输油管网中油品移动路径的确定方法、系统、设备和介质

技术领域

本申请属于计算机技术领域，具体涉及一种输油管网中油品移动路径的确定方法、系统、设备和介质。

背景技术

在炼油石化行业中，输油管网(也称管线、管路)是由管道及相连设备构成的网状结构，并按照工艺流程的需要，配备相应的机泵及储罐，设计安装成一个完整的系统，用于完成油料接卸及输转任务。油品移动系统(oil moving system，OMS)是油品移动计划管理、作业监视、控制、执行及跟踪于一体的储运自动化解决方案，包括设备及状态管理、移动路径管理及驱动设备等，目的是提高储运操作的可靠性、安全性及效率，同时提供操作全过程的审计追踪。在执行油品移动任务前，OMS的任务系统需要生成油品移动任务的路径；在任务运行过程中，路径上的设备需要按照类型、位置的不同，以一定规则做出运行或关闭动作。

目前原油管网排产方案仍然是通过排产人员根据经验手工编制获得，具体是利用visio软件绘制流程图，根据现场油品移动操作列表通过关键设备脚本进行路径计算，因为visio绘制流程图的设备之间是不具备连接关系的，所以需要人为去绑定和去除不可用路径，这样的做法不仅需要解析大量繁琐的操作业务流程，而且还需要耗费大量时间去除众多不可用路径信息，然后把可用路径通过visio导出存入数据库中。这种手工排产的方式人力消耗很高，效率低下，并且生产过程中的人工参与带来较多的不确定因素，可靠性较低。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于现有技术的上述缺点、不足，本申请提供一种输油管网中油品移动路径的确定方法、系统、设备和介质。

(二)技术方案

为达到上述目的，本申请采用如下技术方案：

第一方面，本申请实施例提供一种输油管网中油品移动路径的确定方法，应用于油品移动系统中，该方法包括以下步骤：

S10、获取输油管网的设备和结构信息；

S20、基于所述设备和结构信息，将所述输油管网中的每个节点设备作为一个图节点，建立所述输油管网的有向图模型；

S30、以油品移动的源设备为起点，以目的设备为终点，通过双向广度优先搜索算法遍历所述有向图模型，得到油品移动路径。

可选地，该方法还包括：

根据搜索得到的路径生成控制油品移动的控制指令；

将所述控制指令发送至DCS系统，以使所述DCS系统基于所述控制指令控制相关操作设备实现油品移动。

可选地，通过双向广度优先搜索算法遍历所述有向图模型时，采用交替逐层扩展的方式进行节点扩展。

可选地，步骤S20包括：

基于所述设备设备和结构信息，将所述输油管网中的每一个设备作为所述有向图模型一个图节点；

根据所述设备和结构信息确定两个图节点之间的边的方向，生成两个图节点之间的有向边。

可选地，步骤S30包括以下步骤：

S31、初始化两个搜索队列，分别将所述有向图模型中的起点、终点加入到两个搜索队列当中；

S32、选取两个搜索队列中节点数小的搜索队列，将第一个节点从队列中取出，将所述第一个节连通的所有节点存入当前队列当中；

S33、重复执行步骤S32，直到两个搜索队列中的节点内容有重叠，将两个搜索队列所搜索过的路径进行合并，将得到的路径作为所述油品移动路径。

可选地，所述节点设备包括管道、阀门、泵、流量计、盲板、封头、储罐、输油装置中的一种或多种。

第二方面，本申请实施例提供一种油品移动系统，该系统采用如上第一方面任一项所述的输油管网中油品移动路径的确定方法进行实时路径搜索。

第三方面，本申请实施例提供一种电子设备，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如上第一方面任一项所述的输油管网中油品移动路径的确定方法的步骤。

第四方面，本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上第一方面任一项所述的输油管网中油品移动路径的确定方法的步骤。

(三)有益效果

本申请的有益效果是：本申请提出了一种输油管网中油品移动路径的确定方法、系统、设备和介质。其中的方法应用于油品移动系统中，包括：S10、获取输油管网的设备和结构信息；S20、基于所述设备和结构信息，将所述输油管网中的每个节点设备作为一个图节点，建立所述输油管网的有向图模型；S30、以油品移动的源设备为起点，以目的设备为终点，通过双向广度优先搜索算法遍历所述有向图模型，得到油品移动路径。本申请的方法节省了人力消耗，提高了路径搜索效率；降低了生产过程中人工参与程度，避免人工控制带来的不确定因素，实现了管网复杂路径的实时动态搜索。

进一步地，本发明方法在保证算法程序的时间性能以及空间性能的前提下，具有可通用化，不会因内存溢出问题而需要对特殊场景下的复杂路径特殊处理。

附图说明

本申请借助于以下附图进行描述：

图1为本申请一个实施例中的输油管网中油品移动路径的确定方法流程示意图；

图2为本申请另一个实施例中的双向广度优先搜索过程示意图；

图3为本申请再一实施例中的电子设备的架构示意图。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。可以理解的是，以下所描述的具体的实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合；为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。

