油井维护的设置调度与原油运输的网络设计.docxVIP

2015年成都理工大学校内数学建模竞赛论文题 目编 号B队编号88参赛队员姓 名学号专业张萌立201313030206计算机科学与技术何理201305090108空间信息与数字技术何龙201305090110空间信息与数字技术二0一五年五月二十五日B题油井维护的设置调度与原油运输的网络设计摘要本文讨论了如何设置油田维护班、油田维护班与其管辖范围内的油田采集点的关系以及维护班的调度、原油的运输以及其最优解的问题。实质上是关于多目标的优化问题。根据题中所给的条件和问题汲取相关的约束条件和目标函数，建立模型。对于问题一，是关于油田维护班的分配管辖范围问题，首先在MATLAB环境下采用Floyd算法求出任意油田维护班与采集点之间的最短距离，从中提取92*20的矩阵，在引入0-1规划模型，然后建立以总路程最小为目标函数，以各个维护班工作量均衡为约束条件，建立优化模型，使用Matlab编程实现区域的自动划分。对于问题二，是关于如何在13个采油点同时发生事故时，调度20个维护班维修，以一个采油点当且仅当与一个维护班相匹配为约束条件，以维护班到达花费时间最小为目标函数，采用Hungary算法，建立相关模型，并用Matlab编程，求出最优解，并画图。对于问题三，如何设计将部分现有道路修建为高等级公路以快速运输原油，实际上是一个关于路线选择的最优化模型。以原油运输费用与修路费用之和达到最少为目标函数，采用Floyd算法并在两点之间根据油的可采储量进行平均加权，再用Matlab编程，求出路线，设计出最优路线方案。用原油可采储量的10倍为加权条件，求出路线，设计出另一个最优路线方案。对于问题四，如何根据现有道路修建管道路线，使修建管道的费用最少，因为管道输油的成本可以忽略不计，实际上是只要使得管道路线的总长度最小，就能达到成本最少的目标。以总长度最小为目标函数，采用Floyd算法，用Matlab编程，求得最短路径，设计出原油运输方案。关键字：Floyd算法 Hungary算法 MATLAB 0-1规划最短路径B题油井维护的设置调度与原油运输的网络设计 一、问题重述试就某油田设置维护班组和原油运输的相关情况建立数学模型分析研究下面问题：附件1中的附图给出了某油田A区的交通道路和现有的20个维护班组的设置情况示意图，相关的数据信息见附件2。维护班组每天的工作是巡视其管辖范围内的采油井，请为20个维护班组合理分配管辖范围，使各维护班组的工作量尽量均衡，且在其所管辖油井发生事故时能尽快到达。假设13个采油点同时发生漏油事故，需要调度20个维护班组实现快速维修，恢复生产。实际中一个班组最多维修一个采油点，一个采油点也仅需一个班组维修，为了尽量减少漏油损失，请给出20个维护班组的合理调度方案。（注：假设采油点的原油开采速度与可采储量成正比）（3）为了将各采油点的原油快速运输到O点（坐标原点），计划将部分现有道路修建为高等级公路，作为原油的运输专线。假设公路修建及采油期内的养护成本合计为1百万/公里，公路运输成本为0.1百万/万吨·公里，请设计一个合理的公路运输网络，使得修路和运输成本最小。再假设经过勘查，各采油点的可采储量增长了10倍，请重新设计一个合理的公路运输网络。（注：假设各采油点均可修建直线到达O点的公路）（4）管道输油具有建设成本高、输油成本低的特点。假设输油管道的修建及采油期内的养护成本合计为1千万/公里，输油成本忽略不计，且管道只能沿着现有道路修建。请对比公路运输分析修建输油管道的经济性，设计一个合理的原油运输方案。再假设经过勘查，各采油点的可采储量增长了10倍，请重新设计一个合理的原油运输方案。（注：假设各采油点均可修建直线到达O点的输油管道）二、问题分析因为油田维护班组的职能和人员配置基本相同，所以要考虑每个油田维护班组工作量的均衡下能在最短时间内到达突发事件现场，主要考虑的方向是各个维护班组管辖范围内采油点发生事故时赶往总的时间最短（最短时间转化为最短路程）与均衡每个采油点的事故率这两个因素，显然，这是个双目标问题，为了求解方便，把双目标函数单一化，将各个维护班组管辖范围内的采油点事故率均衡转化为约束条件建立模型，进而划分出区域。其中，我们引入了0-1规划模型，采用弗洛伊德算法求出图中任意两个站点之间的最短距离，在根据所建立的模型划分出具体区域。具体做法如下：1.1）、首先，依据附录中92个节点的横纵坐标，使用MATLAB编程，进而将每个节点标号、连线。如图2-1所示: 图2-1采油点之间的路线图1.2）、再用公式算出两点之间的距离（如果有路），得出92*92的邻接矩阵，其中矩阵中的元素表示两两之间的距离，若不存在路，则用一个无限大的数来代替，在MATLAB环境下利用弗洛伊德算法求出两两之间的最短路径和最短路程，然后从中抽取92个节点分别