天然气管网数字化中的网络应用.pdf

第 4 7卷第 5期 2 0 1 1年 1 O月 石油化工 自 动化 AUT0M AT1 0N I N PETR0一 CHEM I CAL I NDUSTRY Vo L 4 7，No ．5 Oc t o be r ，2 011 天然气管 网数字化 中的网络应用 冯 立法 胜利油 田胜利勘察设计研 究院有限公司 ， 山东 东 营2 5 7 O 2 6 摘 要 目前各石油石化企业在进行油气 田、 长输 管道数 字化的同时， 也在探 索 GI S更深 层次的应用 。网络分析是 GI S空 间分析重要的手段 。阐述了网络分析的基本原理和实现方法 ， 以及天然气管 网的几何 网络和逻辑 网络组成 。结合 天然气企业 生产管理业务 ， 描述了基于逻辑 网络的 网络分析如何实现工艺流程图生成 、 流程调度模拟、 开关 阀分析 等， 并提 出深化 网络分析 的设想 。 关键词 数字管道； 地理信息系统； 网络分析； 几何网络； 逻辑网络 中图分类号 T P a l 1 ． 1 3 文献标志码 B 文章 编号 1 0 0 7 7 3 2 4 2 0 1 1 O 5 0 0 4 9 0 5 Ne t wo r k Appl i c a t i o n i n Di g i t a l Na t u r a l Ga s Pi p e l i n e Ne t wo r k Fe n g Li r a S h e n g l i En g i n e e r i n g C o n s u l t i n g Co ．Lt d ． ，Do n g y i n g，2 5 7 0 2 6 ，C h i n a Ab s t r a c t W i t h t he i m pl e m e nt a t i on o f d i gi t a l i n t he oi l g a s f i e l d a n d l o ng di s t a nc e pi pe l i ne t r a n s p or t a t i o n， t he pe t r ol e u m a nd pe t r i f a c t i o n e nt e r p r i s e s a r e e xp l or i n g f ur t h e r d e e p a pp l i c a t i o n f o r GI S． Ne t wo r k a na l y s i s i s a n i m p o r t a nt s p a c e a n a l ys i s m e t ho d f o r GI S． Th e b a s i c p r i nc i pl e a n d me t h o ds o f n e t wo r k a n a l ys i s i s d e s c r i b e d，a s we l l a s t he b ui l d up of t he g e o m e t r y n e t wor k a n d l o gi c a l ne t wo r k f o r na t u r a l ga s p i pe l i ne ne t wo r k ． Co m b i ne d wi t h t he p r odu c t i on a nd ma na ge me n t of n a t ur a l ga s e nt e r p r i s e，t he r e l a t e d me t h od o n ho w t o pr o d uc e pr o c e s s f l ow c ha r t ，a nd ho w t o s i mul a t e f l o w c o nt r o 1 a nd s wi t c h i ng va l v e s a n a l ys i s us i ng l og i c a l ne t wor k i s d e s c r i be d．