CN117114516B - 一种长距离小断面引水隧洞安全评估方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及安全评估的技术领域，公开了一种长距离小断面引水隧洞安全评估方法，所述方法包括：构建长距离小断面引水隧洞施工安全评估指标体系，过程化采集对应的施工安全评估指标序列数据，并对采集的施工安全评估指标序列数据进行均衡化处理；对均衡化处理后的施工安全评估指标序列数据进行风险特征提取；利用长距离小断面引水隧洞安全评估模型对风险特征向量进行施工安全风险评估。本发明对所采集施工安全评估指标序列数据依次进行标准化以及结合指标信息差异的映射处理，解决不同指标数据差异不均衡，实现不同指标数据的同尺度度量，提取施工安全评估指标间序列数据在不同尺度变化趋势作为风险特征向量，实现隧洞施工过程中的实时安全评估。

Description

一种长距离小断面引水隧洞安全评估方法
技术领域
本发明涉及安全评估的技术领域，尤其涉及一种长距离小断面引水隧洞安全评估方法。
背景技术
长距离小断面引水隧洞受施工空间影响，在实际施工中无法进行开挖、衬砌平行施工，施工现场有较为丰富的地下水，施工难度比较大，对施工安全性提出较高的要求，继续过程化隧洞施工安全性评估。而现有的隧洞安全评估方法以静态评估方法为主，难以适用于长距离小断面引水隧洞施工。针对该问题，本发明提出一种面向长距离小端面的引水隧洞安全性评估方法，分析开挖过程中的引水隧洞的力学行为特性，开展不良地质条件引水隧洞的致灾因子分析，根据预评估风险指标体系建立过程化安全风险预估模型，将风险预评估模型引入引水隧洞实体全过程，实现引水隧洞安全风险评估。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种长距离小断面引水隧洞安全评估方法，目的在于：1）从长距离小断面引水隧洞的建设规模、地质条件、施工环境层面构建长距离小断面引水隧洞施工安全评估指标体系，进而基于所构建施工安全评估指标体系采集对应的施工安全评估指标序列数据，对所采集施工安全评估指标序列数据依次进行标准化以及结合指标信息差异的映射处理，实现施工安全评估指标序列数据的均衡化处理，有效解决不同施工安全评估指标间序列数据差异不均衡的问题；2）采用时间序列本征分解对均衡化处理后的施工安全评估指标间序列数据进行多尺度分解，并基于分解结果与原始数据的余弦相似度，将分解结果转换为表征施工安全评估指标间序列数据在不同尺度变化趋势的风险特征向量，利用长距离小断面引水隧洞安全评估模型对风险特征向量进行权重系数计算以及施工安全系数计算，实现隧洞施工过程中的实时安全评估。
实现上述目的，本发明提供的一种长距离小断面引水隧洞安全评估方法，包括以下步骤：
S1：构建长距离小断面引水隧洞施工安全评估指标体系，所述指标体系从建设规模、地质条件、施工环境三个方面进行施工安全性表述；
S2：根据所构建的长距离小断面引水隧洞施工安全评估指标体系，过程化采集对应的施工安全评估指标序列数据，并对采集的施工安全评估指标序列数据进行均衡化处理，得到均衡化处理后的施工安全评估指标序列数据；
S3：对均衡化处理后的施工安全评估指标序列数据进行风险特征提取，得到风险特征向量，其中时间序列本征分解为所述风险特征提取的主要实施方法；
S4：构建长距离小断面引水隧洞安全评估模型，利用长距离小断面引水隧洞安全评估模型对风险特征向量进行施工安全风险评估，所述长距离小断面引水隧洞安全评估模型以风险特征向量为输入，以施工安全系数为输出。
作为本发明的进一步改进方法：
可选地，所述S1步骤中构建长距离小断面引水隧洞施工安全评估指标体系，包括：
从长距离小断面引水隧洞的建设规模、地质条件、施工环境构建长距离小断面引水隧洞施工安全评估指标体系，利用长距离小断面引水隧洞施工安全评估指标体系对隧洞施工安全性进行表述，其中所构建的长距离小断面引水隧洞施工安全评估指标体系为：
