水工隧洞风险评估方法、装置及终端设备
阅读：962发布：2020-05-08
专利汇可以提供水工隧洞风险评估方法、装置及终端设备专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种 水 工隧洞 风 险评估方法、装置及终端设备，该方法包括：获取水工隧洞的不同 位置 的水 力 学数据及巡检图像参数；建立水工隧洞的三维模型，在三维模型中对水力学数据进行流 体模 拟，得到水力学特征分布信息；通过 图像识别 对巡检图像参数进行特征提取得到各 缺陷 特征数据；根据水力学特征分布信息进行受力分析，根据分析结果得到水工隧洞的对应位置的压力值；将水力学特征分布信息及各缺陷特征数据作为评估特征，通过水力学评估模型进行加权融合，得到对应位置的风险评估值。本发明的技术方案，在缺陷特征数据的 基础 上引入水力学数据，更好的描述了水工隧洞的水文地质条件，评估准确度更高，更具有可行性。，下面是水工隧洞风险评估方法、装置及终端设备专利的具体信息内容。
1.一种水工隧洞风险评估方法，其特征在于，该方法包括：
获取水工隧洞的不同位置的水力学数据及巡检图像参数；
建立水工隧洞的三维模型，在所述三维模型中对所述水力学数据进行流体模拟，得到水力学特征分布信息；所述水力学特征分布信息包括压强分布信息、流速分布信息及紊动动能分布信息；
通过图像识别对所述巡检图像参数进行特征提取得到各缺陷特征数据；所述各缺陷特征数据包括裂缝长度、麻面面积、脱落面积、露筋长度、钙化面积及漏水水量；
根据所述水力学特征分布信息进行受力分析，根据分析结果得到水工隧洞的对应位置的压力值以用于验证所述水力学特征分布信息的可靠性；
将所述水力学特征分布信息及所述各缺陷特征数据作为评估特征，通过水力学评估模型进行加权融合，得到对应位置的风险评估值。
2.根据权利要求1所述的水工隧洞风险评估方法，其特征在于，还包括：
在获得风险评估值后，在所述水工隧洞的三维模型中确定该风险评估值对应的位置；
在所述位置处以预定的方式对该风险评估值进行标识。
3.根据权利要求2所述的水工隧洞风险评估方法，其特征在于，所述水力学评估模型为：
其中， 为隧洞风险评估值，x、y和z分别表示在X轴、Y轴及Z轴方向上的坐标值， 为所有评估特征的数目， 为第i个评估特征的权重， 为第i个评估特征的值。
4.根据权利要求2所述的水工隧洞风险评估方法，其特征在于，所述“将所述水力学特征分布信息及所述各缺陷特征数据作为评估特征”包括：
将所述水力学特征分布信息及所述各缺陷特征数据分别进行归一化处理，并将归一化结果作为评估特征。
5.根据权利要求4所述的水工隧洞风险评估方法，其特征在于，
所述“将所述水力学特征分布信息及所述各缺陷特征数据分别进行归一化处理”包括：
将所述压强分布信息减去压强均值后再除以压强标准差，得到归一化结果；将所述流速分布信息及所述紊动动能分布信息取对数，将取对数后的数据减去该分布信息对应的均值再除以对应分布信息对应的标准差，得到归一化结果；
将裂缝长度、麻面面积、脱落面积、露筋长度、钙化面积及漏水水量的值除以该缺陷特征对应标准差得到归一化结果。
6.如权利要求4所述的水工隧洞风险评估方法，其特征在于，还包括：
将所述评估特征进行对比度增强操作，得到对比度增强的评估特征，将所述对比度增强的评估特征通过水力学评估模型进行加权融合，得到风险评估值。
7.如权利要求1所述的水工隧洞风险评估方法，其特征在于，根据网格及边界条件对所述水力学数据进行流体模拟。
8.一种水工隧洞风险评估装置，其特征在于，该装置包括：
获取模块，用于获取水工隧洞的不同位置的水力学数据及巡检图像参数；
流体模拟模块，用于建立水工隧洞的三维模型，在所述三维模型中对所述水力学数据进行流体模拟，得到水力学特征分布信息；所述水力学特征分布信息包括压强分布信息、流速分布信息及紊动动能分布信息；
特征提取模块，用于通过图像识别对所述巡检图像参数进行特征提取得到各缺陷特征数据；所述各缺陷特征数据包括裂缝长度、麻面面积、脱落面积、露筋长度、钙化面积及漏水水量；
