CN118070461B - 管道凹陷评估方法、存储介质及电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种管道凹陷评估方法、存储介质及电子设备。所述方法包括：获取管道参数，并基于所述管道参数构建管道三维凹陷模型，以获取凹陷参数；根据所述凹陷参数获取管道凹陷的体积，根据管道受力情况计算凹陷抗变形指数，并根据所述管道凹陷的体积计算管道的凹陷变形速率；根据所述管道参数、所述凹陷抗变形指数以及所述凹陷变形速率构建管道凹陷评估指标，并根据所述管道凹陷评估指标获取管道凹陷量化评估结果。本申请能够综合考虑管道凹陷缺陷的凹陷数量、形状、变形速度、材料屈服应力、凹陷深度等因素，更准确地评估管道凹陷缺陷的风险程度，而且通过管道凹陷评估指标的变化趋势，量化地反映管道凹陷缺陷的风险程度。

Description

管道凹陷评估方法、存储介质及电子设备

技术领域

本申请属于综合能源管理信息技术领域，特别是涉及管道缺陷检测技术领域。

背景技术

管道输送天然气过程中常常面临着内外环境的约束和破坏，包括地质条件、自然灾害、人为破坏等因素，这些都可能导致管道出现各种类型的缺陷，其中凹陷缺陷是比较常见的一种。凹陷缺陷不仅可能影响管道的正常运行，还可能导致管道泄漏甚至爆炸，对人民生命财产安全构成威胁。因此，为了保障管道输送系统的安全稳定运行，提高管道运输能力和效率，必须加强对管道凹陷缺陷的评估和管理，及时发现问题，采取有效措施进行修复，确保管道输送系统的安全可靠。

近年来，随着对管道安全性和可靠性的要求不断提高，凹陷评价方法也在不断演进。传统的根据深度的评价方法虽然简单易行，但其局限性在于无法全面考量凹陷区域的应力、应变分布情况，因而不能准确反映凹陷的失效风险。

发明内容

本申请提供一种管道凹陷评估方法、存储介质及电子设备，用于提高天然气管道凹陷评估的准确性。

第一方面，本申请实施例提供一种管道凹陷评估方法，包括：获取管道参数，并基于所述管道参数构建管道三维凹陷模型，以获取凹陷参数；根据所述凹陷参数获取管道凹陷的体积，根据管道受力情况计算凹陷抗变形指数，并根据所述管道凹陷的体积计算管道的凹陷变形速率；根据所述管道参数、所述凹陷抗变形指数以及所述凹陷变形速率构建管道凹陷评估指标，并根据所述管道凹陷评估指标获取管道凹陷量化评估结果，具体包括：根据所述管道参数获取凹陷管道的总变形速率，并根据所述管道的凹陷变形速率和所述凹陷管道的总变形速率获取凹陷变形速率指数；根据所述管道参数获取管道外径，根据所述凹陷参数获取管道凹陷深度，并根据所述管道凹陷深度和所述管道外径获取凹陷深度指数；根据所述管道参数获取管道凹陷的数量，并根据所述管道凹陷的数量、所述管道的凹陷抗变形指数、所述凹陷变形速率指数以及所述凹陷深度指数构建管道凹陷评估指标。

在所述第一方面的一种实现方式中，获取所述管道凹陷的体积包括：所述凹陷参数包括管道凹陷的深度和长度；根据所述凹陷深度和所述凹陷长度进行积分计算，获取所述管道凹陷的体积。

在所述第一方面的一种实现方式中，获取所述管道的凹陷抗变形指数包括：获取管道的凹陷的表面应变；根据所述凹陷的表面应变计算获取凹陷等效屈服应力；获取管道在屈服极限下的屈服应力，并根据所述屈服极限下的屈服应力和所述凹陷等效屈服应力计算获取所述凹陷抗变形指数。

在所述第一方面的一种实现方式中，所述凹陷的表面应变包括环向应变、径向应变以及轴向应变。

在所述第一方面的一种实现方式中，所述根据所述管道凹陷的数量、所述管道的凹陷抗变形指数、所述凹陷变形速率指数以及所述凹陷深度指数构建管道凹陷评估指标包括：基于所述管道的凹陷抗变形指数、所述凹陷变形速率指数以及所述凹陷深度指数之间的相关性分别获取抗变形权重系数、变形速率权重系数以及凹陷深度权重系数；将管道中各个凹陷的所述凹陷抗变形指数、所述凹陷变形速率指数以及所述凹陷深度指数分别乘以对应的所述抗变形权重系数、所述变形速率权重系数以及所述凹陷深度权重系数后进行加权平均计算，获取所述管道凹陷评估指标。

在所述第一方面的一种实现方式中，所述基于所述管道的凹陷抗变形指数、所述凹陷变形速率指数以及所述凹陷深度指数之间的相关性分别获取抗变形权重系数、变形速率权重系数以及凹陷深度权重系数包括：计算所述管道的凹陷抗变形指数、所述凹陷变形速率指数以及所述凹陷深度指数彼此之间的皮尔逊相关系数；构建所述抗变形权重系数、所述变形速率权重系数、所述凹陷深度权重系数以及所述皮尔逊相关系数之间的关系模型；对所述模型进行求解，分别获取抗变形权重系数、变形速率权重系数以及凹陷深度权重系数。

