CN117541434B - 一种天然气管网的实时监测分析方法、装置、设备及介质 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种天然气管网的实时监测分析方法、装置、设备及介质，涉及天然气管网监测技术领域，包括对管道数据进行处理；基于处理后的管道数据构建有向图，对有向图中所有的节点进行排序，得到节点排序集合；利用气源占比计算公式并按照节点排序集合中的节点顺序，对有向图中的节点进行计算，得到各气源占比值；利用热值计算公式对气源占比值和气源热值进行计算，得到热值，利用组分值计算公式对气源占比值和组分数据计算，得到组分值；基于热值和组分值对天然气管网进行实时监测分析，实现在单一气源或多气源情况下，对天然气管网实时监测分析，保证天然气管网安全稳定运行，提高燃气燃烧效率，减少能源浪费，加速推进燃气管网数字化运营。
Description
技术领域
本发明涉及天然气管网监测技术领域，特别涉及一种天然气管网的实时监测分析方法、装置、设备及介质。
背景技术
天然气管网中的气体组分和热值不仅反映了燃气质量水平，也会影响燃气管道安全性。因此当气体组分和热值数据存在偏差，城市燃气的数字化运营将大受影响。目前燃气公司是在少量特定位置设置专业检测仪器，如超声波流量计、气体分析仪等，来检测获取天然气的气体流向、气体组分和热值。但是，这些专业检测仪器通常价格昂贵，在燃气管网任意节点安装分析仪器是不现实的，因此该方法无法对天然气管网中任意节点的流向、热值和组分进行采集；同时这种方法只适用于单一气源的工况，无法满足我国城燃管网越发普遍的多气源混用的工况。
综上所述，如何对天然气管网实现低成本，广泛适用于各种气源工况的实时监测分析，保证天然气管网的安全稳定运行，提高燃气燃烧效率，减少能源浪费，推进燃气管网数字化运营是本领域有待解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种天然气管网的低成本，广泛适用于各种气源工况的实时监测分析方法、装置、设备及介质，对天然气管网进行实时监测分析，保证天然气管网的安全稳定运行，提高燃气燃烧效率，减少能源浪费，推进燃气管网数字化运营。其具体方案如下：
第一方面，本申请公开了一种天然气管网的实时监测分析方法，包括：
获取天然气管网的管道数据，对所述管道数据进行处理，以得到处理后的所述管道数据；
基于处理后的所述管道数据构建天然气管网的有向图，并对所述有向图中所有的节点进行排序，以得到节点排序集合；
利用预设的气源占比计算公式并按照所述节点排序集合中的节点顺序，对所述有向图中的所述节点进行计算，以得到各气源占比值；
获取与所述节点对应的气源热值和组分数据，利用预设的热值计算公式对所述气源占比值和所述气源热值进行计算，以得到热值，并利用预设的组分值计算公式对所述气源占比值和所述组分数据进行计算，以得到组分值；
基于所述热值和所述组分值对天然气管网进行实时监测分析。
可选的，所述获取天然气管网的管道数据，包括：
从预设的管道数据库中获取管道数据；所述管道数据包括管道编号、管道起点编号、管道终点编号、管道中天然气的流量、管道中天然气的流速、管道的内管径以及管道的管长数据。
可选的，所述对所述管道数据进行处理，以得到处理后的所述管道数据，包括：
将所述管道数据中的天然气流速小于预设流速阈值的所述管道数据进行删除，以得到删除后的所述管道数据；
从删除后的所述管道数据中筛选出天然气流量为负数的待互换管道数据，将所述待互换管道数据对应的所述管道起点编号和所述管道终点编号进行互换，以得到处理后的所述管道数据。
可选的，所述对所述有向图中所有的节点进行排序，以得到节点排序集合，包括：
基于深度优先搜索算法对所述有向图中所有的节点进行深度优先搜索，并对所述节点进行排序，以得到包括所述节点顺序的所述节点排序集合。
可选的，所述气源占比计算公式为：
；
其中，表示节点N来自气源j的气源占比值；h表示共有h个管道汇入节点N；表示汇入节点N的第i根管道的流量；/>表示汇入节点N的所有管道的流量之和；表示第i个管道来自气源j的气源占比值；k表示迭代初始值。
可选的，所述热值计算公式为：
；
