基于钢构件力流断点图谱的缺陷复检任务链生成方法及系统与流程

本发明属于建筑工程质量检测，具体地说，涉及一种基于钢构件力流断点图谱的缺陷复检任务链生成方法及系统。

背景技术：

1、建筑钢结构在工业厂房、公共建筑、大跨度空间结构、钢平台、门式刚架、钢桁架和既有建筑改造工程中大量应用。建筑钢构件在长期服役过程中可能出现锈蚀、涂层脱落、焊缝裂纹、焊缝成形缺陷、螺栓缺失或松动、连接板变形、柱脚锈蚀、腹板局部屈曲、节点区开裂等缺陷。上述缺陷的工程影响不仅取决于缺陷尺寸和表观严重程度，还取决于缺陷所处构件、连接形式、传力路径和局部构造位置。

2、目前建筑钢构件检测通常分为初检和复检。初检可采用人工目视、图像采集、无人机巡检、机器人巡检、测厚、几何测量、焊缝外观检查等方式发现疑似缺陷；复检则根据疑似缺陷的类型和部位，采用超声测厚、磁粉检测、渗透检测、焊缝超声检测、螺栓扭矩复核、几何尺寸复测、结构复核等方法进一步确认。现有技术方案仍存在以下不足：

3、（一）人工经验式复检。检测人员根据缺陷外观、经验判断和规范要求，在现场选择若干点进行复核，缺陷是否位于焊缝端部、螺栓孔边、柱脚锚固区、受压翼缘自由边等力流断点位置，往往依赖检测人员经验，不同人员给出的复检点和复检方法可能存在差异。

4、（二）基于人工智能的缺陷识别。该类方案可通过图像识别、目标检测、语义分割或实例分割模型识别钢构件表面裂纹、锈蚀、螺栓异常、焊缝外观异常等缺陷，并输出缺陷类别、位置、置信度或缺陷区域，但通常停留在“识别缺陷”的层面，难以进一步说明初检缺陷应当如何转化为复检点及复检方法。

5、（三）基于风险或可靠度的检测规划。该类方案根据结构失效概率、后果、劣化模型和检测成本安排检测计划，适合宏观层面的检测周期、检测资源分配和维护策略优化，但粒度偏宏观，不直接解决建筑钢构件现场初检后某一缺陷应当映射到哪个力流断点、采用何种复检方法以及如何闭合复检任务链的问题。

6、（四）基于建筑信息模型或三维模型的缺陷定位。该类方案能够将缺陷位置映射到构件模型或三维空间坐标中，实现缺陷可视化管理。但几何定位不等于传力拓扑定位，两个缺陷在空间上距离相近但可能处于不同传力链路；两个缺陷在几何上距离较远，也可能处于同一受力传递路径。现有几何定位方案通常未将缺陷节点、力流断点节点和复检方法可观测性矩阵建立统一的数据处理模型。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺点与不足，提供一种基于钢构件力流断点图谱的缺陷复检任务链生成方法，能够减少仅凭人工经验、缺陷表观面积或图像置信度确定复检点导致的遗漏、重复和方法不匹配问题。

2、本发明的第二目的在于提供一种基于钢构件力流断点图谱的缺陷复检任务链生成系统。

3、本发明的目的通过下述技术方案实现：基于钢构件力流断点图谱的缺陷复检任务链生成方法，包括以下步骤：

4、s1、获取建筑钢构件的初检数据，所述初检数据包括构件类别、连接形式、缺陷类型和缺陷位置；

5、s2、根据所述构件类别和连接形式构建有向传力拓扑图；

6、s3、在所述有向传力拓扑图中识别力流断点节点，并生成各所述力流断点节点的影响域；

7、s4、利用所述缺陷位置将缺陷节点映射至所述有向传力拓扑图，计算所述缺陷节点至各力流断点节点的拓扑距离，当所述拓扑距离落入所述影响域时，根据所述缺陷类型与对应力流断点节点的断点类型输出缺陷-断点耦合类型；

8、s5、根据所述缺陷-断点耦合类型匹配复检方法，并输出复检任务链；所述复检任务链包括复检点位置、所述复检方法、复检结果回填字段和任务闭合条件。

9、优选的，步骤s2中，所述有向传力拓扑图的构建方式为：

10、根据所述构件类别和连接形式生成构件节点和连接节点，并根据所述构件节点与连接节点之间的力流传递方向生成有向传力拓扑边，由所述构件节点、所述连接节点和所述有向传力拓扑边构成所述有向传力拓扑图。

11、优选的，步骤s3中，所述影响域的表达式为：

12、，

13、其中，ωj为第j个力流断点节点bj的影响域，v为节点集合中的任意节点，为节点v至力流断点节点bj的拓扑距离，τj为预设的拓扑距离阈值，pj为力流断点节点bj预设的允许传力路径集合。

