一种基于物联网的水泥井管生产缺陷检测方法

技术领域

本发明涉及物联网技术领域，具体涉及一种基于物联网的水泥井管生产缺陷检测方法。

背景技术

水泥井管通常会遇到管壁裂缝、内壁露石、粗糙不平、露筋、隐筋、端部钢箍偏斜、粘膜、外壁粗糙等制造问题。一般的水泥井管缺陷都可以在人工工序中立即发现，而裂缝缺陷在水泥井管生产结束的吊装、摆放时才能发现明显的裂缝。一旦水泥井管出现裂缝缺陷，可能会引起非常严重的生产事故。因此，对水泥井管进行无缺陷测至关重要。

目前，对水泥井管进行缺陷检测的方法通常在井管量产的堆放环节，使用人工巡逻排查，当水泥井管很多时，其人工逐一排查的工作量过大，不易检测出有缺陷的水泥井管。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种基于物联网的水泥井管生产缺陷检测方法，所采用的技术方案具体如下：

获取每个水泥井管的应变力指标和照度指标，所述水泥井管之间层叠摆放，每个所述水泥井管中布置多组用于采集所述应变力指标和所述照度指标的综合传感器组；

对所述照度指标进行聚类得到多个类别，根据所述类别得到各所述水泥井管的所在层数；

开启任意位于光照面的综合传感器组的信号广播，根据同一层的接收信号强度最弱的综合传感器组获得边界井管；根据所述水泥井管相对于所述边界井管的接收信号强度，获取所述水泥井管的位置标签，由各所述水泥井管的所述位置标签和所述所在层数得到各所述水泥井管的位置；

开启任意水泥井管对应的所述综合传感器组的信号广播，根据相邻层的各所述综合传感器组的接收信号强度得到与相应的水泥井管相邻的两个水泥井管，由所述相应的水泥井管和所述相邻的两个水泥井管构成三元组；根据所述三元组、所述水泥井管的位置和所述应变力指标的变化值得到各所述水泥井管的目标巡检热度值；

获取最底层的所述水泥井管的底层应变力指标，根据所述底层应变力指标、所述目标巡检热度值和所述水泥井管的位置训练预测巡检网络；将所述底层应变力指标输入预测巡检网络输出预测巡检位置。

优选的，所述对所述照度指标进行聚类得到多个类别之前，包括：

将多个最大的所述照度指标对应的所述综合传感器组作为种子点；开启所述种子点的信号广播，获取各所述综合传感器组接收到的第一接收信号强度；由所述第一接收信号强度和各所述水泥井管之间的接收信号强度得到光照面的综合传感器组。

优选的，所述由所述第一接收信号强度和所述水泥井管之间的信号强度得到光照面的综合传感器组，包括：

将多个最强的所述第一接收信号强度的均值作为第一接收信号强度阈值，开启大于所述第一接收信号强度阈值的所述第一接收信号强度对应的所述综合传感器组的信号广播；获取各所述综合传感器组接收到的第二接收信号强度，将多个最强的所述第二接收信号强度的均值作为第二接收信号强度阈值，开启大于所述第二接收信号强度阈值的所述第二接收信号强度对应的所述综合传感器组的信号广播，直至光照面的所述综合传感器组的信号广播均开启。

优选的，所述对所述照度指标进行聚类得到多个类别，根据所述类别得到各所述水泥井管的所在层数，包括：

根据照度指标对所述综合传感器组进行聚类得到多个类别，对每个所述类别中的照度指标取照度均值；将所述照度均值按照从小到大的顺序进行排序，排序结果为所述水泥井管的所在层数。

优选的，所述根据同一层的接收信号强度最弱的综合传感器组获得边界井管，包括：

利用所述接收信号强度最弱的综合传感器组进行信号广播，在同一层中最大的两个接收信号强度的强度均值小于目标信号强度阈值时，所述接收信号强度最弱的综合传感器组所对应的水泥井管为边界井管；

否则，根据所述强度均值更新所述目标信号强度阈值，再次利用所述接收信号强度最弱的综合传感器组进行信号广播，比较在同一层中最大的两个接收信号强度的强度均值的大小，直到获取所述边界井管。

