本发明涉及管道质量检测，具体涉及一种面向水利工程管道的质量检测方法及系统。
背景技术：
1、水利工程是指通过人工手段对水资源进行开发、利用、治理以及保护的一系列活动。这些活动包括建设水库、大坝、灌溉系统、防洪工程以及水土保持工程等。在水利工程中，水利工程管道是用于输送和分配水资源的重要组成部分，这些管道可以用于供水、灌溉、排水以及防洪等多种目的。
2、在一些场景下，需要对水利工程管道进行质量监测，以保证水利工程的稳定性和安全性。常用的水利工程管道的检测方法包括视觉检测等，视觉检测是通过监测水利工程管道表面状态，从而确定水利工程管道的质量是否出现问题。但是这种检测方式仅仅能识别管道中一些存在于管道表面明显的故障，对于隐蔽故障或者老旧管道很难进行检测，导致水利工程管道的质量检测的结果可靠性和精确度较低，从而影响水利工程的稳定性和安全性。
技术实现思路
1、为了解决水利工程管道的质量检测的结果可靠性和精确度较低的技术问题，本发明的目的在于提供一种面向水利工程管道的质量检测方法及系统，所采用的技术方案具体如下：
2、第一方面，本发明实施例提供了一种面向水利工程管道的质量检测方法，包括：获取在待检测的水利工程管道内部的水压数据以及管道壁的超声波检测数据，水压数据和超声波检测数据是水利工程管道在不同水流量下发生水锤效应时测量的；根据不同水流量下水压数据确定水利工程管道的水压参数，水压参数表征水利工程管道的质量受到水锤效应的影响程度；根据超声波检测数据确定水利工程管道的超声参数，超声参数表征水利工程管道存在的缺陷信息；基于水压参数、超声参数以及水利工程管道的破坏值确定水利工程管道的载荷参数；根据预设载荷参数与水利工程管道的质量等级的对应关系，确定载荷参数对应的水利工程管道的质量等级。
3、可选的，根据不同水流量下水压数据确定水利工程管道的水压参数包括：确定任意水流量下的水压数据的上包络线和下包络线；对上包络线和下包络线分别进行曲线拟合，得到与上包络线对应的上衰减函数和与下包络线对应的下衰减函数；根据上衰减函数和下衰减函数确定待定系数的数值；利用待定系数的数值、待定系数对应的符号参数以及预设参数确定不同水流量下的水压因子；对各流量下的水压数据进行分解，得到水压数据的趋势项、周期项以及残差项；根据趋势项、周期项以及残差项确定水压数据的变化向量；根据相邻的水流量下的水压数据的变化向量之间的余弦相似度确定水利工程管道的特征参数；利用不同水流量下的水压因子和特征参数确定水利工程管道的水压参数。
4、可选的，利用待定系数的数值、待定系数对应的符号参数以及预设参数确定不同水流量下的水压因子包括：计算任意水流量下的下衰减函数中任意待定系数的数值和符号参数的第一乘积，并计算上衰减函数中任意待定系数的数值与第一乘积之间的第一和值的绝对值；确定第一和值的绝对值与预设参数的第二和值的倒数；确定各待定系数对应的第二和值的倒数的叠加值为任意水流量下的水压因子。
5、可选的，根据趋势项、周期项以及残差项确定水压数据的变化向量包括：利用最小二乘法对趋势项进行直线拟合，得到拟合直线；确定拟合直线的斜率和截距以及周期项的最小正周期；获取残差项中所有数据点的标准差和平均值；将斜率、截距、最小正周期、标准差以及平均值构成的向量作为水压数据的变化向量。
6、可选的，根据相邻的水流量下的水压数据的变化向量之间的余弦相似度确定水利工程管道的特征参数包括：计算任意相邻的两个相邻的水流量下的水压数据的变化向量之间的余弦相似度之间的第一差值；对各第一差值进行叠加，得到水利工程管道的特征参数。
