摘要：现阶段，我国燃气输配管网规模不断扩大，燃气管网运行的安全性、稳定性和可靠性受到越来越多的关注。本文介绍了燃气输配管网水力计算的基本方法理论，对遗传算法、神经网络算法在燃气管网优化设计中的应用进行总结和分析，以期为相关研究提供一定的参考。
关键词：燃气管网；管网优化；遗传算法
引言
随着经济的发展，人们的生活水平不断提高，人们对于新能源的开发利用不断更新，这就要求城镇燃气管网的建设基础设施必须安全和完善。加强城镇燃气管网的优化设计，以满足居民的要求和提高生活的便利，同时还要考虑到能源的利用率和降低耗能的环保意识，以达到真正意义上的城镇燃气管网优化设计。但在实际的城镇管网建设中，随着城镇管道的建设规模的扩大也带来了新的问题，使燃气管网错综复杂。因此，要了解影响城镇燃气管网设计所面临的问题和具体的施工方案措施，保障城镇居民的能源使用安全，同时合理利用资源降低能耗。
1燃气管网规划设计原则
（一）安全性原则。在城市规划中的市政燃气管网规划设计工作中，安全是首先需要注重的内容，在市政燃气管网规划设计工作中，要保证管网建设的安全和稳定性，这是进行天然气输送的前提条件。（二）先进性原则。随着社会现代化科学技术的发展，在计算机技术的发展背景下，社会已经逐渐步入人工智能的时代，在这种形式下，城市规划中的市政燃气管网的规划设计工作也依靠先进技术取得比较明显的进步。在传统的市政燃气管网规划设计工作中，主要是依靠人工展开工作，但是在新技术的支撑下，我们应该坚持先进性的原则，在市政燃气管网规划设计工作中加强对互联网技术和物联网技术的应用，利用先进技术全真模拟市政燃气管网的规划设计工作，全面演示和推测在真是铺设工作中可能存在的问题，然后根据这些问题制定相应的对策，为真的是市政燃气管网规划设计工作提供保障，提高其安全性。
2城镇燃气管网优化的考虑因素
2.1管网的压力调节装置
在天燃气管网之中，一个重要的装置叫做压力调节装置，它能够对天燃气管网内部的压力进行调节，对整个天燃气的运输起到重要的作用，因此想要做好城镇燃气管网的优化，就必须要考虑到压力调节装置。压力调节装置具有超压自动切断的功能，具有此功能的压力调节装置，能够有效地保证极端情况下，燃气管道不会发生过压爆炸的情况，提高了天燃气在使用过程中的安全性。而其还具有的另外一个功能就是主副调压功能，它是指在紧急情况出现之后，假设主调压器功能已经丧失，则副调压器仍然能够正常工作，在一定程度能够满足人们在日常生活中对于天燃气的需求。同时具有主副调压功能的压力调节装置，可以让主副两个内部调压器分开工作，减少了资源浪费的同时也能够满足人们日常对于天燃气的需要。
2.2城镇燃气管网管材质量选择和把控
使用普通的管材材质容易产生不耐用、腐蚀的问题，加上地下潮湿的环境和土壤中所带有腐蚀性的成分，在不断破坏管材之后，出现管材开裂，在没有任何保护的作用下极易引起燃气泄漏，造成安全隐患。很多燃气公司为节约成本，采用普通的钢材，虽然看起来坚固耐用，但往往易受腐蚀，在后期对管道的维护造成不必要人力、物力的浪费，也给技术人员增加了工作难度和危险系数。在选择城镇管网铺设的材料时，要充分考虑管道的使用寿命以及抗腐蚀性较强的材料，比如PE管道，它具有抗腐蚀性强，使用寿命长，并且成本低等优点，同时也降低了后期维护的成本。
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3燃气管网优化设计方法
3.1在进行管网铺设之前要充分进行实地考察
