荐路径巡线过程中，可能因为实际情况需要将某段待巡路径的优先级提前，即设置为优先路径；此时巡线人员就需要以当前位置路径为起点，以优先路径为终点，通过算法重新计算，规划出需要经过的最短路径，从而保证巡线人员及时巡检到位，又尽量避免最短路径中出现不必要的路径，从而提高人员的巡线效率。当完成优先路径目标后，巡线人员需要重新以优先路径为起点，巡线起点路径为终点，按照总路径长度最短的原则，通过算法对所有未巡线的必选路径重新规划巡线。
若需要将多段待巡检路径的优先级提前，将所述多段待巡检路径按优先级排序，并按下述步骤执行：
遵循所述多段待巡检路径的优先级排序的顺序，在巡检人员当前位置、以及每两个优先待巡检路径之间添加相应的最短路径段；
当完成优先路径目标后，以最后完成的优先路径为起点，巡线终点路径为终点，按照总权重最小的原则，通过最短路径算法对所有未巡线的必选路径重新规划巡线。
为确保每个优先级提前的待巡检路径至少被访问一次，并保证巡检路径总长度最短，可以通过遵循所述多段待巡检路径的优先级排序的顺序，并在每两个待巡检路径之间添加相应的最短路径段来完成。
比如，当前路径为A，待巡线的路径分别为B、C、D、E、F、G、H（并无优先级）。当将路径D、H分别设置为优先路径且H的优先路径大于D时，需要分别找到A→H、H→D的最短路径。当完成A→H→D路径巡检后，按照算法推荐的总路径最短重新巡线B、C、E、F、G。
为了对巡检人员的巡检工作进行监督、指导与评估，所述巡检方法还可以包括如下步骤：
步骤S05、依据巡检人员实际巡检的记录及所述推荐巡检路径，对巡检人员的工作进行评价。
对巡检人员的工作进行评价时，评价指标可采用到位率、巡检时长、偏移距离等。
其中，所述到位率为所述巡检人员已巡检的管线公里数除以总管线公里数。
所述巡检时长包括管线巡线时长、闸井巡检时长、大用户巡检时长、调压箱巡检时长、施工配合时长等。
其中，管线巡线时长为：t = L / v；其中，t为管线巡线时长，L为管线长度，v为巡线速度。闸井和调压箱巡检时长计算方式为在闸井坐标附近10米附近停留的时间长短。大用户巡检和施工配合采用在该坐标停留时间计算。
所述偏移距离指的是地下管线位置坐标和巡检人员巡线路径痕迹的坐标距离。在巡检人员的实际巡检过程中，由于埋设有管线的地面上方可能有行人、停车、违章建筑等，巡检人员只能到达就近位置进行查看。从巡检人员的平均偏移距离也可以对巡检人员的巡检工作进行评价。
此外，依据对巡检人员实际巡检的记录的分析，可以发现巡检人员在巡检过程中遗漏的区域，可通过PDA反馈给巡线人员进行补巡，或者巡线人员可说明遗漏原因。
实施例二：
本发明提供一种基于最短路径搜索算法的燃气管网巡检装置，包括：巡检计划模块101，路径规划模块102，巡检评价模块103，及输出模块104。
其中，所述巡检计划模块101用于建立路径规划模型，并基于燃气管网的巡检计划，构建待寻优的路径路线图；所述路径路线图包括待巡检区域范围内的必选路径、可选路径、以及燃气管道节点、待巡检设备、异常信息点。
根据燃气管网待巡检区域GIS（Geographic Information System，地理信息系统；或称Geographic Information Science，地理信息科学）图档中包含的街道路径、楼前路径信息、建筑物信息及燃气管网拓扑信息，建立路径规划模型；在所述路径规划模型中，将包含有燃气管道的所述街道路径或所述楼前路径设置为必选路径，不包含燃气管道、但与所述必选路径相连通的街道路径或所述楼前路径设置为可选路径。
本发明所述的巡检装置适用于针对燃气管网的人工巡检，因此，在建立所述路径规划模型时，需要考虑所述GIS图档中包含的巡检人员能够通行的路径，也即必选路径和可选路径。
其中，所述燃气管网的巡检计划为，依据巡检人员的工作时间、燃气管网的复杂程度、燃气管网巡检的频率等，制定的燃气管网的巡检计划；主要体现为特定时间内的所述待巡检区域范围。例如：根据上午9:00-12：00，下午13:30-16:30每天的工作时长分别划定上午、下午的待巡检区域范围。
所述燃气管道节点包括：燃气管道的末端/起点、燃气管道的交叉点、过河管道的节点等。
所述待巡检设备包括：室外调压箱、燃气管网中的施工位置、闸井、大用户计量设备、调压站进出口及设备、阴极保护桩等在人工巡检时需要停留并进行检查、调试、测试等工作的设备或位置。