其中，表示节点N处的热值；m表示汇入节点N的气源总数；/>表示节点N来自气源j的气源占比值；/>表示第j个气源的热值。
可选的，所述组分值计算公式为：
；
其中，表示节点N处的气体K的组分值；m表示汇入节点N的气源总数；/>表示节点N来自气源j的气源占比值；/>表示气源j中存在气体K的组分值。
第二方面，本申请公开了一种天然气管网的实时监测分析装置，包括：
数据处理模块，用于获取天然气管网的管道数据，对所述管道数据进行处理，以得到处理后的所述管道数据；
排序模块，用于基于处理后的所述管道数据构建天然气管网的有向图，并对所述有向图中所有的节点进行排序，以得到节点排序集合；
气源占比值计算模块，用于利用预设的气源占比计算公式并按照所述节点排序集合中的节点顺序，对所述有向图中的所述节点进行计算，以得到各气源占比值；
热值及组分值计算模块，用于获取与所述节点对应的气源热值和组分数据，利用预设的热值计算公式对所述气源占比值和所述气源热值进行计算，以得到热值，并利用预设的组分值计算公式对所述气源占比值和所述组分数据进行计算，以得到组分值；
监测分析模块，用于基于所述热值和所述组分值对天然气管网进行实时监测分析。
第三方面，本申请公开了一种电子设备，包括：
存储器，用于保存计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序，以实现前述的天然气管网的实时监测分析方法。
第四方面，本申请公开了一种计算机存储介质，用于保存计算机程序；其中，所述计算机程序被处理器执行时实现前述公开的天然气管网的实时监测分析方法的步骤。
可见，本申请提供了一种天然气管网的实时监测分析方法，包括获取天然气管网的管道数据，对所述管道数据进行处理，以得到处理后的所述管道数据；基于处理后的所述管道数据构建天然气管网的有向图，并对所述有向图中所有的节点进行排序，以得到节点排序集合；利用预设的气源占比计算公式并按照所述节点排序集合中的节点顺序，对所述有向图中的所述节点进行计算，以得到各气源占比值；获取与所述节点对应的气源热值和组分数据，利用预设的热值计算公式对所述气源占比值和所述气源热值进行计算，以得到热值，并利用预设的组分值计算公式对所述气源占比值和所述组分数据进行计算，以得到组分值；基于所述热值和所述组分值对天然气管网进行实时监测分析。本申请通过实时获取天然气管网的管道数据，以构建天然气管网的有向图，对有向图中所有的节点进行排序，从而计算气源占比值，基于获取的气源热值和组分数据分别计算出热值和组分值，实现在单一气源或多气源情况下，对天然气管网进行实时监测分析，通过热值和组分值对天然气管网进行实时监测分析，保证天然气管网的安全稳定运行，提高燃气燃烧效率，减少能源浪费，加速推进燃气管网数字化运营。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本申请公开的一种天然气管网的实时监测分析方法流程图；
图2为本申请公开的另一种天然气管网的实时监测分析方法流程图；
图3为本申请公开的一种管道数据可视化图；
图4为本申请公开的一种处理后的管道数据可视化图；
图5为本申请公开的一种天然气管网的实时监测分析装置结构示意图；
图6为本申请提供的一种电子设备结构图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
天然气管网中的气体组分和热值不仅反映了燃气质量水平，也会影响燃气管道安全性。因此当气体组分和热值数据存在偏差，城市燃气的数字化运营将大受影响。目前燃气公司是在少量特定位置设置专业检测仪器，如超声波流量计、气体分析仪等，来检测获取天然气的气体流向、气体组分和热值。但是，这些专业检测仪器通常价格昂贵，在燃气管网任意节点安装分析仪器是不现实的，因此该方法无法对天然气管网中任意节点的流向、热值和组分进行采集；同时这种方法只适用于单一气源的工况，无法满足我国城燃管网越发普遍的多气源混用的工况。综上所述，如何对天然气管网实现低成本，广泛适用于各种气源工况的实时监测分析，保证天然气管网的安全稳定运行，提高燃气燃烧效率，减少能源浪费，推进燃气管网数字化运营是本领域有待解决的问题。
参见图1所示，本发明实施例公开了一种天然气管网的实时监测分析方法，具体可以包括：
