一种基于深度Q网络的计量箱运行异常检测系统的制作方法
本发明涉及设备运行状态监测，尤其涉及一种基于深度q网络的计量箱运行异常检测系统。
背景技术：
1、随着低压配电台区智能化建设推进，计量箱通常配置电压、电流、温湿度、门磁、漏电流及通信采集装置，用于监测电能计量、箱体开闭、环境变化和远程通信状态。现有计量箱异常检测多采用单项数据越限、固定报警策略或多源数据分类模型，对端子温升、潮湿凝露、接线松动、异常开箱和通信中断进行识别，并结合运维记录进行人工复核处理。
2、但是，现有方法通常将各类监测数据作为孤立特征处理，难以刻画电气负荷变化与端子温升、箱内散热、湿度凝露、漏电微波动、箱体扰动及通信稳定性之间的响应关联，也难以区分短时负荷扰动与真实运行异常。尤其在异常逐步扩散时，现有技术缺少对响应关系破缺位置、破缺类型和迁移路径的表达，导致异常来源定位不准、处置动作匹配性不足。
3、何提供一种基于深度q网络的计量箱运行异常检测系统是本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现思路
1、本发明的一个目的在于提出一种基于深度q网络的计量箱运行异常检测系统，本发明采用闭环破缺迁移图，实现计量箱异常检测，具备定位准、解释强和处置高效的优点。
2、根据本发明实施例的一种基于深度q网络的计量箱运行异常检测系统，包括：
3、数据采集模块，用于采集数据，并对采集数据预处理得到计量箱标准运行数据；
4、响应序列构建模块，用于对计量箱标准运行数据进行响应归类、连续变化编码和时间窗内响应曲线构建，得到运行响应序列；
5、闭环响应构建模块，用于对运行响应序列进行同步、滞后、耦合和恢复关系分析，得到闭环关系数据并构建计量箱闭环响应图；
6、参考构建模块，用于基于运维反馈数据筛选正常运行记录，从运行响应序列中截取对应片段，得到正常运行响应序列，并构建健康闭环参考图；
7、破缺特征构建模块，用于对计量箱闭环响应图和健康闭环参考图进行对齐、对应、差值计算和破缺标记，得到破缺数据，并生成闭环破缺特征图；
8、破缺迁移构建模块，用于对闭环破缺特征图中的破缺数据进行排序、持续时长计算、扩散方向追踪和关联强度计算，得到迁移数据，并构建闭环破缺迁移图；
9、异常动作生成模块，用于对闭环破缺迁移图进行节点注意力计算、边注意力计算和路径注意力聚合，得到破缺迁移状态向量，并通过深度q网络生成异常检测动作；
10、结果反馈更新模块，用于基于异常检测动作和闭环破缺迁移图生成计量箱运行异常检测结果，并生成动作反馈数据。
11、可选的，所述数据采集模块包括：
12、采集电气运行数据、环境状态数据、箱体状态数据、通信状态数据和运维反馈数据，组合形成计量箱运行数据；
13、对计量箱运行数据进行时间同步，得到时间同步计量箱运行数据；
14、对时间同步计量箱运行数据进行缺失片段补齐、异常采样剔除和量纲统一，得到计量箱统一运行数据，并进行时间窗切分，得到计量箱标准运行数据。
15、可选的，所述响应序列构建模块包括：
16、按照数据来源和运行含义对计量箱标准运行数据进行响应归类，得到电气运行数据段、热环境数据段、湿漏数据段、箱体扰动数据段和通信稳定数据段；
17、对电气运行数据段进行负荷变化编码，得到电气负荷响应序列；
18、对热环境数据段进行端子温升和箱内散热变化编码，得到热环境响应序列；
19、对湿漏数据段进行湿度凝露和漏电微波动编码，得到湿漏响应序列；
20、对箱体扰动数据段和通信稳定数据段分别进行状态变化编码，得到箱体扰动响应序列和通信稳定响应序列；