；
；
其中：
表示所构建的长距离小断面引水隧洞施工安全评估指标体系，/>表示建筑规模层面的安全评估指标，/>表示地质条件层面的安全评估指标，/>表示施工环境层面的安全评估指标；
表示隧洞施工过程中的隧洞深度指标，/>表示隧洞施工过程中的隧洞坡度指标；
表示隧洞施工过程中的土壤湿度指标，/>表示隧洞施工过程中的地质类别指标；
表示隧洞施工过程中的防护结构类别指标，/>表示隧洞施工过程中的有毒气体类别指标。
在本发明实施例中，地质类别包括软土、砂土、砾石土、干黄土、硬质粘土、泥灰岩以及泥岩等，防护结构类别包括无支护、重力式挡土墙、土钉墙木板桩、地下连续墙以及钢板桩等。
可选地，所述S2步骤中根据所构建的长距离小断面引水隧洞施工安全评估指标体系，过程化采集对应的施工安全评估指标序列数据，包括：
根据所构建的长距离小断面引水隧洞施工安全评估指标体系，过程化采集对应的施工安全评估指标序列数据，其中所采集长距离小断面引水隧洞施工过程中的施工安全评估指标序列数据为：；
其中：
表示施工安全评估指标序列数据；
表示施工安全评估指标序列数据/>在/>时刻的数据值，/>，/>表示隧洞施工的初始时刻，/>表示隧洞施工的安全评估时刻。
可选地，所述S2步骤中对采集的施工安全评估指标序列数据进行均衡化处理，包括：
对所采集的施工安全评估指标序列数据进行均衡化处理，其中施工安全评估指标序列数据的均衡化处理流程为：
计算得到施工安全评估指标序列数据的均值/>：
；
生成施工安全评估指标序列数据的均衡化处理结果：
；
；
其中：
表示施工安全评估指标序列数据/>的标准差；
表示施工安全评估指标序列数据/>的均衡化处理结果；
表示数据值/>的标准化处理结果。
可选地，所述S3步骤中对均衡化处理后的施工安全评估指标序列数据进行风险特征提取，包括：
对均衡化处理后的施工安全评估指标序列数据进行风险特征提取，得到所对应施工安全评估指标的风险特征向量，其中施工安全评估指标序列数据所对应施工安全评估指标/>的风险特征向量提取流程为：
S31：遍历得到施工安全评估指标序列数据中的所有极大值点和极小值点，采用三次样条插值法分别对极大值点以及极小值点进行差值，构建得到施工安全评估指标序列数据/>的上包络线和下包络线；
S32：计算得到上包络线和下包络线的均值序列，令/>；
S33：设置施工安全评估指标序列数据的当前特征提取次数r，其中r的初始值为1，最大值为R，则施工安全评估指标序列数据/>的第r次特征提取结果为/>；
S34：对施工安全评估指标序列数据进行第r+1次特征提取，其中特征提取公式为：
；
；
；
；
其中：
表示第r+1次特征提取过程中的待分解序列；
表示第r+1次特征提取过程中的余量序列；
若，则构成施工安全评估指标序列数据/>对应的初始风险特征向量：
；
否则令，返回步骤S34；
S35：对初始风险特征向量进行向量转换，得到施工安全评估指标序列数据对应的风险特征向量/>：
；
；
其中：
T表示转置；
表示L1范数；
表示以自然常数为底的指数函数；
表示/>之间的余弦相似度；
表示特征提取结果/>的向量转换后结果；
为控制参数；在本发明实施例中，将/>设置为2。
可选地，所述S4步骤中构建长距离小断面引水隧洞安全评估模型，包括：
构建长距离小断面引水隧洞安全评估模型，所述长距离小断面引水隧洞安全评估模型以风险特征向量为输入，以施工安全系数为输出，其中长距离小断面引水隧洞安全评估模型包括输入层、特征计算层以及隧洞安全评估层；
输入层用于接收不同施工安全评估指标的风险特征向量；
特征计算层用于计算得到不同风险特征向量的权重系数，并基于权重系数对风险特征向量进行融合计算处理，将融合计算结果输入到隧洞安全评估层；
隧洞安全评估层用于对融合计算结果进行特征映射，映射得到隧洞在安全评估时刻的施工安全系数。
可选地，所述S4步骤中利用长距离小断面引水隧洞安全评估模型对风险特征向量进行施工安全风险评估，包括：