优选的，所述根据所述水泥井管相对于所述边界井管的接收信号强度，获取所述水泥井管的位置标签，包括：

开启所述边界井管的信号广播，获取各所述综合传感器组的边界信号强度，将最大的所述边界信号强度对应的所述水泥井管作为边界井管的相邻井管，并对所述相邻井管打上位置标签；

再开启所述相邻井管的信号广播，获取各所述综合传感器组的相邻信号强度，将最强的所述相邻信号强度对应的所述水泥井管作为次相邻井管，并对所述次相邻井管打上位置标签；

直至获取所有所述水泥井管的所述位置标签。

优选的，所述根据所述三元组、所述水泥井管的位置和所述应变力指标的变化值得到各所述水泥井管的目标巡检热度值，包括：

根据所述水泥井管的位置获取各所述水泥井管的邻接数量；

由所述邻接数量和所述水泥井管的所在层数得到第一巡检热度值；

根据所述应变力指标的变化值得到各所述三元组的第二巡检热度值；

当所述水泥井管的第一巡检热度值大于第二巡检热度值时，将所述第一巡检热度值作为目标巡检热度值；

当所述水泥井管的第一巡检热度值小于第二巡检热度值时，将所述第二巡检热度值作为目标巡检热度值。

优选的，所述预测巡检网络的损失函数为均方差损失函数。

本发明实施例至少具有如下有益效果：

本发明实施例利用物联网技术，首先获取各水泥井管的应变力指标和照度指标，每个水泥井管中布置有多个综合传感器组；对照度指标进行聚类得到多个类别，根据类别得到各水泥井管的所在层数。开启任意光照面的综合传感器组的信号广播，得到同一层中接收信号强度最弱的综合传感器组对应的水泥井管为边界井管；根据边界井管和各水泥井管之间的相对信号强度得到各水泥井管的位置标签，结合水泥井管的所在层数和位置标签得到水泥井管的位置，后续可以根据应变力指标的变化和已经得到的水泥井管的位置，获取需要高频巡检的水泥井管的位置。获取各水泥井管对应的相邻层的接收信号强度最强的综合传感器组对应的水泥井管，将该水泥井管和相邻层的两个水泥井管构成三元组，由得到的三元组可以确定水泥井管之间的关系。根据三元组、水泥井管的位置和应变力指标的变化值得到水泥井管的目标巡检热度值。根据最底层水泥井管的底层应变力指标、目标巡检热度值和水泥井管的位置训练预测巡检网络，将底层应变力指标输入预测巡检网络输出预测巡检位置。根据水泥井管之间的相对信号强度确定水泥井管的位置，再根据应变力指标的变化值和水泥井管的位置来得到水泥井管的目标巡检热度值，使得依据该目标巡检热度值可以联合人工巡检及时检测水泥井管的管壁裂缝缺陷，达到了缩短人工巡检的时长，提高水泥井管缺陷检测的实时性和准确性的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案和优点，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。

图1为本发明一个实施例所提供的一种基于物联网的水泥井管生产缺陷检测方法的方法流程图；

图2为本发明一个实施例所提供的一种光照面的综合传感器组的获取方法的方法流程图；

图3为本发明一个实施例所提供的一种水泥井管位置的获取方法的方法流程图；

图4为本发明一个实施例所提供的一种各水泥井管的目标巡检热度值的获取方法的方法流程图；

图5为本发明一个实施例所涉及的综合传感器组在水泥井管的横截面示意图；

图6为本发明一个实施例所涉及的综合传感器组在水泥井管内的摆放位置的示意图；

图7为本发明一个实施例所涉及的多个水泥井管堆叠摆放的横截面示意图。

具体实施方式

为了更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的一种基于物联网的水泥井管生产缺陷检测方法，其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下。在下述说明中，不同的“一个实施例”或“另一个实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。