基于所述待巡检设备的重要性、巡检难度等不同，对所述巡检设备赋予权重。
所述权重可采用时长或路线长度表示。
当所述权重采用时长表示时，其可以表明巡检所述待巡检设备需耗费的时长。
当所述权重采用路线长度表示时，基于耗费时间相同的原则，将所述待巡检设备的权重折算成巡检普通燃气管道的路线长度。假设巡检设备e需要的时间为t e ，巡检普通燃气管道长度l时需要的时间为t l ，则所述设备e的权重为l · t e / t l 。
所述异常信息点包括：局部管段街道进行开挖施工作业造成所述必选路径或所述可选路径隔断、某处发生交通事故需要绕行路线等影响巡检人员通行的异常信息。
所述路径规划模块102，用于针对所述巡检计划模块101中的所述路径路线图，使用最短路径算法寻找一条封闭路径，使其包含所有所述待巡检区域范围内的所述必选路径，并且总权重最小；生成包括巡检顺序的推荐巡检路径。
其中，所述权重为巡检时长或巡检路线长度。
所述最短路径算法可采用Dijkstra算法或Floyd-Warshall算法等。
其中，所述Dijkstra算法是一种单源最短路径算法，通常用于找到从一个节点到所有其他节点的最短路径。
具体到所述路径路线图，使用Dijkstra算法时，需要选择一个起始节点，然后运行Dijkstra算法以找到从该节点到所述路径路线图中所有其他节点的最短路径，并且该最短路径包含所述待巡检区域范围内的所有所述必选路径。所述最短路径，即使得路径总权重最小的路径。
所述Floyd-Warshall算法是一种多源最短路径算法，可以找到任意两个节点之间的最短路径。
具体到所述路径路线图，使用Floyd-Warshall算法可以找到任意两个节点之间的最短路径，然后根据所述必选路径来计算总的最短路径。具体而言，依据所述Floyd-Warshall算法找到任意两个节点之间的最短路径，将不同节点之间的最短路径合并成一条封闭路径；在合并所述封闭路径时，确保每个所述必选路径至少被访问一次。
选择Dijkstra算法还是Floyd-Warshall算法取决于问题规模（节点数量）和所述路径路线图的复杂性（节点之间的连接关系）。通常而言，节点数量较多的情况下问题规模较大；而节点之间的连接关系稠密时，复杂性更高。Floyd-Warshall算法通常在小规模图上更有效，而Dijkstra算法在大规模图上可能更具优势。此外，如果所述路径路线图是稀疏的（边的数量相对较少），Dijkstra算法可能更合适；而如果所述路径路线图是稠密的，Floyd-Warshall算法可能更适用。
依据上述最短路径算法能够生成待巡检区域范围内各条管线的巡线顺序，保证有埋地管道的路径是必须巡检的。根据实际情况，可能会出现某条或多条路径重复出现的情况。当再次经过已经巡检过的所述待巡检设备时，需要重新调整所述待巡检设备的权重，例如设为0。
由于燃气管网具有的复杂性、突然发性等情况，在巡检人员按照所述推荐巡检路径进行巡检的过程中，可能会由于各种原因，出现需要调整巡检路径的情况。针对这样的情况，优选地，可以依照以下步骤执行：
若需要将某段待巡检路径的优先级提前，设为优先路径，则：
以巡检人员当前位置为起点，以所述优先路径为终点，利用最短路径算法规划出从巡检人员当前位置到所述优先路径需要经过的最短路径；
当完成优先路径目标后，以所述优先路径为起点，巡线终点路径为终点，按照总权重最小的原则，通过最短路径算法对所有未巡线的必选路径重新规划巡线。
巡线人员从巡线起点出发，在沿着既定的推荐路径巡线过程中，可能因为实际情况需要将某段待巡路径的优先级提前，即设置为优先路径；此时巡线人员就需要以当前位置路径为起点，以优先路径为终点，通过算法重新计算，规划出需要经过的最短路径，从而保证巡线人员及时巡检到位，又尽量避免最短路径中出现不必要的路径，从而提高人员的巡线效率。当完成优先路径目标后，巡线人员需要重新以优先路径为起点，巡线起点路径为终点，按照总路径长度最短的原则，通过算法对所有未巡线的必选路径重新规划巡线。
若需要将多段待巡检路径的优先级提前，将所述多段待巡检路径按优先级排序，并按下述步骤执行：
遵循所述多段待巡检路径的优先级排序的顺序，在巡检人员当前位置、以及每两个待巡检路径之间添加相应的最短路径段；