在所述第一方面的一种实现方式中，所述关系模型包括：；

其中，分别为凹陷抗变形指数与凹陷变形速率指数之间的相关性、凹陷抗变形指数与凹陷深度指数之间的相关性、凹陷变形速率指数与凹陷深度指数之间的相关性；分别为抗变形权重系数、变形速率权重系数以及凹陷深度权重系数。

第二方面，本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现本申请第一方面中任一项所述的管道凹陷评估方法。

第三方面，本申请实施例提供一种电子设备，所述电子设备包括：存储器，存储有一计算机程序；处理器，与所述存储器通信相连，调用所述计算机程序时执行本申请第一方面中任一项所述的管道凹陷评估方法。

本申请实施例提供的管道凹陷评估方法，有效提高了天然气管网数值的合理性：

1、本申请能够综合考虑管道凹陷缺陷的凹陷数量、形状、变形速度、材料屈服应力、凹陷深度等因素，使评估更加全面、多维，进而更准确地评估管道凹陷缺陷的风险程度，而且通过管道凹陷评估指标的变化趋势，量化地反映管道凹陷缺陷的风险程度。

2、本申请通过计算凹陷的长度和宽度的值，可以得到一个指示凹陷形状数学模型的积分函数，通过积分函数来描述凹陷特征的形状，可以精确表征不同形状的凹陷，例如圆形、椭圆形或不规则形状的凹陷，使得能够更有效地描述管道凹陷的特征。

3、本申请中通过表征凹陷各个特征之间的线性相关性，为凹陷各个特征配置权重系数，使得对管道凹陷评估指标的计算更加精准。

4、本申请可以根据管道凹陷评估指标获取管道凹陷量化评估结果，能够更准确地判断管道的安全状态，从而提高了评估的准确性和可靠性。

附图说明

图1显示为本申请一实施例的管道凹陷评估方法的原理示意图。

图2显示为本申请一实施例的管道凹陷评估方法的流程图。

图3显示为本申请一实施例的管道凹陷评估方法中获取管道凹陷的体积的流程图。

图4显示为本申请一实施例的管道凹陷评估方法中圆形凹陷示意图。

图5显示为本申请一实施例的管道凹陷评估方法中椭圆形凹陷示意图。

图6显示为本申请一实施例的管道凹陷评估方法中获取凹陷抗变形指数的流程图。

图7显示为本申请一实施例的管道凹陷评估方法中管道等效应力的示意图。

图8显示为本申请一实施例的管道凹陷评估方法中获取管道凹陷评估指标的流程图。

图9显示为本申请一实施例的管道凹陷评估方法中获取权重系数的流程图。

图10显示为本申请一实施例中电子设备的结构示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本申请的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点与功效。本申请还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以根据不同观点与应用，在没有背离本申请的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

对于管道凹陷缺陷的剩余寿命评价，通常需要综合考虑多种因素，并结合具体的管道运行情况和缺陷特征进行评估。评价管道剩余寿命时，需要考虑凹陷缺陷的尺寸、深度和形状等因素。通常来说，较小、较浅的凹陷缺陷对管道的影响较小，剩余寿命可能较长；而较大、较深的凹陷缺陷可能对管道的结构强度造成较大影响，剩余寿命相对较短。以上评价方法归纳为基于深度的凹陷评价准则。针对每个深度范围，评估凹陷对管道结构的影响程度不一样。

现有技术中一种评估凹陷的方法是基于应变的评价方法应运而生。该方法通过测量凹陷的几何轮廓，并结合管道的几何参数，计算凹陷处的应变分布情况，进而评估凹陷的失效风险。其中，曲率半径是衡量凹陷形态的重要参数之一，其大小直接影响应变集中程度和失效风险。然而，现阶段基于应变的评价方法仍存在一些挑战。例如，应变评价方法较为复杂，且在工程实践中获取凹陷的曲率半径存在一定难度，这限制了该方法的广泛应用。此外，该方法在某些情况下计算出的应变偏低，可能会低估凹陷的失效风险，因此其在工程实践中的可靠性尚待进一步验证和完善。

本申请实施例所要解决的技术问题主要包括：

1）针对传统管道凹陷评估方法只考虑单一因素而导致评估结果单一的问题；

2）针对现有管道凹陷缺陷风险评估中缺乏综合考虑多个关键因素的方法的问题；

3）针对现有管道凹陷缺陷评估中缺乏一种统一的评估指标来综合表示风险程度的问题。

为了解决以上技术问题，本申请实施例提供一种管道凹陷评估方法，具体地，该方法中设计了一种管道凹陷的综合评估指标，该指标能够综合考虑管道凹陷缺陷的单个凹陷数量、形状、变形速度、材料屈服应力、凹陷深度等因素，进而更准确地评估管道凹陷缺陷的风险程度。通过引入这一综合评估指标，本申请实施例可以提高管道凹陷缺陷评估的准确性和可靠性，为管道安全管理提供更科学的依据。