利用长距离小断面引水隧洞安全评估模型对风险特征向量进行施工安全风险评估，其中隧洞在安全评估时的安全评估流程为：
S41：输入层接收不同施工安全评估指标的风险特征向量：
；
其中：
为施工安全评估指标/>对应的风险特征向量；
S42：特征计算层计算得到不同风险特征向量的权重系数，其中风险特征向量的权重系数计算结果为：
；
其中：
T表示转置；
w表示用于权重系数计算的矩阵参数；
表示风险特征向量/>的权重系数计算结果；
S43：基于权重系数对风险特征向量进行融合计算处理，其中融合计算公式为：
；
其中：
表示风险特征向量的融合计算结果；
表示ReLU激活函数；
表示用于对施工安全评估指标/>所对应风险特征向量进行卷积计算的矩阵参数；
S44：隧洞安全评估层对融合计算结果进行特征映射，其中特征映射公式为：
；
其中：
B表示隧洞安全评估层中的评估矩阵参数；
表示隧洞在安全评估时刻/>的施工安全系数，/>，其中施工安全系数越大，则隧洞在安全评估时刻的施工安全程度越高。
为了解决上述问题，本发明提供一种电子设备，所述电子设备包括：
存储器，存储至少一个指令；
通信接口，实现电子设备通信；及处理器，执行所述存储器中存储的指令以实现上述所述的长距离小断面引水隧洞安全评估方法。
为了解决上述问题，本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有至少一个指令，所述至少一个指令被电子设备中的处理器执行以实现上述所述的长距离小断面引水隧洞安全评估方法。
相对于现有技术，本发明提出一种长距离小断面引水隧洞安全评估方法，该技术具有以下优势：
首先，本方案提出一种隧洞施工过程中安全评估指标体系构建方法，从长距离小断面引水隧洞的建设规模、地质条件、施工环境构建长距离小断面引水隧洞施工安全评估指标体系，利用长距离小断面引水隧洞施工安全评估指标体系对隧洞施工安全性进行表述，根据所构建的长距离小断面引水隧洞施工安全评估指标体系，过程化采集对应的施工安全评估指标序列数据，对所采集的施工安全评估指标序列数据进行均衡化处理，其中施工安全评估指标序列数据的均衡化处理流程为：计算得到施工安全评估指标序列数据的均值/>：
；
生成施工安全评估指标序列数据的均衡化处理结果：
；
；
其中：表示施工安全评估指标序列数据/>的标准差；/>表示施工安全评估指标序列数据/>的均衡化处理结果；/>表示数据值/>的标准化处理结果。本方案从长距离小断面引水隧洞的建设规模、地质条件、施工环境层面构建长距离小断面引水隧洞施工安全评估指标体系，进而基于所构建施工安全评估指标体系采集对应的施工安全评估指标序列数据，对所采集施工安全评估指标序列数据依次进行标准化以及结合指标信息差异的映射处理，实现施工安全评估指标序列数据的均衡化处理，有效解决不同施工安全评估指标间序列数据差异不均衡的问题。
同时，本方案提出一种风险特征提取方法以及施工安全评估方法，对均衡化处理后的施工安全评估指标序列数据进行风险特征提取，得到所对应施工安全评估指标的风险特征向量，其中施工安全评估指标序列数据所对应施工安全评估指标/>的风险特征向量提取流程为：遍历得到施工安全评估指标序列数据/>中的所有极大值点和极小值点，采用三次样条插值法分别对极大值点以及极小值点进行差值，构建得到施工安全评估指标序列数据/>的上包络线和下包络线；计算得到上包络线和下包络线的均值序列/>，令；设置施工安全评估指标序列数据/>的当前特征提取次数r，其中r的初始值为1，最大值为R，则施工安全评估指标序列数据/>的第r次特征提取结果为/>；
对施工安全评估指标序列数据进行第r+1次特征提取，其中特征提取公式为：
；
；
；
；
其中：表示第r+1次特征提取过程中的待分解序列；/>表示第r+1次特征提取过程中的余量序列；若/>，则构成施工安全评估指标序列数据/>对应的初始风险特征向量/>：
；
否则令，对初始风险特征向量/>进行向量转换，得到施工安全评估指标序列数据/>对应的风险特征向量/>：