当完成优先路径目标后，以最后完成的优先路径为起点，巡线终点路径为终点，按照总权重最小的原则，通过最短路径算法对所有未巡线的必选路径重新规划巡线。
为确保每个优先级提前的待巡检路径至少被访问一次，并保证巡检路径总长度最短，可以通过遵循所述多段待巡检路径的优先级排序的顺序，并在每两个待巡检路径之间添加相应的最短路径段来完成。
比如，当前路径为A，待巡线的路径分别为B、C、D、E、F、G、H（并无优先级）。当将路径D、H分别设置为优先路径且H的优先路径大于D时，需要分别找到A→H、H→D的最短路径。当完成A→H→D路径巡检后，按照算法推荐的总路径最短重新巡线B、C、E、F、G。
所述巡检评价模块103用于采集巡检人员的实际巡检时长及轨迹，并对巡检人员的巡检工作进行监督、指导与评估。
依据巡检人员实际巡检的记录及所述推荐巡检路径，可对巡检人员的工作进行评价。对巡检人员的工作进行评价时，评价指标可采用到位率、巡检时长、偏移距离等。
其中，所述到位率为所述巡检人员已巡检的管线公里数除以总管线公里数。
所述巡检时长包括管线巡线时长、闸井巡检时长、大用户巡检时长、调压箱巡检时长、施工配合时长等。
其中，管线巡线时长为：t = L / v；其中，t为管线巡线时长，L为管线长度，v为巡线速度。闸井和调压箱巡检时长计算方式为在闸井坐标附近10米附近停留的时间长短。大用户巡检和施工配合采用在该坐标停留时间计算。
所述偏移距离指的是地下管线位置坐标和巡检人员巡线路径痕迹的坐标距离。在巡检人员的实际巡检过程中，由于埋设有管线的地面上方可能有行人、停车、违章建筑等，巡检人员只能到达就近位置进行查看。从巡检人员的平均偏移距离也可以对巡检人员的巡检工作进行评价。
此外，依据对巡检人员实际巡检的记录的分析，可以发现巡检人员在巡检过程中遗漏的区域，可通过PDA反馈给巡线人员进行补巡，或者巡线人员可说明遗漏原因。
所述输出模块104，用于输出所述推荐巡检路径、巡检人员的实际巡检时长及轨迹、对巡检人员的评价、对巡检人员的提醒等信息。
对于本领域技术人员而言，显然本发明并不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或者基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一方面来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述实施例的说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。系统权利要求中陈述的多个单元或装置也可以由一个单元或装置通过软件或者硬件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。
Claims (10)
1.一种基于最短路径搜索算法的燃气管网巡检方法，其特征在于，包括以下步骤：
根据燃气管网待巡检区域街道路径、楼前路径信息、建筑物信息及燃气管网拓扑信息，建立路径规划模型；在所述路径规划模型中，将包含有燃气管道的所述街道路径或所述楼前路径设置为必选路径，不包含燃气管道、但与所述必选路径相连通的街道路径或所述楼前路径设置为可选路径；
基于所述路径规划模型，并基于燃气管网的巡检计划，构建待寻优的路径路线图；所述路径路线图包括待巡检区域范围内的所述必选路径、所述可选路径、以及燃气管道节点、待巡检设备、以及异常信息点；
针对所述路径路线图，采用最短路径算法寻找一条封闭路径，使其包含所有所述待巡检区域范围内的所述必选路径，并且总权重最小；
生成包括巡检顺序的推荐巡检路径。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
在巡检过程中，若需要将某段所述必选路径的优先级提前，设为优先路径，则：
以巡检当前位置为起点，以所述优先路径为终点，利用最短路径算法规划出从巡检当前位置到所述优先路径需要经过的最短路径；
当完成所述优先路径的巡检目标后，以所述优先路径为起点，巡线终点路径为终点，按照总权重最小的原则，通过最短路径算法对所有未巡线的所述待巡检区域范围内的所述必选路径重新规划巡线。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