受力分析模块，用于根据所述水力学特征分布信息进行受力分析，根据分析结果得到水工隧洞的对应位置的压力值以用于验证所述水力学特征分布信息的可靠性；
风险评估模块，用于将所述水力学特征分布信息及所述各缺陷特征数据作为评估特征，通过水力学评估模型进行加权融合，得到对应位置的风险评估值。
9.一种终端设备，其特征在于，所述终端设备包括存储器以及处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序以使所述终端设备执行权利要求1至7任一项所述的水工隧洞风险评估方法。
10.一种计算机存储介质，其特征在于，其储存有权利要求9所述终端设备中所用的所述计算机程序。
水工隧洞风险评估方法、装置及终端设备
技术领域
背景技术
[0002] 水工隧洞地质条件和施工技术复杂，设计时对地质条件的认识尚不够全面准确，由于水工隧洞本身老化以及造价、管理等原因，水工隧洞病害问题较为突出，同时，水工隧洞是水利枢纽中的重要组成部分之一，水工隧洞线路必须与水利枢纽的建设任务相适应。
[0003] 已有的水工隧洞安全评估方法中大都以水利枢纽设备、水工隧洞地质环境条件或水工隧洞缺陷特征为主进行评估，水工隧洞风险的具体位置往往难以给出，降低了安全评估的准确性，也增加了水工隧洞维修的成本。
发明内容
[0005] 根据本发明的一个实施方式，提供一种水工隧洞风险评估方法，该方法包括：
[0006] 获取水工隧洞的不同位置的水力学数据及巡检图像参数；
[0007] 建立水工隧洞的三维模型，在所述三维模型中对所述水力学数据进行流体模拟，得到水力学特征分布信息；
[0008] 通过图像识别对所述巡检图像参数进行特征提取得到各缺陷特征数据；
[0009] 根据所述水力学特征分布信息进行受力分析，根据分析结果得到水工隧洞的对应位置的压力值以用于验证所述水力学特征分布信息的可靠性；
[0010] 将所述水力学特征分布信息及所述各缺陷特征数据作为评估特征，通过水力学评估模型进行加权融合，得到对应位置的风险评估值。
[0011] 在上述的水工隧洞风险评估方法中，还包括：
[0012] 在获得风险评估值后，在所述水工隧洞的三维模型中确定该风险评估值对应的位置；
[0013] 在所述位置处以预定的方式对该风险评估值进行标识。
[0014] 在上述的水工隧洞风险评估方法中，所述水力学评估模型为：
[0015]
[0016] 其中， 为隧洞风险评估值，x、y和z分别表示在X轴、Y轴及Z轴方向上的坐标值， 为所有评估特征的数目， 为第i个评估特征的权重， 为第i个评估特征的值。
[0017] 在上述的水工隧洞风险评估方法中，所述“将所述水力学特征分布信息及所述各缺陷特征数据作为评估特征”包括：
[0018] 将所述水力学特征分布信息及所述各缺陷特征数据分别进行归一化处理，并将归一化结果作为评估特征。
[0019] 在上述的水工隧洞风险评估方法中，所述水力学特征分布信息包括压强分布信息、流速分布信息及紊动动能分布信息，所述各缺陷特征数据包括裂缝长度、麻面面积、脱落面积、露筋长度、钙化面积及漏水水量；
[0020] 所述“将所述水力学特征分布信息及所述各缺陷特征数据分别进行归一化处理”包括：
[0021] 将所述压强分布信息减去压强均值后再除以压强标准差，得到归一化结果；将所述流速分布信息及所述紊动动能分布信息取对数，将取对数后的数据减去该分布信息对应的均值再除以对应分布信息对应的标准差，得到归一化结果；
[0022] 将裂缝长度、麻面面积、脱落面积、露筋长度、钙化面积及漏水水量的值除以该缺陷特征对应标准差得到归一化结果。
[0023] 在上述的水工隧洞风险评估方法中，还包括：
[0024] 将所述评估特征进行对比度增强操作，得到对比度增强的评估特征，将所述对比度增强的评估特征通过水力学评估模型进行加权融合，得到风险评估值。
[0025] 在上述的水工隧洞风险评估方法中，根据网格及边界条件对所述水力学数据进行流体模拟。
