燃气管网的健康评价方法、优化方法、健康评价装置及系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种燃气管网的健康评价方法、优化方法、健康评价装置及系统，分别用于对现状燃气管网及对应的规划燃气管网进行评价比较，包括：S1、构建待评价区域的现状燃气管网及构建相同区域的规划燃气管网；S2、分别对现状燃气管网和规划燃气管网的网络拓扑结构、网络运行状态进行健康评价，从而得到现状燃气管网和规划燃气管网的各个健康参数，据此分析得到规划燃气管网与现状燃气管网的优劣势。上述燃气管网的健康评价方法、优化方法、健康评价装置及系统能够将影响现状燃气管网与规划燃气管网各个健康参数进行逐一比较，以评价得到规划燃气管网相较于现状燃气管网的优劣势，从而能够对规划燃气管网相较于现状燃气管网较弱的地方进行优化。
【专利说明】
燃气管网的健康评价方法、优化方法、健康评价装置及系统
技术领域
[0001] 本发明设及一种燃气管网的健康评价方法、优化方法、健康评价装置及系统。
【背景技术】
[0002] 城市燃气管网系统是城镇生命线工程系统的重要组成部分。因其自身结构及所处 环境十分复杂，内外界因素导致的任何一个环节发生问题，都可能通过与其相连的节点或 连线将失效影响扩展到社会服务有效层面，因此燃气管网能否正常有效运转，关系着整个 城镇的运行与人民群众的生命财产安全。燃气管网的健康评价与规划优化是其中关键问 题。
[0003] 为了适应国民经济和社会发展的需要、为了适应城市基础建设和人口不断增长的 需要，相关部口需要对现状燃气管网进行规划，W使现状燃气管网在预定的时间建设到与 规划燃气管网一致。
[0004] 现有技术中，对现状燃气网管规划工作时，一般会从现有燃气管网的分布区域、走 向、连接网状W及现状燃气管网的劣势等等角度出发，对现状燃气管网进行调查，然后在现 状燃气管网的基础上，主要对现状燃气管网的劣势部分进行弥补完善，W形成规划燃气管 网，利用运种方式进行规划，只能笼统的进行大致规划，规划出的燃气管网由于没有得到健 康检验，没有与现状燃气管网进行比较评价(也许规划燃气管网从某一角度上讲可能比现 状燃气管网更适用、更好，但是也许在其他角度上可能还不如现状燃气管网），因此，规划的 燃气管网是否真正比现状燃气管网较优?运些较优处体现在哪里？是否有些局部网络或者 运行效率比现状燃气管网更差等等，运些影响燃气管网结构、运行、局部设施等并没有一个 真正的健康评价，因而无法对设计后的规划燃气管网进行再优化，从而不得得到一个更优 化、更完善的规划燃气管网，不管从根本上不能适应城市发展的需求、满足城市对燃气的需 求。综上，目前迫切需求一种能够对设计好的规划燃气管网与现状燃气管网进行健康评价 比较的方案，W便于对设计好的规划燃气管网与现状燃气管网进行比较，从而能够完善规 划燃气管网。
【发明内容】
[0005] 针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是:提供能够将影响现状 燃气管网与规划燃气管网各个健康参数进行逐一比较，W评价得到规划燃气管网相较于现 状燃气管网的优劣势，解决【背景技术】中存在的问题，为规划燃气管网进一步优化提供基础 的燃气管网的健康评价方法、优化方法、健康评价装置及系统。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明采取的一个技术方案是：提供一种燃气管网的健康 评价方法，分别用于对现状燃气管网及对应的规划燃气管网进行评价比较，包括W下步骤：
[0007] S1、构建待评价区域的现状燃气管网及构建相同区域的规划燃气管网；
[0008] S2、分别对现状燃气管网和规划燃气管网的网络拓扑结构、网络运行状态进行健 康评价，从而得到现状燃气管网和规划燃气管网的各个健康参数，据此分析得到规划燃气 管网与现状燃气管网的优劣势;其中，分别对影响现状燃气管网和规划燃气管网的网络拓 扑结构的各个健康参数进行计算，再分别将现状燃气管网和规划燃气管网的各个健康参数 值进行一一比较，W比较得到现状燃气管网和规划燃气管网中各个对应健康参数值的高 低，从而根据网络拓扑结构相关的各个健康参数值的高低对现状燃气管网和规划燃气管网 进行健康评价;分别对影响现状燃气管网和规划燃气管网的网络运行状态的各个健康参数 进行计算，再分别将现状燃气管网和规划燃气管网的各个健康参数值进行一一比较，W比 较得到现状燃气管网和规划燃气管网中各个对应健康参数值的高低，从而根据网络运行状 态相关的各个健康参数值的高低对现状燃气管网和规划燃气管网进行健康评价;分别对影 响现状燃气管网和规划燃气管网的局布结构的健康参数进行计算，再分别将现状燃气管网 和规划燃气管网的各个健康参数值进行一一比较，W比较得到现状燃气管网和规划燃气管 网中各个对应健康参数值的高低，从而根据网络运行状态相关的各个健康参数值的高低对 现状燃气管网和规划燃气管网进行健康评价。
[0009] 进一步的，在分别对影响现状燃气管网和规划燃气管网的网络拓扑结构的各个健 康参数进行计算，从而根据网络拓扑结构相关的各个健康参数值的高低对现状燃气管网和 规划燃气管网进行健康评价的步骤中，包括W下子步骤：
[0010] S211、分别计算现状燃气现状燃气管网的连接密度和规划燃气管网的网络密度 来得到对应的网络完备度，将计算出来的现状燃气管网的网络密度与规划燃气管网的网络 密度进行对比评价，从而评价出两个燃气管网的该项健康参数的高低，其中，网络密度越高 则表明网络完备度越好，所述网络完备度与燃气管网的健康状态成正比；
[0011] S213、分别计算现状燃气管网和规划燃气管网的K-核来得到对应的网络可靠度， 其中，K-核占比越高则表示网络可靠度越高，网络可靠度与燃气管网的健康值成正比；
[0012] S214、分别计算现状燃气管网和规划燃气管网的网络节点之间的桥占比来得到对 应的网络脆弱度，其中，桥占比越高则表示网络越脆弱，桥占比与燃气管网的健康状态成反 比。
[0013] 进一步的，在S211步骤中，现状燃气管网及规划燃气管网均通过W下公式计算得 到对应的网络密度:P = L/阳(N-1)/2]，式中，P为网络密度;L为网络中实际存在的连接数;N 为网络中实际存在的节点数。
[0014] 进一步的，在分别对影响现状燃气管网和规划燃气管网的网络运行状态的各个健 康参数进行计算，再分别将现状燃气管网和规划燃气管网的各个健康参数值进行一一比 较，W比较得到现状燃气管网和规划燃气管网中各个对应健康参数值的高低，从而根据网 络运行状态相关的各个健康参数值的高低对现状燃气管网和规划燃气管网进行健康评价 的步骤中，包括W下子步骤：
[0015] S221、分别评价现状燃气管网和规划燃气管网的网络运行效率，网络运行效率与 燃气管网的健康状态成正比；