And t he s c h e me o n ho w t o d e e p e n t he a ppl i c a t i on o f ne t wo r k i s p ut f o r wa r ds ． Ke y wo r d sdi gi t a l p i pe l i ne；GI S；ne t wo r k a na l y s i s ；g e o me t r y ne t wo r k；l o gi c a l ne t wo r k O 引 言 地理信息系统 GI S 是采集 、 存储、 分析 、 转换 和输出空间数据 的计 算机系统口 ] ， 目前 GI S在能 源 、 国土、 环保、 规划 、 经济、 救灾等领域 的应用越来 越广。而石油天然气 生产 区域分布广 ， 环境偏僻 ， 因此 GI S在天然气 田信息化中得到了越来越多的 应用 。目前 国内的中石化 、 中海油 、 中石油以及各 地方的天然气公 司， 在数字地球 、 数字天然气 田、 数 字管道理念 的指导下 ， 纷纷建立了相应的 GI S应 用平 台， 利用 GI S构筑 的虚拟模型反 映实 际生产 设 施 的运 行 状态 ， 作 为生 产 管理 和 经 营 的辅 助 手段 。 一 目前 GI S在数字、 天然气 生 产经 营 中实 现 的 主要功能 有空 间数据 编辑 视 图浏 览 、 信息 双 向 查询 按照属性 和空 间信息对复杂 的管 网 系统实 现查询 ， 并 进行 直观展 示 、 统计 对 管 网资料进 行统计 ， 实现报表输 出 和测量 包 括距 离 、 面积 、 体积 等 功能 。各石 油 、 石化 企业 在建 立数 字 天 然气 田及 数 字 管 道 的 同 时 ， 也 在 探 索 GI S更 深 层 次 的应 用 。 网络分 析依 据 网络拓扑 关 系 线实 体之 间、 线 实体 与 节 点 之 间 、 节 点 与节 点 之 间 的 连 接 和 连 通关 系 ， 通 过 考 察 网络 元 素 的空 间 和属 性 数 据 ， 对网络 的性 能进 行多 方 面的分 析计算口 ] 。网络 分 析是 G I S空 间分 析 的重 要 内容 ， 目前 已应 用 于 交 通道 路 、 供 水管 网、 燃 气 管 网、 配 电管 网等 方 面 ， 可解决最优路径选择 、 供水开关 阀分析 、 燃气 管网爆管分析 、 配 电网停 电分析等_ 3 ， 而在 天然 气 管 道 方 面 的 应 用 基 本 是 个 空 白 。其 原 因 一 方 面 是受 限于 天 然 气 管 道 的数 据 量 巨 大 ， 数 据 的完 收稿 日期 2 0 1 1 0 6 0 9 。 基金项 目中国石化“ 十条龙” 科技攻关项 目 1 3 0 7 0 3 2 。 作者简介 冯立法 1 9 6 2 一 ， 男 ， 主要 研究 领域 为通信 工程 、 数字 管道建设等 ，主要 成果 有 东营 联通 数字 移 动网一 期 工程 设 计 ， 胜利 通信 网数字 化 改造 ， 中 国石 化“ 十条 龙” 项 目之一 J 气东送 数字管道科研课题 等 ， 任胜 利油 田胜利勘察 研究 院有 限公 司首席 专家 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 5 O 石油化工 自动化 第 4 7卷 整性 和 准 确性 只能 逐 步提 高 ， 难 以一次 到 位 ； 另一 方 面网络 分析 功能 如 何 真 正 应用 到 天 然 气 管 道 的 生产实际中， 需要各专业技术 的充分了解 和融合 ， 包括天然气管道生产管理 的需求、 G I S技术 的具体 应用 方式 、 结 果 的 表 达 等 。这 些 均 要 在 G I S基 本 应用 的基 础上 进 行 深 化 。 目前 天然 气 管 道 的基 础 GI S平 台 已经 建 立 ， 数 据 采 集 在 逐 步完 善 ， 其 作 用 和应 用 方式也 为用 户接 受 ， 具 备 了应用 网络 分析 的 基 本条 件 。 