【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及管道布局數(shù)據(jù)優(yōu)化，尤其涉及一種基于差分進化算法的智能管道布局優(yōu)化方法及系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
1、隨著計算機技術(shù)的發(fā)展和數(shù)學優(yōu)化理論的成熟。最早的優(yōu)化方法主要依賴于傳統(tǒng)的數(shù)學規(guī)劃技術(shù)，如線性規(guī)劃和非線性規(guī)劃，但受限于問題復(fù)雜性和計算能力，效果有限。隨著進化計算的興起，特別是初差分進化算法(dea)的提出，優(yōu)化領(lǐng)域迎來了一場革命。dea以其簡單而高效的特點迅速成為管道布局優(yōu)化的重要工具之一。dea通過模擬生物進化過程中的競爭和適應(yīng)性機制，通過迭代更新個體解來逼近最優(yōu)解。這種基于種群的全局優(yōu)化方法，使得其在處理復(fù)雜的非線性、多模態(tài)管道布局優(yōu)化問題時表現(xiàn)突出。隨著計算能力的提升和進化算法理論的深入研究，dea不斷得到改進和擴展，如改進的差分進化算法(de)變體，如自適應(yīng)差分進化(ade)、多目標差分進化(mde)、并行差分進化(pde)等。這些變體針對不同的優(yōu)化問題提供了更精確和高效的解決方案。然而，目前現(xiàn)有技術(shù)往往只側(cè)重于單一優(yōu)化目標，如空間利用率或結(jié)構(gòu)優(yōu)化，缺乏綜合考慮，同時優(yōu)化過程依賴于手動調(diào)整或經(jīng)驗規(guī)則，容易受主觀因素和限制條件影響，導致管道布局優(yōu)化的準確性較低。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、基于此，有必要提供一種基于差分進化算法的智能管道布局優(yōu)化方法及系統(tǒng)，以解決至少一個上述技術(shù)問題。
2、為實現(xiàn)上述目的，一種基于差分進化算法的智能管道布局優(yōu)化方法，所述方法包括以下步驟：
3、步驟s1：獲取初始管道布局數(shù)據(jù)；對對初始管道布局數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)預(yù)處理，生成標準初始
4、步驟s2：對初始管道三維模型進行管道空間利用率計算，得到管道空間利用率數(shù)據(jù)；對初始管道三維模型進行異常管道區(qū)域劃分，得到管道異常區(qū)域數(shù)據(jù)；通過管道空間利用率數(shù)據(jù)和管道異常區(qū)域數(shù)據(jù)對初始管道三維模型進行管道空間路徑優(yōu)化，生成管道布局空間優(yōu)化數(shù)據(jù)；
5、步驟s3：獲取管道流體數(shù)據(jù)和管道流量數(shù)據(jù)；基于管道流體數(shù)據(jù)對初始管道三維模型進行管道流動情況分析，生成管道連接點流動情況數(shù)據(jù)；根據(jù)管道連接點流動情況數(shù)據(jù)對管道傳輸連接點進行管道連接頭形態(tài)優(yōu)化，生成管道連接頭形態(tài)優(yōu)化數(shù)據(jù)；通過管道連接頭形態(tài)優(yōu)化數(shù)據(jù)對管道流量數(shù)據(jù)進行管道管徑調(diào)整，生成管道管徑調(diào)整數(shù)據(jù)；通過管道連接頭形態(tài)優(yōu)化數(shù)據(jù)和管道管徑調(diào)整數(shù)據(jù)對初始管道三維模型進行管道結(jié)構(gòu)優(yōu)化，生成管道布局結(jié)構(gòu)優(yōu)化數(shù)據(jù)；
6、步驟s4：獲取管道流動溫度數(shù)據(jù)；對管道流動溫度數(shù)據(jù)進行管道熱膨脹及收縮量計算，得到管道熱膨脹數(shù)據(jù)和管道收縮量數(shù)據(jù)；基于管道熱膨脹數(shù)據(jù)和管道收縮量數(shù)據(jù)對初始管道三維模型進行熱補償優(yōu)化，生成管道熱補償優(yōu)化數(shù)據(jù)；根據(jù)管道熱補償優(yōu)化數(shù)據(jù)進行材料熱膨脹性能評估，生成管道材料熱膨脹性能數(shù)據(jù)；通過管道材料熱膨脹性能數(shù)據(jù)和管道熱補償優(yōu)化數(shù)據(jù)進行管道空間材料優(yōu)化，生成管道布局材料優(yōu)化數(shù)據(jù)；
7、步驟s5：將管道布局空間優(yōu)化數(shù)據(jù)、管道布局結(jié)構(gòu)優(yōu)化數(shù)據(jù)和管道布局材料優(yōu)化數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)集成，生成管道布局優(yōu)化因子；根據(jù)差分進化算法對管道布局優(yōu)化因子進行管道布局優(yōu)化，生成管道布局優(yōu)化數(shù)據(jù)，以執(zhí)行智能管道布局優(yōu)化排布，生成管道布局優(yōu)化方案。