本发明实施例提供了一种基于物联网的水泥井管生产缺陷检测方法的具体实施方法，该方法适用于水泥井管缺陷检测场景。在获取训练预测巡检网络需要的历史数据时，在每个水泥井管内都放置三组综合传感器组，综合传感器组包含一个应变力传感器和照度传感器，且每个综合传感器组都搭载一个无线通信模块，以满足各综合传感器组之间的相互通信。在后续的实时采集数据输入已经训练好的预测巡检网络时，只实时采集最底层水泥井管的应变力指标即可，即除了训练过程，后续的实时监测过程，只需要在最底层水泥井管中放置综合传感器组即可。为了解决人工逐一排查的工作量过大、耗时过长的问题，本发明实施例根据水泥井管之间的相对信号强度确定水泥井管的位置，再根据应变力指标的变化值和水泥井管的位置来得到水泥井管的目标巡检热度值，使得依据该目标巡检热度值可以联合人工巡检及时检测水泥井管的管壁裂缝缺陷，达到了缩短人工巡检的时长，提高水泥井管缺陷检测的实时性和准确性的目的。

下面结合附图具体的说明本发明所提供的一种基于物联网的水泥井管生产缺陷检测方法的具体方案。

请参阅图1，其示出了本发明一个实施例提供的一种基于物联网的水泥井管生产缺陷检测方法的步骤流程图，该方法包括以下步骤：

步骤S100，获取每个水泥井管的应变力指标和照度指标，水泥井管之间层叠摆放，每个水泥井管中布置多组用于采集应变力指标和照度指标的综合传感器组。

在水泥井管中布置多个综合传感器组，该综合传感器组包括应变力传感器和照度传感器。其中，应变力传感器采集水泥井管内力的变化，得到应变力指标；照度传感器采集对应位置处的光照强度，得到照度指标。

请参阅图5，水泥井管是一种空心圆柱体，在管内横截面上使用两个可调的伸缩丝杠向传感器施加一定的应力，顶住综合传感器组S，这样即可得到当前位置的某方向单向压力。在本发明实施例中，采用伸缩丝杆向应变力传感器施加一定的压力，在其他实施例中实施者可根据实际情况调整对应变力传感器施加压力的方法，同时能达到将水泥井管的应变力传递给应变力传感器和能够将应变力传感器固定在水泥井管的管内的目的，需要保证替代伸缩丝杆的连接装置是刚度较强的物体。

需要说明的是，由于水泥井管裂痕的产生会导致管体发生刚度的变化或形变，因此各方向的应力都可以产生变化，所以无需严格规定伸缩丝杠的朝向。

由于各个水泥井管的各个位置处的伸缩丝杠的压力无法保证均一致，故本发明实施例无需将多个水泥井管之间的应力指标进行对比或者其他的处理，而是分析水泥井管内应力的变化。仅分析水泥井管内应力的变化量，避免了应变力传感器因工况不一致或者因各个水泥井管的初始内应力不一致而导致的误差。

请参阅图6，由于水泥井管在摆放和吊装的过程中会分别在水泥井管的两端和中间位置处受到较大的外力，为了更精准的获得水泥井管的应力变化，故应变力传感器的摆放关系为：分别在水泥井管的两端放置综合传感器组S1、S3，在中间位置放置综合传感器组S2。

请参阅图7，水泥井管生产结束后的摆放模式是井管横截面的最密堆积。基于各综合传感器组摆放的位置，可得到应变力指标。如第i个水泥井管的应变力指标组为

得到多个水泥井管的应变力指标。

其中，两端的综合传感器组S1和S3处还包含了照度传感器，仅在水泥井管两端设置照度传感器是因为水泥井管中间位置的光照强度很低，相对来说水泥井管两端能够受到光照，把照度传感器安装在水泥井管两端采集的会更准确，也更能反映出来水泥井管收到的光照情况。且在安装照度传感器的时候应保证水泥井管两端的照度传感器方向向外，从而得到两端向外的照度指标组L

每个综合传感器组都搭载一个无线通信模块，以满足各综合传感器组之间的相互通信。

步骤S200，对照度指标进行聚类得到多个类别，根据类别得到各水泥井管的所在层数。

在完成水泥井管的摆放之后，获取每层堆叠放置的水泥井管的照度指标，根据照度指标和照度传感器的接收信号强度(Received Signal Strength Indicator，RSSI)来确定堆叠放置的所有水泥井管之间的最佳受光面，即光照面。请参阅图2，光照面的综合传感器组的获取步骤，具体的：