图1显示为本申请一实施例的管道凹陷评估方法的原理架构图。如图1所示，本实施例的管道凹陷评估方法以尽可能提高管道凹陷缺陷评估的准确性和可靠性为目的，构建管道凹陷评估指标，用于表示管道凹陷缺陷的风险程度。具体地，本实施例的方法通过综合考虑管道凹陷缺陷的数量、形状、抗变形能力、变形速率、材料屈服应力、凹陷深度、长度等因素，进而计算出管道凹陷缺陷的风险评估指标。首先，通过管道内检测设备或其他合适的方法对管道进行检测和测量，获取管道凹陷缺陷的形状、位置和尺寸等数据。然后，对采集到的数据进行处理和分析，提取出凹陷参数，如凹陷深度、长度、宽度等。根据采集到的数据，建立管道三维凹陷模型，所述管道三维凹陷模型可以通过计算机辅助设计软件或其他建模工具来实现。管道三维凹陷模型能够准确反映管道凹陷的形状和尺寸。然后基于建立的管道三维凹陷模型，利用数学积分方法描述凹陷特征的形状，获取管道凹陷的体积。即通过对凹陷区域的三维空间进行积分，可以得到凹陷缺陷的体积，即管道受损部分的体积。之后根据管道凹陷的体积随时间的变化规律，进一步计算凹陷体积的变化速率。根据管道材料的力学性质和凹陷区域的受力情况，计算管道的抗变形能力，即凹陷抗变形指数。结合凹陷的数量、形状、抗变形能力、体积变形速率等参数构建管道凹陷评估指标，可以将管道凹陷缺陷风险程度的量化表示，作为管道凹陷量化评估结果，为管道安全管理提供参考依据。

可见，本申请实施例的管道凹陷评估方法中构建了一种凹陷缺陷综合评估指标，用于表示管道凹陷缺陷的风险程度。传统的管道凹陷评估方法往往只考虑了单一因素，如凹陷的形状、深度、应变或者数量，而忽视了其他重要因素的影响。而本申请实施例提出一种综合评估方法，能够全面考虑多个关键因素，以更准确地评估管道凹陷缺陷的风险程度，从而为管道安全管理提供更有力的支持。

下面将结合本申请实施例中的附图2至附图9，对本申请实施例中的技术方案进行详细描述。使本领域技术人员不需要创造性劳动即可理解和实施本实施例的管道凹陷评估方法。

图2显示为本申请实施例中管道凹陷评估方法的流程图。如图2所示，本申请实施例提供的管道凹陷评估方法包括以下步骤S100至S300。

步骤S100，获取管道参数，并基于所述管道参数构建管道三维凹陷模型，以获取凹陷参数；

步骤S200，根据所述凹陷参数获取管道凹陷的体积，根据管道受力情况计算凹陷抗变形指数，并根据所述管道凹陷的体积计算管道的凹陷变形速率；

步骤S300，根据所述管道参数、所述凹陷抗变形指数以及所述凹陷变形速率构建管道凹陷评估指标，并根据所述管道凹陷评估指标获取管道凹陷量化评估结果。

以下对本实施例的管道凹陷评估方法中的上述步骤S100至步骤S300进行详细说明。

步骤S100，获取管道参数，并基于所述管道参数构建管道三维凹陷模型，以获取凹陷参数。

本实施例，在获取管道参数中，例如使用管道内检测设备或其他合适的方法对管道进行检测和测量，获取管道凹陷缺陷的形状、位置和尺寸等管道数据，还可以获取管道材料力学性能参数，比如屈服应力等数据。然后对采集到的数据进行处理和分析，提取出凹陷参数，如凹陷深度、长度、宽度等。

根据采集到的管道参数，使用计算机辅助设计软件或其他建模工具，建立管道三维凹陷模型，所述凹陷缺陷模型能够准确反映管道凹陷的形状和尺寸。

此外，本实施例中，还包括对建立的凹陷缺陷模型进行验证，确保模型能够准确反映管道凹陷的形状和尺寸。其中，本实施例中，对模型验证的方式不作具体限定。

步骤S200，根据所述凹陷参数获取管道凹陷的体积，根据管道受力情况计算凹陷抗变形指数，并根据所述管道凹陷的体积计算管道的凹陷变形速率。

在根据所述凹陷参数获取管道凹陷的体积中，本实施例利用数学积分方法计算管道凹陷的体积。

图3显示为本申请一实施例的管道凹陷评估方法中获取管道凹陷的体积的流程图，如图3所示，在本实施例的一种实现方式中，获取所述管道凹陷的体积包括以下步骤S211至步骤S212。

步骤S211，所述凹陷参数包括管道凹陷的深度和长度；

步骤S212，根据所述凹陷深度和所述凹陷长度进行积分计算，获取所述管道凹陷的体积。

本实施例通过对管道凹陷区域的三维空间进行积分，可以得到凹陷的体积，即管道受损部分的体积。

设凹陷区域的体积为V，假设凹陷区域在凹陷长度 L 方向的范围是从 0 到 l，而在凹陷宽度D 方向的范围是从 0 到 d。因此，管道凹陷的体积 V的计算公式为：；；

其中，f(D,L)为积分函数，L为凹陷长度，D为凹陷宽度，R为实数集，如果 D 和L 都属于实数集 R，相当于满足函数f(D,L)的值为一个实数R 。 如果D 和L 有一个不属于实数集 R，则函数f(D,L)的值为0。

也即是说，本实施例中通过积分函数计算描述一个凹陷的形状 ，当 D 和L 都是实数时（这里可能意味着它们都有定义且是可测量的） 函数的值是实数，这可以理解为凹陷的度量是一个实数值 。如果 D 或 L 中至少有一个不属于实数集，函数的值就是0。 函数 f(L,D) 可以被用来判断管道某一段是否有凹陷，以及凹陷的严重程度。如果凹陷存在，则 f(L,D) 给出一个实数值，表明凹陷的深度；如果没有凹陷，或者凹陷的深度不可测，则f(L,D) 为0。

