管網(wǎng) 數(shù)據(jù)逐一輸入。在繪制地圖時(shí)，建議不同元素分圖層管理。
[0062]S205、對(duì)所述圖形數(shù)據(jù)文件通過(guò)圖形遍歷的方式進(jìn)行操作；
[0063] 在完成圖形文件的建立之后，就可以將供熱管網(wǎng)的信息輸入到系統(tǒng)中。完成數(shù)據(jù) 輸入之后就要對(duì)圖形進(jìn)行操作以及數(shù)據(jù)分析處理，為管網(wǎng)布局優(yōu)化提供前提條件。圖形操 作的目的是為了確保輸入的圖形數(shù)據(jù)準(zhǔn)確無(wú)誤，能夠進(jìn)入下一步計(jì)算。數(shù)據(jù)分析處理主要 目的將圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成矩陣，包括關(guān)聯(lián)矩陣、基本回路矩陣、權(quán)矩陣。
[0064] 圖形操作主要是通過(guò)圖形遍歷操作來(lái)完成。遍歷是指從圖中某一點(diǎn)出發(fā)，經(jīng)過(guò)圖 的所有節(jié)點(diǎn)，且每個(gè)節(jié)點(diǎn)只通過(guò)一次的過(guò)程。如果圖能夠完成遍歷則表明它必定是連通圖。 對(duì)于連通的供熱管網(wǎng)圖就可以判斷輸入管網(wǎng)可以進(jìn)行管網(wǎng)計(jì)算。
[0065] S206、通過(guò)所述熱力管網(wǎng)布局優(yōu)化數(shù)學(xué)模型對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理；
[0066] 在完成圖形操作之后即可進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理。數(shù)據(jù)分析處理就是將圖轉(zhuǎn)換為矩 陣。這里也用到網(wǎng)絡(luò)分析的連通性分析，方法依然是遍歷，求解最小生成樹(shù)。在供熱管網(wǎng)中， 我們可以把管段和節(jié)點(diǎn)的阻抗作為分支權(quán)值，賦予各個(gè)管段和節(jié)點(diǎn)，這樣構(gòu)成圖為賦權(quán)圖。 最小生成樹(shù)指在生成樹(shù)中賦權(quán)值最小的生成樹(shù)。
[0067]具體的，最小生成樹(shù)方法為：
[0068] prim算法（普里姆算法）的基本思想：假設(shè)G = (V，E)是一個(gè)具有n個(gè)頂點(diǎn)的連 通網(wǎng)，T = (U，TE)是G的最小生成樹(shù)，其中U是T的頂點(diǎn)集，TE是T的邊集，U和TE的初值 均為空集。算法開(kāi)始時(shí)，首先從V中任取一個(gè)頂點(diǎn)（假定取V0)，將它并入U(xiǎn)中，此時(shí)U = IV0}，然后只要U是V的真子集，就從那些其一個(gè)端點(diǎn)已在T中，另一個(gè)端點(diǎn)仍在T外的所 有邊中，找一條最短（即權(quán)值最小）邊，假定為（i，j)，其中Vi G U，Vj G (V-U)，并把該邊 (i，j)和頂點(diǎn)j分別并入T的邊集TE和頂點(diǎn)集U，如此進(jìn)行下去，每次往生成樹(shù)里并入一個(gè) 頂點(diǎn)和一條邊，直到n-1次后就把所有n個(gè)頂點(diǎn)都并入到生成樹(shù)T的頂點(diǎn)集中，此時(shí)U = V， TE中含有n-1條邊，T就是最后得到的最小生成樹(shù)。可以看出，在普里姆算法中，是采用逐 步增加U中的頂點(diǎn)，常稱為"加點(diǎn)法"。
[0069] S207、通過(guò)可視化編程語(yǔ)言建立熱力管網(wǎng)布局設(shè)計(jì)可視化界面。
[0070]通過(guò)常用的可視化編程語(yǔ)言建立熱力管網(wǎng)布局設(shè)計(jì)可視化優(yōu)化系統(tǒng)界面。