步骤S201，将多个最大的照度指标对应的综合传感器组作为种子点；开启种子点的信号广播，获取各综合传感器组的第一接收信号强度。

获取所有水泥井管的照度指标，如有n个水泥井管，则有2n个照度指标。

以大小为前10％的照度指标对应的综合传感器组作为种子点，开启种子点的信号广播，获取其他各综合传感器组的第一接收信号强度。

步骤S202，由第一接收信号强度和各水泥井管之间的接收信号强度得到光照面的综合传感器组。

(1)将多个最强的第一接收信号强度的均值作为第一接收信号强度阈值，开启大于第一接收信号强度阈值的第一接收信号强度对应的综合传感器组的信号广播。

将Top-3个第一接收信号强度的均值作为第一接收信号强度阈值。当综合传感器组的第一接收信号强度大于第一接收信号强度阈值时，认为该综合传感器组的接收信号较强，则开启该综合传感器组的信号广播，并忽略该综合传感器组的对向传感器组的第一接收信号强度。需要说明的是，综合传感器组的对向传感器组为水泥井管另一端的传感器组，如水泥井管a的一组照度指标组为{L1

需要说明的是，忽略对向传感器组的第一接收信号强度的原因是：水泥井管是电磁波阻隔介质，在综合传感器组S1

(2)获取各综合传感器组的第二接收信号强度，将多个最强的第二接收信号强度的均值作为第二接收信号强度阈值，开启大于第二接收信号强度阈值的第二接收信号强度对应的综合传感器组的信号广播，直至光照面的综合传感器组的信号广播均开启。

将Top-3个第二接收信号强度的均值作为第二接收信号强度阈值。当综合传感器组的第二接收信号强度大于第二接收信号强度阈值时，认为该综合传感器组的接收信号较强，则开启该综合传感器组的信号广播，并忽略该综合传感器组的对向传感器组的第二接收信号强度。

重复步骤S202，直至所有位于光照面的综合传感器组的信号广播均启动，且忽略对向传感器组的接收信号强度。

在确定水泥井管的光照面之后，进一步根据光照面综合传感器组采集到的照度指标来确定每个水泥井管的所在层数。

由于水泥井管的堆叠方式是自底向上的，而受光效率自底向上也是单调递增的，因此，可以根据照度指标对综合传感器组进行聚类得到多个类别，对每个类别中的照度指标取照度均值。将照度均值按照从小到大的顺序进行排序，该排序结果为水泥井管的所在层数。具体的：

根据照度指标对光照综合传感器组进行DBSCAN聚类，遍历预设区间，该预设区间为所有水泥井管的照度指标构成的参数点集合区间。自低向高的调整距离阈值ε，使其密度聚类结果数量为N，即聚类结果为每个类别内照度指标之间的距离阈值均为ε的N个连续区间。

由于照度指标随照度传感器的类型不同、所处的环境不同，故照度指标之间的差异可能会很大，为了使该方法具有更强的通用性，故对照度指标进行极差标准化，使其分布在[0,1]范围内。

遍历区间的距离阈值ε随N而定，距离阈值的最小值为

将遍历结果中分类结果刚好为N类的距离阈值ε进行取中位数操作，将其视为最佳距离阈值ε。

把多个照度指标分为了N类，分别将每个类别中的照度指标都取均值得到照度均值。对每个类别对应的照度均值进行自小到大的排列，并将该排序结果作为水泥井管的所在层数。

如照度均值序列为{0.8,0.45,0.9,0.77…},则对照度均值序列{0.8,0.45,0.9,0.77…}进行自小到大的排列，得到序列{0.45,0.77,0.8,0.9…}，故照度均值为0.45对应的类别中的水泥井管的所在层数为第一层，照度均值为0.77对应的类别中的水泥井管的所在层数为第二层，照度均值为0.8对应的类别中的水泥井管的所在层数为第三层，照度均值为0.9对应的类别中的水泥井管的所在层数为第四层，以此类推，可得到每类水泥井管的所在层数。

步骤S300，开启任意位于光照面的综合传感器组的信号广播，根据同一层的接收信号强度最弱的综合传感器组获得边界井管；根据水泥井管相对于边界井管的接收信号强度，获取水泥井管的位置标签，由各水泥井管的位置标签和所在层数得到各水泥井管的位置。