通过积分函数 f(D,L)，能够对凹陷的形状进行更为精确的数学描述。积分函数 f(D,L)的灵活性使得本实施例能够适应各种不同形状的凹陷，包括但不限于圆形、椭圆形等。图4显示为本申请一实施例的管道凹陷评估方法中圆形凹陷示意图，图5显示为本申请一实施例的管道凹陷评估方法中椭圆形凹陷示意图。如图4和图5所示，通过计算凹陷的长度和宽度的值，可以得到一个指示凹陷形状数学模型的积分函数，通过积分函数来描述凹陷特征的形状，可以精确表征不同形状的凹陷，例如圆形、椭圆形或不规则形状的凹陷，使得能够更有效地描述管道凹陷的特征。积分函数 f(D,L)描述的引入，不仅提高了本实施例对凹陷形状的理解，也为管道凹陷缺陷的风险评估提供了更为科学准确的依据。

在利用积分方法计算凹陷体积时，本实施例能够全面考虑凹陷的形状特征。这种方法不仅仅局限于简单的体积计算，还能够捕捉到凹陷深度和长度对形状的影响。这种综合考虑能够更好地反映凹陷的真实情况，为评估提供了更为全面的数据支持，有助于制定更加有效的管道维护和修复策略。

另外，通过积分函数 f(D,L)描述还能够很好地应对凹陷形状变化的情况。无论是凹陷在形成过程中的变化，还是在使用过程中发生的形状变化，本实施例都能够通过调整函数 f(D,L) 来灵活地适应这些变化。这种灵活性使得本实施例的数学模型更加贴近实际情况，为管道安全管理提供了更可靠的依据。

在根据所述管道凹陷的体积计算管道的凹陷变形速率中，根据管道凹陷体积随时间的变化规律，利用微积分方法计算管道的变形速率。假设管道凹陷体积随时间的变化率，即凹陷变形速率为 。管道变形速率计算过程中没有构建数学模型，只考虑体积的变化，即。

考虑到管道凹陷的复杂性，单纯考虑凹陷深度往往无法充分揭示其变化规律。在实际情况下，管道凹陷可能受到内外压力的影响，导致不仅凹陷深度发生变化，而且凹陷的长度也可能发生变化。因此，在评估管道凹陷缺陷时，除了考虑凹陷深度外，还需要同时考虑凹陷的长度变化情况。通过综合考虑凹陷的深度和长度变化，本实施例可以更全面地了解管道凹陷形状和实际情况，从而提高评估的准确性和可靠性。

本实施例在根据管道受力情况计算凹陷抗变形指数中，根据管道材料的力学性质和凹陷区域的受力情况，计算管道的抗变形能力。

如图6所示，在本实施例的一种实现方式中，获取所述管道的凹陷抗变形指数包括以下步骤S221至步骤S223。

步骤S221，获取管道的凹陷的表面应变；所述凹陷的表面应变包括环向应变、径向应变以及轴向应变；

步骤S222，根据所述凹陷的表面应变计算获取凹陷等效屈服应力；

步骤S223，获取管道在屈服极限下的屈服应力，并根据所述屈服极限下的屈服应力和所述凹陷等效屈服应力计算获取所述凹陷抗变形指数。

本实施例根据管道材料的力学性质和凹陷区域的受力情况，进行力学分析。等效屈服应力是一种用于描述材料在复杂应力状态下开始发生塑性变形的应力概念。图7显示为本申请一实施例的管道凹陷评估方法中管道等效应力的示意图。如图7所示，在多轴应力或者其他复杂应力状态下，材料会受到来自不同方向的应力，而等效屈服应力则是将这些不同方向的应力合并成一个等效的单轴应力。等效屈服应力可以根据屈服准则计算得出。屈服准则假设材料在达到屈服状态时，其等效应力等于某个材料参数与主应力差的平方根。具体地，本实施例中，凹陷等效屈服应力的计算公式为：

其中，σ1为环向应变、σ2 为径向应变和 σ3为 轴向应变，三向应变确定所述缺陷处的等效应变。

假设管道在屈服极限下的屈服应力为，屈服极限是指材料在受力作用下开始发生塑性变形的临界应力值。当材料的应力超过了屈服极限时，就会开始产生塑性变形。

凹陷等效屈服应力是指管道凹陷在复合应力状态下的一个单一应力值，它综合考虑了材料在不同方向上的应力分量。凹陷等效屈服应力可以通过不同的屈服准则计算得出。在多轴应力或者其他复杂应力状态下，凹陷等效屈服应力可以作为评估凹陷是否开始发生塑性变形的指标。

管道的抗变形能力可以表示为屈服应力与等效屈服应力之比，即 。 通过屈服应力和凹陷等效屈服应力描述管道抗变形能力。具体地，将屈服应力和凹陷等效屈服应力的比值作为所述凹陷抗变形指数。

步骤S300，根据所述管道参数、所述凹陷抗变形指数以及所述凹陷变形速率构建管道凹陷评估指标，并根据所述管道凹陷评估指标获取管道凹陷量化评估结果。

本实施例将凹陷缺陷的数量、形状、抗变形能力、体积变形速率等参数代入管道凹陷评估指标公式，计算出管道凹陷评估指标。这个管道凹陷评估指标可以作为管道凹陷缺陷风险程度的量化表示，为管道安全管理提供参考依据。