21、按照时间窗编号对电气负荷响应序列、热环境响应序列、湿漏响应序列、箱体扰动响应序列和通信稳定响应序列进行响应曲线构建和时序绑定，得到运行响应序列。
22、可选的，所述闭环响应构建模块包括：
23、按照时间窗编号和采样时点对运行响应序列进行对齐，得到对齐响应片段集合；
24、以对齐响应片段集合中的电气负荷响应序列为基准，对热环境响应序列、湿漏响应序列、箱体扰动响应序列和通信稳定响应序列进行变化时点匹配，得到同步关系；
25、对同步关系对应的各响应序列进行峰值出现时间差计算，得到滞后关系，并对同步关系对应的各响应序列进行变化幅值比例计算，得到幅值耦合关系；
26、对同步关系对应的各响应序列进行恢复过程编码，得到恢复关系；
27、将同步关系、滞后关系、幅值耦合关系和恢复关系按照时间窗编号绑定至对应的响应序列之间，形成闭环关系数据，并将运行响应序列作为响应节点、将闭环关系数据作为响应节点之间的连接关系，得到计量箱闭环响应图。
28、可选的，所述参考构建模块包括：
29、从计量箱标准运行数据中的运维反馈数据读取现场复核结果和后续运行恢复结果，将复核为正常运行且后续恢复为稳定运行的运行记录作为正常运行记录；
30、按照正常运行记录对应的时间窗，从运行响应序列中截取电气负荷响应序列、热环境响应序列、湿漏响应序列、箱体扰动响应序列和通信稳定响应序列，组合得到正常运行响应序列；
31、以正常运行响应序列中的电气负荷响应序列作为参考基准，对其余正常运行响应序列进行变化时点匹配，得到正常同步关系；
32、按照正常同步关系，计算各正常运行响应序列相对于电气负荷响应序列的峰值出现时间差，得到正常滞后关系，并计算各正常运行响应序列之间的变化幅值比例，得到正常幅值耦合关系；
33、按照正常同步关系，对各正常运行响应序列在变化峰值点之后的回落区间、恢复时长和恢复终点进行编码，得到正常恢复关系，并结合正常同步关系、正常滞后关系和正常幅值耦合关系形成正常闭环关系数据；
34、将正常运行响应序列作为参考响应节点，将正常闭环关系数据作为参考响应节点之间的连接关系，得到健康闭环参考图。
35、可选的，所述破缺特征构建模块包括：
36、按照时间窗编号对计量箱闭环响应图和健康闭环参考图进行同窗对齐，得到同窗闭环图对；
37、对同窗闭环图对中的响应节点和参考响应节点进行序列类别对应，得到节点对应关系；
38、按照节点对应关系，对计量箱闭环响应图中的闭环关系数据和健康闭环参考图中的正常闭环关系数据进行连接关系对应，并分别进行同步关系差值计算、滞后关系差值计算、幅值耦合关系差值计算和恢复关系差值计算，得到关系差值数据；
39、按照关系差值数据对应的同步关系差值、滞后关系差值、幅值耦合关系差值和恢复关系差值，分别生成同步破缺、滞后破缺、幅值耦合破缺和恢复破缺，并将同步破缺、滞后破缺、幅值耦合破缺和恢复破缺作为破缺类型；
40、将产生破缺类型的响应节点和连接关系作为破缺位置，将破缺位置和破缺类型组合形成破缺数据，并将破缺数据写入计量箱闭环响应图中对应的响应节点和连接关系，得到闭环破缺特征图。
41、可选的，所述破缺迁移构建模块包括：
42、从闭环破缺特征图中读取破缺数据，按照时间窗编号对相同破缺位置和相同破缺类型的破缺数据进行连续归并，得到破缺连续片段；
43、按照破缺连续片段的起始时间窗编号进行排序，得到破缺出现顺序，并累计其覆盖的连续时间窗数量，得到破缺持续时间；
44、将破缺连续片段中的破缺位置作为迁移节点，并按照破缺出现顺序连接相邻迁移节点，得到迁移节点之间的连接关系；
45、基于迁移节点之间的时间先后关系确定破缺扩散方向，并结合破缺类型衔接关系、连续时间窗间隔和破缺位置重合情况进行关联计算，得到破缺关联强度；