步骤S11：获取天然气管网的管道数据，对所述管道数据进行处理，以得到处理后的所述管道数据。
步骤S12：基于处理后的所述管道数据构建天然气管网的有向图，并对所述有向图中所有的节点进行排序，以得到节点排序集合。
本实施例中，需要使用处理后的所述管道数据构造一个天然气管网的有向图，有向图是指由一个有序三元组(V(D)，A(D)，ψD)表示的图形，其中ψD为关联函数，它使A(D)中的每一个元素（称为有向边或弧）对应于V(D)中的一个有序元素（称为顶点或点）对。简单来说，有向图是一种图形，其中边有方向，表示从一个顶点到另一个顶点的单向连接。而由管道修正数据构造的有向图可以描述天然气管网中从气源到管网中其它节点(管道、调压设备以及用户)的天然气流动的方向。使用管道修正数据的管道编号、管道起点编号以及管道终点编号构建一个天然气管网的有向图。
本实施例中，基于处理后的所述管道数据构建天然气管网的有向图，基于深度优先搜索算法对所述有向图中所有的节点进行深度优先搜索，并对所述节点进行排序，以得到包括所述节点顺序的所述节点排序集合。具体的，基于深度优先搜索算法可以实现有向图的节点排序，排序的步骤如下：(1)首先，对有向图进行DFS（Depth-First Search，深度优先搜索）；(2)在进行DFS时，将每个节点分为三种状态：未访问，正在访问和已访问；(3)初始化一个空的结构列表；(4)对于每一个未访问的节点，进行DFS操作。在DFS操作中，首先将当前节点标记为正在访问，然后对于当前节点的每一个邻居节点，如果邻居节点是正在访问的，那么图中存在环，因此不能进行拓扑排序；如果邻居节点是未访问的，那么对邻居节点进行DFS操作。DFS操作完成后，将当前节点标记为已访问，并将当前节点添加到结果列表的开头；(5)DFS结束后，如果没有发现环，那么结果列表就是一个有效的拓扑排序结果；(6)如果存在环，则需要处理环。处理方法：找到这个环中流速最小的管道，调换这个管道的起点编号和终点编号。经过以上5个步骤得到一个存放有序节点的节点排序集合，节点排序集合包含了天然气管网所有按照天然气流动顺序所经过的路径的节点集合。为了方便描述使用[Node1, Node2, Node3, ....]表示。
步骤S13：利用预设的气源占比计算公式并按照所述节点排序集合中的节点顺序，对所述有向图中的所述节点进行计算，以得到各气源占比值。
本实施例中，所述气源占比计算公式为：
；
其中，i表示第i个管道；表示节点N来自气源j的气源占比值；h表示共有h个管道汇入节点N；/>表示汇入节点N的第i根管道的流量；/>表示汇入节点N的所有管道的流量之和；/>表示第i个管道来自气源j的气源占比值；k表示迭代初始值。
本实施例中，气源占比值的计算是指计算出天然气管网中所有节点的天然气来自各个气源的比率。对于气源的气源占比可认为是所有的天然气都来自自身，那么就认为该气源的气源占比来自自身的比率是100%。非气源节点(除气源点之外的其它节点)的气源占比计算方法：（1）构建有向图；（2）天然气管网节点路径的构建：天然气管网的节点路径描述了从气源到其它节点的天然气流动顺序，基于深度优先搜索算法可以实现有向图的节点排序，得到节点排序集合；（3）节点和管道气源占比值计算。
其中，节点和管道气源占比值计算的流程为：按照[Node1, Node2, Node3, ...]的顺序，依次计算每个节点和管道气源的占比，在遍历每个节点时，按照如下的规则和公式计算当前节点的气源占比值：(1)所有气源的气源占比是来自自身的比例，即100%；(2)所有管道的气源占比等于管道起点编号的节点的气源占比；(3)节点的气源占比等于流向该节点的所有管道的流量的比例进行加权计算得到。
假设有n个气源，在节点N处有h个管道汇入。每个汇入节点N的管道的流量分别是，其中i表示第i个管道；第i个管道汇入节点N时，第i个管道来自气源j的气源占比值是；则节点N来自气源j的气源占比使用如下公式计算得到：
；
基于以上三个规则和公式得到表1的气源占比数据：
表1
步骤S14：获取与所述节点对应的气源热值和组分数据，利用预设的热值计算公式对所述气源占比值和所述气源热值进行计算，以得到热值，并利用预设的组分值计算公式对所述气源占比值和所述组分数据进行计算，以得到组分值。