在巡检过程中，若需要将多段所述必选路径的优先级提前，将所述多段所述必选路径设为优先路径，并按优先级排序，按下述步骤执行：
遵循所述优先级排序，在巡检当前位置、以及每两个所述优先路径之间依次添加相应的最短路径段；
当完成所述优先路径的巡检目标后，以最后完成的所述优先路径为起点，巡线终点路径为终点，按照总权重最小的原则，通过最短路径算法对所有未巡线的所述待巡检区域范围内的所述必选路径重新规划巡线。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其特征在于，
基于所述待巡检设备的重要性或巡检难度，对所述待巡检设备赋予权重；所述权重采用时长或路线长度表示。
5.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其特征在于，
依据实际巡检的记录及所述推荐巡检路径，对巡检工作进行评价。
6.一种基于最短路径搜索算法的燃气管网巡检装置，其特征在于，包括：
巡检计划模块，用于建立燃气管网巡检路径规划模型，并基于燃气管网的巡检计划，构建待寻优的路径路线图；所述路径路线图包括待巡检区域范围内的必选路径、可选路径、以及燃气管道节点、待巡检设备、及异常信息点；所述必选路径为包含有燃气管道的街道路径或楼前路径；所述可选路径为不包含燃气管道、但与所述必选路径相连通的街道路径或楼前路径；
路径规划模块，用于针对所述巡检计划模块中的所述路径路线图，采用最短路径算法寻找一条封闭路径，使其包含所述待巡检区域范围内的所有所述必选路径，并且总权重最小；
生成包括巡检顺序的推荐巡检路径。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，
在巡检过程中，根据需要，在所述巡检计划模块中，将某段所述必选路径的优先级提前，设为优先路径，并且，所述路径规划模块：
以巡检当前位置为起点，以所述优先路径为终点，利用最短路径算法规划出从巡检当前位置到所述优先路径需要经过的最短路径；
当完成所述优先路径的巡检目标后，以所述优先路径为起点，巡线终点路径为终点，按照总权重最小的原则，通过最短路径算法对所有未巡线的所述待巡检区域范围内的所述必选路径重新规划巡线。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，
在巡检过程中，根据需要，在所述巡检计划模块中，将多段所述必选路径的优先级提前，设为优先路径，并将所述优先路径按优先级排序，并且，所述路径规划模块：
遵循所述优先级排序，在巡检当前位置、以及每两个所述优先路径之间依次添加相应的最短路径段；
当完成所述优先路径的巡检目标后，以最后完成的所述优先路径为起点，巡线终点路径为终点，按照总权重最小的原则，通过最短路径算法对所有未巡线的所述待巡检区域范围内的所述必选路径重新规划巡线。
9.根据权利要求6-8中任意一项所述的装置，其特征在于，
基于所述待巡检设备的重要性或巡检难度，对所述巡检设备赋予权重；所述权重采用时长或路线长度表示。
10.根据权利要求6-8中任意一项所述的装置，其特征在于，还包括
巡检评价模块，用于采集实际巡检时长及轨迹，并对巡检工作进行监督、指导与评估。
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|---|---|---|---|
| CN202311799946.4A CN117474530A (zh) | 2023-12-26 | 2023-12-26 | 基于最短路径搜索算法的燃气管网巡检方法及装置 |
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| CN117474530A true CN117474530A (zh) | 2024-01-30 |
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- 2023-12-26 CN CN202311799946.4A patent/CN117474530A/zh active Pending
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