一种基于数字孪生锂电池系统的故障诊断方法及报警系统技术方案

本发明专利技术适用于锂电池系统技术改进领域，提供了一种基于数字孪生锂电池系统的故障诊断方法，该基于数字孪生锂电池系统的故障诊断方法利用现实系统中的参数数据通过数字孪生技术将其在仿真平台内构建数字模型，在采集现实中的环境场所、相关设备及其实时的数据信息通过沉浸式XR技术将其映射进仿真平台内进行各种环境进行模拟采集相应的数据生成分报告后将实时数据和环境信息变化数据映射根据变化数据信息预测诊断即将出现的故障，并将其反馈给现实系统进行预测报警。使得提前具有充分的准备，能够有效的排除不必要的故障现象。能够有效的排除不必要的故障现象。能够有效的排除不必要的故障现象。

【技术实现步骤摘要】
一种基于数字孪生锂电池系统的故障诊断方法及报警系统


[0001]本专利技术属于锂电池系统技术改进领域，尤其涉及一种基于数字孪生锂电池系统的故障诊断方法及报警系统。

技术介绍

[0002]数字孪生作为一种新兴技术受到电力系统的极大关注，数字孪生是充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据，集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程，在虚拟空间中完成映射，从而反映相对应的实体装备的全生命周期过程。锂电池的单体数字孪生系统是基于锂电池单体的物理化学模型的数字孪生体，其不局限于宏观量，而致力于挖掘锂电池内部微观量的变化规律，故存在很强的预测性和可信性。
[0003]数字孪生作为信息物理融合的关键技术得到了快速的发展，随着新一代网络信息技术的发展，数字孪生技术的概念不断扩展，从最早的健康维护和保障扩展至设计、制造和运维的全过程；数字孪生是指充分利用物理模型、传感器、运行历史等数据，集成多学科、多尺度的仿真过程，它作为虚拟空间中对实体产品的镜像，反映了相对应物理实体产品的全生命周期过程，数字孪生有三个组成部分：物理空间的实体产品、虚拟空间的虚拟产品、物理空间和虚拟空间之间的数据和信息交互接口；基于数字孪生和机器学习的智能故障诊断方法虽然取得了一定的研究成果，但是仍然存在一些不足：大部分数据驱动的故障诊断方法是基于离线数据展开的研究，缺乏一定的实时性、协同性和交互性，实时性差导致信息出现延时，使得信息缺乏时效性；协同性和交互性差导致故障缺乏实时可视化效果，未能实现信息物理系统中的物理空间和信息空间的实时映射、故障预测以及故障信息反馈；因此，要提供实现实时的信息交互、实现数据分析、实现故障报警及预测的一种基于数字孪生锂电池系统的故障诊断方法及报警系统。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种基于数字孪生锂电池系统的故障诊断方法，旨在解决上述的技术问题。
[0005]本专利技术是这样实现的，一种基于数字孪生锂电池系统的故障诊断方法，所述基于数字孪生锂电池系统的故障诊断方法包括以下步骤：
[0006]S1、采集现实中锂电池系统在正常情况下的参数及工作状态下的参数，根据这些参数利用数字孪生技术及在仿真平台内构建锂电池系统的数字模型；
[0007]S2、利用采集设备采集现实中锂电池系统的实时工作环境数据信息、周边相关设备和实时数据信息及锂电池系统的实时数据信息；
[0008]S3、通过沉浸式XR技术将采集到的环境数据信息、周边相关设备映射进仿真平台构建出锂电池系统在现实中工作的环境场景，并将相关设备的实时数据信息映射进对应构建出的相关设备内，将锂电池系统的实时数据信息映射进通过数字孪生技术构建的数字模型内；
[0009]S4、在仿真平台内根据映射进的实时数据信息及对应环境场景建立锂电池系统的常规环境下的工作数据信息；建立基础数据库后再仿真平台内模拟各种环境各个设备工作情况，并采集不同时间节点各个设备及数字模型的信息变化且对其进行分析生成不同环境下各个节点的相关设备故障报告和锂电池系统数字模型的故障诊断报告，将各种预计相关设备故障报告和锂电池系统数字模型的故障诊断报告生产基础故障诊断报告母本在数据库中进行存储；