请参阅图3，以任意一层水泥井管为基准操作，开启该层任意位于光照面的综合传感器组的信号广播，完成对该层水泥井管的单向编号，得到所有水泥井管的位置。具体的：

步骤S301，开启任意位于光照面的综合传感器组的信号广播，根据同一层的接收信号强度最弱的综合传感器组获得边界井管。

(1)开启任意位于光照面的综合传感器组的信号广播，利用接收信号强度最弱的综合传感器组进行信号广播，在同一层中最大的两个接收信号强度的强度均值小于目标信号强度阈值时，接收信号强度最弱的综合传感器组所对应的水泥井管为边界井管。

将S1位置处的综合传感器组规定为光照面的传感器组，对光照面任意层的综合传感器组来说，开启第n层的综合传感器组S1

获取该层最弱的第三接收信号强度对应的综合传感器组S1

若强度均值T

(2)否则，根据强度均值更新目标信号强度阈值T，再次利用接收信号强度最弱的综合传感器组进行信号广播，比较在同一层中最大的两个接收信号强度的强度均值的大小，直到获取边界井管。

若强度均值T

比较强度均值T

步骤S302，根据水泥井管相对于边界井管的接收信号强度，获取水泥井管的位置标签，由各水泥井管的位置标签和所在层数得到各水泥井管的位置。

(1)开启边界井管的信号广播，获取各综合传感器组的边界信号强度，将最大的边界信号强度对应的水泥井管作为边界井管的相邻井管，并对相邻井管赋予位置标签。

(2)再开启该相邻井管的信号广播，获取各综合传感器组的相邻信号强度，将最强的相邻信号强度对应的水泥井管作为次相邻井管，并对次相邻井管赋予位置标签。

重复步骤S302，直至得到所有水泥井管的位置标签。

将位置标签和所在层数相结合得到各水泥井管的位置。如第i个水泥井管的所在层数为3，位置标签为5，则该第i个水泥井管的位置记为3.5，即第三层第五个水泥井管。

每一个新的水泥井管摆放完成，都对其水泥井管的位置进行一次更新，以便实现后续水泥井管缺陷位置的实时监测。

步骤S400，开启任意水泥井管对应的综合传感器组的信号广播，根据相邻层的各综合传感器组的接收信号强度得到与相应的水泥井管相邻的两个水泥井管，由相应的水泥井管和相邻的两个水泥井管构成三元组；根据三元组、水泥井管的位置和应变力指标的变化值得到各水泥井管的目标巡检热度值。

对于第m层的任意水泥井管i来说，开启水泥井管i的信号广播，获取水泥井管i的相邻层第m-1层的各综合传感器组的接收信号强度，将接收信号强度最大的综合传感器组对应的水泥井管作为水泥井管i的相邻的两个水泥井管，将水泥井管i和该相邻的两个水泥井管构成一个三元组。请参阅图7，对于水泥井管3.1来说，该水泥井管对应的三元组为{3.1，2.1，2.2}。获取每个水泥井管对应的三元组，该三元组能够反映水泥井管堆积关系。遍历所有三元组，将相邻上层邻接了两个水泥井管的水泥井管作为应力递增对象，即由于有上层水泥井管给下层水泥井管施加的应力，其下层水泥井管所承受的应力具有递增特性。访问所有水泥井管的综合传感器组{S1,S2,S3}，分析各综合传感器组的应变力指标组{P

请参阅图4，根据三元组、水泥井管的位置和应变力指标的变化值得到各水泥井管的目标巡检热度值。具体的：

步骤S401，根据水泥井管的位置获取各水泥井管的邻接数量。

请参阅图7，由各水泥井管的位置可得到各水泥井管的邻接数量。如没有位于最底层、最上层、最左侧和最右侧的水泥井管2.2的邻接数量为6；位于最底层且没有位于最左侧或者最右侧的水泥井管1.2和1.3的邻接数量为4；位于最底层且分别位于最左侧和最右侧的水泥井管1.1和1.4的邻接数量为2，等等。