[0016] S222、分别评价现状燃气管网和规划燃气管网的燃气流量均衡度，所述燃气流量 均衡度与燃气管网的健康值成正比，其中，通过分别计算评价现状燃气管网和规划燃气管 网中间中屯、势来得到对应的燃气流量均衡度，现状燃气管网和规划燃气管网均通过W下公 式得到对应的中间中屯、势：
[0017]
式中，CRBmax为网络中各节点中间中屯、度的最大值，CRBi为节点i 的中间中屯、度，N为网络存在的节点数。
[0018] 为解决上述技术问题，本发明采取的另一个技术方案是:提供一种对规划燃气管 网进行优化的优化方法，包括W下步骤：
[0019] S301、按照上述健康评价方法对现状燃气管网和规划燃气管网进行健康评价，据 此得到规划燃气管网相较于现状燃气管网的优劣势；
[0020] S303、根据S301步骤中得到的规划燃气管网相较于现状燃气管网的劣势，针对运 些劣势对规划燃气管网进行优化。
[0021] 进一步的，在S303步骤之前，还包括：
[0022] S302、分析现状燃气管网和规划燃气管网的节点设施和管线设施，找出点度中屯、 度较高的节点和中间中屯、度较高的管线；
[0023] 在S303步骤中，还包括对规划燃气管网中点度中屯、度较高的节点和中间中屯、度较 高的管线增设重点防护措施。
[0024] 7、如权利要求6所述的规划燃气管网进行优化的优化方法，其特征在于：
[0025] 在S302步骤中，所述现状燃气管网和规划燃气管网的节点的点度中屯、度通过W下 方式得到：
[0026] 式中：CRD(m)为相对点度中屯、度，山(m)为节点的点入度， , dc(m)为节点的点出度，N为网络存在的节点数。
[0027] 为解决上述技术问题，本发明采取的又一个技术方案是:提供一种燃气管网的健 康评价装置，包括：
[0028] 燃气管网构建模块，用于构建待评价区域的现状燃气管网及构建相同区域的规划 燃气管网；
[0029] 燃气管网健康评价模块，用于分别对现状燃气管网和规划燃气管网的网络拓扑结 构、网络运行状态进行健康评价，从而得到现状燃气管网和规划燃气管网的各个健康参数， 据此分析得到规划燃气管网与现状燃气管网的优劣势;其中，分别对影响现状燃气管网和 规划燃气管网的网络拓扑结构的各个健康参数进行计算，再分别将现状燃气管网和规划燃 气管网的各个健康参数值进行一一比较，W比较得到现状燃气管网和规划燃气管网中各个 对应健康参数值的高低，从而根据网络拓扑结构相关的各个健康参数值的高低对现状燃气 管网和规划燃气管网进行健康评价;分别对影响现状燃气管网和规划燃气管网的网络运行 状态的各个健康参数进行计算，再分别将现状燃气管网和规划燃气管网的各个健康参数值 进行一一比较，W比较得到现状燃气管网和规划燃气管网中各个对应健康参数值的高低， 从而根据网络运行状态相关的各个健康参数值的高低对现状燃气管网和规划燃气管网进 行健康评价;分别对影响现状燃气管网和规划燃气管网的局布结构的健康参数进行计算， 再分别将现状燃气管网和规划燃气管网的各个健康参数值进行一一比较，W比较得到现状 燃气管网和规划燃气管网中各个对应健康参数值的高低，从而根据网络运行状态相关的各 个健康参数值的高低对现状燃气管网和规划燃气管网进行健康评价。
[0030] 为解决上述技术问题，本发明采取的又一个技术方案是:提供一种燃气管网优化 系统，用于对规划燃气管网进行优化，包括如权利要求8所述的健康评价装置W及优化模 块；
[0031] 所述优化模块用于根据健康评价装置评价得到的规划燃气管网相较于现状燃气 管网的劣垫，针对运些劣势对规划燃气管网进行优化。
[0032] 进一步的，所述燃气管网优化系统还包括：
[0033] 局部结构分析模块，用于分析现状燃气管网和规划燃气管网的节点设施和管线设 施，找出点度中屯、度较高的节点和中间中屯、度较高的管线；
[0034] 所述优化模块，还用于对规划燃气管网中点度中屯、度较高的节点和中间中屯、度较 高的管线增设重点防护措施。
[0035] 本发明的燃气管网的健康评价方法及装置，将影响现状燃气管网与规划燃气管网 各个健康参数进行逐一比较，W评价得到规划燃气管网相较于现状燃气管网的优劣势，从 各个方向对现状燃气管网和规划燃气管网进行评价，从而得到规划燃气管网相较于现状燃 气管网精确的优劣势，从而能够帮助相关人员了解规划燃气管网是否从各个角度上均优于 现状燃气管网，而不是像现有技术那边，评感觉认为它优于现状燃气管网，然后直接W此为 目标，将现状燃气管见逐步改造成与该规划燃气管网一致，如此，则给出一个错误的方向， 改造后的燃气管网并不能真正适应当地需求和发展，而通过本健康评价方法，则能够得到 规划燃气管网的优劣势，据此再考虑下一步优化情况，为得到一个真正的、结构好的、运行 效率高的、符合当地各种相关需求的管网提供了一个修改基础，给出了相关工作人员一个 修改方向和目标。上述优化方法及系统根据健康评价得到规划网的优劣势之后，即可对较 弱的地方进行优化，优化后得到一个从各个方法均优于现状燃气管网、更合适当地需求的 规划燃气管网。
【附图说明】
[0036] 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 发明的一些实施例，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W 根据运些附图获得其他的附图。
[0037] 图1是本发明燃气管网的健康评价方法一实施例的流程图。
[0038] 图2是本发明对规划燃气管网进行优化的优化方法一实施例的流程图。
[0039] 图3是本发明具体实例中晋中市中屯、城区位置的地图。
[0040] 图4及图5是中屯、城区燃气管网现状图（2014年)和中屯、城区燃气管网规划图（2030 年)。
[0041] 图6是具体实例中现状燃气管网和规划燃气管网的健康评价和优化模型图。
[0042] 图7是现状燃气管网拓扑结构形态图。
[0043] 图8是规划燃气管网拓扑结构形态图。
[0044] 图9是现状燃气管网K-核分布图。
[0045] 图10是规划燃气管网K-核分布图。
[0046] 图11是现状燃气管网节点扩散网络图。
[0047] 图12是规划燃气管网节点扩散网络图。
[0048] 图13是现管网节点扩散累计百分率图。
[0049] 图14是管网节点扩散累计频数图。
[0050] 图15是现状燃气管网边线中间中屯、度示意图。
[0051 ]图16是规划燃气管网边线中间中屯、度示意图。
[0052] 图17是现状重要节点及管线示意图。
[0053] 图18是规划重要节点及管线示意图。
[0054] 图19是修正规划燃气管网拓扑结构形态图。
[0055] 图20是中屯、城区燃气管网规划修正图。
【具体实施方式】
[0056] 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。