具体地，在本实施例的一种实现方式中，所述根据所述管道参数、所述凹陷抗变形指数以及所述凹陷变形速率构建管道凹陷评估指标，并根据所述管道凹陷评估指标获取管道凹陷量化评估结果包括：

1）根据所述管道参数获取凹陷管道的总变形速率，并根据所述管道的凹陷变形速率和所述凹陷管道的总变形速率获取凹陷变形速率指数。

2）根据所述管道参数获取管道外径，根据所述凹陷参数获取管道凹陷深度，并根据所述管道凹陷深度和所述管道外径获取凹陷深度指数。

3）根据所述管道参数获取管道凹陷的数量，并根据所述管道凹陷的数量、所述管道的凹陷抗变形指数、所述凹陷变形速率指数以及所述凹陷深度指数构建管道凹陷评估指标。

于本实施例中，凹陷管道总变形速率的一种计算方式例如为：

其中，为管道的凹陷数量，i为凹陷序号。

根据所述管道的凹陷变形速率和所述凹陷管道的总变形速率获取凹陷变形速率指数中，凹陷变形速率指数为所述管道的凹陷变形速率与所述凹陷管道的总变形速率的比值，即。

根据所述管道凹陷深度和所述管道外径获取凹陷深度指数中，凹陷深度指数为所述管道凹陷深度和所述管道外径的比值，即。

如图8所示，在本实施例的一种实现方式中，所述根据所述管道凹陷的数量、所述管道的凹陷抗变形指数、所述凹陷变形速率指数以及所述凹陷深度指数构建管道凹陷评估指标包括以下步骤S310至步骤S320。

步骤S310，基于所述管道的凹陷抗变形指数、所述凹陷变形速率指数以及所述凹陷深度指数之间的相关性分别获取抗变形权重系数、变形速率权重系数以及凹陷深度权重系数；

步骤S320，将管道中各个凹陷的所述凹陷抗变形指数、所述凹陷变形速率指数以及所述凹陷深度指数分别乘以对应的所述抗变形权重系数、所述变形速率权重系数以及所述凹陷深度权重系数后进行加权平均计算，获取所述管道凹陷评估指标。

本实施例中通过表征凹陷各个特征之间的线性相关性，为凹陷各个特征（凹陷抗变形指数、所述凹陷变形速率指数以及所述凹陷深度指数）配置权重系数，使得对管道凹陷评估指标的计算更加精准。

本实施例将凹陷缺陷的数量、形状、抗变形能力、变形速率等参数代入管道凹陷评估指标公式。设管道凹陷评估指标为 R，则管道凹陷评估指标R表示为：

其中D为凹陷深度， 分别为材料屈服极限，凹陷管道总变形速率，管道外径。

可见，本实施例中的设管道凹陷评估指标能够综合考虑管道凹陷缺陷的凹陷数量、形状、变形速度、材料屈服应力、凹陷深度等因素，使评估更加全面、多维，进而更准确地评估管道凹陷缺陷的风险程度，而且通过管道凹陷评估指标的变化趋势，量化地反映管道凹陷缺陷的风险程度。

如图9所示，在本实施例的一种实现方式中，所述基于所述管道的凹陷抗变形指数、所述凹陷变形速率指数以及所述凹陷深度指数之间的相关性分别获取抗变形权重系数、变形速率权重系数以及凹陷深度权重系数包括以下步骤S311至步骤S313。

步骤S311，计算所述管道的凹陷抗变形指数、所述凹陷变形速率指数以及所述凹陷深度指数彼此之间的皮尔逊相关系数；

步骤S312，构建所述抗变形权重系数、所述变形速率权重系数、所述凹陷深度权重系数以及所述皮尔逊相关系数之间的关系模型；

步骤S313，对所述模型进行求解，分别获取抗变形权重系数、变形速率权重系数以及凹陷深度权重系数。

在本实施例的一种实现方式中，所述关系模型包括：

其中，分别为凹陷抗变形指数与凹陷变形速率指数之间的相关性、凹陷抗变形指数与凹陷深度指数之间的相关性、凹陷变形速率指数与凹陷深度指数之间的相关性；分别为抗变形权重系数、变形速率权重系数以及凹陷深度权重系数。

是各用于调节所述管道的凹陷抗变形指数、所述凹陷变形速率指数以及所述凹陷深度指数对管道凹陷评估指标的影响程度。权重系数的值通常根据具体情况进行确定。这些权重系数决定了所述管道的凹陷抗变形指数、所述凹陷变形速率指数以及所述凹陷深度指数在管道凹陷评估指标中的相对重要性。例如，如果某个指数对管道凹陷缺陷风险的影响较大，则其对应的权重系数可能会较高。

从管道凹陷评估指标R公式中能看出来，应力、体积和凹陷深度之间的线性相关性。首先，本实施例将计算评估指标 R与各个特征（凹陷抗变形指数、所述凹陷变形速率指数以及所述凹陷深度指数）之间的皮尔逊相关系数，然后根据相关系数的大小确定每个特征的权重。通常，相关系数的绝对值越大，表示两个变量之间的线性相关性越强，相反就线性相关性越弱，其值介于-1与1之间。