1 网络 分析 网络是 由一 组线状 要 素相互 连接 而成 ， 通 常用 来 描述 某种 资源 或 物 质 在 空 间上 的运 动 。 网络 分 析 是依 据 网络 拓 扑 关 系 ， 通 过 考 察 网络 元 素 的 空 问 、 属性 数据 ， 对 网 络 的性 能 特 征进 行 多 方 面 的 分 析计 算 。 网络 分 析 是 运 筹 学 模 型 中 的 一个 基 本 模 型 ， 它 的根本 目的是研 究 、 筹 划 一 项 网 络 工 程 如 何 安 排 ， 并 使 其 运 行 效 果 最 好 ， 其 基 本 思 想 在 于 人 类 活动 总足 趋 于 按 一 定 目标 选 择 达 到 最 佳 效 果 的 窄 间 位 置 ， 因 此 这 类 问 题 的 研 究 具 有 重 要 意 义[ J 。在 GI S中 建 立 的 网 络 由 一 系 列 相 互 连 接 的点 和 线 组 成 。 网 络 元 素 的连 通 性 是 网 络 分 析 的 础 ， 网络元 素 本 身 的 属性 也 可 以 成 为 控 制 网 络 连 通性 的 因素 。 常 规 的网络 分 析 包括 路 径 分 析 、 资 源 分 配 、 连 通 分析 、 流分 析 、 选址 分析 等 ， 都是 基 于逻辑 网络 实 现的 。 1 ． 1 几何 网络 和逻辑 网络 网络模型包括表现地理实体的几何网络和实 现分析 功能 的逻 辑 网络 。几 何 网络 表 现 网络 中各 要素的空间相对关系， 每个几何网络都对应一个逻 辑 网络 ， 逻 辑 网络 是几 何 网络 的 抽象 表 达 ， 是 幕 后 的数据 结构 、 存储 边线 和节 点 的连接 关系 ， 包括 边 、 节点 、 开关等及其连接关系[ 8 ] ， 结合要素本身 的属 性 记 录 ， 可 控制整 个 网络 的连通 关系 。逻 辑 网络可 以摆脱 空 间 坐 标 的 约 束 ， 形 成 更 易 理 解 的 规 则 图 形 ， 例 如常 见 的管 网流程 图 。 几何网络主要存储要素的空问位置 ， 要素包括 点 、 线 、 面 三种 形 式 。它 在数 据 库 中 以二 维 表 的形 式存储 ， 但存储的是各要素的坐标信息。点、 线 、 面 在几何 网络 中的存储 形式 见表 1 ～3所列 。 表 1 点 在 几 何 网络 的 存 储 形 式 表 2线在几何 网络 的存储形式 ．⋯ 节点 1 标识符 坐标 坐标 坐标 要 素标 ． ． 识符 节点 ‘ 识符 。 逻辑 网络 主要 存储要 素 的连接 关 系 ， 即网络 拓 扑关 系 ， 包括线 和 线 之 间 的关 系 、 线 和点 之 问 的火 系 、 点和 点之 间 的关 系 ， 因此 逻 辑 网络 把 面要 素 抽 象 为点 ， 把所有 要 素不分 位 置和距 离地 抽象 为点 和 线 ， 逻辑 网络 表现 的就是 所有 要素 的连 接 。 线 要素有 两 个 端点 ， 可定 义 其 中介 质 流 向 ， 可 以是 沿矢 量化 的方 向或 反方 向 。边 有 三 种 流 向定 义 未 初始 型 、 确定 性 和未 确定 型 。未初 始 型是 未 设 定流 向 ； 未 确定 型是无 法定 义 流 向 ， 如环状 回路 ， 有 多个 源 ， 需 要根 据各个 源 的状态 才 能确定 流 向 。 点 要 素虽 然 是 一个 点 ， 可 以成 为源 介 质 最 初 的来源 和汇 介 质 流 向终 点 ， 也 可 以成 为 线 之 间 的连接 点 。点可 以 根据 需 要 约 定 有若 下个 出 和 入 口。点和线 组 成 的逻 辑 网络 在 数 据库 中虽 然 也 以二维 表 的形 式 存 储 ， 但 内 容 与 几 何 网 络 完 全 不 同 ， 它采 用指 针方 式定 义要 素之 间 的关 联 关系 。点 在 逻辑 网络 中的存 储 形 式 包 括 点 的连 接 表 和 点 的连接约束表； 线 在逻辑 网络中的存储形式包括 线 的连 接表 和线 的流 向定 义表 。点 、 线在 逻辑 网络 中 的存 储形 式见 表 4 ～ 5 所 列 。 