；
；
其中：T表示转置；表示L1范数；/>表示以自然常数为底的指数函数；表示/>之间的余弦相似度；/>表示特征提取结果/>的向量转换后结果；/>为控制参数。本方案采用时间序列本征分解对均衡化处理后的施工安全评估指标间序列数据进行多尺度分解，并基于分解结果与原始数据的余弦相似度，将分解结果转换为表征施工安全评估指标间序列数据在不同尺度变化趋势的风险特征向量，利用长距离小断面引水隧洞安全评估模型对风险特征向量进行权重系数计算以及施工安全系数计算，实现隧洞施工过程中的实时安全评估。
附图说明
图1为本发明一实施例提供的一种长距离小断面引水隧洞安全评估方法的流程示意图；
图2为本发明一实施例提供的实现长距离小断面引水隧洞安全评估方法的电子设备的结构示意图；
图中：1电子设备，10处理器，11存储器，12程序，13通信接口。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本申请实施例提供一种长距离小断面引水隧洞安全评估方法。所述长距离小断面引水隧洞安全评估方法的执行主体包括但不限于服务端、终端等能够被配置为执行本申请实施例提供的该方法的电子设备中的至少一种。换言之，所述长距离小断面引水隧洞安全评估方法可以由安装在终端设备或服务端设备的软件或硬件来执行，所述软件可以是区块链平台。所述服务端包括但不限于：单台服务器、服务器集群、云端服务器或云端服务器集群等。
实施例1
S1：构建长距离小断面引水隧洞施工安全评估指标体系，所述指标体系从建设规模、地质条件、施工环境三个方面进行施工安全性表述。
所述S1步骤中构建长距离小断面引水隧洞施工安全评估指标体系，包括：
从长距离小断面引水隧洞的建设规模、地质条件、施工环境构建长距离小断面引水隧洞施工安全评估指标体系，利用长距离小断面引水隧洞施工安全评估指标体系对隧洞施工安全性进行表述，其中所构建的长距离小断面引水隧洞施工安全评估指标体系为：
；
；
其中：
表示所构建的长距离小断面引水隧洞施工安全评估指标体系，/>表示建筑规模层面的安全评估指标，/>表示地质条件层面的安全评估指标，/>表示施工环境层面的安全评估指标；
表示隧洞施工过程中的隧洞深度指标，/>表示隧洞施工过程中的隧洞坡度指标；
表示隧洞施工过程中的土壤湿度指标，/>表示隧洞施工过程中的地质类别指标；
表示隧洞施工过程中的防护结构类别指标，/>表示隧洞施工过程中的有毒气体类别指标。
S2：根据所构建的长距离小断面引水隧洞施工安全评估指标体系，过程化采集对应的施工安全评估指标序列数据，并对采集的施工安全评估指标序列数据进行均衡化处理，得到均衡化处理后的施工安全评估指标序列数据。
所述S2步骤中根据所构建的长距离小断面引水隧洞施工安全评估指标体系，过程化采集对应的施工安全评估指标序列数据，包括：
根据所构建的长距离小断面引水隧洞施工安全评估指标体系，过程化采集对应的施工安全评估指标序列数据，其中所采集长距离小断面引水隧洞施工过程中的施工安全评估指标序列数据为：；
其中：
表示施工安全评估指标序列数据；
表示施工安全评估指标序列数据/>在/>时刻的数据值，/>，/>表示隧洞施工的初始时刻，/>表示隧洞施工的安全评估时刻。
所述S2步骤中对采集的施工安全评估指标序列数据进行均衡化处理，包括：
对所采集的施工安全评估指标序列数据进行均衡化处理，其中施工安全评估指标序列数据的均衡化处理流程为：
计算得到施工安全评估指标序列数据的均值/>：
；
生成施工安全评估指标序列数据的均衡化处理结果：
；
；
其中：
表示施工安全评估指标序列数据/>的标准差；
表示施工安全评估指标序列数据/>的均衡化处理结果；
表示数据值/>的标准化处理结果。
S3：对均衡化处理后的施工安全评估指标序列数据进行风险特征提取，得到风险特征向量。
所述S3步骤中对均衡化处理后的施工安全评估指标序列数据进行风险特征提取，包括：
