一种基于数字孪生的油样检测方法、系统、设备及介质与流程

本发明涉及电力设备状态检测，具体涉及一种基于数字孪生的油样检测方法、系统、设备及介质。

背景技术：

1、变压器绝缘油样检测是评估变压器绝缘状态的重要手段，通过对绝缘油进行色谱检测、水分检测、介损检测及击穿电压检测，可有效反映变压器运行健康状态。现有技术中，各检测仪器独立运行，多源异构检测数据缺乏统一数据模型，数据经多步骤处理后无法还原中间处理过程，不满足检测数据全生命周期可追溯性要求。此外，现有检测系统中物理空间与信息空间相互割裂，检测设备运行状态、样品流转进度及实验室环境参数缺乏实时映射与可视化监控机制，设备异常无法及时识别与处置。

技术实现思路

1、鉴于上述存在的问题，本发明提供一种基于数字孪生的油样检测方法、系统、设备及介质。

2、因此，本发明解决的技术问题是：变压器绝缘油样在实验室多仪器协同检测过程中，水分测定仪、油色谱仪、介损测试仪、击穿电压测试仪输出的异构检测数据无法在统一框架下进行关联融合，且检测数据经多步骤处理后中间过程不可还原，导致检测结果可信度不足、全流程状态不可监控、数据追溯无法实现的问题。

3、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于数字孪生的油样检测方法，其包括，

4、构建由物理实体层、虚拟模型层、孪生数据层、应用服务层构成的数字孪生系统架构；

5、对所述物理实体层中的检测设备按几何维度、物理属性维度、规则维度、行为维度进行四维建模，对所述物理实体层中携带唯一标识编码的待测油样依据检测任务集合及检测过程状态进行任务状态建模，在所述物理实体层的物理空间与所述虚拟模型层的信息空间之间建立双向实时映射关联；

6、由所述孪生数据层对油样检测全流程中的多源异构数据进行存储，对所述多源异构数据进行预处理，获得预处理数据；

7、以所述待测油样的唯一标识编码为索引构建数据流转链，将所述预处理数据经统一数据模型进行标准化转换，获得标准化数据；

8、对所述标准化数据进行数据级融合处理，将数据级融合处理的结果进行特征级融合处理，将特征级融合处理的结果进行决策级融合处理，获得油样检测融合结果；

9、由所述应用服务层基于所述油样检测融合结果对油样检测全流程进行可视化监控，基于所述数据流转链对油样检测全流程进行溯源管理。

10、作为本发明所述的一种基于数字孪生的油样检测方法的一种优选方案，其中：所述四维建模包括：对所述检测设备进行物理属性维度建模，基于所述检测设备的有限元模型进行结构分析、声场分析、电磁场分析、多物理场耦合分析；

11、对所述检测设备进行行为维度建模，基于所述检测设备在色谱检测、水分检测、介损检测、击穿电压检测阶段的任务执行状态、外部环境、突发扰动及内部运行机制进行建模；

12、所述任务状态建模包括：将无线射频识别电子标签承载的唯一标识编码与所述待测油样的检测任务集合相关联，在所述虚拟模型层中构建所述待测油样的虚拟模型，将所述待测油样在色谱检测、水分检测、介损检测、击穿电压检测阶段的状态变化同步至所述待测油样的虚拟模型。

13、作为本发明所述的一种基于数字孪生的油样检测方法的一种优选方案，其中：所述双向实时映射关联包括：通过工业以太网通信接口建立所述物理空间与所述信息空间之间的通信连接；

14、所述物理实体层中的物理实体的状态数据经所述工业以太网通信接口实时传输至所述虚拟模型层，所述虚拟模型层依据所述状态数据完成所述虚拟模型层内虚拟模型的状态更新；

15、所述虚拟模型层对所述状态数据进行特征提取处理，将所述特征提取处理的结果经所述工业以太网通信接口传输至所述物理实体层，基于所述特征提取处理的结果对检测作业的运行参数进行调整。

16、作为本发明所述的一种基于数字孪生的油样检测方法的一种优选方案，其中：所述预处理包括：对所述多源异构数据采用离群点识别算法识别离群点，将识别出的离群点从所述多源异构数据中剔除，获得第一处理数据；

