一种基于病害对象跨期匹配与维修反馈修正的地下管沟及管廊结构风险动态更新方法

本发明涉及地下工程巡检，具体地，涉及一种基于病害对象跨期匹配与维修反馈修正的地下管沟及管廊结构风险动态更新方法。

背景技术：

1、地下综合管廊、地下设备通道、弱电管沟、电缆沟和园区地下管沟等地下混凝土通道结构，通常用于敷设电力、通信、给排水、弱电和其他设备管线，是城市基础设施、园区基础设施、厂区运行系统、学校和医院后勤保障系统的重要组成部分。此类结构长期处于地下潮湿环境中，容易受到渗漏水、温湿度变化、氯盐侵蚀、局部荷载扰动、材料老化和维修扰动等因素影响，出现裂缝、渗漏、积水、混凝土剥落、钢筋锈蚀、接缝损伤、支架基础破损和局部修补区再次开裂等病害。

2、在实际运维过程中，地下综合管廊通常具有较为完整的通风、照明、排水、监控和出入管理条件，可通过人工巡检、巡检终端、机器人辅助巡检和后台平台记录等方式形成巡检资料。对于学校、医院、园区、工厂、通信设施和弱电系统中的地下管沟、电缆沟和设备通道，巡检方式更加灵活，常见方式包括人员短时进入巡检、打开盖板或人孔进行观察、利用移动终端拍照记录、雨后复查、维修后复查以及第三方维保单位定期检查等。这些巡检活动会形成巡检表、照片记录、维修工单、复查记录和风险台账。

3、现有巡检管理中，病害记录往往以单次巡检结果为主，同一裂缝、同一渗漏点或同一接缝损伤在不同期次中可能被不同巡检人员采用不同文字描述、不同照片编号或不同位置表达进行记录。由于历史记录之间缺少统一的病害对象编码和跨期匹配规则，巡检台账虽然保留了较多现场资料，但难以判断本期病害与历史病害是否属于同一对象，也难以连续反映同一病害的发展、稳定、缓解、消失、维修和复发过程。

4、地下管沟及管廊结构的病害发展具有明显的时序特征。例如，某一侧墙裂缝在首次巡检时宽度较小，后续巡检中可能逐渐延长并伴随渗漏；某一接缝经防水维修后，短期内渗漏消失，但雨后或运行一段时间后又在同一位置或相邻位置复发；某一局部修补区在维修后可能进入观察期，若连续多期未出现异常，则可认为维修效果较好。若只按照单期巡检结果进行静态评价，则难以及时识别病害发展趋势、维修效果和复发风险。

5、此外，人工巡检和移动终端记录还存在照片清晰度差异、位置记录精度差异、字段填写完整性差异、量测工具差异和复核状态差异等问题。对于记录可信度较低的病害，直接按单次记录进行风险判断容易产生漏判或误判；对于匹配关系不明确的病害，需要形成待复核标记并进入下一期复查任务。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种基于病害对象跨期匹配与维修反馈修正的地下管沟及管廊结构风险动态更新方法，该方法面向多期巡检病害记录、维修记录和复查记录，通过病害对象编码、跨期匹配置信度计算、状态转移识别、维修反馈修正、空间关联修正、巡检记录可信度评价和动态风险更新，将分散的巡检台账转化为连续风险更新依据，为地下管沟及管廊结构的复查安排和运维管理提供技术支撑。

2、为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种基于病害对象跨期匹配与维修反馈修正的地下管沟及管廊结构风险动态更新方法，包括如下步骤：

4、步骤s1：将地下管沟及地下管廊结构划分为若干评价单元，并对每个评价单元设置唯一编号；

5、步骤s2：对每个评价单元进行周期性巡检，将巡检过程中的病害进行结构化记录，确定病害巡检记录可信度，并生成病害编码；

6、步骤s3：基于巡检过程中病害的结构化记录，确定评价单元中每个病害的跨期匹配置信度，识别出每个病害的跨期关联类型，并更新病害编码；

7、步骤s4：基于更新的病害编码，计算评价单元中每个病害的严重程度，并结合相邻巡检期次之间的病害严重程度变化和相邻巡检时间间隔，计算评价单元中每个病害的发展速率和发展加速度；