[0026] 在上述的水工隧洞风险评估方法中，对所述缺陷特征及该缺陷特征对应的缺陷值进行拟合，得到该缺陷特征对应的概率密度函数；
[0027] 在后续的评估过程中，根据该概率密度函数确定该类型缺陷特征对应的缺陷值，并在该缺陷值达到预定值时发出警告信息。
[0028] 在上述的水工隧洞风险评估方法中，根据所述风险评估值确定风险等级；
[0029] 在所述风险等级得到预定等级时发出警告信息。
[0030] 根据本发明的另一个实施方式，提供一种水工隧洞风险评估装置，该装置包括：
[0031] 获取模块，用于获取水工隧洞的不同位置的水力学数据及巡检图像参数；
[0032] 流体模拟模块，用于建立水工隧洞的三维模型，在所述三维模型中对所述水力学数据进行流体模拟，得到水力学特征分布信息；
[0033] 特征提取模块，用于通过图像识别对所述巡检图像参数进行特征提取得到各缺陷特征数据；
[0034] 受力分析模块，用于根据所述水力学特征分布信息进行受力分析，根据分析结果得到水工隧洞的对应位置的压力值以用于验证所述水力学特征分布信息的可靠性；
[0035] 风险评估模块，用于将所述水力学特征分布信息及所述各缺陷特征数据作为评估特征，通过水力学评估模型进行加权融合，得到对应位置的风险评估值。
[0036] 根据本发明的又一个实施方式，提供一种终端设备，所述终端设备包括存储器以及处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序以使所述终端设备执行上述的水工隧洞风险评估方法。
[0037] 根据本发明的再一个实施方式，提供一种计算机可读存储介质，其存储有上述的终端设备所使用的所述计算机程序。
[0038] 本公开的实施例提供的技术方案可以包括如下有益效果：
[0039] 本发明中一种水工隧洞风险评估方法、装置及终端设备，在缺陷特征数据的基础上引入水力学数据，充分考虑了水工隧洞在过水情况下的水动力影响，更好的描述了水工隧洞的水文地质条件，有利于水工隧洞安全评估的标准化提成，评估准确度更高，更具有可行性；通过水力学辅助巡检图像参数，不会在安全评估过程中对水工隧洞造成实际的损伤，降低了水工隧洞的维修成本。
附图说明
[0041] 为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对本发明保护范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0042] 图1示出了本发明第一实施例提供的一种水工隧洞风险评估方法的流程示意图。
[0043] 图2示出了本发明实施例提供的一种水工隧洞的三维模型的示意图。
[0044] 图3示出了本发明第二实施例提供的一种水工隧洞风险评估方法的流程示意图。
[0045] 图4示出了本发明第三实施例提供的一种水工隧洞风险评估方法的流程示意图。
[0046] 图5示出了本发明实施例提供的一种水工隧洞风险评估装置的结构示意图。
[0047] 主要元件符号说明：
[0048] 500-水工隧洞风险评估装置；510-获取模块；520-流体模拟模块；530-特征提取模块；540-受力分析模块；550-风险评估模块。
具体实施方式
[0049] 下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0050] 实施例1
[0051] 图1示出了本发明第一实施例提供的一种水工隧洞风险评估方法的流程示意图。
[0052] 该水工隧洞风险评估方法主要包括如下步骤：
[0053] 在步骤S110中，获取水工隧洞的不同位置的水力学数据及巡检图像参数。
[0054] 具体地，综合考虑水力学数据对水工隧洞管道的受力影响和水工隧洞的常见缺陷，获得影响水工隧洞安全的主要数据，如控制流域面积、占全流域面积比例、多年平均流量、最大坝高、正常蓄水位、汛期运行水位、死水位、总库容、调节性能、最大水头、最小水头、额定水头等。