8、本專利技術(shù)通過獲取初始管道布局數(shù)據(jù)，并對其進行預(yù)處理和標準化，生成初始管道的三維模型，確保從初始數(shù)據(jù)出發(fā)，準備好進行后續(xù)優(yōu)化所需的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和模型。利用管道空間利用率數(shù)據(jù)和異常區(qū)域數(shù)據(jù)，對初始管道模型進行路徑優(yōu)化，可以提高管道在空間內(nèi)的布局效率和優(yōu)化異常管道區(qū)域，從而改善整體布局的合理性和可操作性。通過分析管道流體數(shù)據(jù)和流量數(shù)據(jù)，評估管道的流動情況，并根據(jù)結(jié)果優(yōu)化管道連接頭形態(tài)和管徑，有助于優(yōu)化管道系統(tǒng)的流體動力學特性和流體傳輸效率。計算管道在不同溫度下的熱膨脹和收縮量，并據(jù)此進行熱補償優(yōu)化和材料熱膨脹性能評估，可以確保管道在不同工況下的穩(wěn)定性和安全性。集成前述優(yōu)化數(shù)據(jù)，通過差分進化算法進行管道布局優(yōu)化，生成最終的管道布局優(yōu)化方案，綜合考慮了空間利用率、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、流體傳輸效率和熱力學特性等多方面因素，以實現(xiàn)整體的智能化布局優(yōu)化。因此，本專利技術(shù)通過利用差分算法綜合考慮了管道空間、結(jié)構(gòu)以及材料進行綜合布局優(yōu)化，提高了管道布局優(yōu)化的準確性和全面性。
9、優(yōu)選的，步驟s1包括以下步驟：
10、步驟s11：獲取初始管道布局數(shù)據(jù)；
11、步驟s12：對初始管道布局數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)預(yù)處理，生成標準初始管道布局數(shù)據(jù)，其中標準初始管道布局數(shù)據(jù)包括數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)去噪、數(shù)據(jù)缺失值填充和數(shù)據(jù)標準化；
12、步驟s13：對標準初始管道布局數(shù)據(jù)進行管道空間數(shù)據(jù)提取，得到管道空間數(shù)據(jù)；對管道空間數(shù)據(jù)進行三維點云轉(zhuǎn)換，生成管道空間點云數(shù)據(jù)；
13、步驟s14：基于管道空間點云數(shù)據(jù)進行管道三維建模，生成初始管道三維模型。
14、本專利技術(shù)通過收集初始的管道布局數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可以來自各種來源，例如圖紙、傳感器數(shù)據(jù)或現(xiàn)有的數(shù)字模型。原始的管道布局數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)包含噪聲、不完整或未標準化的信息。對初始管道布局數(shù)據(jù)進行清洗和標準化處理，以確保數(shù)據(jù)的質(zhì)量和一致性，移除數(shù)據(jù)中的錯誤或不相關(guān)的信息，減少或消除數(shù)據(jù)中的噪聲，以提高數(shù)據(jù)的準確性，通過插值或其他方法填補缺失的數(shù)據(jù)點，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為標準格式，便于后續(xù)處理和分析。從標準初始管道布局數(shù)據(jù)中提取空間數(shù)據(jù)，并將其轉(zhuǎn)換為三維點云數(shù)據(jù)，識別并提取管道的空間位置信息和幾何形狀。將管道的空間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為三維點云數(shù)據(jù)，這是一種用于表示三維空間中物體的離散點集合，生成的三維模型能夠直觀地展示管道布局，便于分析和決策。
15、優(yōu)選的，步驟s2包括以下步驟：
16、步驟s21：對初始管道三維模型進行管道占用體積分析，得到初始管道空間占用體積數(shù)據(jù)；基于初始管道空間占用體積數(shù)據(jù)對初始管道三維模型進行可用空間分析，生成初始管道可用空間數(shù)據(jù)；
17、步驟s22：利用初始管道空間占用體積數(shù)據(jù)和初始管道可用空間數(shù)據(jù)進行空間填充率計算，得到初始管道空間填充率；對初始管道三維模型進行管道密度評估，生成初始管道密度數(shù)據(jù)；
18、步驟s23：通過初始管道空間填充率和初始管道密度數(shù)據(jù)進行管道空間利用率計算，得到管道空間利用率數(shù)據(jù)；