[0057] 请参见图1，图1是本发明燃气管网的健康评价方法一实施例的流程图。本实施例 的燃气管网的健康评价方法，分别用于对现状燃气管网及对应的规划燃气管网进行评价比 较，包括W下步骤：
[0058] S1、构建待评价区域的现状燃气管网及构建相同区域的规划燃气管网；
[0059] 所述待评价区域主要是根据规划燃气管网对应的现状燃气管网而确定的，例如待 评价区域的现状燃气管网可W是某个城市或者城镇的现状燃气管网，或者是某个区的现状 燃气管网等等。
[0060] 若对某一区域的现状燃气管网和已规划的该区域的规划燃气管网进行健康评价 比较时，则需要先建立现状燃气管网和规划燃气管网。建立现状燃气管网时，可根据该区域 的实际燃气管的布局建立仿真，或者直接利用相关部口的现状燃气管网图、数据。规划燃气 管网建立是相关部口根据该区域的现状燃气管网进行建立的，可直接从相关部口中调用已 规划的规划燃气管网。综上可知，建立现状燃气管网和规划燃气管网，可W是指现场制作或 建立现状燃气管网和规划燃气管网(数据、资料或图）或者调用相关部口已有的现状燃气管 网和规划燃气管网数据。
[0061] S2、分别对现状燃气管网和规划燃气管网的网络拓扑结构、网络运行状态进行健 康评价，从而得到现状燃气管网和规划燃气管网的各个健康参数，据此分析得到规划燃气 管网与现状燃气管网的优劣势;其中，分别对影响现状燃气管网和规划燃气管网的网络拓 扑结构的各个健康参数进行计算，再分别将现状燃气管网和规划燃气管网的各个健康参数 值进行一一比较，W比较得到现状燃气管网和规划燃气管网中各个对应健康参数值的高 低，从而根据网络拓扑结构相关的各个健康参数值的高低对现状燃气管网和规划燃气管网 进行健康评价;分别对影响现状燃气管网和规划燃气管网的网络运行状态的各个健康参数 进行计算，再分别将现状燃气管网和规划燃气管网的各个健康参数值进行一一比较，W比 较得到现状燃气管网和规划燃气管网中各个对应健康参数值的高低，从而根据网络运行状 态相关的各个健康参数值的高低对现状燃气管网和规划燃气管网进行健康评价。
[0062] 具体地，在网络拓扑结构角度对现状燃气管网和规划燃气管网进行健康评价时， 具体可通过W下方式来进行比较评价：
[0063] S211、分别计算现状燃气现状燃气管网的连接密度和规划燃气管网的网络密度来 得到对应的网络完备度，将计算出来的现状燃气管网的网络密度与规划燃气管网的网络密 度进行对比评价，从而评价出两个燃气管网的该项健康参数的高低，其中，网络密度越高则 表明网络完备度越好，所述网络完备度与燃气管网的健康状态成正比.
[0064] 本步骤中，现状燃气管网及规划燃气管网均通过W下公式计算得到对应的网络密 度:P = L/阳(N-1V2]，式中，P为网络密度;L为网络中实际存在的连接数;N为网络中实际存 在的节点数。
[0065] 上述进行对比评价后，得到评价出的现状燃气管和规划燃气管网的网络密度，将 现状燃气管网的网络密度与规划燃气管网的网络密度进行比较，从而能够判断出现状燃气 管网的网络完备度较优还是规划燃气管网的网络完备度较优，若规划管网的网络完备度较 弱，则可在后续的优化运群中，对规划燃气管网进行优化，W使规划燃气管网的网络完备度 相较于现状燃气管网更优。
[0066] S212、分别计算现状燃气管网和规划燃气管网的聚类系数来得到对应的网络连通 度，将计算出来的现状燃气管网的聚类系数与规划燃气管网的聚类系数进行对比评价，从 而评价出两个燃气管网的该若健康数据的高低，其中，聚类系数越高则表示网络连通度越 高，网络连通度与燃气管网的健康状态成正比；
[0067] 在S212步骤中，现状燃气管网及规划燃气管网均通过W下公式计算得到对应的聚 类系数：
式中，Ci为节点聚类系数，i为网络中节点i，Ei为网络实际存在的边 数，ki为节点i拥有的边数。
[0068] 整体网络的聚类系数是网络中所有节点聚类系数的平均值，计算公式为：
[0069]
式中：C为整体网络聚类系数，。为节点聚类系数，i为网络中任意节 点，N为网络中实际存在的节点数，G为网络中节点的集合。
[0070] 上述进行对比评价后，得到评价出的现状燃气管和规划燃气管网的网络连通度， 将现状燃气管网的网络密度与规划燃气管网的聚类系数进行比较，从而能够判断出现状燃 气管网的网络连通度较优还是规划燃气管网的网络连通度较优，若规划管网的网络连通 度较弱，则可在后续的优化运群中，对规划燃气管网进行优化，W使规划燃气管网的网络连 通度相关于现状燃气管网更优。从上可看出两者的网络连通度相关无几，因此可W忽略该 项健康参数，不对它进行优化。
[0071] S213、分别计算现状燃气管网和规划燃气管网的K-核来得到对应的网络可靠度， 其中，K-核占比越高则表示网络可靠度越高，网络可靠度与燃气管网的健康值成正比；
[0072] 可通过pajek平台得到"k-核"K-核，化=1、2、3···)表达一个子图中全部点至少与 其他子图中的"k"个其他点相连，"k"值越高、"k-核"占比越高，则该网络的局部稳定成分越 多，从而据此得到现状燃气管网和规划燃气管网的网络可靠度的高低，若规划燃气管网的 网络可靠度相较于现状燃气管网的网络可靠度更低，那么则在后续的优化方案中对现状燃 气管网的可靠度进行优化。
[0073] S214、分别计算现状燃气管网和规划燃气管网的网络节点之间的桥占比来得到对 应的网络脆弱度，其中，桥占比越高则表示网络越脆弱，桥占比与燃气管网的健康状态成反 比。
[0074] 通过pajek计算即可得到现状燃气管网和规划燃气管网的桥占比，从而能够比较 得到规划燃气管网是否相较于现状燃气管见更脆弱，若更脆弱，则在后续的优化方案中对 它的网络桥占比进行优化。
[0075] 具体地，在网络运行效率角度对现状燃气管网和规划燃气管网进行健康评价时， 具体可通过W下方式来进行比较评价：
[0076] S221、分别评价现状燃气管网和规划燃气管网的网络运行效率，网络运行效率与 燃气管网的健康状态成正比；
[0077] 网络的运行效率可W用logistic S扩散曲线来衡量。燃气从气源点向其他节点传 播过程是有方向性、有顺序性的传播过程，在忽略管道管径、长度与压力的理想状态下，该 过程可W表示为一条扩散曲线，即logistic S曲线，扩散曲线斜率越高，表示其扩散速度较 快，单位时间输送的燃气流量大；曲线面积越大，表示输送流量越多，运行效率越高。通过该 方式可W比较得到现状燃气管网和规划燃气管网的网络运行效率的高低，若规划燃气管网 的网络运行效率较低，则可对其进行优化，从而使规划燃气管网的预期运行效率高于现状 燃气管网的运行效率。
[0078] S222、分别评价现状燃气管网和规划燃气管网的燃气流量均衡度，所述燃气流量 均衡度与燃气管网的健康值成正比，其中，通过分别计算评价现状燃气管网和规划燃气管 网中间中屯、势来得到对应的燃气流量均衡度，现状燃气管网和规划燃气管网均通过W下公 式得到对应的中间中屯、势：