表 4点在逻辑网络的存储形式 a 点 的连 接 表 连接要素 I D 要素标识符 与该点连接的要素 1 标识符 要素标识符 与该点连接 的要素 2标识符 点 的连接数受该点 的连接约束表 的限制 要 素 标 识 符点 磊 囊 囊 入 该点 言 出 该 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 5期 冯立法．天然气管网数字化 中的网络应用 表 5线在逻辑网络的存储形式 a 线 的连 接表 b 线的流 向定义表 空 间要素 的几 何 网络 的 改 变会 改变 逻 辑 网络 的 内容 ， 因此 成 熟 的 GI S软 件 提 供 自动 由几 何 网 络建立逻辑网络 的工具。同时复杂的应 用中非空 间信息也会影响要素拓扑关系 ， 比如点要素属性改 变要素的通断状态 ， 从而改变逻辑 网络。 1 ． 2网络分 析 的实现 网络 分析 是 空间分 析 的一个 重要 方 面 ， 依 据逻 辑 网络定 义 的拓 扑关 系 ， 通 过考 察空 间 、 属 性 数据 ， 对 网络 的性能 进行 分析 。 网络在数学和计算机领域被抽象为图的概念 ， 因而图论与逻辑网络之问有着很 自然的联系 ， 建立 逻辑网络 的过程实质上就是从几何网络抽象出有 向图或无 向图 的过 程 。因此 基 于逻 辑 网 络 的 网络 分析 就是 图论 理论 和方 法 在逻辑 网络上 的应 用 。 常 规 的网络 分 析包 括 路 径 分 析 、 连 通 分 析 、 流 分 析等 ， 可用 于 资 源 分配 、 路 径 选 择 、 规 划 选址 等 。 其基本分析思路是根据网络的连通性和可达性， 结 合 最优 化 目标模 型获 取最 佳方 案 。 目前 网 络分 析 的算法 主要 利 用 图论 的深 度优 先遍历算法和广度优先便利算法。在某一个时刻 ， 对于 自动传输系统 的网络来说 ， 其流 向是 固定 的， 因此 其 逻辑 网络 可 以认 为 暂 时不变 。 和 树 的遍历 类似 ， 图的遍历 也 是从某 个 顶点 出 发 ， 沿着某条搜索路径对图中每个顶点各做一次且 仅做一次访问， 它是许多图的算法的基础。 图的深 度优 先 遍 历 类 似 于 树 的前 序 遍 历 。采 用 的搜 索方 法 的特 点 是尽 可 能先 对 纵 深 方 向进行 搜索。这种搜索 方法 称为深 度优先 搜索 De p t h f i r s t S e a r c h 。相应 地 ， 用 此 方 法 遍 历 图 就 很 自然 地称之为图的深度优先遍历。假设给定图 的初态 是所 有 顶点 均 未 曾访 问过 。在 图 中任 选 一 顶 点 为初始出发点 源点 ， 则深度优先遍 历可定义 如 下 首先访问出发点 “／3 ， 并将其标记为已访问过 ； 然 后依次从 出发搜索 73的每个邻接点 7 Y 3 。若 叫 未 曾访 问过 ， 则 以 训 为新 的 出发 点 继 续进 行 深 度优 先 遍历 ， 直 至 图中所有 和 源点 有 路径 相通 的顶 点 亦称 为从 源点 可 达 的顶 点 均 已被 访 问 为止 。若 此 时 图 中仍 有未 访 问 的顶 点 ， 则 另 选一个 尚未访 问 的顶点作为新的源点重复上述过程 ， 直至图中所有 顶 点均 已被 访 问为 止 。 广度优 先遍 历 ， 类 似 于 树 的按 层次 遍 历 ， 采 用 的搜 索方 法 的特 点 是尽 可能先 对横 向进 行搜 索 ， 故 称 其 为 广 度 优 先 搜 索 B r e a d t h f i r s t S e a r c h 。相 应 的遍历也就 自然地称为广度优先遍历。设图的 初 态是 所有 顶 点 均 未访 问过 。在 图 中任 选 一 顶 点 为源点， 则广度优先遍历可以定义为首先访问出 发点 V ， 接着 依 次访 问 7 3 的所 有邻 接 点 W ， ， ⋯ ， 叫 ， 然后 再依 次访 问 与 硼 ， ， ⋯ ， W 邻 接 的 所 有 未曾访问过的顶点 。依此类推， 直至图中所有和源 点 有路径相通的顶点都已访问到为止 ， 此时从 7 3 开始的搜索过程结 束。