[0056] 在步骤S120中，建立水工隧洞的三维模型，在三维模型中对水力学数据进行流体模拟，得到水力学特征分布信息。
[0057] 具体地，根据获取的水力学数据建立水工隧洞的三维模型，在三维模型中对所述水力学数据进行流体模拟。
[0058] 如图2所示，可将该水工隧洞的三维模型分为六个部分：空间弯管段、上平段直管、上弯段、斜井段、下弯段及下平段。
[0059] 进一步地，根据网格及边界条件对所述水力学数据进行流体模拟。
[0060] 具体地，通过古钱币型结构划分网格，以保证在取得较好的网格质量的同时保证水工隧洞边壁处网格不疏于中心处。
[0061] 对比三角形单元的收敛困难，而且会加大结构的刚度，计算结果比四边形单元结果差很多，考虑到四边形网格的优势，面网格类型选取：Quad Dominant，空间网格类型：Tetra/Mixed，网格质量为0.82。
[0062] 所述边界条件可根据获取的水力学数据进行设定，可包括正常蓄水位、入口处管道中心线高程、管径、总高差、入口处水头等。
[0064]正常蓄水位 1842m
入口处管道中心线高程 1786.25m
底管中心线高程 1686m
管径 10.6m
入口处水头 1842-1786.25=55.75m
总高差 h=1842-(1686-0.5*10.6)=161.3m
单个机组额定功率 W=42.5万千瓦
水轮机发电效率 η=0.93
入口处管道中心线高程 1786.25m
底管中心线高程 1686m
管径 10.6m
入口处水头 1842-1786.25=55.75m
总高差 h=1842-(1686-0.5*10.6)=161.3m
单个机组额定功率 W=42.5万千瓦
水轮机发电效率 η=0.93
[0065] 上表中，正常蓄水位为1842m，入口处管道中心线高程为1786.25m，底管中心线高程为1686m，管径为10.6m，入口处水头为1842-1786.25=55.75m，总高差h为h=1842-(1686-0.5*10.6)=161.3m,单个机组额定功率W为42.5万千瓦，水轮机发电效率η为0.93。
[0066] 在对水力学数据进行流体模拟后，即可得到压强分布信息、流速分布信息及紊动动能分布信息等水力学特征分布信息。
[0067] 例如，本实施例通过上表所示的数据对流体模拟结果进行说明，当然，该具体水力学数据并不构成对本方案的限定。
[0068] 流速分布信息可大概估算为：
[0069] 管道流量Q为：
[0070] 其中， 为流体密度， 的值为重力加速度的值。
[0071] 在流场计算中，流速沿程变化不大，流速最小为2.50m/s，最小值6.77m/s，若流量给定为289.1m3/s，洞径沿程不变d=10.6m，因此，沿程平均流速为：
[0072] ，其中，π为圆周率。
[0073] 在通过上述的水力学数据进行流体模拟后，得到流速分布信息可通过下表进行描述。
[0074]
[0075] 上表中，水工隧洞的三维模型中空间弯管段表面的平均流速为3.78m/s；水工隧洞的三维模型中上平段直管表面的平均流速为3.85m/s；水工隧洞的三维模型中上弯段表面的平均流速为3.87m/s；水工隧洞的三维模型中斜井段表面的平均流速为3.83m/s；水工隧洞的三维模型中下弯段表面的平均流速为3.83m/s；水工隧洞的三维模型中下平段表面的平均流速为3.88m/s。
[0076] 压强分布信息可大概估算为：
[0077] 随着水流逐渐向下流，水工隧洞内的总压在逐渐增大，这是由于重力势能转换为压能的原因，符合实际情况。最小压强出现在入口处，最大压强出现在下平段。
[0078] 根据上述的流速分布信息分别计算水工隧洞的三维模型中六个部分的压强分布信息：
[0079]
[0080] 其中， 为流体压强， 为常量， 为流速。
[0081] 在通过上述的水力学数据进行流体模拟后，得到压强分布信息可通过下表进行描述。
[0082]