[0079]
式中，CRBmax为网络中各节点中间中屯、度的最大值，CRBi为节点i 的中间中屯、度，N为网络存在的节点数。
[0080] 同样的，通过上述方式得到现状燃气管网和规划燃气管网的中间中屯、势，从而来 判断现状燃气管网和规划燃气管网的燃气流量均衡度，若规划燃气管网预期带来的燃气流 量均衡度弱于现状燃气管网的燃气流量均衡度，那么则对规划燃气管网进行后续优化。
[0081] 本发明实施方式，能够对已规划的规划燃气管网与现状燃气管网进行各方面比 较，从燃气管网的网络拓朴结构和网络运行效率两个方面得到规划燃气管网与现状燃气管 网的具体健康程度，从而能够具体的、详细的、有证据的、有数据的得到规划燃气管网哪些 方面优于现状燃气管网，哪些方面弱于现状燃气管网，得到运些数据之后，才便于相关人员 能够"对症下药"，对弱于现状燃气管规划燃气管网进行修改、优化措施。与现有技术中未进 行健康评价而直接将规划燃气管网作为未来燃气管网标准的方案相比，很显然本方式能够 为对规划燃气管网进行优化的方案提供了可靠数据、提供了优化的方向，为相关人员指明 的优化的路径，起到事半功倍的效果。
[0082] 请参见图2,图2是本发明对规划燃气管网进行优化的优化方法一实施例的流程 图。本发明还公开了一种对规划燃气管网进行优化的优化方法，包括W下步骤：
[0083] S301、按照第一实施例中的健康评价方法对现状燃气管网和规划燃气管网的健康 评价，据此得到规划燃气管网相较于现状燃气管网的优劣势；
[0084] S303、根据S301步骤中得到的规划燃气管网相较于现状燃气管网的劣势，针对运 些劣势对规划燃气管网进行优化。
[0085] 例如当通过上述健康评价方式中得到，在网络拓扑结构方面，规划燃气管网的各 个网络拓扑结构的各个参数均优于现状燃气管网，那么则不对规划燃气管网进行网络拓 扑结构方面的优化;当通过上述健康评价方式中得到，在网络运行状态方面，规划燃气管网 弱于现状燃气管网，那么则分析造成运行较差的原因：影响网络运行效率的主要原因则是 由于规划燃气管网的气源点比现状燃气管网的气源点要少（由图11和图12可看出现状燃气 管网的气源点为4个，规划燃气管网的气源点为3个），而规划燃气管网呈盘状分布，分布面 积要比现状燃气管网大，因此需要更多气源点，得到运个结果后，直接在规划燃气管网中增 加适当数量的气源点即可增加运行效率，从而实现对规划燃气管网的优化。
[0086] 在一些实施例中，在S303步骤进行优化之前，还包括：
[0087] S302、分析现状燃气管网和规划燃气管网的节点设施和管线设施，找出点度中屯、 度较高的节点和中间中屯、度较高的管线；
[0088] 在S302步骤中，所述现状燃气管网和规划燃气管网的节点的点度中屯、度通过W下 方式得荀I:
[0089]
式中：CRD(m)为相对点度中屯、度，山(m)为节点的点入度， dc (m)为节点的点出度，N为网络规模。
[0090] 通过该步骤，可找现现状燃气管网和规划燃气管网的点度中屯、度较高的节点和中 间中屯、度较高的管线，点度中屯、度值越高，表示该节点的连接管线越多，枢纽作用越强，工 程技术难度更大，从而来判断网络的无质化，体现拓扑结构的优越性。中间中屯、度高的点是 网络的咽喉要道，对信息流起到重要作用。找到运些节点和管线，则可对现状燃气管网进行 事后防护，对规划燃气管网进行事前预防措施，例如在规划燃气管网中进行重点标注等等。
[0091] 在S303步骤中还包括对规划燃气管网中点度中屯、度较高的节点和中间中屯、度较 高的管线增设重点防护措施。具体可设置标准值，若点度中屯、度高于该标准值，则认为属于 较高的节点。管线的中间中屯、度同样可W设置一个标准值来判断中屯、中屯、度是否高于该标 准值，从而确定管屯、的中屯、中屯、度是否较高。
[0092] 本发明实施方式，根据健康评价方法来评价得到规划燃气管网相较于现状燃气管 网在网络拓扑结构方面的各个影响健康的属性（例如网络连通度、网络完备度、网络可靠 度、网络脆弱度等等)是否优于现状燃气管网，在网络运行状态方面规划燃气管网相较于现 状燃气管网的各个影响健康的属性(例如运行效率、负载流量等等)是否优于现状燃气管 网，从而将弱于现状燃气管网的属性进行优化，例如修改网络连线、增加 K-核数量等等一切 可W使规划燃气管网优于现状燃气管网的方式来优化规划燃气管网。通过运种方式，一步 步对规划燃气管网进行优化，能够使规划燃气管网的全面优于现状燃气管网，提供一个无 论是网络拓扑结构、网络运行效率方面均优于现状燃气管网的规划燃气管网。还从局部结 构的重点个体设施(节点设施和管线设施)上对规划燃气管网进行重点防护，更进一步增加 规划燃气管网的稳定性、可靠性，使规划燃气管网更能够适应城市发展的需求，更能够满足 要求。
[0093] 本发明还公开了一种燃气管网的健康评价装置，包括燃气管网构建模块W及燃气 管网健康评价模块。燃气管网构建模块，用于构建待评价区域的现状燃气管网及构建相同 区域的规划燃气管网；燃气管网健康评价模块，用于分别对现状燃气管网和规划燃气管网 的网络拓扑结构、网络运行状态进行健康评价，从而得到现状燃气管网和规划燃气管网的 各个健康参数，据此分析得到规划燃气管网与现状燃气管网的优劣势;其中，分别对影响现 状燃气管网和规划燃气管网的网络拓扑结构的各个健康参数进行计算，再分别将现状燃气 管网和规划燃气管网的各个健康参数值进行一一比较，W比较得到现状燃气管网和规划燃 气管网中各个对应健康参数值的高低，从而根据网络拓扑结构相关的各个健康参数值的高 低对现状燃气管网和规划燃气管网进行健康评价;分别对影响现状燃气管网和规划燃气管 网的网络运行状态的各个健康参数进行计算，再分别将现状燃气管网和规划燃气管网的各 个健康参数值进行一一比较，W比较得到现状燃气管网和规划燃气管网中各个对应健康参 数值的高低，从而根据网络运行状态相关的各个健康参数值的高低对现状燃气管网和规划 燃气管网进行健康评价;分别对影响现状燃气管网和规划燃气管网的局布结构的健康参数 进行计算，再分别将现状燃气管网和规划燃气管网的各个健康参数值进行一一比较，W比 较得到现状燃气管网和规划燃气管网中各个对应健康参数值的高低，从而根据网络运行状 态相关的各个健康参数值的高低对现状燃气管网和规划燃气管网进行健康评价。
[0094] 所述燃气管网构建模块W及燃气管网健康评价模块具有第一实施例所描述的所 有功能，此处便不再一一寶述。
[0095] 本发明还公开了一种燃气管网优化系统，用于对规划燃气管网进行优化，包括如 权利要求8所述的健康评价装置W及优化模块;所述优化模块用于根据健康评价装置评价 得到的规划燃气管网相较于现状燃气管网的劣垫，针对运些劣势对规划燃气管网进行优 化。