46、将破缺出现顺序、破缺持续时间、破缺扩散方向和破缺关联强度组合形成迁移数据，并作为迁移节点之间的边属性，结合迁移节点和连接关系得到闭环破缺迁移图。
47、可选的，所述异常动作生成模块包括：
48、读取闭环破缺迁移图中的迁移节点、连接关系和边属性；
49、基于迁移节点对应的破缺位置和边属性进行节点注意力计算，得到节点注意力权重；
50、基于迁移节点之间的边属性进行边注意力计算，得到边注意力权重；
51、按照连接关系和破缺扩散方向对迁移节点进行路径串接，得到破缺迁移路径，并结合节点注意力权重和边注意力权重进行路径聚合，得到破缺迁移状态向量；
52、设定候选异常检测动作集合，所述候选异常检测动作集合包括放行动作、扰动标记动作、风险标记动作和复核派单动作；
53、将破缺迁移状态向量输入深度q网络，得到各候选异常检测动作对应的动作价值数据，并按照动作价值数据选取得到异常检测动作。
54、可选的，所述结果反馈更新模块包括：
55、读取异常检测动作、动作价值数据以及闭环破缺迁移图中的迁移节点、连接关系和边属性；
56、将异常检测动作与迁移节点对应的破缺位置进行对应，得到异常位置数据，并将异常检测动作与连接关系及边属性进行对应，得到迁移路径数据；
57、基于异常检测动作、动作价值数据和迁移路径数据，生成异常识别数据、处置建议数据和可信度数据；
58、将异常识别数据、异常位置数据、迁移路径数据、处置建议数据和可信度数据组合形成计量箱运行异常检测结果；
59、将计量箱运行异常检测结果与现场复核结果、异常消除结果和后续运行恢复结果进行一致性比对，得到动作反馈数据，并采用动作反馈数据更新深度q网络的动作价值数据。
60、本发明的有益效果是：
61、本发明通过采集电气运行数据、环境状态数据、箱体状态数据、通信状态数据和运维反馈数据，并对上述数据进行时间同步、缺失片段补齐、异常采样剔除、量纲统一和时间窗切分，形成计量箱标准运行数据，使不同来源、不同采样频率和不同量纲的计量箱运行信息能够在统一时间窗内进行分析，避免了现有技术中单项监测数据孤立报警、数据时序错位导致异常识别不稳定的问题，为后续运行响应关系构建提供了完整、连续且可比对的数据基础。
62、本发明进一步将计量箱标准运行数据转换为电气负荷响应序列、热环境响应序列、湿漏响应序列、箱体扰动响应序列和通信稳定响应序列，并基于同步关系、滞后关系、幅值耦合关系和恢复关系构建计量箱闭环响应图，使计量箱运行状态不再仅以单一数值变化表示，而是以多类运行响应之间的关联变化进行表达。通过健康闭环参考图与计量箱闭环响应图之间的比对，能够生成同步破缺、滞后破缺、幅值耦合破缺和恢复破缺对应的闭环破缺特征图，从而准确反映异常发生的位置、类型和响应关系偏离情况，提高了对接线松动、端子局部过热、潮湿凝露、异常开箱和通信干扰的识别精度。
63、本发明还通过闭环破缺迁移图对破缺出现顺序、破缺持续时间、破缺扩散方向和破缺关联强度进行表达，使系统能够识别异常从某一响应连接向其他响应连接扩散的过程，区分短时负荷扰动与持续性运行异常。进一步通过节点注意力计算、边注意力计算和路径注意力聚合生成破缺迁移状态向量，并由深度q网络输出异常检测动作及动作价值数据，使异常识别结果能够同时包含异常识别数据、异常位置数据、迁移路径数据、处置建议数据和可信度数据，提升了异常来源定位、异常演化解释和处置动作匹配能力。同时，系统将计量箱运行异常检测结果与运维反馈数据进行一致性比对生成动作反馈数据，并采用动作反馈数据更新深度q网络的动作价值数据，使后续相似运行场景下的异常检测动作能够持续修正，降低误报、漏报和误派单情况，提高计量箱运行异常检测的准确性、稳定性和运维处置效率。