假设有n个凹陷缺陷和特征 、和之间构建一个矩阵关系，分别用表示为第i个凹陷缺陷的特征，其中 i=1,2,…,n。本实施例将这些特征构建成一个矩阵关系 A，如下所示：

因此，本实施例将计算特征之间的皮尔逊相关系数。那么本实施例可以得到以下相关系数：

其中，皮尔逊相关系数分别为凹陷抗变形指数与凹陷变形速率指数之间的相关性、凹陷抗变形指数与凹陷深度指数之间的相关性、凹陷变形速率指数与凹陷深度指数之间的相关性； 分别为凹陷抗变形指数与凹陷变形速率指数之间的协方差、凹陷抗变形指数与凹陷深度指数之间的协方差，凹陷变形速率指数与凹陷深度指数之间的协方差，分别是凹陷抗变形指数的标准差、凹陷变形速率指数的标准差以及凹陷深度指数的标准差。

本实施例在分别计算皮尔逊相关系数后，可以观察到各个特征之间的相关性。由于三个特征中都包含了凹陷深度 D，因此可以推断三个特征之间的皮尔逊相关系数都大于 0。这表明这些特征之间存在一定程度的正相关关系，即随着其中一个特征的增加，其他特征也会相应地增加。这种相关性可以用来确定各个特征在评估指标 R指标里面的权重。

假设本实施例有一个矩阵A，其包含了特征对评估指标R的影响。本实施例想要找到一个权重向量w，使得矩阵A乘以权重向量w等于另一个向量B，即 Aw = B。

如果 A是一个n×3的矩阵，其中n是样本数量，而w是一个包含权重w1,w2,w3 的3维向量，则B就是评估指标R的向量，则：，

当权重满足以下关系：

假设皮尔逊相关系数的值分别是。本实施例可以使用以下数学模型来求解 ：

以上方程组和各权重系数满足的约束关系来求解求解出 的值。

在计算获取管道凹陷评估指标之后，本实施例根据所述管道凹陷评估指标获取管道凹陷量化评估结果。本实施例可以根据管道凹陷评估指标获取管道凹陷量化评估结果，能够更准确地判断管道的安全状态，从而提高了评估的准确性和可靠性。

为了保证管道凹陷评估指标R的值在落在0和1之间，本实施例针对特征进行归一化，它有助于将不同特征或指标的值统一到相同的尺度范围内，从而消除量纲的影响，使得数据更易于比较和分析。在管道凹陷评估指标R的情况下，归一化可以确保R的值处于统一的标准范围内，有利于更准确地评估管道的安全性和风险程度，而不会受到不同特征值范围的影响。

具体地，对特征进行归一化处理，以确保最终评估指标R的值落在[0,1]的区间内：假设每个特征的最小值和最大值：

归一化后的特征分别乘以对应的权重，然后相加得到R：

最后确保管道凹陷评估指标R在特征权重的影响下保持在 [0,1]的范围内，有助于更准确地评估管道的安全性和风险程度。通过对管道凹陷评估指标R的这些特征进行归一化，可以确保它们在管道凹陷评估指标R中的权重计算过程中具有相同的尺度，能确保R的值落在0和1之间，从而提高了评估的准确性和可靠性。

本实施例中，还包括根据管道凹陷评估指标R的值，对于风险评估指标R的划分，除了将其分为低、中、高三个级别外，还可以针对每个级别提供更多的详细描述，以帮助更好地理解和应对不同级别的风险，例如：R在[0,0.3)之间，则认为是低风险，R在[0.3,0.7)之间，则认为是中风险，R大于等于0.7，则认为是高风险。

低风险在这个范围内的风险被视为相对较低。这意味着可能性较小，且对目标或项目的影响程度较小，各特征对指标R的影响较小。通常情况下，这种风险可以被容易地管理和控制，可能需要的资源和行动相对较少。中风险这个范围的风险属于中等级别，需要更多的关注和管理。这种风险的发生可能性较高，可能对管道一定程度的影响。需要采取一些措施来降低风险发生的可能性，并准备应对可能出现的影响和继续关注管道的健康状态，避免风险继续扩大。高风险这个范围的风险被视为最严重的，需要立即采取行动来管理和减轻风险。这种风险的发生可能性很高，造成严重的影响，甚至会威胁到整管道正常运行。必须制定详细的风险应对计划，并动员足够的资源来应对可能的风险事件。

通过对每个风险级别进行详细描述，可以帮助管道健康状态更好地理解不同级别风险的特点和应对策略，从而更有效地应对风险。

管道凹陷评估指标 R 的引入，不仅提高了对管道凹陷缺陷风险的认识和理解，还为管道管理人员提供了一种科学、可靠的评估方法。通过监测和评估管道凹陷量化评估结果的变化，可以及时发现管道凹陷缺陷的变化趋势，并及时采取相应的措施，保障管道的安全运行和可靠性。因此，本实施例的管道凹陷评估指标的使用对于管道安全管理具有重要的意义和价值。