[0096] 进一步的还包括:局部结构分析模块，用于分析现状燃气管网和规划燃气管网的 节点设施和管线设施，找出点度中屯、度较高的节点和中间中屯、度较高的管线;所述优化模 块，还用于对规划燃气管网中点度中屯、度较高的节点和中间中屯、度较高的管线增设重点防 护措施。本实施例的燃气管网优化系统，具有上述优化方法的一切功能，此处不再一一寶 述。
[0097] 具体结合实例，下述W具体实例来对本发明的健康评价和优化方案进行详细阐 述。
[0098] 城市燃气管网系统是城镇生命线工程系统的重要组成部分。因其自身结构及所处 环境十分复杂，内外界因素导致的任何一个环节发生问题，都可能通过与其相连的节点或 连线将失效影响扩展到社会服务有效层面，因此燃气管网能否正常有效运转，关系着整个 城镇的运行与人民群众的生命财产安全。燃气管网的健康评价与规划优化是其中关键问 题。
[0099] 工程型基础设施的健康程度取决于网络自身的拓扑结构和运行状态，燃气管网拓 扑结构研究主要集中于结构优化，脆弱性研究，连通可靠性;管网运行状态主要包括管网负 荷预测，输差分析等;管网健康与安全研究主要集中于管网风险评价与灾害与事故研究。一 方面，现有研究较少从整体网络的拓扑结构、运行状态与局部结构的重点个体设施两层次 对燃气管网进行健康研究，关系研究不足;另一方面，燃气管网的安全研究较少落实在特定 的城市空间中。
[0100] 本文W晋中市中屯、城区燃气管网为研究对象，运用社会网络分析法(SNA)对城市 燃气管网建立拓扑网络模型，从拓扑结构、运行状态和重点个体设施Ξ个方面对其进行健 康评价，进而在此基础上对其规划布局和运行维护提出优化建议。
[0101] 1.研究祀区
[0102] 山西省于2010年被批复为国家资源型经济转型综合配套改革试验区，并开展"全 面气化"进程。晋中市位于山西省东部，全市总面积16404km2;中屯、城区位于愉次区中部的 晋中盆地，距省会太原25公里，正逐步发展为山西省重要的交通运输枢纽（图5)。
[0103] 晋中市中屯、城区是中等城市快速气化发展的典型城市之一：中屯、城区现阶段拥有 两家燃气供应公司，燃气供应形式主要为焦炉煤气、管道天然气及瓶装液化石油气Ξ种；中 屯、城区现状人口 53.32万人，管道供气普及率为78.8%，并提出2030年中屯、城区燃气管网规 划（图3)，规划供气普及率达100% (数据来源:《山西省晋中市城乡燃气专项规划》）。晋中市 中屯、城区燃气管网是平原地区中小城市管网发展的典型代表，因此选取由次高压环网、中 压管网、焦炉煤气管网组成的晋中市中屯、城区管网系统为本文的研究对象。
[0104] 2.研究框架
[0105] 2.1技术路线
[0106] 晋中城区燃气网络特性研究分Ξ个步骤。第一步，运用网络分析原理，构建现状和 规划网络。第二步，根据燃气基础设施健康运行的要求和社会网络分析方法的计算模型，建 立计算指标和评价模型。第Ξ步，计算网络结构的相关指标，对比分析计算数据得出结论， 提出燃气基础设施规划网络的优化策略。
[0107] 2.2研究方法
[0108] 社会网络分析方法发源于计量社会学，用于研究社会活动中不同行动者的相互关 系。其基本原理是将行动者作为"点"，行动者之间的关系作为"线"，从而构建一张行动者 "网络'。
[0109] 管网在数学上是连通有向图，城市燃气管网由燃气管道，管道交叉口组成。本研究 将城市燃气管网抽象成复杂网络模型，W实际的地理空间网络为基础，将管网交叉口节点 视为"点"，管道线路为"边"，并W管径m作为关系之间的权值，构建城市燃气管网网络图。 "点"之间存在连接关系计为V'，不存在连接关系则计为"0"。
[0110] 相较于国内外燃气管网常用的遗传算法、B巧申经网络法、函数模型法，社会网络分 析方法擅长于网络个体间关联关系的分析，即能表达网络结构的整体特征，也能反映个体 在整体的位置，W及描述整体对个体的影响程度。弥补了传统分析方法网络间关联关系分 析能力的不足。城乡规划领域的社会网络研究多集中于区域结构、产业集群结构、城市道路 与交通、公共服务设施网络等。城镇燃气管网领域研究较少，而网络分析法对管网健康评价 与规划优化有较大优势，因此本文采用社会网络分析方法对城市燃气管网建立拓扑网络 模型，并挖掘其网络特性。
[0111] 2.3评价模型与指标
[0112] 上文指出，燃气管网的健康程度与管网拓扑结构、运行状态和重点个体设施Ξ大 因素有关，而运Ξ大因素又体现为整体层面影响和局部层面的影响。据此，本文从整体网络 评价与局部结构分析两方面，对影响燃气网络健康程度的Ξ大因素进行分析。整体网络评 价中，w网络完备度、连通度、可靠度及脆弱度测评网络拓扑结构，w运行效率与负载流量 测评网络运行状态;局部结构分析中，W节点设施与管线设施测评网络重点个体设施。
[0113] 网络分析包含大量测度指标，其中网络密度、凝聚子群、聚类系数、点度中屯、度、中 间中屯、度、平均最短路径、k-核等被运用于路网、轨道交通网、电网、水网等工程设施网络计 算与评价，分析网络脆弱性、连通性等特性。本文在前期研究的基础上，结合燃气管网特性， 选取网络密度、聚类系数、k-核、桥、扩散曲线、中间中屯、势、点度中屯、度及中间中屯、度八项 测度指标对网络测评项目予W对应计算(附录:八项指标的燃气管网网络转译）。因此，建立 评价与结构优化模型(如图6所示）。
[0114] 3.网络结构建与分析
[0115] 3.1社会网络模型构建
[0116] 根据燃气管网实际地理空间网络转换，在pajek软件平台上构建现状及规划燃气 管网拓扑结构形态图（图7,图8)如下。由图所知，燃气现状管网由Ξ个网络构成，规划管网 为一个整体的网络，且规划管网相较于现状更加庞大。
[0117] 3.2网络拓扑结构评价 [011引 3.2.1网络完备度
[0119] 网络密度是网络实际存在的连线数量与最大可能连线数量的比值，可W测定网络 整体完备程度，其数值越高代表网络密度越大，网络越完备，计算公式为：
[0120] P = L/[N(N-l)/2] (1)
[0121] 式中:P为网络密度;L为网络中实际存在的连接数;N为网络中实际存在的节点数。
[0122] 计算可知，现状燃气管网整体完备度为0.69%，规划L空间燃气管网整体完备度为 0.83%;现状管网与规划管网密度相差较小，规划管网略优于现状管网。
[0123] 3.2.2网络连通度
[0124] 聚类系数表示网络中节点聚集情况，聚类系数越大，网络连通度越高，计算公式 为：
[0125]
<2)
[0126] 式中：Cl为节点聚类系数，i为网络中节点i，Ei为网络实际存在的边数，ki为节点i 拥有的边数。
[0127] 整体网络的聚类系数是网络中所有节点聚类系数的平均值，计算公式为：
[012引
（召）
[0129] 式中：C为整体网络聚类系数，Cl为节点聚类系数，i为网络中任意节点，N为网络中 实际存在的节点数，G为网络中节点的集合。