本实施例中，所述热值计算公式为：
；
其中，表示节点N处的热值；m表示汇入节点N的气源总数；/>表示节点N来自气源j的气源占比值；/>表示第j个气源的热值；
所述组分值计算公式为：
；
其中，表示节点N处的气体K的组分值；m表示汇入节点N的气源总数；/>表示节点N来自气源j的气源占比值；/>表示气源j中存在气体K的组分值。
具体的，气源的热值是通过采集得到的，而对于天然气管网中非气源点的热值需要气源占比计算得到，假设存在m个气源，节点N来自气源j的气源占比值是，且气源j的热值通过采集得到的值是/>，则节点N处的热值通过下面的公式计算得到：
；
气源的组分数据也是通过采集得到的，气体的组分有[K1, K2, K3, ...]，而对于天然气管网中非气源点的组分需要气源占比计算得到，同样假设存在m个气源，节点N来自气源j的气源占比值是，气源j中存在气体K的组分值是/>，则节点N处的气体K的组分值通过下面的公式计算得到：
。
步骤S15：基于所述热值和所述组分值对天然气管网进行实时监测分析。
相较于传统的检测仪检测气体路径、组分及热值的方式，本申请根据管网仿真计算的管道数据，计算出管网中任意气体的路径、组分及热值，效率高且经济实用。在计算气源占比时，基于有向图进行计算，时间复杂度为N，可以高效的计算出燃气管网每个节点的气源占比。由于以上计算的高效性，在实际运行时可以设置间隔时间自动运行，可以实时得到管网中每个节点的热值和组分信息。
本实施例中，获取天然气管网的管道数据，对所述管道数据进行处理，以得到处理后的所述管道数据；基于处理后的所述管道数据构建天然气管网的有向图，并对所述有向图中所有的节点进行排序，以得到节点排序集合；利用预设的气源占比计算公式并按照所述节点排序集合中的节点顺序，对所述有向图中的所述节点进行计算，以得到各气源占比值；获取与所述节点对应的气源热值和组分数据，利用预设的热值计算公式对所述气源占比值和所述气源热值进行计算，以得到热值，并利用预设的组分值计算公式对所述气源占比值和所述组分数据进行计算，以得到组分值；基于所述热值和所述组分值对天然气管网进行实时监测分析。本申请通过实时获取天然气管网的管道数据，以构建天然气管网的有向图，对有向图中所有的节点进行排序，从而计算气源占比值，基于获取的气源热值和组分数据分别计算出热值和组分值，实现在单一气源或多气源情况下，对天然气管网进行实时监测分析，通过热值和组分值对天然气管网进行实时监测分析，保证天然气管网的安全稳定运行，提高燃气燃烧效率，减少能源浪费，加速推进燃气管网数字化运营。
参见图2所示，本发明实施例公开了一种天然气管网的实时监测分析方法，具体可以包括：
步骤S21：从预设的管道数据库中获取管道数据；所述管道数据包括管道编号、管道起点编号、管道终点编号、管道中天然气的流量、管道中天然气的流速、管道的内管径以及管道的管长数据。
其中，管道编号为唯一标识管道的编号；管道起点编号为管道的起点处的节点编号；管道终点编号为管道的终点处的节点编号。具体的，从管道数据库中获取管网中指定时刻的所有管道信息的数据，这些管道信息包括管道编号、管道起点编号、管道终点编号、管道中天然气的流量、管道中天然气的流速、管道的内管径以及管道的管长数据等，并将该数据称为管道数据。管道数据来自每五分钟运行一次的瞬态仿真，表2为管道数据的具体信息，图3为管道数据的可视化图。
表2
步骤S22：将所述管道数据中的天然气流速小于预设流速阈值的所述管道数据进行删除，以得到删除后的所述管道数据，从删除后的所述管道数据中筛选出天然气流量为负数的待互换管道数据，将所述待互换管道数据对应的所述管道起点编号和所述管道终点编号进行互换，以得到处理后的所述管道数据。
本实施例中，对所述管道数据进行处理，以得到处理后的所述管道数据，其中，管网数据预处理主要包括两个部分：（1）天然气管网中肯定会存在用户不用气的情况，当用户不用气时，必存在管道天然气流速为0的情况，该情况无法得到气体的流向，因此需要将天然气流速为0的管道数据从管道数据中删除，只保留管道流量非零的管道数据；（2）由于瞬态仿真计算得到的管道数据存在天然气流量为负数的情况，负天然气流量表示管道中天然气的流向是从终点流向起点，因此需要将管道的终点编号与起点编号进行互换，同时需要将天然气流量的值进行绝对值处理。以图3中的管道数据为例，假设用户3没有用气，那么Q6和W6为0，管道03的流量Q3和W3为负数，经过修正后得到的处理后的所述管道数据见表3所示，将流量为负的流量和流速取绝对值，同时交换起点和终点编号，处理后的管道数据可视化图如图4所示。