[0071]綜上述建立空間數(shù)據(jù)庫(kù)和屬性數(shù)據(jù)庫(kù)，然后是建立圖形文件和相應(yīng)屬性，再后來(lái) 是對(duì)圖形文件的操作以及對(duì)空間數(shù)據(jù)的分析和對(duì)屬性數(shù)據(jù)的計(jì)算。
[0072]在進(jìn)行供熱管網(wǎng)水力計(jì)算時(shí)，結(jié)合圖形編輯和操作可以像傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方式在CAD平 臺(tái)上畫(huà)圖一樣，簡(jiǎn)單而且直觀。完成圖形數(shù)據(jù)輸入后，建立的屬性數(shù)據(jù)表，將管網(wǎng)計(jì)算已知 的數(shù)據(jù)逐一輸入。每個(gè)管段都有相應(yīng)的屬性窗口。
[0073]至此，整個(gè)管網(wǎng)布局優(yōu)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)基本形成，可以實(shí)現(xiàn)空間及屬性創(chuàng)建查詢功能、 圖形輸入編輯操作功能等進(jìn)行熱力管網(wǎng)布局優(yōu)化的簡(jiǎn)化操作。
[0074]具體的，熱力管網(wǎng)布局優(yōu)化數(shù)學(xué)模型如下：
[0075](公式1)
[0076] s ? tAX = G (公式 2)
[0077] Dt =〇(公式 3)
[0078]其中：
[0079] M為熱網(wǎng)原始圖中的熱用戶和熱源點(diǎn)的數(shù)目，n為熱網(wǎng)走向方案中管段的數(shù)目，對(duì) 于所有的方案，n = m-1 :士為方案中編號(hào)為j的管段的內(nèi)徑（米）；1 ,為第j管段的長(zhǎng)度 (米）；f, (d,)為第j管段的單位長(zhǎng)度造價(jià)，是d,和敷設(shè)方式的函數(shù)（萬(wàn)元/米）；s為方案 的管網(wǎng)總造價(jià)（萬(wàn)元）；A為mXn維構(gòu)造矩陣，它單值地反映管網(wǎng)圖式的結(jié)構(gòu)。其元素取 值：若節(jié)點(diǎn)k是管段j的起點(diǎn)，則a k]= -1 ;若節(jié)點(diǎn)k與管段j無(wú)關(guān)，則a k]= 0,熱媒從管段 起點(diǎn)流向終點(diǎn)ak_j = 1 ;
[0080] X為管段流率向量，X = [X1, X2，…?，XJT，Xj為第j管段中的熱媒量（噸/時(shí)）；Gk 為節(jié)點(diǎn)負(fù)荷（噸/時(shí)）。若k節(jié)點(diǎn)是真實(shí)用戶，Gk>0 ;若k節(jié)點(diǎn)是虛用戶，Gk= 0 ;當(dāng)k節(jié)點(diǎn) 是熱源時(shí)，Gk〈0 ;G為節(jié)點(diǎn)負(fù)荷向量，G = [G1, G2, ...，GJt;目標(biāo)函數(shù)公式1表示尋求一個(gè)熱 網(wǎng)走向，使網(wǎng)中各管段的投資總和取得極小值；約束條件公式2為熱網(wǎng)各節(jié)點(diǎn)熱負(fù)荷（體現(xiàn) 在介質(zhì)流量上）平衡的約束；約束條件公式3為熱源輸出的熱負(fù)荷要滿足所有用戶的熱負(fù) 荷需求。
[0081] 綜上所述，本發(fā)明提供的一種集中熱力管網(wǎng)布局方法，是集集中供暖熱力管網(wǎng)設(shè) 計(jì)信息條件、設(shè)計(jì)約束條件，優(yōu)化設(shè)計(jì)過(guò)程及設(shè)計(jì)結(jié)果等于一體的計(jì)算機(jī)化可視化的一個(gè) 系統(tǒng)。采用本發(fā)明首先使得熱力管網(wǎng)布局路徑得到優(yōu)化，在滿足用戶熱量的需求前提下實(shí) 現(xiàn)節(jié)能經(jīng)濟(jì)集中供暖。根據(jù)模型編程，簡(jiǎn)化了熱力管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)工作，甚至非專業(yè)人員亦可 實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)?？梢暬按罅啃畔?shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)了大量空間地理重要信息，提高工作效 率，使得在熱管設(shè)計(jì)能準(zhǔn)確及時(shí)的反應(yīng)熱管布置的合理性，使管網(wǎng)系統(tǒng)安全、可靠，最終在 熱力管網(wǎng)布局優(yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)可視化、媒體化。