[0130] 经计算，现状与规划的燃气管网都有着较弱的连通性，现状管网聚类系数为 0.0395,规划管网趋近于0,运是因为大部分天然气输送管网建立在网络线型结构的基础 上，燃气运输通过线型结构传输完成，Ξ角结构较少。
[0131] 3.2.3网络可靠度
[0132] "k-核"化=1、2、3···)表达一个子图中全部点至少与其他子图中的"k"个其他点相 连，"k"值越高、"k-核"占比越高，则该网络的局部稳定成分越多，网络整体也就越稳定。现 状燃气管网中，"4-核"共有103个，占网络整体的41.87%，规划燃气管网中，"4-核"共有267 个，占网络整体的77.39%。规划燃气管网的k-核明显高于现状，网络连通可靠度达到较大 的提升(图9,图10)。
[0133] 3.2.4网络脆弱度
[0134] "桥"是网络节点间的特殊连线，信息交流的唯一渠道，如果删除连线，网络将会形 成独立的几部分。燃气管网网络连线代表输送管道，因此分析桥在网络中的占比，可衡量网 络的整体脆弱程度，桥占比越高，整体网络越脆弱。pajek计算可知，现状管网桥的数量为 141个，占总体连线的36.34% ;规划管网桥的数量为79个，占总体连线的17.65 %。规划管网 的桥的数量低于现状，网络脆弱度低，安全性更高。
[0135] 3.3网络运行状态评价
[0136] 3.3.1网络运行效率
[0137] 网络的运行效率可W用logistic S扩散曲线来衡量(理想状态下，燃气管网的运 行效率也可W用最短路径长度衡量。计算可知，现状管网平均最短路径8.314,运行效率为 0.120;规划管网平均最短路径为9.778,运行效率为0.102,规划管网运行效率低于现状管 网。）。燃气从气源点向其他节点传播过程是有方向性、有顺序性的传播过程，在忽略管道 管径、长度与压力的理想状态下，该过程可W表示为一条扩散曲线，即logistic S曲线，扩 散曲线斜率越高，表示其扩散速度较快，单位时间输送的燃气流量大；曲线面积越大，表示 输送流量越多，运行效率越高。本研究将气源点设为时间节点1，其邻近点设为时间节点2， W此类推，得到现状燃气管网与规划燃气管网的顺序传播图，如图11及图12所示。
[0138] 见图13及图14，通过pa jek计算出扩散时间频数频率分布表，制成燃气扩散效率的 图表如下，包括扩散累计百分率图与扩散累计频数图。由图所知，无论是相对累计百分率还 是绝对累计频数，现状管网斜率基本不变，规划管网斜率呈由低到高的趋势，现状管网传播 速度较为稳定，规划管网速度变化较大。由扩散曲线累计面积可知，现状管网输送流量较 多，整体运行效率较高。
[0139] 3.3.2燃气流量均衡度
[0140] "中屯、性"用W衡量行动者对资源的控制程度，中间中屯、度与中间中屯、势分别用于 测度节点与网络。中间中屯、度衡量一个点多大程度上位于网络其他节点的中间，中间中屯、 势表示度数最高的节点与其它节点的差距，最高点与其它节点差距越大，表示该网络可能 分为多个小团体并过度依赖某一节点传递关系。在燃气管网中，中间中屯、势越高，反映一个 燃气管网流量越偏向某些区域节点集中，易于出现局部失衡问题。"中间中屯、势"计算公式 如下：
[0141]
(4)
[01创式中：CRBmax为网络中各节点中间中屯、度的最大值，CRBi为节点i的中间中屯、度，N为 网络存在的节点数。
[0143] 通过计算得知，现状管网中间中屯、势为5.92%，规划管网中间中屯、势为14.22%， 两者数值偏小，均有较好表现，但现状管网优于规划管网，管网燃气流量更均衡。
[0144] 3.4重点个体设施评价
[0145] 除燃气管网网络整体结构外，网络的重要节点和边线划分，对网络总体可靠性及 运行安全性的提高、管网设施的针对性保护均有重要意义。通过对节点及连线两方面进行 计算，从而划分出管网重要节点设施及管线设施。本文采用点度中屯、度管网节点设施进行 划分;采用中间中屯、度指标对管网管线设施进行划分。
[0146] 3.4.1节点设施
[0147] 点度中屯、度表示单个节点在网络中占据的核屯、性，其值越高，越处于网络的中屯、 位置。"点入度"表示某节点得到的关系数，"点出度"表示从某节点出发的关系数。燃气管 网中，点入度代表燃气向节点输入，点出度表示燃气从节点输出，点度中屯、度值越高，表示 该节点连接的管线越多，枢纽作用越强，工程技术难度更大。
[0148] 计算公式为（点度中屯、度包括绝对中屯、度和相对中屯、度两种，相对中屯、度势绝对 中屯、度的标准化，适用于不同规模的网络横向比较。）：
[0149]
(5)
[0150] 式中：Crd (m)为相对点度中屯、度，山(m)为节点的点入度，山(m)为节点的点出度， N为网络规模。
[0151] 经计算可知，现状燃气管网和节点中屯、度较高的点为A10，A55，A7，A59，A50，A71, A25，A81, All, A62，A22，A21，A28，A27, A64，A13,其值分别为 1.306,1.061，1.061,0.980， 0.980,0.980,0.980,0.980,0.980,0.898,0.898,0.898,0.898,0.898,0.898和0.898。
[0152] 规划管网节点中屯、度较高的点有 A24，A26，A163，A23，A25，A296，A136，A284，A278, A33，A191，A78，A219,其值分别为 0.995,0.839,0.830,0.787,0.787,0.726,0.726,0.726， 0.726,0.726,0.726,0.726和0.726。
[0153] 此外，计算结果可知规划管网的点度中屯、度小于现状管网，表明沿道路"棋盘式" 的燃气管网规划方法，使管网更加均质化，起到平衡网络、均衡管线交叉点压力的作用，体 现了规划管网拓扑结构的优越性。
[0154] 3.4.2管线设施
[0155] 中间中屯、度衡量一个点多大程度上位于网络其他节点的中间，中间中屯、度高的点 是网络的咽喉要道，对信息流通起到重要作用;其值越高，流量压力越大。线的中间中屯、度， 其测量的是一条线对信息的控制程度，即两个点之间的关系在整个网络中处于怎样的控制 优势。在燃气管网中，中间中屯、度其值越高表明该连线需要承载更大的流量压力。
[0156] 将网络导入ucinet，通过Edge (line) Betweenness计算可知化cine t软件计算的网 络中连线的绝对中间中屯、度，其数值与网络规模有关，无法用于网络间横向比较。），现状管 网比较重要的连线有 A19-A18，A19-A21，A21-A23，A23-A29，A29-A30，A30-A31，A53-A18， A55-A53，A55-A52，A57-A55，A58-A57，A87-A81，中间中屯、度值大于1000，如图 15所示。