[0010]S5、将模拟环境场景回归与现实场景同步，根据映射的现实中实时数据信息与数据库中的基础故障诊断报告母本数据库对比预测现实系统中锂电池系统出现的故障的走向并生成对应的报警信息反馈给现实检测系统进行预测故障报警。
[0011]本专利技术的进一步技术方案是：所述步骤S5中还包括以下步骤：
[0012]S51、将显示中的实时数据信息在仿真平台内进行分析后生成分析报告后将其与基础数据库中的数据进行对比，抽取出对比差异的数据信息后生成对应的子报告后更新进基础数据库中，并对子报告与基础数据库中的母数据做相对应的关系索引；
[0013]S52、在建立索引关系后根据实时数据分析的子报告逐渐增多将相同的子报告进行数量标识；并在子报告数量标识超出阈值后将相应的子报告反馈给现实中的监测系统。
[0014]本专利技术的进一步技术方案是：所述步骤S2中采集设备搭建成一数据采集系统，该数据采集系统包括温湿度传感器、数据服务器、音频采集设备、视频采集设备及数据实时采集器，所述温湿度传感器的输出端连接所述数据服务器的输入端，所述音频采集设备的输出端、视频采集设备的输出端及数据实时采集器的输出端连接所述数据服务器的输入端；所述温湿度传感器，用于环境场所的内外的温度和湿度数据信息；所述音频采集设备，用于采集场所内的设备声音和环境声音信息；视频采集设备，用于采集设备场所的内外动态和静态信息情况；所述数据实时采集器，用于实时采集场所内设备是实时数据；数据服务器，用于接收各个采集设备发送的数据，将接收的数据进行整合后映射进仿真平台内。
[0015]本专利技术的进一步技术方案是：在仿真平台内将映射的实时数据信息进行解调还原后将数据引入对应的位置和接入各个对应设备中，在各个设备的输出端进行数据信息采集，将采集后的数据与现实中采集的数据对比获取变化的差异数据信息。
[0016]本专利技术的进一步技术方案是：所述步骤S1中在正常情况下采集的参数分为静态参数和动态参数，所述静态参数包括电池电压、电流及温度的变化信息；所述动态参数包括工作中电池电压的变化量、电流的变化量、温度的变化量及工作时间变化量。
[0017]本专利技术的进一步技术方案是：所述步骤S3在利用沉浸式XR技术在仿真平台内构建环境场景和相关设备中对视频采集设备获取的信息进行处理获得现实场景的真实形态表征并进行赋值，并初始化环境场景在仿真平台内的三维位姿值。
[0018]本专利技术的进一步技术方案是：所述步骤S3中在场景内构建相关设备时通过正向调整和逆向调整两种方式完成坐标系变换关系，所述坐标系变换关系包括旋转关系和平移关系。
[0019]本专利技术的进一步技术方案是：所述正向调整直接设定旋转角度与平移值或增大减小旋转角度与平移值的互动方式获得新的旋转平移量；所述逆向调整是直接设定位姿值或增大减小位姿值的互动操作方式获得相关设备在仿真平台内的位姿，在根据位姿反向推算获得坐标系的旋转平移值。
[0020]本专利技术的另一目的在于提供一种基于数字孪生锂电池系统的报警系统，所述基于数字孪生锂电池系统的报警系统包括
[0021]模型建立模块，用于采集现实中锂电池系统在正常情况下的参数及工作状态下的参数，根据这些参数利用数字孪生技术及在仿真平台内构建锂电池系统的数字模型；
[0022]数据采集模块，用于利用采集设备采集现实中锂电池系统的实时工作环境数据信息、周边相关设备和实时数据信息及锂电池系统的实时数据信息；
[0023]环境构建模块，用于通过沉浸式XR技术将采集到的环境数据信息、周边相关设备映射进仿真平台构建出锂电池系统在现实中工作的环境场景，并将相关设备的实时数据信息映射进对应构建出的相关设备内，将锂电池系统的实时数据信息映射进通过数字孪生技术构建的数字模型内；