[0083] 上表中，水工隧洞的三维模型中空间弯管段表面的总压强为5.17×105Pa，体内的总压强为5.17×105Pa；水工隧洞的三维模型中上平段直管表面的总压强为5.85×105Pa，体内的总压强为5.85×105Pa；水工隧洞的三维模型中上弯段表面的总压强为6.65×105Pa，体内的总压强为6.65×105Pa；水工隧洞的三维模型中斜井段表面的总压强为9.80×105Pa，体内的总压强为9.79×105Pa；水工隧洞的三维模型中下弯段表面的总压强为1.30×106Pa，体内的总压强为1.30×106Pa；水工隧洞的三维模型中下平段表面的总压强为1.35×106Pa，体内的总压强为1.35×106Pa。
[0084] 紊动动能的物理意义是指在紊流中单位质量流体携带的平均动能。
[0085] 紊动动能分布信息可大概估算为：
[0086]
[0087] 其中， 为紊动动能， 分别为x方向、y方向和z方向的脉动流速。各方向的脉动流速可通过模拟流体在对应方向的瞬时流速和时均流速的差值计算得到，所述时均流速可通过对一段时间取瞬时流速的时间平均值计算得到。
[0088] 在通过上述的水力学数据进行流体模拟后，得到紊动动能分布信息可通过下表进行描述。
[0089]
[0090] 上表中，水工隧洞的三维模型中空间弯管段表面的紊动动能为0.29m2/s2，体内的紊动动能为0.21m2/s2；水工隧洞的三维模型中上平段直管表面的紊动动能为0.34m2/s2，体内的紊动动能为0.23m2/s2；水工隧洞的三维模型中上弯段表面的紊动动能为0.23m2/s2，体内的紊动动能为0.19m2/s2；水工隧洞的三维模型中斜井段表面的紊动动能为0.15m2/s2，体内的紊动动能为0.13m2/s2；水工隧洞的三维模型中下弯段表面的紊动动能为0.24m2/s2，体内的紊动动能为0.17m2/s2；水工隧洞的三维模型中下平段表面的紊动动能为0.35m2/s2，体内的紊动动能为0.25m2/s2。
[0091] 在步骤S130中，通过图像识别对巡检图像参数进行特征提取得到各缺陷特征数据。
[0093] 所述缺陷特征数据包括：裂缝长度、麻面面积、脱落面积、露筋长度、钙化面积及漏水水量等。
[0094] 值得注意的是，步骤S120和步骤S130的执行顺序可任意调换，也可并行执行。
[0095] 在步骤S140中，根据水力学特征分布信息进行受力分析，根据分析结果得到水工隧洞的对应位置的压力值以用于验证所述水力学特征分布信息的可靠性。
[0096] 本实施例中，将通过上述的水力学特征分布信息进行受力分析来粗略评估流体模拟的计算结果是否与整个水工隧洞管道的实际受力分析一致，从而验证所述水力学特征分布信息的可靠性。只有当粗估确认了该力学特征分布信息的可靠性后，才会将上述的压强分布信息等用于定量计算风险值。此外，进行受力分析还可以粗略评估出该水工隧洞的主要受力位置。通常地，受力越大则压强越大，其位置的风险评估值也会越高。
[0097] 具体地，对获取的水力学特征分布信息在三个方向上进行受力分析。
[0098] 例如，根据上述的水力学数据的值及水力学特征分布信息的值对受力分析结果进行阐述：
[0099] 如图2所示，在X轴方向上，除上弯段以外的所有部分，均受到X轴负方向的压力，这是由于上游入口处与下游出口处存在1786.25-1686=100.25m的水头差，因此，压力总是沿出口向入口方向作用，且净受力大致为：
[0100] N
[0101] 其中， 为压力受力面积。
[0102] 此外，由于下弯段及空间弯管段在X轴方向上具有最多的阻挡面，因此下弯段及空间弯管段承受了最多的X轴负方向力，而上弯段，由于水流在这里碰壁转向，在惯性的作用下，具有流速的水流在壁面作用以强大的压力，由于相互作用力，因此上弯段壁面承受了来自X轴正方向的力。
