电厂水库泵房分层式多模态协同巡检方法及系统与流程

本发明涉及火电厂辅机故障诊断，尤其涉及一种电厂水库泵房分层式多模态协同巡检方法及系统，适用于火电厂水库泵房、配电室及开关室等设备的无人值守智能巡检。

背景技术：

1、火电厂配套水库泵房作为机组生产水核心供给设施，包含大型供水泵组、高压开关柜、变压器、配电盘等多类设备，传统巡检方案存在四大核心缺陷：

2、（1）巡检设备单一，存在大量盲区：仅采用轮式机器人全域巡检，配电室、开关室通道狭窄、柜体密集，机器人无法驶入；仅安装定点摄像头又无法动态遍历泵组管道，无法兼顾动态、静态设备全覆盖。

3、（2）多终端数据割裂、时空错位：机器人与定点摄像头各自独立计时、独立建模，同一设备的红外测温、视频画面采集时间不一致，空间坐标不统一，无法联合研判设备隐患，人工核对工作量巨大。

4、（3）巡检任务调度固化：机器人仅按照预设固定周期路线巡检，定点设备识别异常后无法自动触发机器人近距离复核；机器人发现局部隐患也无法联动定点设备放大取证，异常处置滞后，漏判风险高。

5、（4）不适应电厂隔离网络规范：现有巡检系统多采用双向网络传输，原始视频、热图数据全部上传厂区，不符合电厂二区、三区物理隔离、单向数据传输的等保要求；断网后巡检数据丢失，无法保障少人值守不间断监测。

6、现有技术中仅有单一机器人巡检或单一定点视频监测方案，不存在分层异构设备协同、时空同步配准、双向联动调度、单向边缘缓存传输一体化完整方案，亟需一种能够实现全域无盲区监测、多源数据精准匹配、自主联动调度且满足工控网络安全隔离要求的协同巡检方法。

技术实现思路

1、本发明旨在克服现有泵房巡检中单一设备覆盖不全、多终端数据时空错位、任务调度僵化、数据传输不符合电厂工控网络隔离标准以及断网数据丢失的缺陷，提供一种电厂水库泵房分层式多模态协同巡检方法及系统，实现泵房及配电开关室全域无盲区智能巡检、多源数据精准匹配、自主联动调度以及安全隔离传输。

2、本发明第一方面提供了一种电厂水库泵房分层式多模态协同巡检方法，包括：

3、根据目标巡检区域的空间结构特征、设备分布及监测需求，将目标巡检区域分层划分为移动巡检区和定点监测区，并分别部署巡检机器人及定点监测设备；

4、建立多模态巡检终端的统一时间基准及空间坐标体系，将机器人巡检数据与定点监测数据进行时空一致性配准，生成融合后的多模态监测数据；

5、基于所述融合后的多模态监测数据，通过滑动时间窗口进行连续异常判定，并根据异常确认结果触发巡检机器人与定点监测设备之间的双向协同巡检；

6、利用边缘网关对采集的原始巡检数据进行本地缓存，根据异常确认结果提取异常事件特征经单向隔离网络上传，并在网络恢复后完成断点续传。

7、作为优选的，所述将目标巡检区域分层划分为移动巡检区和定点监测区包括：

8、根据目标巡检区域内设备的空间位置、作业可达性及连续监测需求，将目标巡检区域划分为移动巡检区和定点监测区；

9、在所述移动巡检区部署集成多模态感知模块的移动巡检机器人，以对具备导航通行条件的开放作业区域执行动态遍历巡检；

10、在所述定点监测区部署包含视频采集单元及状态感知传感器的定点监测设备，以对空间形态受限或移动巡检终端通行受限的区域执行定点连续监测；

11、基于所述移动巡检区与定点监测区的空间协同覆盖，构建移动巡检与定点监测协同互补的无盲区监测网络。

12、作为优选的，所述建立多模态巡检终端的统一时间基准及空间坐标体系包括：

13、将所有巡检终端接入统一ntp授时服务器以完成时间同步，建立统一时间基准；

14、基于巡检区域的三维环境模型建立全局空间坐标系，为移动巡检机器人采集的巡检数据及定点监测设备采集的监测数据分别赋予统一空间坐标系下的三维坐标及坐标标签。

15、作为优选的，所述将机器人巡检数据与定点监测数据进行时空一致性配准包括：

16、分别提取所述巡检数据中的第一时间戳及所述监测数据中的第二时间戳，计算所述巡检数据与所述监测数据之间的时间差；

17、分别提取所述巡检数据对应的第一空间坐标及所述监测数据对应的第二空间坐标，计算所述巡检数据与所述监测数据之间的空间欧氏距离；

18、当所述时间差和所述空间欧氏距离均满足预设阈值条件时，判定所述巡检数据与所述监测数据对应于同一目标设备，并将对应于同一目标设备的巡检数据与监测数据进行关联融合，生成该目标设备的多模态融合数据；