[0157] 由于增加的环城管道，规划管网中比较重要的连线占比较多，除环城管道A3-A5- A6-A7-A8-A9-A10-A11-A12-A13-A14-A15-A16A-A17-A41-A40-A39-A308-A21-A22-A23- A24-A25-A26-A3 外，还包括47-487-488,413-4196-4216,413-4196-4195-4188-4187-4258- A259,A179-A10-A204-A209-A210-A211-A212,A39-A50A51-A52,A74-A277-A120-A119- Α128-Α147-Α15,Α119-Α125-Α76,119-Α118-Α117,Α210-Α245-Α248,Α50-Α49-Α278-Α277, Α27-Α5，Α137-Α15，Α185-Α12，Α180-Α171，Α77-Α78，Α114-Α109,其度值大于 2000,如图 16 所 /J、- ο
[015引4.结论与讨论
[0159] 4.1研究结论
[0160] 通过计算可知，在网络拓扑结构方面，晋中城区燃气管网设施规划整体优于现状： 首先，规划管网覆盖率广，完备性强，服务范围广;其次，规划燃气管网可靠度更强，网络整 体稳定性高，安全性得W增强;第Ξ，规划网络整体更均质，降低高度值管线交叉点局部集 中的概率，工程技术难度较为统一。然而，在管网运行状态方面，燃气管网设施现状优于规 划:相较于现状管网，规划燃气管网运行效率较低，流量均衡度水平较低、易出现局部流量 偏局的情况。
[0161] 4.2规划优化策略
[0162] 4.2.1整体网络优化
[0163] 规划网络拓扑结构优于现状网络，但运行效率却较差，主要原因是:影响网络运行 效率的主要原因则是由于规划燃气管网的气源点比现状燃气管网的气源点要少（由图11和 图12可看出现状燃气管网的气源点为4个，规划燃气管网的气源点为3个），而规划燃气管网 呈盘状分布，分布面积要比现状燃气管网大，因此需要更多气源点，得到运个结果后，直接 在规划燃气管网中增加适当数量的气源点即可增加运行效率，从而实现对规划燃气管网的 优化。
[0164] 在一些实施例中，用户可根据不同实施例的需要，对规划燃气管网的网络拓扑结 构进行优化，使规划燃气管网更完善更适合当地发展需要，例如可W从W下方式对规划燃 气管网再进行优化：
[0165] -、在规划管网增加网络中的"4-核"比例，即增加拥有4条管线的节点比例，管网 呈"棋盘式"分布，在工程技术许可的条件下对交叉点的最大化利用，不但使管网整体更加 完备，而且使管网更加均质，可靠性增强。
[0166] 二、在规划管网减少了网络中的"桥"，即规划管网供气片区间较少W唯一管道相 连。片区网络间相连通道的增加，降低因某一管道失效引发局部管网失效的可能性，网络 脆弱度显著降低，稳定性增强。
[0167] Ξ、相较于现状管网，规划燃气管网网络半径大，服务范围广，而气源点不但减少 且全部集中于城北，使得城南输送效率的偏低影响整个管网的运行效率;现状管网气源分 散，规划管网气源集中却负担全城燃气的供应，易造成局部网络燃气流量偏高，流量不均 衡。
[0168] 四、现状管网虽存在诸多问题，但在长期的运营中不断的局部修缕，管网运行状态 更符合城市生活状态;而规划管网较完备的拓扑结构与较低的运行效率，体现了静态规划 编制的缺陷。
[0169] 基于W上影响要素，在管网规划中提出W下优化建议:第一，增加网络中"4-核"比 例，使管网更趋向于棋盘式分布，可W显著优化管网拓扑结构;第二，减少燃气管网中"桥" 的数量，即通过增加片区间相连通道或增设备用管道，可降低管网脆弱性;第Ξ，合理设置 气源点，避免气源的过于集中。研究祀区中在城南增设气源点，不仅能使管网整体运行效率 增强，并起到均衡气流的作用。
[0170] 4.2.2物理设施维护
[0171] 通过中屯、度计算可知，某些节点和管线的中屯、度高，流量过大，应进行重点防护。
[0172] 如图17所示，现状管网中屯、度较高的节点主要位于大街路各交口、愉次工业区片 区，其中点A71位于中屯、繁华区域的锦绝路与顺城路交口，周围建设医疗设施；中屯、度较高 的连线主要位于汇通路与魏愉路。运些节点与连线处应采取保护措施，包括:做危险标记， 限制重型车辆活动;减少周边建筑活动，尤其是地下公共设施、建筑打粧、工厂建筑活动;完 善巡线设备、增强巡线频率;并增强清管措施、外防腐全面检测频率。
[0173] 规划管网（图18)所示，中屯、度较高的节点主要位于创业街、思凤街、汇通南路，其 中点A78为规划中屯、区的龙湖街与经四路的交叉口，周围建有大量商业、文化设施；中屯、度 较高的连线主要位于环城路段、愉次工业区片区、安宁西街与顺城西街，其中顺城西街路段 是主城中屯、片区。运些节点与连线在规划建设时应适当增强设计管道壁厚，采用内抗腐性 能高的内防腐材料，优质外包裹层，降低事故可能性。
[0174] 4.2.3规划管网修正
[0175] 根据W上建议及分析结果，燃气管网布置应采取"棋盘布局，减少桥数，分散气源， 平衡气流"的原则。本文尝试规划管网进行修正，具体措施为:保留现状位于城南的晋中燃 气公司作为现有规划新增气源;增加 A177与A95关系连接、A267与A394关系连接（即上述的 增加"4-核"比例），减少管网中"桥"的数量;增加3处枝状管网的关系连接，转为环状管网， 增加"4-核"比例、提高网络密度。得到修正后的规划燃气管网拓扑结构形态图（图19)及燃 气管网规划总图（图10)。经过pajek测算，网络拓扑结构与运行状态均得到一定程度的提 局。
[0176] 附录:燃气管网特性指标
[0177]
[0178] W上仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明 说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术 领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
【主权项】