若 图是连通 图， 则遍 历完 成 ； 否则 ， 在图中另选一个 尚未访问的顶点作为新 源点继续上述的搜索过程， 直至图中所有顶点均 已 被访 问 为止 。 在遍 历 的 过 程 中 ， 可 以获 得 起 点 至 终 点 的 路 径 ， 如终点是多个 ， 就可 以得到起点到各终点 的多 条路径 ， 并可以计算各路径的长度 。长度可 以作为 各条路径 的障碍值 ， 就可以获得距离起点最近的终 点 。同样 ， 如 果 根据 业 务 的需 要 ， 把 确 定 的 最重 要 目标 因素的属性值作为障碍值 ， 就可以获得使最重 要 目标因素最优化的路径 ， 如运输费用 、 耗费时间 等 。对于更复杂的应用 ， 可 以将多项要素的组合值 作为障碍值 ， 来求解最优方案。 1 ． 3 几 何 网络和 逻辑 网络 的 生成 综 上所 述 ， 网络分 析 的基础 是从 几何 网络 抽象 出逻辑网络 ， 抽象 出的逻辑网络不 同， 分析 的结果 亦不同。从几何网络生成逻辑网络有两种方式， 即 自动方 式和 半 自动方式 。 自动方式就是根据网络 中设备与线路的空间 关 系 和 连 接 规则 ， 利 用 特 定 的 G I S功 能 和 数 据 模 型 或使 用 面 向对 象 的 GI S软 件可 实 现从 几 何 网络 到逻辑 网络 的 自动 生成 。但 如 果 几 何 网络 中要 素 的空间关系和连接规则不完善 ， 或空间要素没有遵 循 相应 的规 则 ， 则 无 法 自动生 成逻辑 网络 。成 熟 的 GI S软 件通 常会 在 自动 生 成 之 前 进行 空 间数 据 的 检查， 或在生成过 程中给 出错误提示 ， 提醒用户何 处有错 误数据 ， 以便修改几何 网络。在 商用 GI S 软件中当生成一个几何网络时， 可以设置其逻辑网 络 的 自动 产 生并 维 护l g ] ， 如 E S RI 公 司 的 Ar c l n f o 软 件采 用 了面 向对象 的 Ge o Da t a b a s e 数 据模 型 ， 在 地理数据建模时 ， 同时形成对象间的几何网络和逻 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 石油化工 自动化 第 4 7 卷 辑 网络 。 J 。 半 自动方 式 主要 是 针 对必 须 有 确定 网络 流 向 方能 建立 拓扑 的情 况下 ， 必 须 由用 户指 定 网络上 各 条线 路 的介质 流 向 ， 不 能完 全按 照几何 网络 的规 则 建立逻辑网络。半 自动方式 由于有人 为因素 的介 入 ， 可能 产 生错误 ， 这 种错 误 可 能 会 导致 逻 辑 网络 无 法建 立 ， 也 可 能会 产 生 出错 误 的逻 辑 网络 ， 因此 即使建立 了逻辑网络也需要用户进行甄别 ， 错误的 逻辑 网络将产生错误的分析结果 。 2 天然 气 管 网的 网络 系统 模型 天然气传输管道用于天然气 的汇集传输 ， 天然 气从地下提升到井 口后 即进入天然气传 输 系统 。 基本流程如图 1 所示 。传输过程 中需要加压或加 热， 以提高传输效率 。 图 1 天然 气传输 系统 流程 天然 气 在管道 内沿 一定 方 向流动 ， 相对 管段 来 说 ， 其 方 向有 未 初 始 型 、 确 定 型 和 未 确定 型 三 种 。 当管段在任何情况下其中的介质始终沿一个方 向， 该 管段 的方 向就 是确 定型 ， 通 常长输 管道 的 主管道 的流 向就是 确 定 型 。某 些 管段 在 一 定 的情 况 下 可 以反输 介 质 ， 这 种 管 段 的方 向就 是 未 确定 型 ， 如 长 输天 然气 管道之 间 的联 络线 ， 它有 两个甚 至 多个气 源 ， 根据气源供气量的分配情况 ， 决定从哪个气源 通过 联络 线供 气 。但 在 某 一 时 刻 的管 段 内介 质 流 向是 固定 的 ， 与 当 前 工 艺 流 程 和 管 网实 时 状 态 有 关 。