8、步骤s5：根据评价单元中每个病害的严重程度和维修记录，识别维修病害状态转移类型，确定维修有效性修正系数和维修复发修正系数；

9、步骤s6：基于评价单元中病害之间的空间关联关系，确定每个病害的空间关联修正系数，结合每个病害的严重程度、对应病害的发展速率、发展加速度、维修有效性修正系数、维修复发修正系数和病害巡检记录可信度确定评价单元中每个病害的动态风险值；

10、步骤s7：基于评价单元中每个病害的动态风险值确定所述评价单元的病害综合风险。

11、进一步地，步骤s2中病害巡检记录可信度的确定过程为：

12、

13、其中，为评价单元中第个病害在第期巡检的病害巡检记录可信度；为评价单元中第个病害在第期巡检中病害照片清晰度评价值，为的权重系数；为评价单元中第个病害在第期巡检中病害位置记录精度评价值，为的权重系数；为评价单元中第个病害在第期巡检中病害字段记录完整性评价值，为的权重系数；为评价单元中第个病害在第期巡检中病害量测方式评价值，为的权重系数；为评价单元中第个病害在第期巡检中病害复核状态评价值，为的权重系数。

14、进一步地，步骤s2中生成的病害编码为：地下管沟区段或地下管廊区段编码-评价单元编码-病害构件局部位置编码-病害类型编码-病害首次发现的巡检期次编码。

15、进一步地，所述评价单元中每个病害的跨期匹配置信度的确定过程为：

16、

17、其中，为评价单元中第期巡检中病害与第期巡检中病害之间的跨期匹配置信度，为评价单元中第期巡检中病害与第期巡检中病害之间的位置距离，为位置距离参考值，为位置距离跨期匹配的权重系数；为评价单元中第期巡检中病害与第期巡检中病害之间的几何重叠率，为的权重系数；为评价单元中第期巡检中病害与第期巡检中病害之间的病害类型一致性，为的权重系数；为评价单元中第期巡检中病害与第期巡检中病害之间的病害参数相似度，为的权重系数；为评价单元中第期巡检中病害与第期巡检中病害之间的病害照片或描述相似度，为的权重系数；为评价单元中第期巡检中病害与第期巡检中病害之间的历史关联信息一致性，为的权重系数。

18、进一步地，步骤s3中识别出每个病害的跨期关联类型，更新病害编码的具体过程为：

19、若第期巡检中病害与第期巡检中一个病害的跨期匹配置信度大于第一跨期匹配阈值，判定所述病害与第期巡检中的病害相同，沿用第期巡检生成的病害编码；若第期巡检中病害与第期巡检中多个病害的跨期匹配置信度大于第一跨期匹配阈值，判定所述病害为合并病害，沿用第期巡检生成的病害编码的同时，为合并病害生成新的病害编码；若第期巡检中多个病害与第期巡检中一个病害的跨期匹配置信度大于第一跨期匹配阈值，判定第期巡检中的多个病害为分裂病害，沿用第期巡检生成的病害编码的同时，为分裂病害生成新的病害编码；

20、若第期巡检中病害与第期巡检中病害的跨期匹配置信度位于第二跨期匹配阈值和第一跨期匹配阈值之间，标记为待复核病害；若第期巡检中病害与第期巡检中病害的跨期匹配置信度低于第二跨期匹配阈值，且病害维修记录或病害复查记录中有病害的记载，判定为维修病害，沿用历史巡检中生成的病害编码，否则，判定为新增病害，采用第期巡检生成的病害编码；