19、当所述时间差或所述空间欧氏距离未满足所述预设阈值条件时，将所述巡检数据与所述监测数据分别存储或标记为待关联数据。

20、作为优选的，所述计算巡检数据与定点监测数据之间的时间差和空间欧氏距离包括：

21、获取所述巡检数据的采集时间为tr，获取所述监测数据的采集时间为tc，并计算时间差：

22、δt=|tr-tc|；

23、获取所述巡检数据对应的空间坐标为(xr,yr,zr)，获取所述监测数据对应目标设备的空间坐标为(xc,yc,zc)，并计算空间欧氏距离：

24、；

25、当时间差δt≤预设时间阈值tth且空间距离δs≤预设空间阈值sth时，判定所述巡检数据与所述监测数据属于同一目标设备，并建立关联存储关系；

26、当所述时间差或所述空间距离不满足对应阈值条件时，对机器人巡检数据和定点监测数据分别存储或标记为待关联数据。

27、作为优选的，基于所述融合后的多模态监测数据，通过滑动时间窗口进行连续异常判定，并根据异常确认结果触发巡检机器人与定点监测设备之间的双向协同巡检包括：

28、以固定长度的滑动时间窗口获取目标设备的连续监测序列；

29、对所述连续监测序列中的每个采样数据，根据对应监测指标的异常阈值生成单次异常标识；

30、统计所述滑动时间窗口内的异常采样次数；

31、当所述异常采样次数达到第一预设阈值时，判定所述目标设备进入疑似异常状态；

32、当所述异常采样次数达到第二预设阈值时，判定所述目标设备进入持续异常状态；

33、当所述目标设备进入持续异常状态时，生成特巡任务并下发至所述移动巡检机器人；

34、通过所述移动巡检机器人接收所述特巡任务后，自主规划巡检路径并到达目标位置，采集异常区域的图像、热图及音频数据，以对异常目标执行现场复核；

35、若复核确认异常成立，则向对应区域的定点监测设备发送协同取证指令，驱动定点监测设备对异常区域进行目标跟踪及变焦取证。

36、作为优选的，利用边缘网关对采集的原始巡检数据进行本地缓存，根据异常确认结果提取异常事件特征经单向隔离网络上传包括：

37、对移动巡检机器人及定点监测设备采集的可见光图像、红外热图、音频数据及状态监测参数进行本地缓存；

38、根据所述异常确认结果构建异常事件对象，对每一异常事件对象分配唯一事件标识，并将所述事件标识、生成时间、传输状态及重传计数写入本地传输队列；

39、从本地缓存的原始巡检数据中提取与所述异常事件对象关联的设备编号、异常类型、发生时间、空间位置、温度参数及设备状态信息，经脱敏处理后封装为异常事件特征数据包；

40、将所述异常事件特征数据包经单向隔离网络上传至电厂集控平台，并将所述多模态原始数据留存于边缘侧；

41、在网络通信中断时，将未完成传输的异常事件特征数据包标记为待传输状态，在网络通信恢复后，依据所述本地传输队列中的事件标识及传输状态识别待传输数据，执行断点续传；

42、在接收到电厂集控平台返回的接收确认信息后，将对应异常事件特征数据包的传输状态更新为传输完成。

43、本发明第二方面还提供了一种电厂水库泵房分层式多模态协同巡检系统，包括：

44、区域划分与部署模块，用于根据目标巡检区域的空间结构特征、设备分布及监测需求，将目标巡检区域分层划分为移动巡检区和定点监测区，并分别部署巡检机器人及定点监测设备；

45、时空配准与数据融合模块，用于建立多模态巡检终端的统一时间基准及空间坐标体系，将机器人巡检数据与定点监测数据进行时空一致性配准，生成融合后的多模态监测数据；

46、异常判定与协同控制模块，用于基于所述融合后的多模态监测数据，通过滑动时间窗口进行连续异常判定，并根据异常确认结果触发巡检机器人与定点监测设备之间的双向协同巡检；

47、边缘缓存与安全传输模块，用于利用边缘网关对采集的原始巡检数据进行本地缓存，根据异常确认结果提取异常事件特征经单向隔离网络上传，并在网络恢复后完成断点续传。

48、本发明第三方面还提供了一种电子设备，包括：

49、存储器，所述存储器用于存储处理程序；

50、处理器，所述处理器执行所述处理程序时实现如所述的电厂水库泵房分层式多模态协同巡检方法。

51、本发明第四方面还提供了一种计算机可读存储介质，可读存储介质中加载有用于实施如所述电厂水库泵房分层式多模态协同巡检方法的计算机程序。

52、针对现有技术，本发明具有如下的有益效果：

53、1）实现全域无盲区协同巡检。根据泵房、配电室及开关室不同空间结构特点，将巡检区域划分为移动巡检区和固定监测区，采用移动机器人与双光谱及其他定点监测设备协同工作，实现大型泵组区域及狭小配电空间的优势互补，有效消除单一巡检设备存在的监测盲区，提高复杂工业场景下的巡检覆盖能力。

54、2）提高多模态数据关联准确性。本发明建立统一时间基准及空间坐标体系，并采用时空一致性匹配机制，对机器人采集数据与定点监测数据进行统一关联，实现图像、红外、音频及设备运行参数的多源融合，避免不同终端数据因采集时间和空间位置不同导致的关联错误，提高异常分析准确性。

55、3）降低误报警率，提高异常确认可靠性。本发明采用滑动时间窗口连续异常确认机制，对连续采样数据进行统计分析，仅当连续异常达到设定条件时生成联动任务，并结合设备运行状态转换机制动态调整巡检策略，有效降低瞬时干扰及偶发异常导致的误报警，提高异常确认可靠性和巡检资源利用效率。

56、4）实现自主协同巡检。系统根据设备运行状态自动调整巡检策略，当设备进入持续异常状态时自动生成巡检任务，驱动机器人完成现场复核，并联动定点监测设备完成目标跟踪及取证，实现异常发现、现场确认及证据留存全过程自动化，提高巡检效率和异常响应能力。

57、5）适配电厂网络安全规范。采用边缘本地缓存、特征脱敏单向传输架构，依托2用2备光纤+单向网闸实现物理隔离，满足电厂等保要求；断网不丢失巡检数据，保障无人值守场景持续监测。

58、6）具有良好的推广应用价值。方案可拓展应用于化工泵站、市政水库、变电站等无人值守流体动力设施巡检。