对均衡化处理后的施工安全评估指标序列数据进行风险特征提取，得到所对应施工安全评估指标的风险特征向量，其中施工安全评估指标序列数据所对应施工安全评估指标/>的风险特征向量提取流程为：
S31：遍历得到施工安全评估指标序列数据中的所有极大值点和极小值点，采用三次样条插值法分别对极大值点以及极小值点进行差值，构建得到施工安全评估指标序列数据/>的上包络线和下包络线；
S32：计算得到上包络线和下包络线的均值序列，令/>；
S33：设置施工安全评估指标序列数据的当前特征提取次数r，其中r的初始值为1，最大值为R，则施工安全评估指标序列数据/>的第r次特征提取结果为/>；
S34：对施工安全评估指标序列数据进行第r+1次特征提取，其中特征提取公式为：
；
；
；
；
其中：
表示第r+1次特征提取过程中的待分解序列；
表示第r+1次特征提取过程中的余量序列；
若，则构成施工安全评估指标序列数据/>对应的初始风险特征向量：
；
否则令，返回步骤S34；
S35：对初始风险特征向量进行向量转换，得到施工安全评估指标序列数据对应的风险特征向量/>：
；
；
其中：
T表示转置；
表示L1范数；
表示以自然常数为底的指数函数；
表示/>之间的余弦相似度；
表示特征提取结果/>的向量转换后结果；
为控制参数；在本发明实施例中，将/>设置为2。
S4：构建长距离小断面引水隧洞安全评估模型，利用长距离小断面引水隧洞安全评估模型对风险特征向量进行施工安全风险评估，所述长距离小断面引水隧洞安全评估模型以风险特征向量为输入，以施工安全系数为输出。
所述S4步骤中构建长距离小断面引水隧洞安全评估模型，包括：
构建长距离小断面引水隧洞安全评估模型，所述长距离小断面引水隧洞安全评估模型以风险特征向量为输入，以施工安全系数为输出，其中长距离小断面引水隧洞安全评估模型包括输入层、特征计算层以及隧洞安全评估层；
输入层用于接收不同施工安全评估指标的风险特征向量；
特征计算层用于计算得到不同风险特征向量的权重系数，并基于权重系数对风险特征向量进行融合计算处理，将融合计算结果输入到隧洞安全评估层；
隧洞安全评估层用于对融合计算结果进行特征映射，映射得到隧洞在安全评估时刻的施工安全系数。
所述S4步骤中利用长距离小断面引水隧洞安全评估模型对风险特征向量进行施工安全风险评估，包括：
利用长距离小断面引水隧洞安全评估模型对风险特征向量进行施工安全风险评估，其中隧洞在安全评估时的安全评估流程为：
S41：输入层接收不同施工安全评估指标的风险特征向量：
；
其中：
为施工安全评估指标/>对应的风险特征向量；
S42：特征计算层计算得到不同风险特征向量的权重系数，其中风险特征向量的权重系数计算结果为：
；
其中：
T表示转置；
w表示用于权重系数计算的矩阵参数；
表示风险特征向量/>的权重系数计算结果；
S43：基于权重系数对风险特征向量进行融合计算处理，其中融合计算公式为：
；
其中：
表示风险特征向量的融合计算结果；
表示ReLU激活函数；/>
表示用于对施工安全评估指标/>所对应风险特征向量进行卷积计算的矩阵参数；
S44：隧洞安全评估层对融合计算结果进行特征映射，其中特征映射公式为：
；
其中：
B表示隧洞安全评估层中的评估矩阵参数；
表示隧洞在安全评估时刻/>的施工安全系数，/>，其中施工安全系数越大，则隧洞在安全评估时刻的施工安全程度越高。
实施例2
如图2所示，是本发明一实施例提供的实现长距离小断面引水隧洞安全评估方法的电子设备的结构示意图。
所述电子设备1可以包括处理器10、存储器11、通信接口13和总线，还可以包括存储在所述存储器11中并可在所述处理器10上运行的计算机程序，如程序12。