[0103] 在Y轴方向上，为重力方向，净受力为负Y轴方向3.80E+08N，这是因为管道内有充满的水，主要为水的重力。核算管道总体积为3.98E+04m³，则充满水的管道，承受的水的重力为3.89E+08N。上弯段受力为Y轴正方向，这是由于水流从基本水平流速，转为几乎垂直流速，这部分动量由上弯段承受的力给出。
[0104] 在Z轴方向上（Z轴垂直于X轴、Y轴所在的平面），由于空间弯管段的存在，使得水流有垂直纸面向外的转弯过程，因此管道承受了来自水流的垂直纸面向内的压力，而且主要由空间弯管段承担。
[0105] 在对上述的水力学特征分布信息的受力进行分析后，得到水工隧洞在各位置对应的压力值，可通过下表进行描述。
[0106]
[0107] 上表中，水工隧洞的三维模型中空间弯管段在X方向的压力值为-4.39×107N，在Y方向的压力值为-1.24×108N，在Z方向的压力值为3.19×107N；水工隧洞的三维模型中上平段直管在X方向的压力值为-4.21×106N，在Y方向的压力值为-6.56×107N，在Z方向的压力值为-6.68×105N；水工隧洞的三维模型中上弯段在X方向的压力值为1.59×107N，在Y方向的压力值为2.47×107N，在Z方向的压力值为-1.89×106N；水工隧洞的三维模型中斜井段在X方向的压力值为-1.84×107N，在Y方向的压力值为-1.06×107N，在Z方向的压力值为-5.88×106N；水工隧洞的三维模型中下弯段在X方向的压力值为-5.39×107N，在Y方向的压力值为-1.02×108N，在Z方向的压力值为-1.94×106N；水工隧洞的三维模型中下平段在X方向的压力值为0，在Y方向的压力值为-1.02×108N，在Z方向的压力值为2.85×104N；水工隧洞的三维模型在X方向上净受力为-1.05×108N，在Y方向上净受力为-3.80×108N，在Z方向上净受力为2.16×107N。
[0108] 值得注意的是，步骤S140在步骤S120之后执行，其与步骤S130可任意调换，也可并行执行。
[0109] 在步骤S150中，将水力学特征分布信息及各缺陷特征数据作为评估特征，通过水力学评估模型进行加权融合，得到对应位置的风险评估值。
[0110] 具体地，根据水力学特征分布信息及各缺陷特征数据计算该位置对应的风险评估值。
[0111] 其中，该位置可为上述的水工隧洞的三维模型所分的六部分（空间弯管段、上平段直管、上弯段、斜井段、下弯段及下平段），还可以为该六部分中具体的位置。
[0112] 进一步地，所述水力学评估模型为：
[0113]
[0114] 其中， 为风险评估值，x、y和z分别表示在X轴、Y轴及Z轴方向上的坐标值， 为所有评估特征的数目， 为第i个评估特征的权重， 为第i个评估特征的值。
[0115] 其中，所述权重可根据专家意见进行设定。
[0116] 实施例2
[0117] 图3示出了本发明第二实施例提供的一种水工隧洞风险评估方法的流程示意图。
[0118] 该水工隧洞风险评估方法主要包括如下步骤：
[0119] 在步骤S210中，获取水工隧洞的不同位置的水力学数据及巡检图像参数。
[0120] 步骤S210与步骤S110相同，在此不再赘述。
[0121] 在步骤S220中，建立水工隧洞的三维模型，在三维模型中对水力学数据进行流体模拟，得到水力学特征分布信息。
[0122] 步骤S220与步骤S120相同，在此不再赘述。
[0123] 在步骤S230中，通过图像识别对巡检图像参数进行特征提取得到各缺陷特征数据。
[0124] 步骤S230与步骤S130相同，在此不再赘述。
[0125] 在步骤S240中，根据水力学特征分布信息进行受力分析，根据分析结果得到水工隧洞的对应位置的压力值以用于验证所述水力学特征分布信息的可靠性。
[0126] 步骤S240与步骤S140相同，在此不再赘述。
[0127] 在步骤S250中，将水力学特征分布信息及各缺陷特征数据分别进行归一化处理，并将归一化结果作为评估特征，通过水力学评估模型进行加权融合，得到对应位置的风险评估值。
