油气集输管线三维路径规划研究.pdf

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1、中图分类号：TE863单位代码：10425学号：Z12060352油气集输管线三维路径规划研究ResearchforOil&GasPipelinePathPlanninginThreeDimensionalSpace工程领域：建筑与土木工程研究方向：供热、供燃气、通风及空调工程作者姓名：刘焕宇校内导师：李自力教授现场导师：陈建飞高工二〇一五年五月ResearchforOil&GasPipelinePathPlanninginThreeDimensionalSpaceAThesisSubmittedforth

2、eDegreeofEngineeringMasterCandidate：LiuHuanyuSupervisor：Prof.LiZiliS.E.ChenJianfeiCollegeofPipelineandCivilEngineeringChinaUniversityofPetroleum(EastChina)关于学位论文的独创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在指导教师指导下独立进行研究工作所取得的。尽我所知成果，论文中有关资料和数据是实事求是的，除文中已经加Ｗ标注和致谢外Ｉ本论文不包含其他

3、人已经发表或撰写的研究成果，也不包含本人或他人为获得中国石油大学一（华东）或其它教育机构的学位或学历证书而使用过的材料。与我同工作的同志对研究所做的任何贡献均已在论文中作出了明确的说明。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。■学位论文作者签名＾〇＝曰期；＾：５年５月又｜巧学位论文使用授权书本人完全同意中国石油大学（华东）有权使用本学位论文（包括但不限于其印刷版和电子版），使用方式包括但不限于：保留学位论文，按规定向国家有关部口（机构）送交、赠送和交换学位论文，允许学位论文

4、被查阅、借阅巧复印，将学位论文的全部或部分内容编入有关数掘库进行检索，采用彰印、缩印或其他复制手段保存学位论文。保密学位论文在解密后的使用授权同上。命学位论文作者签名？：叫子円期２＾＊：叫５年５月：５曰指导教师签名：曰期年月曰种身巧摘要油气管线路径规划问题是油气集输管网优化研究中一个重要的子问题。由于目前的油气集输系统优化研究中，多关注于管网设计参数如各管段管径、壁厚、保温层厚度、各站场的处理量与位置等变量的整体优化及其实现算法，对井站之间管线的具体路径规划的研究较少。由于实际铺设环境

5、中起伏地形影响着管道的铺设，农田、村庄等也会影响管线的路径选择，这些因素不但影响着管网的初期建设成本，而且对管网的运行参数如压力、温度等有不可忽视的影响。本文根据油气集输管线的建设及运行情况，以寿命期末总费用为目标函数，建立了油气集输管线三维路径规划问题模型。其中，目标函数的建立基于油气集输管线的建设及运行成本；约束条件来源于运行参数约束和施工条件约束，其中运行参数主要考虑油气集输系统的安全运行要求，施工条件约束主要考虑了地形的限制。提出了采用空间信息挖掘技术在DEM中提取地形信息，并结合自定义的障碍区域进

6、行环境建模的方法，根据DEM高程数据，求解栅格汇水面积矩阵、地形湿度指数矩阵、水流强度指数矩阵等参数，以预测季节性沟壑的产生位置，辅助油气管线路径规划。并根据路径规划问题的研究现状，选择A*算法实现了模型的求解。本文对A*算法的节点拓展进行了探讨，确认了A*算法在本问题中时间频度与探索半径和计算误差与探索半径的函数关系，在权衡计算的精度和效率后选择了48节点拓展。并依据成本模型对A*算法的各函数项进行了设计，实现了模型的求解。最后利用VS2008编制了油气集输管线三维路径规划软件，并以某油田所在区域为背景进

7、行了管线路径规划。计算结果表明，改进后的A*算法对本文建立的油气集输管线三维路径规划模型的求解结果可以较为明显的降低管线的总成本，并极大的减小因地形起伏带来的附加压力降，是对油气集输管网优化研究的重要补充，并对实际管线的铺设具有一定的指导意义。关键词：路径规划；栅格法；油气管线铺设；改进A*算法；数字地形分析ResearchforOil&GasPipelinePathPlanninginThreeDimensionalSpaceLiuHuanyu（ArchitecturalandCivilEngineeri

8、ng）DirectedbyProf.LiZiliS.E.ChenJianfeiAbstractPathplanningforoil&gasgatheringpipelineisanimportantsub-problemoftheoil&gasgatheringsystemoptimizationresearch.Mostoftheoil&gasgatheringsystemoptimizationresearc