所 以不 同时 刻逻 辑 管 网的 拓 扑结 构 可 以动 态 改 变 ， 通 过设 置管 道上 相关设 施 的开关 状态 和运 行 参 数来 实现 。 天然气传输管 网的几 何 网络包括 单井 、 计量 站 、 联合站、 单井管线 、 集输管线 、 长输管线 、 集输管 线 阀门 、 长 输 管 线 阀 门 、 加 压 站 、 加 热 站 、 门站 、 三 通 、 弯头、 桩等 1 4类要素 ， 分别存放在 1 4个 图层 。 其 中单井 、 集 输 管 线 阀 门 、 长输 管 线 阀 门 、 三通 、 弯 头 、 桩 等 为 点要 素 ， 单 井 管 线 、 集输 管 线 、 长 输管 线 为线 要素 ， 联合 站 、 加 压 站 、 加 热站 、 门站 为 面要素 。 对 于长输 管道 的几何 网络暂不 考 虑站 内 的流 程 ， 将 站场作为整体考虑， 可降低 网络复杂度 ， 而且掌握 总体运行状态 。站场 内部流程可单独作为 网络进 行 分析 。 在建 立 几何 网络 的 同时 ， 也 建立 了相关 的域 和 约束规则 ， 包括管道压力范 围、 三通和弯头的出入 口数、 计量站 、 联合站 、 加压站、 加热站、 门站的出入 口数。在几何网络的基础上， 定义管段流 向及参加 逻辑网络的要素 ， 如桩不影 响传输 管 网的连接关 系 ， 不 需要 加入 逻辑 网络 。然 后利 用 自动或半 自动 方 式生 成 逻 辑 网络 。在 逻 辑 网络 中联 合 站 、 加 压 站、 加热站 、 门站等面要素也被抽象为点 ， 所有的点 和线互 相 连接交 织 在 一起 形 成 错 综 复 杂 的 天 然 气 传 输管 网。 根据天然气传输管网的工艺流程 ， 可以看作气 的运动方向是固定的， 但阀门的开关可改变系统的 逻辑 网络 连 通 性 。几 何 网络 可 从 数 据 S C ADA 获 取阀门及设施的实时数据， 作为其属性数据 的一部 分 ， 加入逻辑管网中作为要素障碍值 ， 使整个系统 的逻辑管 网处 于联 动 的运行 状态 。 3 天然气 管 网网络分 析 实例 在川 气东送数字 管道 科研 项 目中采用 E S R I 公 司的 Ar c G I S产 品 ， 利用 面 向对 象 的 Ge o D a t a b a s e数 据模 型来描述 从 四川 到 上 海 的天 然气 长输 管 道 在 沿线地区的管网分布 。管网有一个气源 ， 沿线经各 分输站进入各支线 ， 到达的城市 门站都是一个汇 ， 气体 由气源流 向各分输站 。在建立几何 网络的同 时 ， 通 过 Ge o Da t a b a s e的 域 和检 查 规则 ， 形 成 管 网 空 间和属性 的整体 约束 规则 ， 建立 含有 拓扑 关 系的 逻辑 网络 。逻 辑 网络 在 进 行 生 产 运 营调 度 中可 进 行 开关 阀分析 、 调度 流 程模 拟等 功能 。 3 ． 1 生成工 艺流 程 图 工 艺 流 程 图 是 用 简 化 的 符 号 在 有 限 的 幅 面 上 尽 可 能 完 整 地 展 现 站 场 中大 量 的设 备 、 线 路 ， 并 清 晰 地 展 现 各 个 对 象 之 间 的连 接 关 系 和 运 行 状态 。相对 于地 理 图准确 的空 问定位 网络 资源 中 的设 备 、 线 路 ， 工 艺 流 程 图 不 关 心 它 们 的 具 体 空 间位 置 ， 没 有 地 理 上 的 空 间 位 置 、 距 离 和 比 例 尺 等 因子 ， 因此 工 艺 流 程 图表 现 的 就 是 站 场 内 的 逻 辑 网络 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 5期 冯立法．天然气管 网数字化 中的网络应用 站 场 的工 艺 流程 通 过 阀 的 开 关 来 控 制 ， 如 试 压 、 清管、 检修等情况下 ， 根据生产需要 ， 站 内天然 气的经过路径、 方向都可能发生变化。因此 阀的开 关状 态 改 变 着 站 场 的逻 辑 网 络 ， 将 逻 辑 网络 以 简 单 、 规则 的 方式 画成 图形 ， 即工艺 流程 图 。 