其中，所述存储器11至少包括一种类型的可读存储介质，所述可读存储介质包括闪存、移动硬盘、多媒体卡、卡型存储器（例如：SD或DX存储器等）、磁性存储器、磁盘、光盘等。所述存储器11在一些实施例中可以是电子设备1的内部存储单元，例如该电子设备1的移动硬盘。所述存储器11在另一些实施例中也可以是电子设备1的外部存储设备，例如电子设备1上配备的插接式移动硬盘、智能存储卡（Smart Media Card， SMC）、安全数字（SecureDigital， SD）卡、闪存卡（Flash Card）等。进一步地，所述存储器11还可以既包括电子设备1的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器11不仅可以用于存储安装于电子设备1的应用软件及各类数据，例如程序12的代码等，还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
所述处理器10在一些实施例中可以由集成电路组成，例如可以由单个封装的集成电路所组成，也可以是由多个相同功能或不同功能封装的集成电路所组成，包括一个或者多个中央处理器（Central Processing unit，CPU）、微处理器、数字处理芯片、图形处理器及各种控制芯片的组合等。所述处理器10是所述电子设备的控制核心（Control Unit），利用各种接口和线路连接整个电子设备的各个部件，通过运行或执行存储在所述存储器11内的程序或者模块（用于实现长距离小断面引水隧洞安全评估的程序12等），以及调用存储在所述存储器11内的数据，以执行电子设备1的各种功能和处理数据。
所述通信接口13可以包括有线接口和/或无线接口（如WI-FI接口、蓝牙接口等），通常用于在该电子设备1与其他电子设备之间建立通信连接，并实现电子设备内部组件之间的连接通信。
所述总线可以是外设部件互连标准（peripheral component interconnect，简称PCI）总线或扩展工业标准结构（extended industry standard architecture，简称EISA）总线等。该总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。所述总线被设置为实现所述存储器11以及至少一个处理器10等之间的连接通信。
图2仅示出了具有部件的电子设备，本领域技术人员可以理解的是，图2示出的结构并不构成对所述电子设备1的限定，可以包括比图示更少或者更多的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
例如，尽管未示出，所述电子设备1还可以包括给各个部件供电的电源（比如电池），优选地，电源可以通过电源管理装置与所述至少一个处理器10逻辑相连，从而通过电源管理装置实现充电管理、放电管理、以及功耗管理等功能。电源还可以包括一个或一个以上的直流或交流电源、再充电装置、电源故障检测电路、电源转换器或者逆变器、电源状态指示器等任意组件。所述电子设备1还可以包括多种传感器、蓝牙模块、Wi-Fi模块等，在此不再赘述。
可选地，该电子设备1还可以包括用户接口，用户接口可以是显示器（Display）、输入单元（比如键盘（Keyboard）），可选地，用户接口还可以是标准的有线接口、无线接口。可选地，在一些实施例中，显示器可以是LED显示器、液晶显示器、触控式液晶显示器以及OLED（Organic Light-Emitting Diode，有机发光二极管）触摸器等。其中，显示器也可以适当的称为显示屏或显示单元，用于显示在电子设备1中处理的信息以及用于显示可视化的用户界面。
应该了解，所述实施例仅为说明之用，在专利申请范围上并不受此结构的限制。
所述电子设备1中的所述存储器11存储的程序12是多个指令的组合，在所述处理器10中运行时，可以实现：
构建长距离小断面引水隧洞施工安全评估指标体系；
根据所构建的长距离小断面引水隧洞施工安全评估指标体系，过程化采集对应的施工安全评估指标序列数据，并对采集的施工安全评估指标序列数据进行均衡化处理，得到均衡化处理后的施工安全评估指标序列数据；
对均衡化处理后的施工安全评估指标序列数据进行风险特征提取，得到风险特征向量；