表3
步骤S23：基于处理后的所述管道数据构建天然气管网的有向图，并对所述有向图中所有的节点进行排序，以得到节点排序集合。
步骤S24：利用预设的气源占比计算公式并按照所述节点排序集合中的节点顺序，对所述有向图中的所述节点进行计算，以得到各气源占比值。
步骤S25：获取与所述节点对应的气源热值和组分数据，利用预设的热值计算公式对所述气源占比值和所述气源热值进行计算，以得到热值，并利用预设的组分值计算公式对所述气源占比值和所述组分数据进行计算，以得到组分值。
步骤S26：基于所述热值和所述组分值对天然气管网进行实时监测分析。
本实施例中，获取天然气管网的管道数据，对所述管道数据进行处理，以得到处理后的所述管道数据；基于处理后的所述管道数据构建天然气管网的有向图，并对所述有向图中所有的节点进行排序，以得到节点排序集合；利用预设的气源占比计算公式并按照所述节点排序集合中的节点顺序，对所述有向图中的所述节点进行计算，以得到各气源占比值；获取与所述节点对应的气源热值和组分数据，利用预设的热值计算公式对所述气源占比值和所述气源热值进行计算，以得到热值，并利用预设的组分值计算公式对所述气源占比值和所述组分数据进行计算，以得到组分值；基于所述热值和所述组分值对天然气管网进行实时监测分析。本申请通过实时获取天然气管网的管道数据，以构建天然气管网的有向图，对有向图中所有的节点进行排序，从而计算气源占比值，基于获取的气源热值和组分数据分别计算出热值和组分值，实现在单一气源或多气源情况下，对天然气管网进行实时监测分析，通过热值和组分值对天然气管网进行实时监测分析，保证天然气管网的安全稳定运行，提高燃气燃烧效率，减少能源浪费，加速推进燃气管网数字化运营。
参见图5所示，本发明实施例公开了一种天然气管网的实时监测分析装置，具体可以包括：
数据处理模块11，用于获取天然气管网的管道数据，对所述管道数据进行处理，以得到处理后的所述管道数据；
排序模块12，用于基于处理后的所述管道数据构建天然气管网的有向图，并对所述有向图中所有的节点进行排序，以得到节点排序集合；
气源占比值计算模块13，用于利用预设的气源占比计算公式并按照所述节点排序集合中的节点顺序，对所述有向图中的所述节点进行计算，以得到各气源占比值；
热值及组分值计算模块14，用于获取与所述节点对应的气源热值和组分数据，利用预设的热值计算公式对所述气源占比值和所述气源热值进行计算，以得到热值，并利用预设的组分值计算公式对所述气源占比值和所述组分数据进行计算，以得到组分值；
监测分析模块15，用于基于所述热值和所述组分值对天然气管网进行实时监测分析。
本实施例中，获取天然气管网的管道数据，对所述管道数据进行处理，以得到处理后的所述管道数据；基于处理后的所述管道数据构建天然气管网的有向图，并对所述有向图中所有的节点进行排序，以得到节点排序集合；利用预设的气源占比计算公式并按照所述节点排序集合中的节点顺序，对所述有向图中的所述节点进行计算，以得到各气源占比值；获取与所述节点对应的气源热值和组分数据，利用预设的热值计算公式对所述气源占比值和所述气源热值进行计算，以得到热值，并利用预设的组分值计算公式对所述气源占比值和所述组分数据进行计算，以得到组分值；基于所述热值和所述组分值对天然气管网进行实时监测分析。本申请通过实时获取天然气管网的管道数据，以构建天然气管网的有向图，对有向图中所有的节点进行排序，从而计算气源占比值，基于获取的气源热值和组分数据分别计算出热值和组分值，实现在单一气源或多气源情况下，对天然气管网进行实时监测分析，通过热值和组分值对天然气管网进行实时监测分析，保证天然气管网的安全稳定运行，提高燃气燃烧效率，减少能源浪费，加速推进燃气管网数字化运营。
在一些具体实施例中，所述数据处理模块11，具体可以包括：
数据获取模块，用于从预设的管道数据库中获取管道数据；所述管道数据包括管道编号、管道起点编号、管道终点编号、管道中天然气的流量、管道中天然气的流速、管道的内管径以及管道的管长数据。