[0082] 如圖3所示，為本發(fā)明公開(kāi)的一種集中熱力管網(wǎng)布局系統(tǒng)，包括：
[0083] 獲取單元31，用于獲取熱力管網(wǎng)布局區(qū)域的信息參數(shù)；
[0084] 當(dāng)需要對(duì)集中熱力管網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)布局時(shí)，通過(guò)獲取單元31對(duì)待布局的熱力 管網(wǎng)區(qū)域進(jìn)行信息參數(shù)獲取。
[0085] 生成單元32,用于依據(jù)所述信息參數(shù)生成空間地理重要信息數(shù)據(jù)；
[0086] 當(dāng)獲取單元31獲取到待布局的熱力管網(wǎng)區(qū)域的信息參數(shù)后，生成單元32對(duì)獲取 到的信息參數(shù)進(jìn)行編輯、分析和處理，生成空間地理重要信息數(shù)據(jù)。
[0087] 輸出單元33,用于通過(guò)預(yù)先生成的熱力管網(wǎng)布局優(yōu)化數(shù)學(xué)模型輸出熱力管網(wǎng)布局 設(shè)計(jì)可視化界面。
[0088] 當(dāng)生成單元32依據(jù)信息參數(shù)生成空間地理重要信息數(shù)據(jù)后，輸出單元33通過(guò)預(yù) 先生成的熱力管網(wǎng)布局優(yōu)化數(shù)學(xué)模型，結(jié)合生成的空間地理重要信息數(shù)據(jù)輸出最優(yōu)的整體 熱力管網(wǎng)布局設(shè)計(jì)可視化界面。
[0089] 在上述實(shí)施例中，通過(guò)獲取熱力管網(wǎng)布局區(qū)域的信息參數(shù)，依據(jù)獲取到的信息參 數(shù)生成相應(yīng)的空間地理重要信息數(shù)據(jù)，最后通過(guò)預(yù)先生成的熱力管網(wǎng)布局優(yōu)化數(shù)學(xué)模型， 結(jié)合所述空間地理重要信息數(shù)據(jù)輸出熱力管網(wǎng)布局設(shè)計(jì)可視化界面，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)能夠 提供更加高效、經(jīng)濟(jì)、準(zhǔn)確合理的集中熱力管網(wǎng)布局。
[0090] 如圖4所示，為本發(fā)明公開(kāi)的另一種集中熱力管網(wǎng)布局系統(tǒng)，包括：
[0091] 獲取單元41，用于獲取熱力管網(wǎng)布局區(qū)域的信息參數(shù)；
[0092] 當(dāng)需要對(duì)集中熱力管網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)布局時(shí)，通過(guò)獲取單元41對(duì)待布局的熱力 管網(wǎng)區(qū)域進(jìn)行信息參數(shù)獲取。
[0093] 具體的，所述信息參數(shù)可以包括：地形地質(zhì)信息、行政區(qū)劃信息、土地利用信息和 航空相片信息。其中，土地利用信息包括道路、區(qū)域數(shù)據(jù)庫(kù)和現(xiàn)有地下管道等等。
[0094] 儲(chǔ)存單元42,用于將獲取的所述信息參數(shù)儲(chǔ)存于數(shù)據(jù)庫(kù)中；