构建长距离小断面引水隧洞安全评估模型，利用长距离小断面引水隧洞安全评估模型对风险特征向量进行施工安全风险评估。
具体地，所述处理器10对上述指令的具体实现方法可参考图1至图2对应实施例中相关步骤的描述，在此不赘述。
需要说明的是，上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。并且本文中的术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、装置、物品或者方法不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、装置、物品或者方法所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、装置、物品或者方法中还存在另外的相同要素。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。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如上所述的一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，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的方法。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (3)

1.一种长距离小断面引水隧洞安全评估方法，其特征在于，所述方法包括：
S1：构建长距离小断面引水隧洞施工安全评估指标体系，所述指标体系从建设规模、地质条件、施工环境三个方面进行施工安全性表述；
S2：根据所构建的长距离小断面引水隧洞施工安全评估指标体系，过程化采集对应的施工安全评估指标序列数据，并对采集的施工安全评估指标序列数据进行均衡化处理，得到均衡化处理后的施工安全评估指标序列数据；
所述对采集的施工安全评估指标序列数据进行均衡化处理，包括：
对所采集的施工安全评估指标序列数据进行均衡化处理，其中施工安全评估指标序列数据的均衡化处理流程为：
计算得到施工安全评估指标序列数据的均值/>：
；
生成施工安全评估指标序列数据的均衡化处理结果：
；
；
其中：
表示施工安全评估指标序列数据/>的标准差；
表示施工安全评估指标序列数据/>的均衡化处理结果；
表示数据值/>的均衡化处理结果；
S3：对均衡化处理后的施工安全评估指标序列数据进行风险特征提取，得到风险特征向量；
所述对均衡化处理后的施工安全评估指标序列数据进行风险特征提取，包括：
对均衡化处理后的施工安全评估指标序列数据进行风险特征提取，得到所对应施工安全评估指标的风险特征向量，其中均衡化处理后的施工安全评估指标序列数据所对应施工安全评估指标/>的风险特征向量提取流程为：
S31：遍历得到均衡化处理后的施工安全评估指标序列数据中的所有极大值点和极小值点，采用三次样条插值法分别对极大值点以及极小值点进行差值，构建得到均衡化处理后的施工安全评估指标序列数据/>的上包络线和下包络线；
S32：计算得到上包络线和下包络线的均值序列，令/>；
S33：设置均衡化处理后的施工安全评估指标序列数据的当前特征提取次数r，其中r的初始值为1，最大值为R，则均衡化处理后的施工安全评估指标序列数据/>的第r次特征提取结果为/>；
S34：对均衡化处理后的施工安全评估指标序列数据进行第r+1次特征提取，其中特征提取公式为：
；
；
；
；
其中：
表示第r+1次特征提取过程中的待分解序列；
表示第r+1次特征提取过程中的余量序列；
若，则构成均衡化处理后的施工安全评估指标序列数据/>对应的初始风险特征向量/>：
；
否则令，返回步骤S34；
S35：对初始风险特征向量进行向量转换，得到均衡化处理后的施工安全评估指标序列数据/>对应的风险特征向量/>：