在一些具体实施例中，所述数据处理模块11，具体可以包括：
删除模块，用于将所述管道数据中的天然气流速小于预设流速阈值的所述管道数据进行删除，以得到删除后的所述管道数据；
互换模块，用于从删除后的所述管道数据中筛选出天然气流量为负数的待互换管道数据，将所述待互换管道数据对应的所述管道起点编号和所述管道终点编号进行互换，以得到处理后的所述管道数据。
在一些具体实施例中，所述排序模块12，具体可以包括：
排序模块，用于基于深度优先搜索算法对所述有向图中所有的节点进行深度优先搜索，并对所述节点进行排序，以得到包括所述节点顺序的所述节点排序集合。
在一些具体实施例中，所述气源占比计算公式为：
；
其中，表示节点N来自气源j的气源占比值；h表示共有h个管道汇入节点N；表示汇入节点N的第i根管道的流量；/>表示汇入节点N的所有管道的流量之和；/>表示第i个管道来自气源j的气源占比值；k表示迭代初始值。
在一些具体实施例中，所述热值计算公式为：
；
其中，表示节点N处的热值；m表示汇入节点N的气源总数；/>表示节点N来自气源j的气源占比值；/>表示第j个气源的热值。
在一些具体实施例中，所述组分值计算公式为：
；
其中，表示节点N处的气体K的组分值；m表示汇入节点N的气源总数；/>表示节点N来自气源j的气源占比值；/>表示气源j中存在气体K的组分值。
图6为本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图。该电子设备20，具体可以包括：至少一个处理器21、至少一个存储器22、电源23、通信接口24、输入输出接口25和通信总线26。其中，所述存储器22用于存储计算机程序，所述计算机程序由所述处理器21加载并执行，以实现前述任一实施例公开的由电子设备执行的天然气管网的实时监测分析方法中的相关步骤。
本实施例中，电源23用于为电子设备20上的各硬件设备提供工作电压；通信接口24能够为电子设备20创建与外界设备之间的数据传输通道，其所遵循的通信协议是能够适用于本申请技术方案的任意通信协议，在此不对其进行具体限定；输入输出接口25，用于获取外界输入数据或向外界输出数据，其具体的接口类型可以根据具体应用需要进行选取，在此不进行具体限定。
另外，存储器22作为资源存储的载体，可以是只读存储器、随机存储器、磁盘或者光盘等，其上所存储的资源包括操作系统221、计算机程序222及数据223等，存储方式可以是短暂存储或者永久存储。
其中，操作系统221用于管理与控制电子设备20上的各硬件设备以及计算机程序222，以实现处理器21对存储器22中数据223的运算与处理，其可以是Windows、Unix、Linux等。计算机程序222除了包括能够用于完成前述任一实施例公开的由电子设备20执行的天然气管网的实时监测分析方法的计算机程序之外，还可以进一步包括能够用于完成其他特定工作的计算机程序。数据223除了可以包括天然气管网的实时监测分析设备接收到的由外部设备传输进来的数据，也可以包括由自身输入输出接口25采集到的数据等。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器（RAM）、内存、只读存储器（ROM）、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
进一步的，本申请实施例还公开了一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器加载并执行时，实现前述任一实施例公开的天然气管网的实时监测分析方法步骤。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上对本发明所提供的一种天然气管网的实时监测分析方法、装置、设备及存储介质进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (7)
1.一种天然气管网的实时监测分析方法，其特征在于，包括：
获取天然气管网的管道数据，对所述管道数据进行处理，以得到处理后的所述管道数据；