19、步驟s24：對初始管道三維模型進行異常管道區(qū)域劃分，得到管道異常區(qū)域數(shù)據(jù)；通過管道空間利用率數(shù)據(jù)和管道異常區(qū)域數(shù)據(jù)對初始管道三維模型進行管道空間路徑優(yōu)化，生成管道布局空間優(yōu)化數(shù)據(jù)。
20、本專利技術(shù)通過對初始的三維管道模型進行分析，以獲取初始管道所占用的空間體積數(shù)據(jù)，可以了解當前管道布局的關(guān)鍵，幫助識別各管道所占據(jù)的空間。基于占用體積數(shù)據(jù)，分析初始三維模型中的可用空間，生成初始管道的可用空間數(shù)據(jù)。這一步驟確定了管道之外的可用空間，可以用于未來的優(yōu)化。利用初始管道的占用體積數(shù)據(jù)和可用空間數(shù)據(jù)，計算空間填充率，可以幫助了解現(xiàn)有空間的利用程度。評估初始三維管道模型的管道密度，生成初始管道密度數(shù)據(jù)，可以評估管道在空間中的分布情本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
1.一種基于差分進化算法的智能管道布局優(yōu)化方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于差分進化算法的智能管道布局優(yōu)化方法，其特征在于，步驟S1包括以下步驟：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于差分進化算法的智能管道布局優(yōu)化方法，其特征在于，步驟S2包括以下步驟：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于差分進化算法的智能管道布局優(yōu)化方法，其特征在于，步驟S24包括以下步驟：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于差分進化算法的智能管道布局優(yōu)化方法，其特征在于，利用管道空間利用率數(shù)據(jù)對管道空間分層數(shù)據(jù)進行管道密度優(yōu)化包括：
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于差分進化算法的智能管道布局優(yōu)化方法，其特征在于，步驟S3包括以下步驟：
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于差分進化算法的智能管道布局優(yōu)化方法，其特征在于，利用管道流量需求分析數(shù)據(jù)進行管道管徑調(diào)整包括：
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于差分進化算法的智能管道布局優(yōu)化方法，其特征在于，步驟S4包括以下步驟：
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于差分進化算法的智能管道布局優(yōu)
10.一種基于差分進化算法的智能管道布局優(yōu)化系統(tǒng)，其特征在于，用于執(zhí)行如權(quán)利要求1所述的基于差分進化算法的智能管道布局優(yōu)化方法，該基于差分進化算法的智能管道布局優(yōu)化系統(tǒng)包括：
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于差分進化算法的智能管道布局優(yōu)化方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于差分進化算法的智能管道布局優(yōu)化方法，其特征在于，步驟s1包括以下步驟：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于差分進化算法的智能管道布局優(yōu)化方法，其特征在于，步驟s2包括以下步驟：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于差分進化算法的智能管道布局優(yōu)化方法，其特征在于，步驟s24包括以下步驟：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于差分進化算法的智能管道布局優(yōu)化方法，其特征在于，利用管道空間利用率數(shù)據(jù)對管道空間分層數(shù)據(jù)進行管道密度優(yōu)化包括：
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于差分進...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：任偉，
申請(專利權(quán))人：勝利油田勝鑫防腐有限責任公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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