[0095] 通過(guò)儲(chǔ)存單元42將采集的信息參數(shù)根據(jù)不同的儲(chǔ)存方式儲(chǔ)存于數(shù)據(jù)庫(kù)中，也就 是把實(shí)體的對(duì)象以表和視圖等對(duì)象進(jìn)行轉(zhuǎn)換和儲(chǔ)存。其中，所述的數(shù)據(jù)庫(kù)包含數(shù)據(jù)庫(kù)引擎， 通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)引擎可以為用戶訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)提供接口和數(shù)據(jù)操作窗口，通過(guò)數(shù)據(jù)操作窗口可以 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的新建、修改和刪除。也就是可以通過(guò)獲取的不同信息參數(shù)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)實(shí) 現(xiàn)新建、修改和刪除。
[0096] 第一建立單元43,用于建立圖形數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)之間的關(guān)系數(shù)據(jù)表；
[0097] 關(guān)系數(shù)據(jù)表就是指與圖形數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的非圖形數(shù)據(jù)列表。其中屬性數(shù)據(jù)是與圖形數(shù) 據(jù)相互對(duì)應(yīng)的。圖形數(shù)據(jù)只是反應(yīng)了節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)線的空間關(guān)系，具體的定量關(guān)系數(shù)據(jù)依然要 靠屬性數(shù)據(jù)來(lái)支撐。在供熱管網(wǎng)中，針對(duì)不同的節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)線定義相應(yīng)的屬性數(shù)據(jù)。管網(wǎng)中 節(jié)點(diǎn)按功能不同進(jìn)行分類(lèi)，可分為：熱源、用戶、管段交匯點(diǎn)、管段附件等；網(wǎng)線主要是以管 網(wǎng)為主。
[0098] 管段屬性數(shù)據(jù)包括：費(fèi)用、管徑、管長(zhǎng)、流量、壓降、流入節(jié)點(diǎn)、流出節(jié)點(diǎn)、管段編號(hào)、 系統(tǒng)編號(hào)、流速、閥門(mén)個(gè)數(shù)、彎頭個(gè)數(shù)、補(bǔ)償器數(shù)、敷設(shè)時(shí)間、埋深、管材、備注；
[0099] 節(jié)點(diǎn)和熱源的屬性：費(fèi)用、包括各自的節(jié)點(diǎn)和熱源編號(hào)，系統(tǒng)編號(hào)，各自的流量與 標(biāo)高及壓力和縱橫坐標(biāo)，備注；
[0100] 用戶和管段附件的屬性：費(fèi)用、各自的標(biāo)高和編號(hào)，附件局部阻力系統(tǒng)，輻射時(shí)間 等。
[0101] 關(guān)系數(shù)據(jù)表建立完成之后，通過(guò)與相應(yīng)的圖形數(shù)據(jù)綁定即可應(yīng)用。
[0102] 第二建立單元44,用于建立圖形數(shù)據(jù)文件；
[0103]圖形數(shù)據(jù)是供熱管網(wǎng)在計(jì)算機(jī)上最直觀的表現(xiàn)數(shù)據(jù)。它包括基本的圖形要素有： 點(diǎn)、線、面三種。在供熱管網(wǎng)的圖形數(shù)據(jù)中只有點(diǎn)和線兩種數(shù)據(jù)，分別對(duì)應(yīng)供熱管網(wǎng)中的供 熱節(jié)點(diǎn)（閥門(mén)和管道交匯點(diǎn)）和供熱管道。
[0104] 在電子地圖供熱區(qū)域規(guī)劃圖底圖上進(jìn)行管網(wǎng)布局的設(shè)計(jì)，在原有