14、优选的，步骤s4中，所述拓扑距离按照以下公式计算：

15、，

16、其中，dt为所述拓扑距离，m为所述缺陷节点到所述力流断点节点之间传力边的总数，ei为第i条传力边，wi为第i条传力边的权重，b为指示变量，表示所述缺陷节点与所述力流断点节点之间是否跨越连接边界；s为指示变量，表示所述缺陷节点与所述力流断点节点是否属于同一传力链，l为缺陷类型与断点类型的匹配项，μ、n、ρ为修正系数。

17、优选的，步骤s4中，所述缺陷-断点耦合类型按照以下耦合矩阵输出：

18、c=m(tdef,tbrk,tmem,tcon)，

19、其中，m为耦合矩阵，tdef为所述缺陷类型，tbrk为所述断点类型，tmem为所述构件类型，tcon为所述连接形式，c为所述耦合矩阵输出的缺陷-断点耦合类型；

20、所述缺陷-断点耦合类型包括裂纹扩展型、截面削弱型、连接冗余降低型、传力路径偏移型、局部稳定削弱型中的至少一种。

21、优选的，步骤s5中，所述复检方法按照以下复检方法可观测性矩阵匹配：

22、v=o(tcpl,tbrk)，

23、其中，o为复检方法可观测性矩阵，tcpl为所述缺陷-断点耦合类型，tbrk为所述断点类型，v为评价值，表示复检方法对缺陷-断点耦合类型的验证能力。

24、优选的，步骤s4中，所述断点类型包括力流转折型、净截面削弱型、连接边界型、传力冗余降低型和局部稳定削弱型中的至少一种。

25、优选的，在步骤s5后，还包括：

26、s61、接收所述复检点位置的复检结果；

27、s62、将所述复检结果填入所述复检结果回填字段；

28、s63、根据步骤s62中复检结果回填字段的内容，更新所述缺陷-断点耦合类型的确认状态；

29、s64、根据所述任务闭合条件将所述复检任务链标记为闭合、补充复检或专项检测。

30、优选的，在获取所述初检数据之后、输出所述复检任务链之前，还包括数据有效性判定：

31、当满足以下任一条件时，终止流程并输出补充采集指令：

32、所述构件类别或连接形式无法构建所述有向传力拓扑图；

33、所述缺陷位置无法嵌入所述有向传力拓扑图中的节点位置；

34、所述缺陷节点落入多个力流断点节点的影响域，且各影响域对应不同的缺陷-断点耦合类型，导致无法确定唯一的缺陷-断点耦合类型；

35、所述缺陷-断点耦合类型无法匹配复检方法。

36、基于钢构件力流断点图谱的缺陷复检任务链生成系统，包括：

37、数据采集模块，用于获取建筑钢构件的初检数据，所述初检数据包括构件类别、连接形式、缺陷类型和缺陷位置；

38、图谱编译模块，用于根据所述构件类别和连接形式构建有向传力拓扑图；

39、断点识别与影响域生成模块，用于在所述有向传力拓扑图中识别力流断点节点，并生成各所述力流断点节点的影响域；

40、耦合判别模块，用于将缺陷节点映射至所述有向传力拓扑图，计算所述缺陷节点至各力流断点节点的拓扑距离，当所述拓扑距离落入所述影响域时，根据所述缺陷类型与对应力流断点节点的断点类型输出缺陷-断点耦合类型；

41、任务输出模块，用于根据所述缺陷-断点耦合类型匹配复检方法，并输出复检任务链，所述复检任务链包括复检点位置、所述复检方法、复检结果回填字段和任务闭合条件。

42、本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：

43、（1）本发明通过构建由构件节点、连接节点、力流断点节点和缺陷节点组成的有向传力拓扑图，将初检缺陷从图像空间或几何空间映射至力流拓扑空间，使复检决策能够从依赖人工经验或图像空间判断，转为在力流拓扑空间中进行结构化计算，克服了仅凭几何定位难以判断缺陷是否影响传力链路的局限。

44、（2）本发明以拓扑距离作为缺陷节点是否落入断点影响域的判定依据，该拓扑距离为缺陷节点沿有向传力拓扑边到达力流断点节点所需跨越的传力链路代价，使得缺陷是否触发复检具备可量化的判定标准，降低了人工经验判断带来的不一致性。

45、（3）本发明通过缺陷类型、断点类型、构件类型和连接形式四个维度的预设映射关系判别缺陷-断点耦合类型，将同一缺陷因所处传力位置不同而应适用不同复检逻辑的问题转化为结构化的判定输出，输出的裂纹扩展型、截面削弱型、连接冗余降低型、传力路径偏移型、局部稳定削弱型等耦合类型直接对应具体力学失效模式，为复检方法的选择提供了输入依据。

46、（4）本发明通过复检方法可观测性矩阵匹配复检方法，使复检方法的选择依据从缺陷类型直接匹配转变为缺陷-断点耦合类型与断点类型的综合匹配；同时生成复检任务链并在数据不足时终止流程，使复检任务链具备可执行、可回填、可闭合的完整管理能力。

47、（5）本发明在数据不足时终止流程并输出补充采集指令，避免将不完整或不可靠的初检数据直接转化为复检点，降低了生成误导性复检任务的风险。