21、其中，第一跨期匹配阈值大于第二跨期匹配阈值。

22、进一步地，所述评价单元中每个病害的严重程度的计算过程为：

23、

24、其中，为评价单元中第期巡检中病害的严重程度，为评价单元中第期巡检中病害的裂缝宽度标准化值，为的权重系数；为评价单元中第期巡检中病害的裂缝长度标准化值，为的权重系数；为评价单元中第期巡检中病害的渗漏面积标准化值，为的权重系数；为评价单元中第期巡检中病害的剥落面积标准化值，为的权重系数；为评价单元中第期巡检中病害的锈蚀状态赋值，为的权重系数；为评价单元中第期巡检中病害的接缝损伤程度赋值，为的权重系数。

25、进一步地，步骤s5中维修病害状态转移类型的识别过程为：

26、当维修记录显示所述病害经维修后连续一个或多个巡检周期内所述病害的严重程度下降，识别为维修有效病害；当维修记录显示所述病害经维修后连续一个或多个巡检周期内所述病害的严重程度提升，识别为维修后复发病害。

27、进一步地：

28、当识别为维修有效病害时，根据维修前后病害的严重程度确定维修有效性修正系数，并令维修复发修正系数=0；

29、当识别为维修后复发病害时，根据维修后病害的复发次数确定维修复发修正系数，并令维修有效性修正系数；

30、其中，表示评价单元中第期巡检中病害的维修有效性修正系数，表示评价单元中第期巡检中病害的维修复发修正系数，表示评价单元中第期巡检中病害的严重程度，表示评价单元中病害维修前最近一期巡检对应的严重程度，表示防止分母为0的正数，表示维修有效影响系数，表示截止至第期巡检病害经维修后的复发次数，表示维修复发影响系数。

31、进一步地，所述评价单元中每个病害的动态风险值的确定过程为：

32、

33、其中，为评价单元中第期巡检中病害的动态风险值；为评价单元中第-1期巡检中病害的动态风险值，为的风险更新权重系数，为评价单元中第期巡检中病害的严重程度，为的风险更新权重系数，为评价单元中第期巡检中病害的发展速率，为的风险更新权重系数，为评价单元中第期巡检中病害的发展加速度，为的风险更新权重系数，为评价单元中第期巡检中病害的维修复发修正系数，为的风险更新权重系数，为评价单元中第期巡检中病害的空间关联修正系数，，其中，表示评价单元中第期巡检中与病害关联的病害数量，表示参考关联病害数量，表示空间关联影响系数，为的风险更新权重系数，为评价单元中第期巡检中病害的维修有效性修正系数，为的风险更新权重系数，为评价单元中第个病害在第期巡检的病害巡检记录可信度，为的风险更新权重系数，评价单元中病害的动态风险值上限。

34、进一步地，所述评价单元的病害综合风险的确定过程为：

35、

36、其中，为第个评价单元在第期巡检中的病害综合风险值，为第个评价单元内的病害集合，为主控病害最大风险贡献调节系数，为第个病害的综合权重；为评价单元病害综合风险值的上限。

37、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

38、（1）本发明通过病害编码和跨期匹配置信度，将多期巡检病害记录关联为同一病害对象的连续演化链，打破多期巡检数据之间的壁垒，便于跟踪地下管沟及管廊结构在同一评价单元中病害的发展过程，实现病害演化过程的动态跟踪，降低跨期匹配的误判；

39、（2）本发明基于评价单元中每个病害的严重程度、对应病害的发展速率、发展加速度、维修有效性修正系数、维修复发修正系数和病害巡检记录可信度确定评价单元中每个病害的动态风险值，其中，通过加入病害的发展速率和发展加速度，可帮助识别快速恶化的这类高隐蔽性场景，避免静态评估带来的漏判隐患；通过引入空间关联修正系数，兼顾分裂病害的耦合影响；通过维修有效性修正系数和维修复发修正系数将过往维修的实际效果纳入病害动态风险值计算，使得病害动态风险值完全匹配地下管沟及管廊结构的真实运维状态；通过引入病害巡检记录可信度以过滤低质量巡检数据的干扰，避免错误巡检数据拉低病害动态风险值评估的可靠性。本发明将分散的巡检台账转化为连续风险更新依据，大大提升了病害动态风险值的精度并使得评估结果贴近真实运维场景。