在设计方案的确立之中，应当考虑到具体的铺设地点和周围建筑的影响，可以参考其他城镇的天燃气管网设计，但是不能照搬照抄，应当从实际出发，实事求是地制定出科学合理的铺设计划。在设计之中也应当考虑不同气压的燃气管道具体分布，在需求燃气量较大的区域，所需要的燃气管道气压也就越高，就应当把高气压的燃气管道铺设在此附近，并且要预留出一定后期扩建的空间，对于民用住宅地狱，往往所需要的燃气量小，气压也就相应低很多，在此种地区就应当采用低压管道铺设。设计出这种具有分级分压的铺设方案，充分体现出了因地制宜的原则，并且可以保障各种燃气需求方对于燃气不同的要求，并且减少后期重新翻修的成本，所谓一举两得。
3.2蚁群算法在管网优化的应用
蚁群算法是一种通过模拟自然界中蚂蚁群寻觅食物时发现最短路径行为的寻找最优解的启发式搜索算法。蚁群算法采用正反馈机制从而能够较快地寻找到较优值或最优值，采用分布式计算从而有效提高算法效率和避免过早收敛，因此蚁群算法具有启发性、鲁棒性、并行性等优点，但也存在局部最优解和搜索时间较长的问题。目前蚁群算法已广泛应用于在旅行商问题、Job-shop问题、分配问题等方面，蚁群算法在燃气管网优化设计中的应用主要在以燃气管网建设费用和运营所需费用最低为优化目标，建立数学模型，提高管网设计的经济效益和合理性。
3.3遗传算法优化
遗传算法是模拟运用生物学所研究的自然界中生物进行自然选择的方式而形成的一种具有现实意义的可进行优化选择的算法。其应用方式为先假设以x为目标函数的参数向量，那么f（x）则表示为待优化的目标函数。以下就是运用遗传算法对目标函数f（x）进行优化的一般步骤：（1）生成初始种群：随机生成一些符合条件的参数向量，将这些表示个体的参数向量假设为N个并组成一个初始种群。然后，选择常用的二进制编码方式对每个参数向量进行编码得到“染色体”。（2）计算这N个个体的适应度函数值。（3）交叉：在每个个体的适应度取值中随机抽取2个个体（适应度取值越大的个体，被抽中的可能性就越大）。接着对抽取到的2个个体采用单点交叉的方式进行交叉得到2个新的子代。持续重复该过程直到得到N个新的个体。（4）变异：以一个较小的概率选择某一个体的染色体上的某一位点进行变异操作，从而对某些个体进行微小的改变，以增加群体的多样性。（5）重复以上（2）~（4）过程，直至满足终止的条件。
3.4对于城镇网管建设的严格监控管理
燃气管网的建设过程中需要监督工作的配合，以达到管网铺设的质量保证，燃气公司应该外包给正规的监理公司管理，做好监督工作，对管网铺设整个过程进行严格的监督，要求施工人员不能存在侥幸心理，监管人员不能对其松懈。做好提前预警的准备，发现问题时采取相应的措施在及时解决问题。以最快的速度设计好解决方案，以达到降低损失的效果，为后期燃气管网的建设做好长期准备，避免引发严重的安全问题。
结语
综上所述，市政燃气管网规划设计工作是城市建设中一项比较重要的工作内容，具有系统性和长期性的特点，并且这项技术和人们的生命财产安全之间具有直接的联系，因此在城市规划建设工作中，需要切实做好市政燃气管网规划设计工作。在实际的管网规划设计工作中，根据城市规划建设标准制定比较合理有效的市政燃气管网规划设计方案，在全面分析相关数据的基础上展开市政管网规划方案设计工作，为市政燃气管网建设工作打下坚实的基础。
参考文献
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[4]张德久，王三石.浅谈城市燃气管网优化设计方法[J].企业技术开发，2015，34（2）：7-8.
论文作者:刘海霞
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年18期
论文发表时间:2019/12/10
标签：管网论文; 燃气论文; 算法论文; 工作论文; 规划设计论文; 城镇论文; 市政论文; 《建筑学研究前沿》2019年18期论文;