将阀作为点要素 ， 取 自 S CA DA系统的实时开 关状态作为它在逻辑 网络 中的属性值。随着 阀的 开关状态变化 ， 逻辑 网络中阀的障碍值发生变化 ， 断开时障碍值设为极大 ， 连通时为“ 0 ” ， 即无障碍。 利 用 图的遍 历可 以快 速 获 得站 场 的各 设 施 的连 通 性 ， 从而得到当前相关的工艺流程图。 3 ． 2开关 阀分 析 在天然气生产 中开关 阀是最基本的操作 。正 常生产 中的倒 流程 、 维护及检修 、 清管 、 调压等作 业 ， 以及 紧 急状 态下 的关 断 等 操 作 ， 都 是 通 过 开 关 阀实现的。由于工艺流程 的复杂性和设施 、 设备 的 多样性 ， 而且流程互相关联 ， 因此 开关 阀操作很关 键 。实施一个业务操作 ， 需要考虑整体流程不能失 误 ， 相关 的 阀 门都 需 进行 正常 的操作 。 在启 动或关闭一个阀门时， 利用广度搜索和深 度搜 索根 据 逻辑 网络 的连 通性 向下 游遍 历 ， 可 以检 索到所有受影响的设施 ， 可以分析这些设施的运转 是否能承受上游造成的介质压力升 高或降低的波 动 ， 同时可以分析受该管段影响的终端用户范围和 数 量等 。 同样 ， 在启动或关 闭一个 阀门时 ， 利用图的遍 历方 法根 据 逻辑 网络 的连 通性 向上 游遍 历 ， 可 以确 定 对这个 阀 门有 影 响的设 施 。在某 处 管段 泄漏 时 ， 关 断上游 阀门后 ， 可 能使 上 游 管 线 的压 力 升 高 ， 因 此需要调整上游供气的压力 ， 使得压力降低到正常 的范 围 。 3 ． 3流 程 调度模 拟 在管 网需要进行流程的调整时， 在 当前逻辑管 网上可先 对 各设施 进 行模 拟操 作 ， 如 阀 门的开关 状 态设置 、 设施参数调整等 ， 各设施模拟调整之后 ， 通 过重新计算逻辑网络 ， 使获得的新的逻辑 网络的连 通 性 、 介 质流 向帮 助用 户判 断调 整后 的流 程是 否符 合预期的结果 ， 从而模拟 出管网调整后 的运行情 况 ， 并 可根 据 相关 的规 则 进行 逻 辑 管 网 的检 测 ， 以 确定开关阀方案是否可行 ， 生成整体的调度方案 。 4 结束语 网络分析作为 GI S的深层应 用， 其基 础是抽 象出合理的逻辑 网络。在应用于天然气管道 的业 务 时 ， 逻 辑 网络 可 以 和 S C ADA 系 统 、 仿 真 系 统 、 E S D系统结合 ， 使逻辑网络能体现实时状态 ， 能根 据 实 时状态 的不 同更 新 自己的结 构 ， 实 现生 产管 理 更大程度的 自动化和智能化 。可见， 网络分析在天 然气生产运 营的应用上还有很大的发展空间。 参 考文献 [1] 乔淑娟 ， 王华 ， 崔 阳． 城 市地 下管 网地理信 息系统 空 间 数 据 模 型 研 究 [ J ] ．计 算 机 工 程 与 设 计 ， 2 0 0 6 ， 1 7 3 2 0 13 2 0 3 ． [2] 杨亮洁 ， 牟乃夏． 燃气管网地理信息系统的网络分 析E J 3 ．煤 气与热力 ， 2 0 0 5 ， 0 5 4 6 ． [3] 陶陶， 闾国年 ， 张书亮．GI S技术 支持下 的给水管 网模型 与 网络分析 [ J ] ．给水排水 ， 2 0 0 5 ， 3 1 2 1 0 4 1 0 7 ． [4] 莫善军 ， 冯启 民， 邬亲敏．Ar c l n f o平 台下燃气管 网事故观法 分析 的技 术 实 现 [ J ] ．计 算 机 应用 与软 件 ， 2 0 0 7 ， 2 4 2 9 19 4 ． [5] 林伟华 ， 伍永 刚， 曾 文 ， 等． 燃 气管 网爆 管分 析模 型 研究 [ J ] ．测绘科学 ， 2 0 0 7 ， 3 2 6 1 6 2 1 6 3 ． [6] 李先奇 ， 普致远 ， 张勇传 ， 等．配电网停 电管理 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