[0024]数据库搭建模块，用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于数字孪生锂电池系统的故障诊断方法，其特征在于，所述基于数字孪生锂电池系统的故障诊断方法包括以下步骤：S1、采集现实中锂电池系统在正常情况下的参数及工作状态下的参数，根据这些参数利用数字孪生技术及在仿真平台内构建锂电池系统的数字模型；S2、利用采集设备采集现实中锂电池系统的实时工作环境数据信息、周边相关设备和实时数据信息及锂电池系统的实时数据信息；S3、通过沉浸式XR技术将采集到的环境数据信息、周边相关设备映射进仿真平台构建出锂电池系统在现实中工作的环境场景，并将相关设备的实时数据信息映射进对应构建出的相关设备内，将锂电池系统的实时数据信息映射进通过数字孪生技术构建的数字模型内；S4、在仿真平台内根据映射进的实时数据信息及对应环境场景建立锂电池系统的常规环境下的工作数据信息；建立基础数据库后再仿真平台内模拟各种环境各个设备工作情况，并采集不同时间节点各个设备及数字模型的信息变化且对其进行分析生成不同环境下各个节点的相关设备故障报告和锂电池系统数字模型的故障诊断报告，将各种预计相关设备故障报告和锂电池系统数字模型的故障诊断报告生产基础故障诊断报告母本在数据库中进行存储；S5、将模拟环境场景回归与现实场景同步，根据映射的现实中实时数据信息与数据库中的基础故障诊断报告母本数据库对比预测现实系统中锂电池系统出现的故障的走向并生成对应的报警信息反馈给现实检测系统进行预测故障报警。2.根据权利要求1所述的基于数字孪生锂电池系统的故障诊断方法，其特征在于，所述步骤S5中还包括以下步骤：S51、将显示中的实时数据信息在仿真平台内进行分析后生成分析报告后将其与基础数据库中的数据进行对比，抽取出对比差异的数据信息后生成对应的子报告后更新进基础数据库中，并对子报告与基础数据库中的母数据做相对应的关系索引；S52、在建立索引关系后根据实时数据分析的子报告逐渐增多将相同的子报告进行数量标识；并在子报告数量标识超出阈值后将相应的子报告反馈给现实中的监测系统。3.根据权利要求2所述的基于数字孪生锂电池系统的故障诊断方法，其特征在于，所述步骤S2中采集设备搭建成一数据采集系统，该数据采集系统包括温湿度传感器、数据服务器、音频采集设备、视频采集设备及数据实时采集器，所述温湿度传感器的输出端连接所述数据服务器的输入端，所述音频采集设备的输出端、视频采集设备的输出端及数据实时采集器的输出端连接所述数据服务器的输入端；所述温湿度传感器，用于环境场所的内外的温度和湿度数据信息；所述音频采集设备，用于采集场所内的设备声音和环境声音信息；视频采集设备，用于采集设备场所的内外动态和静态信息情况；所述数据实时采集器，用于实时采集场所内设备是实时数据；数据服务器，用于接收各个采集设备发送的数据，将接收的数据进行整合后映射进仿真平台内。4.根据权利要求3所述的基于数字孪生锂电池系统的故障诊断方法，其特征在于，在仿真平台内将映射的实时数据信息进行解调还原后将数据引入对应的位置和接入各个对应设备中，在各个设备的输出端进行数据信息采集，将采集后的数据与现实中采集的数据对比获取变化的差异数据信息。
5.根据权利要求4所述的基于数字孪生锂电池系统的故障诊断方法，其特征在于，所述步骤S1中在正常情况下采集的参数分为静态参数和动态参数，所述静态参数包括电池电压、电流及温度的变化信息；所述动态参数包括工作中电池电压的变化量、电流的变化量、温度的变化量及工作时间变化量。6.根据权利要求5所述的基于数字孪生锂电池系统的故障诊断方法，其特征在于，所述步骤S3在利用沉浸式XR技术在仿真平台内构建环境场景和相关设备中对视频采集设备获取的信息进行处理获得现实场景的真实形态表征并进行赋值，并初始化环境场景在仿真平台内的三维位姿值。7.根据权利要求6所述的基于数字孪生锂电池系统的故障诊断方法，其特征在于，所述步骤S3中在场景内构建相关设备时通过正向调整和逆向调整两种方式完成坐标系变换关系，所述坐标系变换关系包括旋转关系和平移关系。8.根据权利要求7所述的基于数字孪生锂电池系统的故障诊断方法，其特征在于，所述正向调整直接设定旋转角度与平移值或增大减...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨太美，
申请(专利权)人：深圳市中科恒辉科技有限公司，
类型：发明
国别省市：