1. 一种燃气管网的健康评价方法，分别用于对现状燃气管网及对应的规划燃气管网进 行评价比较，包括以下步骤： 51、 构建待评价区域的现状燃气管网及构建相同区域的规划燃气管网； 52、 分别对现状燃气管网和规划燃气管网的网络拓扑结构、网络运行状态进行健康评 价，从而得到现状燃气管网和规划燃气管网的各个健康参数，据此分析得到规划燃气管网 与现状燃气管网的优劣势;其中，分别对影响现状燃气管网和规划燃气管网的网络拓扑结 构的各个健康参数进行计算，再分别将现状燃气管网和规划燃气管网的各个健康参数值进 行一一比较，以比较得到现状燃气管网和规划燃气管网中各个对应健康参数值的高低，从 而根据网络拓扑结构相关的各个健康参数值的高低对现状燃气管网和规划燃气管网进行 健康评价;分别对影响现状燃气管网和规划燃气管网的网络运行状态的各个健康参数进行 计算，再分别将现状燃气管网和规划燃气管网的各个健康参数值进行一一比较，以比较得 到现状燃气管网和规划燃气管网中各个对应健康参数值的高低，从而根据网络运行状态相 关的各个健康参数值的高低对现状燃气管网和规划燃气管网进行健康评价;分别对影响现 状燃气管网和规划燃气管网的局布结构的健康参数进行计算，再分别将现状燃气管网和规 划燃气管网的各个健康参数值进行一一比较，以比较得到现状燃气管网和规划燃气管网中 各个对应健康参数值的高低，从而根据网络运行状态相关的各个健康参数值的高低对现状 燃气管网和规划燃气管网进行健康评价。2. 如权利要求1所述的燃气管网的健康评价方法，其特征在于，在分别对影响现状燃气 管网和规划燃气管网的网络拓扑结构的各个健康参数进行计算，从而根据网络拓扑结构相 关的各个健康参数值的高低对现状燃气管网和规划燃气管网进行健康评价的步骤中，包括 以下子步骤： S211、分别计算现状燃气现状燃气管网的连接密度和规划燃气管网的网络密度来得到 对应的网络完备度，将计算出来的现状燃气管网的网络密度与规划燃气管网的网络密度进 行对比评价，从而评价出两个燃气管网的该项健康参数的高低，其中，网络密度越高则表明 网络完备度越好，所述网络完备度与燃气管网的健康状态成正比； 5213、 分别计算现状燃气管网和规划燃气管网的K-核来得到对应的网络可靠度，其中， K-核占比越高则表示网络可靠度越高，网络可靠度与燃气管网的健康值成正比； 5214、 分别计算现状燃气管网和规划燃气管网的网络节点之间的桥占比来得到对应的 网络脆弱度，其中，桥占比越高则表示网络越脆弱，桥占比与燃气管网的健康状态成反比。3. 如权利要求2所述的燃气管网的健康评价方法，其特征在于： 在S211步骤中，现状燃气管网及规划燃气管网均通过以下公式计算得到对应的网络密 度:P = L/[N(N-l)/2]，式中，P为网络密度;L为网络中实际存在的连接数;N为网络中实际存 在的节点数。4. 如权利要求1所述的燃气管网的健康评价方法，其特征在于，在分别对影响现状燃气 管网和规划燃气管网的网络运行状态的各个健康参数进行计算，再分别将现状燃气管网和 规划燃气管网的各个健康参数值进行一一比较，以比较得到现状燃气管网和规划燃气管网 中各个对应健康参数值的高低，从而根据网络运行状态相关的各个健康参数值的高低对现 状燃气管网和规划燃气管网进行健康评价的步骤中，包括以下子步骤： S221、分别评价现状燃气管网和规划燃气管网的网络运行效率，网络运行效率与燃气 管网的健康状态成正比； S222、分别评价现状燃气管网和规划燃气管网的燃气流量均衡度，所述燃气流量均衡 度与燃气管网的健康值成正比，其中，通过分别计算评价现状燃气管网和规划燃气管网中 间中心势来得到对应的燃气流量均衡度，现状燃气管网和规划燃气管网均通过以下公式得 到对应的中间中心势：式中，CRBmax为网络中各节点中间中心度的最大值，CRB i为节点i的中 间中心度，N为网络存在的节点数。5. -种对规划燃气管网进行优化的优化方法，其特征在于，包括以下步骤： 5301、 如权利要求1至4中任一项权利要求所述的对现状燃气管网和规划燃气管网的健 康评价步骤，据此得到规划燃气管网相较于现状燃气管网的优劣势； S303、根据S301步骤中得到的规划燃气管网相较于现状燃气管网的劣势，针对这些劣 势对规划燃气管网进行优化。6. 如权利要求5所述的规划燃气管网进行优化的优化方法，其特征在于，在S303步骤之 前，还包括： 5302、 分析现状燃气管网和规划燃气管网的节点设施和管线设施，找出点度中心度较 高的节点和中间中心度较高的管线； 在S303步骤中，还包括对规划燃气管网中点度中心度较高的节点和中间中心度较高的 管线增设重点防护措施。7. 如权利要求6所述的规划燃气管网进行优化的优化方法，其特征在于： 在S302步骤中，所述现状燃气管网和规划燃气管网的节点的点度中心度通过以下方式 得到：，式中：CRD(ni)为相对点度中心度，d r(ru)为节点的点入度，dc (m)为节点的点出度，N为网络规模。8. -种燃气管网的健康评价装置，包括： 燃气管网构建模块，用于构建待评价区域的现状燃气管网及构建相同区域的规划燃气 管网； 燃气管网健康评价模块，用于分别对现状燃气管网和规划燃气管网的网络拓扑结构、 网络运行状态进行健康评价，从而得到现状燃气管网和规划燃气管网的各个健康参数，据 此分析得到规划燃气管网与现状燃气管网的优劣势;其中，分别对影响现状燃气管网和规 划燃气管网的网络拓扑结构的各个健康参数进行计算，再分别将现状燃气管网和规划燃气 管网的各个健康参数值进行一一比较，以比较得到现状燃气管网和规划燃气管网中各个对 应健康参数值的高低，从而根据网络拓扑结构相关的各个健康参数值的高低对现状燃气管 网和规划燃气管网进行健康评价;分别对影响现状燃气管网和规划燃气管网的网络运行状 态的各个健康参数进行计算，再分别将现状燃气管网和规划燃气管网的各个健康参数值进 行一一比较，以比较得到现状燃气管网和规划燃气管网中各个对应健康参数值的高低，从 而根据网络运行状态相关的各个健康参数值的高低对现状燃气管网和规划燃气管网进行 健康评价;分别对影响现状燃气管网和规划燃气管网的局布结构的健康参数进行计算，再 分别将现状燃气管网和规划燃气管网的各个健康参数值进行一一比较，以比较得到现状燃 气管网和规划燃气管网中各个对应健康参数值的高低，从而根据网络运行状态相关的各个 健康参数值的高低对现状燃气管网和规划燃气管网进行健康评价。9. 一种燃气管网优化系统，其特征在于：用于对规划燃气管网进行优化，包括如权利要 求8所述的健康评价装置以及优化模块； 所述优化模块用于根据健康评价装置评价得到的规划燃气管网相较于现状燃气管网 的劣垫，针对这些劣势对规划燃气管网进行优化。10. 如权利要求9所述的燃气管网优化系统，其特征在于，还包括： 局部结构分析模块，用于分析现状燃气管网和规划燃气管网的节点设施和管线设施， 找出点度中心度较高的节点和中间中心度较高的管线； 所述优化模块，还用于对规划燃气管网中点度中心度较高的节点和中间中心度较高的 管线增设重点防护措施。
【文档编号】G06Q10/04GK106067141SQ201610372599
【公开日】2016年11月2日
【申请日】2016年5月30日 公开号201610372599.0, CN 106067141 A, CN 106067141A, CN 201610372599, CN-A-106067141, CN106067141 A, CN106067141A, CN201610372599, CN201610372599.0
【发明人】黄勇, 冯洁, 石亚灵, 王亚风, 邓良凯, 万丹, 张启瑞, 郭凯睿, 李林, 张美乐, 宋洋洋
【申请人】重庆大学