步骤S402，由邻接数量和水泥井管的所在层数得到第一巡检热度值。

该第一巡检热度值是对水泥井管的风险评价值，对每个水泥井管进行评价。首先，将每个水泥井管的基础风险值设为1。

根据水泥井管的所在层数计算每个水泥井管的第一风险值。

该第i个水泥井管的第一风险值H

其中，N为水泥井管的总层数；n为第i个水泥井管的所在层数。

根据邻接数量得到第二风险值。当邻接数量小于预设邻接阈值时，第二风险值为0；当邻接数量等于预设邻接阈值时，第二风险值为1；当邻接数量大于预设邻接阈值时，第二风险值为2。

该第i个水泥井管的第一巡检热度值为：

其中，

请参阅图7，对于水泥井管2.2，该水泥井管2.2的第一巡检热度值为H

获取每个水泥井管的第一巡检热度，对所有第一巡检热度进行极差标准化，使其分布在[0,1]之间。

步骤S403，根据应变力指标的变化值得到各三元组的第二巡检热度值。

基于水泥井管的堆积特性和管壁特性实现基于应变力变化关系的缺陷检测，基于应变力指标的变化值获取第二巡检热度值。

当水泥井管堆叠好后，没有吊取走任何一个水泥井管的时候，任何一个水泥井管的任意应变力指标的改变都意味着隐裂的发生。故当水泥井管的应变力指标发生变化时，将该水泥井管的第二巡检热度值置为1；应变力指标没有发生变化时，将该水泥井管的第二巡检热度值置为0。

由于水泥井管是一头薄壁一头厚壁，考虑到水泥井管的接头处的堆积关系是薄壁挤压厚壁的特点，即为了水泥井管能够平衡摆放，水泥井管的放置方法为：假如光照面为a面，第一层水泥井管a面的端口为薄壁，第二端水泥井管a面的端口为厚壁，避免一端全为厚壁，一端全为薄壁而导致水泥井管无法正常摆放的情况出现。故对综合传感器组S1和综合传感器组S3的应变力指标{P

每当一个新的水泥井管完成吊装，堆叠到其他水泥井管之上后，计算每个水泥井管两端的应变力指标变化值ΔP

给定比率α，当P

请参阅图7，以水泥井管2.1为例，若水泥井管对应的应变力指标变化值ΔP

步骤S404，根据第一巡检热度值和第二巡检热度值得到目标巡检热度值。

当水泥井管的第一巡检热度值大于第二巡检热度值时，将第一巡检热度值作为目标巡检热度值；

当水泥井管的第一巡检热度值小于等于第二巡检热度值时，将第二巡检热度值作为目标巡检热度值。

获取每个水泥井管对应的目标巡检热度值。

对每个水泥井管对应的三元组进行实时更新其目标巡检热度值，得到需要高频次巡检的水泥井管，依据高频次巡检的水泥井管的位置联合人工巡检及时检测水泥井管的管壁裂缝，进一步缩短需要依次进行巡检的时长，降低生产缺陷发现的时延。

步骤S500，获取最底层的水泥井管的底层应变力指标，根据底层应变力指标、目标巡检热度值和水泥井管的位置训练预测巡检网络；将底层应变力指标输入预测巡检网络输出预测巡检位置。

根据步骤S100～S400对数据进行采集，获取最底层水泥井管的低层应变力指标，将其作为TCN网络的巡检数据。

根据底层应变力指标、目标巡检热度值和水泥井管的位置训练预测巡检网络。

获取任意层的水泥井管的应变力指标组{P

获取实时巡检的目标巡检热度值。

请参阅图7，例如设水泥井管1.1、1.2、2.1、2.2、3.1的目标巡检热度值为1，其余的水泥井管的目标巡检热度值为0。需要说明的是，其余水泥井管的目标巡检热度值也可以是一个不为1和0的数值，但是为了能够更清楚的表达，在本发明实施例中直接假设水泥井管1.1、1.2、2.1、2.2、3.1的目标巡检热度值为1，其余的水泥井管的目标巡检热度值均为0。