17、对所述第一处理数据中的时序数据采用密度聚类算法识别连续异常段，将所述连续异常段从所述第一处理数据中剔除，获得第二处理数据；

18、对所述第二处理数据中传感器离线导致的缺失数据采用基于时序权重的缺失数据填补算法进行填补，获得所述预处理数据；

19、由所述孪生数据层对所述预处理数据中按预设采样频率采集的时序数据采用时空立方体模型进行多维度组织，将多维度组织后的所述时序数据通过三维索引存入所述孪生数据层。

20、作为本发明所述的一种基于数字孪生的油样检测方法的一种优选方案，其中：所述统一数据模型包括：采用网络本体语言对油样检测全流程中的实体及实体间关联关系进行形式化描述，将形式化描述的结果通过术语映射表映射至检测领域标准规范中的术语体系；

21、所述数据流转链以处理步骤为单位记录所述预处理数据经标准化转换至所述标准化数据的全链路，所述全链路中的每一处理步骤均记录对应的算法参数。

22、作为本发明所述的一种基于数字孪生的油样检测方法的一种优选方案，其中：所述数据级融合处理包括：采用时间同步协议将所述检测设备输出的同类检测数据对齐至统一时间基准，基于动态权重计算模型对对齐后的所述同类检测数据进行加权融合，获得数据级融合结果；

23、所述特征级融合处理包括：采用降维算法对所述数据级融合结果的特征进行降维处理，获得降维特征，采用时序特征提取模型对所述数据级融合结果中的时序检测数据提取动态特征，获得时序特征，将所述降维特征与所述时序特征进行级联，获得特征向量。

24、作为本发明所述的一种基于数字孪生的油样检测方法的一种优选方案，其中：所述决策级融合处理包括：对所述特征向量中所述检测设备中的检测仪器的检测数据基于概率分配模型分别确定信任度，所述信任度依据检测仪器直接测量结果、重复检测均值、跨所述检测设备的对比结果确定；

25、基于证据组合规则对所述检测设备中的检测仪器的信任度进行融合，获得所述油样检测融合结果。

26、本发明提供了一种基于数字孪生的油样检测系统。

27、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于数字孪生的油样检测系统，包括：物理实体层、虚拟模型层、孪生数据层及应用服务层；

28、所述物理实体层包括检测设备及携带唯一标识编码的待测油样，所述检测设备按几何维度、物理属性维度、规则维度、行为维度完成四维建模，所述待测油样依据检测任务集合及检测过程状态完成任务状态建模，所述物理实体层的物理空间与所述虚拟模型层的信息空间之间建立双向实时映射关联；

29、所述孪生数据层用于对油样检测全流程中的多源异构数据进行存储，对所述多源异构数据进行预处理，获得预处理数据，以所述待测油样的唯一标识编码为索引构建数据流转链，将所述预处理数据经统一数据模型进行标准化转换，获得标准化数据，对所述标准化数据进行数据级融合处理，将数据级融合处理的结果进行特征级融合处理，将特征级融合处理的结果进行决策级融合处理，获得油样检测融合结果；

30、所述应用服务层用于基于所述油样检测融合结果对油样检测全流程进行可视化监控，基于所述数据流转链对油样检测全流程进行溯源管理。

31、本发明提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述的一种基于数字孪生的油样检测方法的步骤。

32、本发明提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述的一种基于数字孪生的油样检测方法的步骤。

33、本发明的有益效果：本发明通过构建由物理实体层、虚拟模型层、孪生数据层及应用服务层构成的数字孪生系统架构，对检测设备完成四维建模并建立物理空间与信息空间的双向实时映射关联，使待测油样在色谱检测、水分检测、介损检测、击穿电压检测全流程中的流转状态与检测设备运行参数得以在信息空间中实时表征，检测作业运行参数可依据信息空间的特征提取结果动态调整。

34、多源异构数据经三步预处理与三级融合处理后整合为统一的油样检测融合结果，以唯一标识编码为索引的数据流转链完整记录全链路每一处理步骤的算法参数，支持从油样检测融合结果反向追溯至原始多源异构数据的每一数据节点，油样检测全流程处于可监控、可追溯的管控状态。