一种换电站的虚拟协同管控系统及其控制方法与流程

本发明涉及换电站，具体涉及一种换电站的虚拟协同管控系统及其控制方法。

背景技术：

1、在换电站的运营与运维体系中，对站内设备状态的实时监控、故障诊断以及人机交互是保障换电效率与安全的重要环节。现有的换电站管控技术通常依赖于云端集中式处理或本地独立的工控系统，这种系统在实际应用中存在响应延迟高、数据隐私性差以及智能化程度不足等问题。由于换电站涉及高压电气操作与精密机械动作，对安全控制的实时性要求较高，完全依赖云端进行视觉推理与故障诊断往往难以满足安全联锁需求，而传统的本地工控机算力有限，难以同时支撑多路高清视频流的实时分析与复杂的深度学习模型推理，导致系统在应对突发故障或多任务并发时容易出现卡顿或漏检。

2、另外，现有技术在交互体验与算力资源分配上缺乏动态协同机制。站务运维人员在进行设备检修时，往往需要面对抽象的数据报表或分散的监控画面，缺乏直观的设备状态映射与辅助指引，导致运维效率低下且容易误操作。而在面向车主的自助服务场景中，通常仅能提供预设的语音播报或简单的触控反馈，无法根据现场实际情况提供服务。更为关键的是，现有的边缘计算设备在面对多模型并发推理时，缺乏有效的资源调度策略，当视觉识别、故障诊断与交互渲染同时抢占计算资源时，极易造成核心安全模型的推理延迟，甚至引发系统崩溃，无法在保障安全底线的前提下实现智能化的灵活管控。

3、因此，如何使用有效的方法克服现有技术存在的缺陷，成为亟待解决的技术难题。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对上述问题，提供了一种换电站的虚拟协同管控系统及其控制方法。

2、本发明的技术方案为：一种换电站的虚拟协同管控系统，包括：

3、数据采集层，用于采集可编程逻辑控制器状态数据、多路监控图像流和现场交互数据；

4、推理层，运行于边缘计算设备，用于利用推理引擎构建多模型缓存池实现多场景模型自适应热插拔推理，并基于离线向量知识库实现故障诊断输出诊断结果；

5、交互层，用于响应于车辆就位信号或授权指令，触发切换站务运维状态和车主自助客服状态，并重新分配系统算力资源，在站务运维状态下通过状态感知交互组件进行拟人化孪生状态映射；

6、执行层，用于将安全告警或车主求助自动分流为工单任务，并基于局域网实现作业指引在手持设备的分步同步与步进式安全红线联锁控制；

7、所述数据采集层分别与所述推理层和所述交互层通信连接，所述推理层与所述执行层通信连接。

8、作为本发明实施例的一种改进，所述多模型缓存池包括安全管控级模型和辅助作业级模型；所述安全管控级模型常驻计算资源；所述辅助作业级模型按活跃度保留权重进行动态缓存管理，当需要加载新模型且计算资源占用突破警戒水位时，释放权重最低的辅助作业级模型；若释放全部辅助作业级模型后计算资源仍不足，则禁止挤占安全管控级模型资源，触发硬级熔断并向可编程逻辑控制器下发安全悬停指令。

9、作为本发明实施例的一种改进，所述活跃度保留权重由距离上一次激活的时间差因子和滑动时间窗内的调用频次因子经归一化后加权得到。

10、作为本发明实施例的一种改进，所述离线向量知识库基于近似最近邻索引算法构建；所述故障诊断采用双阶段联合检索与重排机制，第一阶段通过近似最近邻索引以余弦相似度召回候选切片，第二阶段将候选切片与触发的设备故障码查询送入本地交叉编码器进行深度语义匹配重排，输出诊断结果。

11、作为本发明实施例的一种改进，所述交互层切换为车主自助客服状态时，通过前端路由卸载重负载的图表组件与视频流并暂停后台轮询，将释放的算力倾斜给本地大模型智能体和语音合成。

12、作为本发明实施例的一种改进，所述状态感知交互组件采用基于有限状态机的状态映射逻辑，按优先级由高到低依次为安全阻断事件、推理事件和常规心跳事件，分别触发警报状态、思考状态和闲置状态的界面流转。