则对应的初始标签值则为：最底层水泥井管的初始标签序列为：{1,1,0,0}，即水泥井管1.1,和1.2的目标巡检热度值为1，其余最底层水泥井管的目标巡检热度值为0；从下至上第二层水泥井管的初始标签序列为：{1,1,0,0}，即水泥井管2.1,和2.2的目标巡检热度值为1，其余的第二层水泥井管的目标巡检热度值为0，由于最底层水泥井管比上层水泥井管的数量要多，所以将没有目标巡检热度值的地方，即没有水泥井管的地方的标签值置为0；最上层的水泥井管的初始标签序列为：{1,0,0,0}，即水泥井管3.1的目标巡检热度值为1，其余的最上层的水泥井管的目标巡检热度值为0。合并在一起则为，堆叠在一起的水泥井管对应的目标标签序列为：{{1,1,0,0},{1,1,0,0},{1,0,0,0}}，该目标标签的含义即为对每一层需要高频巡检的区域做预测。

需要说明的是，各初始标签序列长度都是统一的，因为最底层水泥井管的数量有四个，则默认每层水泥井管对应的初始标签序列长度都为4，将实际没有水泥井管的地方的目标巡检热度值置为0。

将一个新的水泥井管堆叠上去，便对标签序列做一次更新，并得到每层的初始标签序列和总的目标标签序列，初始标签序列表示当前层的各水泥井管需要巡检的状态。

然后构建TCN网络，对得到的目标标签序列进行卷积操作。

其中，TCN网络的输出通道数在人为设定之后就是不变的了，因此无论具体堆了多少层，TCN的输出通道数量不变。如设定TCN网络的输出通道数为5，水泥井管的实际堆叠数量为4，则该TCN网络输出的标签仍为五通道的标签。在本发明实施例中将水泥井管的堆叠层数设置为3，故直接把相应的TCN网络的输出通道数为3，在其他实施例中实施者可以根据实际堆放层数对TCN的输出通道数进行修改。

基于步骤S100～步骤S400得到的底层应变力指标对TCN网络进行训练：

输入序列为最底层水泥井管对应的底层应变力指标组{P

本发明实施例中TCN网络的窗口大小W＝3，使用一层隐含层，其中卷积的连接方式是因果卷积(Causal Conv)，只连接采集到的历史数据中的目标标签序列。

需要说明的是，样本数据输入TCN网络时可以倒序输入，同时标签序列也对应倒序，可以实现样本的两倍扩增，所以无需关心管道的摆放具体是哪一端，即无需关心管道是从哪一端开始排序的，只需保证从最底层水泥井管的一端到另一端，输入对应变力指标组{P

在本发明实施例中的训练样本的标签长度至少要为3，若输入的标签序列长度不足则不再输入TCN网络中进行预测操作，因为如果标签长度小于3，则说明最底层的水泥井管的数量小于3，即最底层的水泥井管的数量为2或者1。当最底层的水泥井管的数量为2时，其从下往上数的第二层水泥井管只能放置一个水泥井管，则此时由于需要检查的水泥井管只有三个，即只有一个三元组，不再需要通过TCN网络预测需要高频巡检的位置；当最底层的水泥井管的数量为1，由于人工只需要检测这一个水泥井管的管体缺陷即可，不需要再进行预测。

综上所述，本发明实施例利用物联网技术，首先获取各水泥井管的应变力指标和照度指标，每个水泥井管中布置有多个综合传感器组；对照度指标进行聚类得到多个类别，根据类别得到各水泥井管的所在层数。开启任意光照面的综合传感器组的信号广播，得到同一层中接收信号强度最弱的综合传感器组对应的水泥井管为边界井管；根据边界井管和各水泥井管之间的相对信号强度得到各水泥井管的位置标签，结合水泥井管的所在层数和位置标签得到水泥井管的位置。获取各水泥井管对应的相邻层的接收信号强度最强的综合传感器组对应的水泥井管，将该水泥井管和相邻层的两个水泥井管构成三元组。根据三元组、水泥井管的位置和应变力指标的变化值得到水泥井管的目标巡检热度值。根据最底层水泥井管的底层应变力指标、目标巡检热度值和水泥井管的位置训练预测巡检网络，将底层应变力指标输入预测巡检网络输出预测巡检位置。根据水泥井管之间的相对信号强度确定水泥井管的位置，再根据应变力指标的变化值和水泥井管的位置来得到水泥井管的目标巡检热度值，使得依据该目标巡检热度值可以联合人工巡检及时检测水泥井管的管壁裂缝缺陷，缩短人工巡检的时长，提高水泥井管缺陷检测的实时性和准确性。

需要说明的是：上述本发明实施例先后顺序仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。且上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。