；
；
其中：
T表示转置；
表示L1范数；
表示以自然常数为底的指数函数；
表示/>之间的余弦相似度；
表示特征提取结果/>的向量转换后结果；
为控制参数；
S4：构建长距离小断面引水隧洞安全评估模型，利用长距离小断面引水隧洞安全评估模型对风险特征向量进行施工安全风险评估，所述长距离小断面引水隧洞安全评估模型以风险特征向量为输入，以施工安全系数为输出；
所述构建长距离小断面引水隧洞安全评估模型，包括：
构建长距离小断面引水隧洞安全评估模型，所述长距离小断面引水隧洞安全评估模型以风险特征向量为输入，以施工安全系数为输出，其中长距离小断面引水隧洞安全评估模型包括输入层、特征计算层以及隧洞安全评估层；
输入层用于接收不同施工安全评估指标的风险特征向量；
特征计算层用于计算得到不同风险特征向量的权重系数，并基于权重系数对风险特征向量进行融合计算处理，将融合计算结果输入到隧洞安全评估层；
隧洞安全评估层用于对融合计算结果进行特征映射，映射得到隧洞在安全评估时刻的施工安全系数；
所述利用长距离小断面引水隧洞安全评估模型对风险特征向量进行施工安全风险评估，包括：
利用长距离小断面引水隧洞安全评估模型对风险特征向量进行施工安全风险评估，其中隧洞在安全评估时刻的安全评估流程为：
S41：输入层接收不同施工安全评估指标的风险特征向量：
其中：
为施工安全评估指标/>对应的风险特征向量；
S42：特征计算层计算得到不同风险特征向量的权重系数，其中风险特征向量的权重系数计算结果为：
；
其中：
T表示转置；
w表示用于权重系数计算的矩阵参数；
表示风险特征向量/>的权重系数计算结果；
S43：基于权重系数对风险特征向量进行融合计算处理，其中融合计算公式为：
；
其中：
表示风险特征向量的融合计算结果；
表示ReLU激活函数；
表示用于对施工安全评估指标/>所对应风险特征向量进行卷积计算的矩阵参数；
S44：隧洞安全评估层对融合计算结果进行特征映射，其中特征映射公式为：
；
其中：
B表示隧洞安全评估层中的参数；
表示隧洞在安全评估时刻/>的施工安全系数，/>，其中施工安全系数越大，则隧洞在安全评估时刻的施工安全程度越高。
2.如权利要求1所述的一种长距离小断面引水隧洞安全评估方法，其特征在于，所述S1步骤中构建长距离小断面引水隧洞施工安全评估指标体系，包括：
从长距离小断面引水隧洞的建设规模、地质条件、施工环境构建长距离小断面引水隧洞施工安全评估指标体系，利用长距离小断面引水隧洞施工安全评估指标体系对隧洞施工安全性进行表述，其中所构建的长距离小断面引水隧洞施工安全评估指标体系为：
；
；
其中：
表示所构建的长距离小断面引水隧洞施工安全评估指标体系，/>表示建设规模层面的安全评估指标，/>表示地质条件层面的安全评估指标，/>表示施工环境层面的安全评估指标；
表示隧洞施工过程中的隧洞深度指标，/>表示隧洞施工过程中的隧洞坡度指标；
表示隧洞施工过程中的土壤湿度指标，/>表示隧洞施工过程中的地质类别指标；
表示隧洞施工过程中的防护结构类别指标，/>表示隧洞施工过程中的有毒气体类别指标。
3.如权利要求2所述的一种长距离小断面引水隧洞安全评估方法，其特征在于，所述S2步骤中根据所构建的长距离小断面引水隧洞施工安全评估指标体系，过程化采集对应的施工安全评估指标序列数据，包括：
根据所构建的长距离小断面引水隧洞施工安全评估指标体系，过程化采集对应的施工安全评估指标序列数据，其中所采集长距离小断面引水隧洞施工过程中的施工安全评估指标序列数据为：
其中：
表示施工安全评估指标序列数据；
N表示所采集的施工安全评估指标序列数据量；
n[0,N]，表示施工安全评估指标序列数据索引；
表示施工安全评估指标序列数据/>在/>时刻的数据值，/>，/>表示隧洞施工的初始时刻，/>表示隧洞施工的安全评估时刻。
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