[0128] 进一步地，由于水力学特征分布信息及各缺陷特征数据不是同一类型的数据，为了提高估算结果的准确性，可首先将水力学特征分布信息及各缺陷特征数据进行归一化处理。具体地，通过如下方式对水力学特征分布信息及各缺陷特征数据分别进行归一化处理：
[0129] 将所述压强分布信息减去压强均值后再除以压强标准差，得到归一化结果；将所述流速分布信息及所述紊动动能分布信息取对数，将取对数后的数据减去该分布信息对应的均值再除以对应分布信息对应的标准差，得到归一化结果；将裂缝长度、麻面面积、脱落面积、露筋长度、钙化面积及漏水水量的值除以该缺陷特征对应标准差得到归一化结果，将定性化信息转换为定量化数据。
[0130] 在步骤S260中，在获得风险评估值后，在水工隧洞的三维模型中确定该风险评估值对应的位置。
[0131] 具体地，根据获得的风险评估值对应的位置，在构建的水工隧洞的三维模型中定位该风险评估值对应的位置。
[0132] 在步骤S270中，在位置处以预定的方式对该风险评估值进行标识。
[0133] 在定位到该风险评估值对应的位置后，可通过预定的方式对该评先评估值进行显著标识，以使用户可比较直观的对水工隧洞的风险进行查看，进而做出下一步的处理。
[0134] 本实施例中，可以设置不同的颜色代表不同大小的风险评估值。例如，设置颜色越偏向黄色，风险评估值越大。
[0135] 实施例3
[0136] 图4示出了本发明第三实施例提供的一种水工隧洞风险评估方法的流程示意图。
[0137] 该水工隧洞风险评估方法主要包括如下步骤：
[0138] 在步骤S310中，获取水工隧洞的不同位置的水力学数据及巡检图像参数。
[0139] 步骤S310与步骤S210相同，在此不再赘述。
[0140] 在步骤S320中，建立水工隧洞的三维模型，在三维模型中对水力学数据进行流体模拟，得到水力学特征分布信息。
[0141] 步骤S320与步骤S220相同，在此不再赘述。
[0142] 在步骤S330中，通过图像识别对巡检图像参数进行特征提取得到各缺陷特征数据。
[0143] 步骤S330与步骤S230相同，在此不再赘述。
[0144] 在步骤S340中，根据水力学特征分布信息进行受力分析，根据分析结果得到水工隧洞的对应位置的压力值以用于验证所述水力学特征分布信息的可靠性。
[0145] 步骤S340与步骤S240相同，在此不再赘述。
[0146] 在步骤S350中，将水力学特征分布信息及各缺陷特征数据分别进行归一化处理，并将归一化结果作为评估特征。
[0147] 在步骤S360中，将评估特征进行对比度增强操作，得到对比度增强的评估特征，将对比度增强的评估特征通过水力学评估模型进行加权融合，得到风险评估值。
[0148] 具体地，将评估特征进行对比度增强操作后，操作后的数据在对比度上明显增强，对于风险程度比较严重的部分可以得到更加明晰的提示，以在后续的加权融合计算过程中，得出精度比较高的风险评估值。
[0149] 进一步地，所述对比度增强操作为：
[0150]
[0151] 其中， 为评估特征， ’为对比度增强后的评估特征， 为预定数量的同类型的评估特征的最小值， 为预定数量的同类型的评估特征的最大值。
[0152] 在步骤S370中，在获得风险评估值后，在水工隧洞的三维模型中确定该风险评估值对应的位置。
[0153] 步骤S370与步骤S260相同，在此不再赘述。
[0154] 在步骤S380中，在位置处以预定的方式对该风险评估值进行标识。
[0155] 步骤S380与步骤S270相同，在此不再赘述。
[0156] 进一步地，对所述缺陷特征及该缺陷特征对应的缺陷值进行拟合，得到该缺陷特征对应的概率密度函数；在后续的评估过程中，根据该概率密度函数确定该类型缺陷特征对应的缺陷值，并在该缺陷值达到预定值时发出警告信息。
[0157] 具体地，可先根据预定数量的缺陷特征及该缺陷特征对应的缺陷值进行拟合，得到拟合的该缺陷特征对应的概率密度函数。