实施例一

图1为本申请一个实施例中的输油管网中油品移动路径的确定方法流程示意图，如图1所示，本实施例的输油管网中油品移动路径的确定方法应用于油品移动系统中，该方法包括以下步骤：

S10、获取输油管网的设备和结构信息；

S20、基于设备和结构信息，将输油管网中的每个节点设备作为一个图节点，建立输油管网的有向图模型；

S30、以油品移动的源设备为起点，以目的设备为终点，通过双向广度优先搜索算法遍历所述有向图模型，得到油品移动路径。

本实施例的输油管网中油品移动路径的确定方法，以OMS系统为平台，在工业生产过程中，根据业务需求动态实时进行复杂路径搜索，代替人工搜寻管网路径，既节省了人力消耗，降低了生产过程中的人工参与程度，又能够避免人工控制带来的不确定因素。

为了更好地理解本发明，以下对本实施例中的各步骤进行展开说明。

本实施例S10中，获取的设备和结构信息可以从油品移动系统中实时获取，也可以是预先获取并保存于预设地址中的设备和结构信息。具体地，设备和结构信息可以包括：设备信息、设备间的管路连接关系信息和设备之间的方向信息。

本实施例S20中，建立有向图模型的步骤包括：

将输油管网中的每个节点设备作为一个图节点；

将输油管网中设备间的每条管路作为连接两个节点的边，将管路的输油方向作为边的方向，得到输油管网的有向图模型。

本实施例S20中，节点设备包括管道、阀门、泵、流量计、盲板、封头、储罐、输油装置中的一种或多种。

实施例二

本实施例在实施例一的基础上，对本发明方法中的各个步骤具体实现过程进行详细说明。

本实施例针对在复杂的管网寻路场景当中，智能寻路的时间性能以及空间性能往往达不到用户要求，甚至某些过于复杂的场景当中，会有内存溢出的问题，以及需要算法程序根据特殊的关联关系去做特殊处理，不能做到通用化，提出了一种旨在保证算法程序的时间性能以及空间性能以及通用化的前提下，动态实时计算所需求的管网复杂路径的方法

本实施例使用Java语言进行开发，应用于管网路径搜索软件，基于双向广搜逐层交替扩展的算法原理而实现的一种跨平台、高性能的管网复杂路径实时动态搜索的解决方案，能够通用化，不会有内存溢出问题而需要对特殊场景下的复杂路径特殊处理。

本实施例中，获取的输油管网的设备和结构信息可以通过在系统中分配线程并行解析油品移动系统的btmp组件中存储的流程图获取。

本实施例中，步骤S20包括：

获取到厂区内所有设备的基础属性，包括设备编码、设备类型等属性，将每一个厂区设备抽象为一个图节点。然后根据流程图内管道的方向属性，填充所有图节点的起始节点与目标节点，这样就完成了图模型的建立。之后将每个图节点作为一个Java对象，每个图节点的Java对象存放自身的属性以及相关联设备的存储地址。

本实施例中，步骤S30包括：

初始化两个搜索队列，分别将起点、终点加入到队列当中，遵循逐层交替扩展原理，每次从队列节点数小的一方开始逐层交替扩展搜索，队列节点数相同时从起点队列开始搜索，从而可避免变回单向广度优先搜索。当从起点队列开始搜索时，将起点从队列中取出，然后将起点可以到达的所有节点存入起点队列当中。接着遵循逐层交替扩展原理，重复上述操作，直到两个队列中的节点内容有重叠，将两个队列所搜索过的路径进行合并，就能够获取到所需路径。

本实施例中，搜索图数据模型中管网的每一个设备在搜索图中称作一个图节点，每一个图节点存放自身的属性以及相关联设备的存储地址，查寻关系时只需要访问对象中相关联设备的引用地址即可，基于Java堆内存，极大提到了搜索速度。避免了传统的关系型数据库如MySql数据库基于B+树实现，每一次的查询数据，程序都需要去检索树中的数据，在图的数据过大的时候，查询关系是非常耗时、速度慢的问题。

本实施例采用双向广度优先搜索的形式，在已知起点和终点的情况下，维护两个搜索队列，分别从起点向后、终点向前进行广度优先搜索，遵循逐层交替扩展原理(每次从队列节点数小的一方开始逐层交替扩展搜索,避免变回单向广度优先搜索)，当两个队列中的访问节点相遇时，每个队列搜索到的路径合在一起便是最终路径。

以下对双向广度优先搜索过程进行说明。图2为本申请另一个实施例中的双向广度优先搜索过程示意图，如图2所示，初始化分别将起点节点与终点节点存入到两个搜索队列起点队列与终点队列中。这时起点队列与终点队列中节点数目相同，遵循逐层交替扩展原理，首先从起点队列开始搜索，将起点节点从起点队列中取出，查找起点节点的目标节点有v1、v2，将v1、v2加入到起点队列中。这时起点队列中有两个节点，终点队列中有一个节点，遵循逐层交替扩展原理，从终点队列开始搜索，将终点节点从终点队列中取出，查找终点节点的源节点有v9、v10，将v9、v10加入到终点队列中。这时起点队列与终点队列中节点数目相同，遵循逐层交替扩展原理，分别将v1、v2从起点队列中取出，查找v1、v2节点的目标节点有v3、v4、v5、v6，将v3、v4、v5、v6节点加入到起点队列中。这时起点队列中有四个节点，终点队列中有两个节点，遵循逐层交替扩展原理，分别将v9、v10从终点队列中取出，查找v9、v10节点的源节点有v7、v8，将v7、v8节点加入到终点队列中。这时起点队列中有四个节点，终点队列中有两个节点，遵循逐层交替扩展原理，分别将v7、v8从终点队列中取出，查找v7、v8节点的源节点为v4、v5，v4与v5节点在起点队列中已经访问过，因此将两个队列的搜索路径进行合并，这时便得到可用路径Start->v1->v4->v7->v9->End与路径Start->v2->v5->v8->v10。