本实施例的管道凹陷评估方法充分考虑了管道凹陷的复杂性和多样性，针对传统方法中存在的局限性和不足，具有以下几个显著的优点：

1）全面评估：

传统方法通常仅考虑管道凹陷的深度变化，而本实施例的管道凹陷评估方法采用了综合考虑的方法。除了凹陷的深度和长度变化外，本实施例还引入了等效应力和体积变化等关键参数。这种综合考虑使得对管道凹陷的评估更加全面和多维，能够更准确地反映管道凹陷缺陷的实际情况。通过考虑更多因素，本实施例可以更全面地了解管道凹陷的性质和变化规律，为管道安全管理提供更为科学的依据，因此，本实施例的管道凹陷评估方法在管道凹陷缺陷评估领域具有重要的技术创新和保护价值。

2）节省时间和成本：

本实施例的管道凹陷评估方法的显著优势主要体现在定量方面。本实施例能够以更快速、高效的方式完成对凹陷体积和变形速率的精确计算。相较于传统的基于深度准则或应变准则的评估方法，本实施例的管道凹陷评估方法的计算方式更为综合性。传统方法通常需要耗费大量时间进行手工测量和计算，从而大大缩短了评估时间，极大地提高了工作效率。

虽然本实施例未采用三维压头还原技术，但本实施例采用了其他替代方法来模拟管道凹陷的形状，从而避免了传统方法中手工绘制压头的繁琐过程。传统方法中，为了还原管道凹陷的形状，往往需要耗费大量的时间和精力进行手工绘制，而且很难保证还原的准确性。但是，本实施例的方法可能涉及利用数学模型或其他辅助工具，同样能够达到评估的准确性和效率。

3）预警功能：

预警功能在本实施例的管道凹陷评估方法中具有显著的量化特征。通过定期监测和评估管道凹陷缺陷的管道凹陷评估指标R的量化结果，能够及时发现管道凹陷缺陷的变化趋势，并将这一趋势量化地反映在评估指标R的数值变化上。R的数值代表了管道凹陷缺陷的风险程度，因此，随着评估指标R的变化，本实施例可以量化地评估管道凹陷缺陷对管道安全的影响程度。

基于这种量化的评估结果，本实施例可以提前预警可能存在的安全隐患。一旦评估指标R的数值出现异常变化，即表示管道凹陷缺陷的风险程度有所增加，可能存在安全隐患。通过及时发现这些异常变化，并进行量化评估，本实施例能够更准确地判断管道的安全状态，并及时采取措施进行修复和加固，从而保障管道的安全运行。

综上所述，本实施例的管道凹陷评估方法中的预警功能具有明显的量化特征，通过评估指标R的变化趋势，量化地反映管道凹陷缺陷的风险程度，从而提前预警可能存在的安全隐患，有助于保障管道的安全运行。

本申请实施例所述的管道凹陷评估方法的保护范围不限于本实施例列举的步骤执行顺序，凡是根据本申请的原理所做的现有技术的步骤增减、步骤替换所实现的方案都包括在本申请的保护范围内。

本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现本申请任一实施例提供的管道凹陷评估方法。

本申请实施例中，可以采用一个或多个存储介质的任意组合。存储介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子（非穷举的列表）包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机盘、硬盘、RAM、ROM、可擦式可编程只读存储器（EPROM或闪存）、光纤、便携式紧凑盘只读存储器（CD-ROM）、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。

本申请实施例还提供一种电子设备。图10显示为本申请实施例提供的电子设备100的结构示意图。在一些实施例中，电子设备可以为手机、平板电脑、可穿戴设备、车载设备、增强现实（Augmented Reality，AR）/虚拟现实（Virtual Reality，VR）设备、笔记本电脑、超级移动个人计算机（Ultra-Mobile Personal Computer，UMPC）、上网本、个人数字助理（Personal Digital Assistant，PDA）等终端设备。此外，本申请提供的管道凹陷评估方法还可以应用于数据库、服务器以及根据终端人工智能的服务响应系统。本申请实施例对管道凹陷评估方法的具体应用场景不作任何限制。

如图10所示，本申请实施例提供的电子设备100包括存储器101和处理器102。

存储器101用于存储计算机程序；优选地，存储器101包括：ROM、RAM、磁碟、U盘、存储卡或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

具体地，存储器101可以包括易失性存储器形式的计算机系统可读介质，例如随机存取存储器（RAM）和/或高速缓存存储器。电子设备100可以进一步包括其它可移动/不可移动的、易失性/非易失性计算机系统存储介质。存储器101可以包括至少一个程序产品，该程序产品具有一组（例如至少一个）程序模块，这些程序模块被配置以执行本申请各实施例的功能。

处理器102与存储器101相连，用于执行存储器101存储的计算机程序，以使电子设备100执行本申请任一实施例中提供的管道凹陷评估方法。

可选地，处理器102可以是通用处理器，包括中央处理器（Central ProcessingUnit，CPU）、网络处理器（Network Processor，NP）等；还可以是数字信号处理器（DigitalSignal Processor，DSP）、专用集成电路（Application Specific Integrated Circuit，ASIC）、现场可编程门阵列（Field Programmable Gate Array，FPGA）或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。