[0158] 在后续的安全评估过程中，在获取到缺陷特征后，可根据该缺陷特征对应的概率密度函数描述该缺陷特征对应的缺陷值，并在该缺陷值达到预定值，即该缺陷值导致的风险比较大时，发出警告信息，以便于后续及时对该缺陷进行处理。
[0159] 例如，对于裂缝长度，在已知裂缝长度分布可以被Gamma分布很好拟合的情况下，有个别裂缝出现了按照Gamma分布的情况下概率极低的位置，这表明其违背了“健康状况良好下”的裂缝出现时的长度服从Gamma分布的一般规律，表明其所在的位置有异常情况发生。
[0160] 进一步地，根据所述风险评估值确定风险等级；在所述风险等级得到预定等级时发出警告信息。
[0161] 具体地，在得到风险评估值时，可根据风险等级对应的风险评估值范围确定该风险评估值对应的风险等级。
[0162] 例如，通过下表描述风险等级与风险评估值c之间的对应关系。
[0163]
[0164] 上表中，在风险评估值在 范围内时，该风险评估值对应的风险等级为1级；在风险评估值在 范围内时，该风险评估值对应的风险等级为2级；在风险评估值在 范围内时，该风险评估值对应的风险等级为3级，等等。
[0165] 实施例4
[0166] 图5示出了本发明实施例提供的一种水工隧洞风险评估装置的结构示意图。所述水工隧洞风险评估装置500对应于实施例1的水工隧洞风险评估方法。实施例1中的任何可选项也适用于本实施例，这里不再详述。
[0167] 所述水工隧洞风险评估装置500包括获取模块510、流体模拟模块520、特征提取模块530、受力分析模块540及风险评估模块550。
[0168] 获取模块510，用于获取水工隧洞的不同位置的水力学数据及巡检图像参数。
[0169] 流体模拟模块520，用于建立水工隧洞的三维模型，在所述三维模型中对所述水力学数据进行流体模拟，得到水力学特征分布信息。
[0170] 特征提取模块530，用于通过图像识别对所述巡检图像参数进行特征提取得到各缺陷特征数据。
[0171] 受力分析模块540，用于根据所述水力学特征分布信息进行受力分析，根据分析结果得到水工隧洞的对应位置的压力值以用于验证所述水力学特征分布信息的可靠性。
[0172] 风险评估模块550，用于将所述水力学特征分布信息及所述各缺陷特征数据作为评估特征，通过水力学评估模型进行加权融合，得到对应位置的风险评估值。
[0173] 本发明实施例还提供了一种终端设备，所述终端设备包括存储器以及处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序以使所述终端设备执行上述的水工隧洞风险评估方法或上述的水工隧洞风险评估装置中各模块的功能。
[0174] 本发明实施例还提供了一种计算机存储介质，用于储存上述终端设备或终端设备中使用的所述计算机程序。
[0175] 在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和结构图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，结构图和/或流程图中的每个方框、以及结构图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
[0176] 另外，在本发明各个实施例中的各功能模块或单元可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或更多个模块集成形成一个独立的部分。所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是智能手机、个人计算机、服务器、或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。
而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
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