7、可选的，利用不同水流量下的水压因子和特征参数确定水利工程管道的水压参数包括：将水压因子作为二维直角坐标系的纵轴，将水流量作为二维直角坐标系的横轴，将所有水流量对应的水压因子映射至二维直角坐标系，得到多个离散点；利用最小二乘法对各离散点进行曲线拟合，得到水压因子曲线，并确定水压因子曲线中曲率值最大的数据点对应的水流量为破坏值；分别对破坏值前后两段曲线段进行直线拟合，得到第一直线和第二直线；获取第一直线的第一斜率和第二直线的第二斜率；计算第二斜率与第一斜率和预设参数的第三和值的第一比值；计算各水流量下的水压因子与水利工程管道的特征参数之间的第二乘积，并对各第二乘积进行叠加，得到叠加值；确定叠加值与第一比值之间的第三乘积为水利工程管道的水压参数。
8、可选的，根据超声波检测数据确定水利工程管道的超声参数包括：对超声波检测数据进行分解，得到超声波检测数据的imf分量；将小于破坏值的水流量对应的超声波检测数据作为初始超声波数据，将大于等于破坏值的水流量对应的超声波检测数据作为后期超声波数据；计算任意初始超声波数据与任意后期超声波数据之间相同层的imf分量之间的皮尔逊相关系数；统计每一层imf分量对应的所有皮尔逊相关系数，并计算每一层imf分量对应的所有皮尔逊相关系数的均值和标准差；计算均值与标准差的第二比值，并对各第二比值降序排序；选取排序前n位的imf分量对应的层进行去除，对剩下的每一层的imf分量进行逆处理，得到每个超声波检测数据对应的新超声波数据，n为大于等于1的自然数；利用任意相邻的水流量下的新超声波数据确定水利工程管道的超声参数。
9、可选的，利用任意相邻的水流量下的新超声波数据确定水利工程管道的超声参数包括：对新超声波数据进行傅里叶变换，得到新超声波数据的频谱图；获取每个新超声波数据的频谱图中波峰的数量；计算任意相邻的水流量下的新超声波数据的频谱图中波峰的数量之间的第二差值；对各第二差值进行叠加，得到水利工程管道的超声参数。
10、可选的，基于水压参数、超声参数以及水利工程管道的破坏值确定水利工程管道的载荷参数包括：计算水压参数和超声参数之间的第四乘积，以及破坏值与第四乘积之间的第三比值；利用归一化函数对第三比值进行归一化处理，得到归一化结果；确定预定系数与归一化结果之间的第五乘积与预定数值之间的第三差值为水利工程管道的载荷参数。
11、第二方面，本发明实施例提供了一种面向水利工程管道的质量检测系统，包括：处理器和存储器；其中，存储器用于存储可在处理器上运行的计算机程序；处理器，用于执行存储器上所存放的程序，实现如第一方面所提到的面向水利工程管道的质量检测方法的步骤。
12、本发明具有如下有益效果：首先获取在待检测的水利工程管道内部的水压数据以及管道壁的超声波检测数据，水压数据和超声波检测数据是水利工程管道在不同水流量下发生水锤效应时测量的；然后根据不同水流量下水压数据确定水利工程管道的水压参数，水压参数表征水利工程管道的质量受到水锤效应的影响程度；再根据超声波检测数据确定水利工程管道的超声参数，超声参数表征水利工程管道存在的缺陷信息；其次基于水压参数、超声参数以及水利工程管道的破坏值确定水利工程管道的载荷参数；最后根据预设载荷参数与水利工程管道的质量等级的对应关系，确定载荷参数对应的水利工程管道的质量等级。
13、如此，水压数据能够反映流体在水利工程管道中的动态响应，而超声波检测数据能够揭示水利工程管道的内部结构和缺陷。因此，本发明实施例通过监测水锤效应引起的管道内部的压力波动，可以准确反映水利工程管道在动态负荷下的状态，从而揭示水利工程管道潜在的质量缺陷。因此，利用水锤效应结合水利工程内部的水压数据以及管道壁的超声波检测数据，不仅能够提高水利工程管道的质量检测的准确性、可靠性以及实时性，还能够有效识别水利工程管道内部的缺陷和变化，进一步提高了水利工程的稳定性和安全性。