经验证此搜索方式降低了计算机的资源消耗，极大地提升计算速度，搜索效率在节点深度超过10层之后，较传统的深度/广度优先算法可提升20倍以上，从而可以在生产作业时根据业务需求动态实时生成油品移动路径。

本实施例中，该方法还包括：

根据搜索得到的路径生成控制油品移动的控制指令；

将控制指令发送至DCS系统，以使DCS系统基于控制指令控制相关操作设备实现油品移动。

实施例三

本申请第二方面通过实施例三提供了一种油品移动系统，该系统采用如上实施例中任意一项所述的输油管网中油品移动路径的确定方法进行实时路径搜索。

本实施例的具体实现方式和达到的技术效果可参照前述输油管网中油品移动路径的确定方法的实现方式和技术效果，这里不再赘述。

实施例四

本申请第三方面通过实施例四提供了一种电子设备，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上实施例中任意一项所述的输油管网中油品移动路径的确定方法的步骤。

图3为本申请再一实施例中的电子设备的架构示意图。

图3所示的电子设备可包括：至少一个处理器101、至少一个存储器102、至少一个网络接口104和其他的用户接口103。电子设备中的各个组件通过总线系统105耦合在一起。可理解，总线系统105用于实现这些组件之间的连接通信。总线系统105除包括数据总线之外，还包括电源总线、控制总线和状态信号总线。但是为了清楚说明起见，在图3中将各种总线都标为总线系统105。

其中，用户接口103可以包括显示器、键盘或者点击设备(例如，鼠标，轨迹球(trackball)或者触感板等。

可以理解，本实施例中的存储器102可以是易失性存储器或非易失性存储器，或可包括易失性和非易失性存储器两者。其中，非易失性存储器可以是只读存储器(Read-onlyMemory，ROM)、可编程只读存储器(Programmable ROM，PROM)、可擦除可编程只读存储器(Erasable PROM，EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(Electrically EPROM，EEPROM)或闪存。易失性存储器可以是随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，其用作外部高速缓存。通过示例性但不是限制性说明，许多形式的RAM可用，例如静态随机存取存储器(Static RAM，SRAM)、动态随机存取存储器(Dynamic RAM，DRAM)、同步动态随机存取存储器(Synchronous DRAM，SDRAM)、双倍数据速率同步动态随机存取存储器(Double Data RateSDRAM，DDRSDRAM)、增强型同步动态随机存取存储器(Enhanced SDRAM，ESDRAM)、同步连接动态随机存取存储器(Sync link DRAM，SLDRAM)和直接内存总线随机存取存储器(DirectRambus RAM，DRRAM)。本文描述的存储器102旨在包括但不限于这些和任意其它适合类型的存储器。

在一些实施方式中，存储器102存储了如下的元素，可执行单元或者数据结构，或者他们的子集，或者他们的扩展集：操作系统1021和应用程序1022。

其中，操作系统1021，包含各种系统程序，例如框架层、核心库层、驱动层等，用于实现各种基础业务以及处理基于硬件的任务。应用程序1022，包含各种应用程序，用于实现各种应用业务。实现本发明实施例方法的程序可以包含在应用程序1022中。

在本发明实施例中，处理器101通过调用存储器102存储的程序或指令，具体的，可以是应用程序1022中存储的程序或指令，处理器101用于执行第一方面所提供的方法步骤。

上述本发明实施例揭示的方法可以应用于处理器101中，或者由处理器101实现。处理器101可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器101中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器101可以是通用处理器、数字信号处理器、专用集成电路、现成可编程门阵列或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本发明实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件单元组合执行完成。软件单元可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器102，处理器101读取存储器102中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。

另外，结合上述实施例中的输油管网中油品移动路径的确定方法，本发明实施例可提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上方法实施例中的任意一种输油管网中油品移动路径的确定方法。

应当注意的是，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何附图标记理解成对权利要求的限制。词语“包含”不排除存在未列在权利要求中的部件或步骤。位于部件之前的词语“一”或“一个”不排除存在多个这样的部件。本发明可以借助于包括有若干不同部件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。词语第一、第二、第三等的使用，仅是为了表述方便，而不表示任何顺序。可将这些词语理解为部件名称的一部分。

此外，需要说明的是，在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述，是指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域的技术人员在得知了基本创造性概念后，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，权利要求应该解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种修改和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也应该包含这些修改和变型在内。