【技術實現步驟摘要】
本申請涉及列車設備檢測領域，具體而言，涉及列車運行狀態的數字孿生檢測方法、系統、設備及介質。
技術介紹
1、本部分的內容僅提供了與本申請相關的背景信息，其可能并不構成現有技術。
2、在鐵路運輸系統中，列車的安全運行是至關重要的。為確保這一點，列車狀態檢測技術應運而生，它旨在實時監測列車的各項關鍵性能指標，以及時發現并解決潛在的安全隱患。從歷史的角度來看，列車狀態檢測技術經歷了從傳統的人工巡檢到現代自動化、智能化檢測的顯著轉變。早期，列車狀態的評估主要依賴于人工檢查，這種方法不僅效率低下，而且容易遺漏一些細微的故障。隨著電子信息技術的發展，傳感器和數據采集技術被引入到列車狀態檢測中，使得檢測效率和準確性得到了顯著提升。
3、現有技術中，公告號為cn111487558a的中國專利公開了一種列車高壓系統故障定位裝置與方法，其通過在列車的第一待定位車廂和第二待定位車廂的車頂高壓母線處分別設置第一和第二電流檢測部件，采集高壓母線的電流值。電流采集模塊收集這些電流值，并傳輸給分析模塊。分析模塊結合從牽引變流器獲取的第一故障信息，根據采集的電流值確定列車高壓系統的接地故障點位置。該方法提高了故障定位的精度，尤其是在沒有受電弓的車廂中，能夠更有效地診斷故障。然而，在列車運行狀態的檢測過程中，該方法依賴于其他設備直接接入到高壓系統中進行數據采集和分析。這樣的設計雖然有效，但也帶來了潛在的風險：一旦高壓系統內部的某個部件發生損壞，由于系統內部復雜的相互作用和信號干擾，很難僅憑現有的數據和分析手段確定損壞部件的具體位置。因此，
技術實現思路
1、為了解決上述技術問題，本申請的目的在于提供一種列車運行狀態的數字孿生檢測方法、系統、設備及介質，通過建立數字孿生模型模擬高壓系統內的溫度變化，并利用仿真溫度和實際溫度的對比，從而及時發現高速列車高壓系統存在的缺陷。
2、本申請的目的通過以下技術方案實現：
3、第一方面，本專利技術提供一種列車運行狀態的數字孿生檢測方法，包括多個雙光譜熱成像儀和電流互感器，該方法包括：
4、通過多個雙光譜熱成像儀，獲取列車高壓系統中不同區域的紅外圖像以及每個區域上的溫度數據；通過電流互感器獲取高壓系統的電流數據；
5、以溫度數據中的最低溫度作為環境輸入量，以電流數據為額定電流輸入量，將環境輸入量和額定電流輸入量輸入至數字孿生模型中，得到高壓系統的電熱仿真分布數據；
6、其中，數字孿生模型包括幾何模型和熱力學模型，幾何模型根據高壓系統每個部件的尺寸和裝配信息進行構建；熱力學模型根據幾何模型中發熱器件的尺寸計算不同電流下發熱器件的發熱量，發熱量根據幾何模型中不同材質對應的熱傳導方程計算每個點或區域的電熱仿真分布數據；
7、分別從溫度數據和電熱仿真分布數據中，提取出最高的實際溫度以及實際溫度對應目標位置的仿真溫度，并基于時間變化生成對應的實際溫度曲線和仿真溫度曲線；對比任意時刻的實際溫度和仿真溫度，若實際溫度和仿真溫度差值大于預設范圍，或任意實際溫度或仿真溫度大于預設閾值，則進行報警并輸出對應位置或區域的紅外圖像。
8、進一步地，數字孿生模型通過以下步驟構建：
9、根據高壓系統中每個部件的尺寸和配合關系，建立高壓系統的幾何模型；
10、基于焦耳定律，根據幾何模型中發熱器件的尺寸和電流建立發熱量計算公式；基于傅里葉熱傳導定律，建立熱傳導方程；
11、基于幾何模型中每個點的坐標，以發熱器件為熱源，以熱傳導方程計算結果為熱源的熱輻射范圍內各點或區域的值，建立電熱仿真分布公式。
12、進一步地，電熱仿真分布公式為：
13、
14、其中，為在目標位置和時間的溫度，為最低溫度，為第?i個熱源點的熱量，為導熱系數，為虛擬的時間變量，為目標位置到熱源點的距離，為流過發熱器件的額定電流，為發熱器件的電阻，n為熱源點數量。
15、進一步地，進行報警并輸出對應位置或區域的紅外圖像之后，還包括：
16、當實際溫度和仿真溫度差值大于預設范圍時，發出數字孿生模型仿真結果失真的報警信息；
17、當實際溫度大于預設閾值時，發出高壓系統出現故障的報警信息；
18、當仿真溫度大于預設閾值時，發出數字孿生模型預測錯誤的報警信息。
19、進一步地，發出高壓系統出現故障的報警信息之后，還包括：
20、基于邊緣檢測算法，識別紅外圖像上各部件位置的輪廓；
21、將每個部件的輪廓與多個預設模型對比，多個預設模型分別為不同設備的輪廓模板；將對比結果為相似度大于閾值的輪廓，記錄為對應預設模型的名稱，并保存至名稱集；