13、为实现上述发明目的之一，本发明一实施方式提供了一种换电站的虚拟协同管控方法，所述方法用于如上任一项所述的换电站的虚拟协同管控系统，包括以下步骤：

14、s1：采集可编程逻辑控制器状态数据、多路监控图像流和现场交互数据；

15、s2：利用推理引擎构建多模型缓存池进行多场景模型自适应热插拔推理，基于离线向量知识库进行故障诊断并输出诊断结果；

16、s3：根据运行状态在站务运维状态与车主自助客服状态之间切换并重新分配算力资源，通过状态感知交互组件进行拟人化孪生状态映射；

17、s4：将安全告警或车主求助自动分流为工单任务，基于局域网实现作业指引在手持设备的分步同步与步进式安全红线联锁控制。

18、作为本发明实施例的一种改进，所述步骤s4中，基于局域网实现作业指引在手持设备的分步同步与步进式安全红线联锁控制，具体包括：

19、s41：响应于到达预设的关键安全步骤，触发手持设备的界面锁定机制；

20、s42：接收并校验来自手持设备的现场物理状态确认信息以及来自底层控制设备的电气状态遥测信息；

21、s43：若所述物理状态确认信息与电气状态遥测信息均满足预设的安全条件，则生成解锁指令并发送至手持设备，以允许流程进入下一检修步骤。

22、作为本发明实施例的一种改进，所述步骤s4中，将安全告警或车主求助自动分流为工单任务，具体包括：

23、s44：基于预设的事件分类规则，对采集到的多模态数据进行分析，确定事件类型，并根据所述事件类型生成对应级别的工单；

24、s45：在工单流转的关键节点，执行合规性审计；若检测到不符合预设安全策略的工单状态，则触发业务拦截机制，并阻断当前操作流程，直至接收到授权解除指令。

25、作为本发明实施例的一种改进，还包括网络异常处理与数据同步步骤：监测与云端管理系统的网络连接状态，若发生断网，则执行本地缓存清理，并进入离线自治模式；在离线自治模式下，利用本地部署的智能诊断模型和知识库维持核心业务功能的运行；若网络连接恢复，则执行本地与云端的数据差异比对，并基于预设策略完成数据的双向同步与一致性校验。

26、本发明实施例所提供的一种换电站的虚拟协同管控系统及其控制方法具有以下优点：本发明将数据输入推理层进行边缘侧实时分析，有效解决了传统云端处理存在的高延迟与网络依赖问题，通过推理层对交互层与执行层的双向控制，建立了算力资源与安全管控的关联机制。当推理层识别到异常或特定交互需求时，能够及时调整交互界面的展示逻辑并同步触发执行层的防护动作，实现了在保障核心业务安全运行的前提下，对边缘计算资源的高效调度与灵活复用，有效解决了多模型并发场景下的资源冲突与系统卡顿问题。

1.一种换电站的虚拟协同管控系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的换电站的虚拟协同管控系统，其特征在于，所述多模型缓存池包括安全管控级模型和辅助作业级模型；所述安全管控级模型常驻计算资源；所述辅助作业级模型按活跃度保留权重进行动态缓存管理，当需要加载新模型且计算资源占用突破警戒水位时，释放权重最低的辅助作业级模型；若释放全部辅助作业级模型后计算资源仍不足，则禁止挤占安全管控级模型资源，触发硬级熔断并向可编程逻辑控制器下发安全悬停指令。

3.根据权利要求2所述的换电站的虚拟协同管控系统，其特征在于，所述活跃度保留权重由距离上一次激活的时间差因子和滑动时间窗内的调用频次因子经归一化后加权得到。

4.根据权利要求1所述的换电站的虚拟协同管控系统，其特征在于，所述离线向量知识库基于近似最近邻索引算法构建；所述故障诊断采用双阶段联合检索与重排机制，第一阶段通过近似最近邻索引以余弦相似度召回候选切片，第二阶段将候选切片与触发的设备故障码查询送入本地交叉编码器进行深度语义匹配重排，输出诊断结果。

5.根据权利要求1所述的换电站的虚拟协同管控系统，其特征在于，所述交互层切换为车主自助客服状态时，通过前端路由卸载重负载的图表组件与视频流并暂停后台轮询，将释放的算力倾斜给本地大模型智能体和语音合成。

6.根据权利要求1所述的换电站的虚拟协同管控系统，其特征在于，所述状态感知交互组件采用基于有限状态机的状态映射逻辑，按优先级由高到低依次为安全阻断事件、推理事件和常规心跳事件，分别触发警报状态、思考状态和闲置状态的界面流转。

7.一种换电站的虚拟协同管控方法，所述方法用于如权利要求1~6任一项所述的换电站的虚拟协同管控系统，其特征在于，包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的换电站的虚拟协同管控方法，其特征在于，所述步骤s4中，基于局域网实现作业指引在手持设备的分步同步与步进式安全红线联锁控制，具体包括：

9.根据权利要求7所述的换电站的虚拟协同管控方法，其特征在于，所述步骤s4中，将安全告警或车主求助自动分流为工单任务，具体包括：

10.根据权利要求7所述的换电站的虚拟协同管控方法，其特征在于，还包括网络异常处理与数据同步步骤：监测与云端管理系统的网络连接状态，若发生断网，则执行本地缓存清理，并进入离线自治模式；在离线自治模式下，利用本地部署的智能诊断模型和知识库维持核心业务功能的运行；若网络连接恢复，则执行本地与云端的数据差异比对，并基于预设策略完成数据的双向同步与一致性校验。