基于处理后的所述管道数据构建天然气管网的有向图，并对所述有向图中所有的节点进行排序，以得到节点排序集合；
利用预设的气源占比计算公式并按照所述节点排序集合中的节点顺序，对所述有向图中的所述节点进行计算，以得到各气源占比值；
获取与所述节点对应的气源热值和组分数据，利用预设的热值计算公式对所述气源占比值和所述气源热值进行计算，以得到热值，并利用预设的组分值计算公式对所述气源占比值和所述组分数据进行计算，以得到组分值；
基于所述热值和所述组分值对天然气管网进行实时监测分析；
所述气源占比计算公式为：
；
其中，表示节点N来自气源j的气源占比值；h表示共有h个管道汇入节点N；/>表示汇入节点N的第i根管道的流量；/>表示汇入节点N的所有管道的流量之和；/>表示第i个管道来自气源j的气源占比值；k表示迭代初始值；
所述热值计算公式为：
；
其中，表示节点N处的热值；m表示汇入节点N的气源总数；/>表示第j个气源的热值；
所述组分值计算公式为：
；
其中，表示节点N处的气体K的组分值；m表示汇入节点N的气源总数；/>表示气源j中存在气体K的组分值。
2.根据权利要求1所述的天然气管网的实时监测分析方法，其特征在于，所述获取天然气管网的管道数据，包括：
从预设的管道数据库中获取管道数据；所述管道数据包括管道编号、管道起点编号、管道终点编号、管道中天然气的流量、管道中天然气的流速、管道的内管径以及管道的管长数据。
3.根据权利要求2所述的天然气管网的实时监测分析方法，其特征在于，所述对所述管道数据进行处理，以得到处理后的所述管道数据，包括：
将所述管道数据中的天然气流速小于预设流速阈值的所述管道数据进行删除，以得到删除后的所述管道数据；
从删除后的所述管道数据中筛选出天然气流量为负数的待互换管道数据，将所述待互换管道数据对应的所述管道起点编号和所述管道终点编号进行互换，以得到处理后的所述管道数据。
4.根据权利要求1所述的天然气管网的实时监测分析方法，其特征在于，所述对所述有向图中所有的节点进行排序，以得到节点排序集合，包括：
基于深度优先搜索算法对所述有向图中所有的节点进行深度优先搜索，并对所述节点进行排序，以得到包括所述节点顺序的所述节点排序集合。
5.一种天然气管网的实时监测分析装置，其特征在于，包括：
数据处理模块，用于获取天然气管网的管道数据，对所述管道数据进行处理，以得到处理后的所述管道数据；
排序模块，用于基于处理后的所述管道数据构建天然气管网的有向图，并对所述有向图中所有的节点进行排序，以得到节点排序集合；
气源占比值计算模块，用于利用预设的气源占比计算公式并按照所述节点排序集合中的节点顺序，对所述有向图中的所述节点进行计算，以得到各气源占比值；
热值及组分值计算模块，用于获取与所述节点对应的气源热值和组分数据，利用预设的热值计算公式对所述气源占比值和所述气源热值进行计算，以得到热值，并利用预设的组分值计算公式对所述气源占比值和所述组分数据进行计算，以得到组分值；
监测分析模块，用于基于所述热值和所述组分值对天然气管网进行实时监测分析；
所述气源占比计算公式为：
；
其中，表示节点N来自气源j的气源占比值；h表示共有h个管道汇入节点N；/>表示汇入节点N的第i根管道的流量；/>表示汇入节点N的所有管道的流量之和；/>表示第i个管道来自气源j的气源占比值；k表示迭代初始值；
所述热值计算公式为：
；
其中，表示节点N处的热值；m表示汇入节点N的气源总数；/>表示第j个气源的热值；
所述组分值计算公式为：
；
其中，表示节点N处的气体K的组分值；m表示汇入节点N的气源总数；/>表示气源j中存在气体K的组分值。
6.一种电子设备，其特征在于，包括：
存储器，用于保存计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序，以实现如权利要求1至4任一项所述的天然气管网的实时监测分析方法。
7.一种计算机可读存储介质，其特征在于，用于保存计算机程序；其中，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至4任一项所述的天然气管网的实时监测分析方法。
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