22、幾何模型還包括每個部件的位置信息，根據目標位置的坐標獲取目標位置或對應區域所在部件的名稱，
23、根據部件的名稱在名稱集中匹配，獲取匹配相同名稱對應的目標輪廓，將目標輪廓在紅外圖像上高亮顯示。
24、進一步地，將目標輪廓在紅外圖像上高亮顯示之后，還包括：
25、根據目標位置對應的名稱，基于目標位置的當前溫度在預設運維策略中尋找對應的執行程序，用于通過執行程序控制對應的部件，將目標位置的溫度保持在預設范圍。
26、進一步地，進行報警并輸出對應位置或區域的紅外圖像之后，還包括：
27、將觸發報警的目標位置以及對應的紅外圖像存儲至預設存儲單元，作為異常歷史數據；
28、當新的異常數據產生后，將新的異常數據與異常歷史數據匹配，若匹配出相同的異常數據，則根據相同的異常數據對應的維護日志查詢當時采用的運維方案，將運維方案作為推薦方案進行展示；若未匹配出相同的異常數據，則不處理。
29、第二方面，本專利技術提供一種列車運行狀態的數字孿生檢測系統，包括：
30、數據獲取模塊，用于通過多個雙光譜熱成像儀，獲取高壓系統不同區域的紅外圖像以及每個區域上的溫度數據；通過電流互感器獲取高壓系統的電流數據；
31、仿真模塊，用于以溫度數據中的最低溫度作為環境輸入量，以電流數據為額定電流輸入量，將環境輸入量和額定電流輸入量輸入至數字孿生模型中，得到高壓系統的電熱仿真分布數據；
32、其中，數字孿生模型包括幾何模型和熱力學模型，幾何模型根據高壓系統每個部件的尺寸和裝配信息進行構建；熱力學模型根據幾何模型中發熱器件的尺寸計算不同電流下發熱器件的發熱量，發熱量根據幾何模型中不同材質對應的熱傳導方程計算每個點或區域的電熱仿真分布數據；
33、報警模塊，用于分別從溫度數據和電熱仿真分布數據中，提取出最高的實際溫度以及實際溫度對應目標位置的仿真溫度，并基于時間變化生成對應的實際溫度曲線和仿真溫度曲線；對比任意時刻的實際溫度和仿真溫度，若實際溫度和仿真溫度差值大于預設范圍，或任意實際溫度或仿真溫度大于預設閾值，則進行報警并輸出對應位置或區域本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種列車運行狀態的數字孿生檢測方法，其特征在于，包括多個雙光譜熱成像儀和電流互感器，所述方法包括：
2.根據權利要求1所述的數字孿生檢測方法，其特征在于：所述數字孿生模型通過以下步驟構建：
3.根據權利要求2所述的數字孿生檢測方法，其特征在于，所述電熱仿真分布公式為：
4.根據權利要求1所述的數字孿生檢測方法，其特征在于：所述進行報警并輸出對應位置或區域的紅外圖像之后，還包括：
5.根據權利要求4所述的數字孿生檢測方法，其特征在于：所述發出所述高壓系統出現故障的報警信息之后，還包括：
6.根據權利要求5所述的數字孿生檢測方法，其特征在于，所述將所述目標輪廓在所述紅外圖像上高亮顯示之后，還包括：
7.根據權利要求1所述的數字孿生檢測方法，其特征在于：所述進行報警并輸出對應位置或區域的紅外圖像之后，還包括：
8.一種列車運行狀態的數字孿生檢測系統，其特征在于，應用于如權利要求1所述的數字孿生檢測方法，所述系統包括：
9.一種電子設備，其特征在于，所述電子設備包括：存儲器、處理器及存儲在
10.一種計算機可讀存儲介質，其上存儲有計算機程序，其特征在于，該程序被處理器執行時實現如權利要求1~7任一項所述數字孿生檢測方法對應的步驟。
...【技術特征摘要】
1.一種列車運行狀態的數字孿生檢測方法，其特征在于，包括多個雙光譜熱成像儀和電流互感器，所述方法包括：
2.根據權利要求1所述的數字孿生檢測方法，其特征在于：所述數字孿生模型通過以下步驟構建：
3.根據權利要求2所述的數字孿生檢測方法，其特征在于，所述電熱仿真分布公式為：
4.根據權利要求1所述的數字孿生檢測方法，其特征在于：所述進行報警并輸出對應位置或區域的紅外圖像之后，還包括：
5.根據權利要求4所述的數字孿生檢測方法，其特征在于：所述發出所述高壓系統出現故障的報警信息之后，還包括：
6.根據權利要求5所述的數字孿生檢測方法，其特征在于，所述將所述目標輪廓在所述紅外圖像上高...
【專利技術屬性】
技術研發人員：劉凱，朱燃，李默函，高波，曹炳磊，孫傳銘，趙海波，符建民，穆俊斌，吳廣寧，
申請(專利權)人：西南交通大學，
類型：發明
國別省市：
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