可选地，本实施例中电子设备100还可以包括显示器103。显示器103与存储器101和处理器102通信相连，用于显示管道凹陷评估方法的相关GUI交互界面。

综上所述，本申请能够综合考虑管道凹陷缺陷的凹陷数量、形状、变形速度、材料屈服应力、凹陷深度等因素，使评估更加全面、多维，进而更准确地评估管道凹陷缺陷的风险程度，而且通过管道凹陷评估指标的变化趋势，量化地反映管道凹陷缺陷的风险程度；本申请通过计算凹陷的长度和宽度的值，可以得到一个指示凹陷形状数学模型的积分函数，通过积分函数来描述凹陷特征的形状，可以精确表征不同形状的凹陷，例如圆形、椭圆形或不规则形状的凹陷，使得能够更有效地描述管道凹陷的特征；本申请中通过表征凹陷各个特征之间的线性相关性，为凹陷各个特征配置权重系数，使得对管道凹陷评估指标的计算更加精准；本申请可以根据管道凹陷评估指标获取管道凹陷量化评估结果，能够更准确地判断管道的安全状态，从而提高了评估的准确性和可靠性。因此，本申请有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本申请的原理及其功效，而非用于限制本申请。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本申请的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本申请所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本申请的权利要求所涵盖。

Claims (6)

1.一种管道凹陷评估方法，其特征在于，包括：

获取管道参数，并基于所述管道参数构建管道三维凹陷模型，以获取凹陷参数；

根据所述凹陷参数获取管道凹陷的体积，根据管道受力情况计算凹陷抗变形指数，并根据所述管道凹陷的体积计算管道的凹陷变形速率；计算所述凹陷抗变形指数包括：获取管道的凹陷的表面应变；根据所述凹陷的表面应变计算获取凹陷等效屈服应力；获取管道在屈服极限下的屈服应力，并根据所述屈服极限下的屈服应力和所述凹陷等效屈服应力计算获取所述凹陷抗变形指数；

根据所述管道参数、所述凹陷抗变形指数以及所述凹陷变形速率构建管道凹陷评估指标，并根据所述管道凹陷评估指标获取管道凹陷量化评估结果，具体包括：

根据所述管道参数获取凹陷管道的总变形速率，并根据所述管道的凹陷变形速率和所述凹陷管道的总变形速率获取凹陷变形速率指数；所述凹陷变形速率指数为所述管道的凹陷变形速率与所述凹陷管道的总变形速率的比值；

根据所述管道参数获取管道外径，根据所述凹陷参数获取管道凹陷深度，并根据所述管道凹陷深度和所述管道外径获取凹陷深度指数；所述凹陷深度指数为所述管道凹陷深度和所述管道外径的比值；

根据所述管道参数获取管道凹陷的数量，并根据所述管道凹陷的数量、所述管道的凹陷抗变形指数、所述凹陷变形速率指数以及所述凹陷深度指数构建管道凹陷评估指标；

所述根据所述管道凹陷的数量、所述管道的凹陷抗变形指数、所述凹陷变形速率指数以及所述凹陷深度指数构建管道凹陷评估指标包括：

基于所述管道的凹陷抗变形指数、所述凹陷变形速率指数以及所述凹陷深度指数之间的相关性分别获取抗变形权重系数、变形速率权重系数以及凹陷深度权重系数；

将管道中各个凹陷的所述凹陷抗变形指数、所述凹陷变形速率指数以及所述凹陷深度指数分别乘以对应的所述抗变形权重系数、所述变形速率权重系数以及所述凹陷深度权重系数后进行加权平均计算，获取所述管道凹陷评估指标；

其中，所述基于所述管道的凹陷抗变形指数、所述凹陷变形速率指数以及所述凹陷深度指数之间的相关性分别获取抗变形权重系数、变形速率权重系数以及凹陷深度权重系数包括：

计算所述管道的凹陷抗变形指数、所述凹陷变形速率指数以及所述凹陷深度指数彼此之间的皮尔逊相关系数；

构建所述抗变形权重系数、所述变形速率权重系数、所述凹陷深度权重系数以及所述皮尔逊相关系数之间的关系模型；

对所述模型进行求解，分别获取抗变形权重系数、变形速率权重系数以及凹陷深度权重系数；

所述管道凹陷评估指标R表示为：

)；

其中，R表示为管道凹陷评估指标，为管道的凹陷数量，i为凹陷序号，V为凹陷变形速率，D为凹陷深度，凹陷深度D 方向的范围是从 0 到 d，f(D,L)为积分函数，L为凹陷长度，为屈服应力，为凹陷等效屈服应力，、 、 分别为材料屈服极限，凹陷管道总变形速率，管道外径，、、分别为抗变形权重系数、变形速率权重系数以及凹陷深度权重系数。

2.根据权利要求1所述的管道凹陷评估方法，其特征在于，获取所述管道凹陷的体积包括：

所述凹陷参数包括管道凹陷的深度和长度；

根据所述凹陷深度和所述凹陷长度进行积分计算，获取所述管道凹陷的体积。

3.根据权利要求1所述的管道凹陷评估方法，其特征在于，所述凹陷的表面应变包括环向应变、径向应变以及轴向应变。

4.根据权利要求1所述的管道凹陷评估方法，其特征在于，所述关系模型包括：

；

其中，、、分别为凹陷抗变形指数与凹陷变形速率指数之间的相关性、凹陷抗变形指数与凹陷深度指数之间的相关性、凹陷变形速率指数与凹陷深度指数之间的相关性；、、分别为抗变形权重系数、变形速率权重系数以及凹陷深度权重系数。

5.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至4中任一项所述的管道凹陷评估方法。

6.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：存储器，存储有一计算机程序；处理器，与所述存储器通信相连，调用所述计算机程序时执行权利要求1至4中任一项所述的管道凹陷评估方法。