三维静电场动态重构方法、装置、设备和可读存储介质与流程

本发明涉及电解水制氢，尤其涉及一种三维静电场动态重构方法、装置、设备和可读存储介质。

背景技术：

1、氢气属于易燃易爆气体，制氢车间中的设备如因摩擦、剥离、静电感应等产生的静电荷，经过长时间积累，带电体之间的电位差大到一定程度有可能达到击穿场强而进行瞬间放电。静电放电的火花能量若已达到周围氢气的最小点火能量，且氢气在空气中的浓度达到爆炸极限，就会立即发生燃烧或爆炸，造成极为严重的安全生产事故。

2、现有技术对于制氢车间中设备的防止静电的手段较多，如设备接地、采用防静电橡胶等。但一些不可控因素常导致上述设备无法正常工作，如设备接地脱落、橡胶老化等，直接导致静电防控措施失效。尽管现有技术中均要求各级单位均针对上述防静电手段制定有特定的巡检制度，但毕竟巡检无法实现实时性，一旦由静电触发的氢气爆炸事故发生在两次巡检间隔期，后果不堪设想。

技术实现思路

1、为解决现有人工巡检技术存在的不足，本发明目的之一在于提供一种三维静电场动态重构方法，包括如下步骤：

2、步骤1 根据预设数据采集方式采集目标电解水制氢厂房内目标设备的三维坐标点云数据、非接触式静电荷量数据、接触式静电荷量数据、静电测点数据。

3、步骤2 将目标设备的三维坐标点云数据、非接触式静电荷量数据、接触式静电荷量数据、静电测点数据进行数据融合，得到三维静电空间点位数据。

4、步骤3 将所得全部三维静电空间点位数据基于三维坐标点组合构建得到目标电解水制氢厂房的三维空间静电场。

5、步骤4 根据预设更新方式更新三维空间静电场内的三维静电空间点位数据，得到不同时间点/时间段对应的三维空间静电场，完成对目标车间内三维静电场的动态重构。

6、进一步的，步骤1所述采集目标电解水制氢厂房内目标设备的三维坐标点云数据、非接触式静电荷量数据、接触式静电荷量数据、静电测点数据的方法包括：

7、步骤1.1 根据目标电解水制氢厂房内目标设备的分布位置规划非接触式静电检测系统运动路径。

8、步骤1.2 根据非接触式静电检测系统运动路径构建非接触式静电检测系统运动轨道。

9、步骤1.3 在预设检测位置布置接触式静电检测设备。

10、根据非接触式静电检测系统对目标设备进行的非接触式检测，得到目标设备的非接触式静电荷量数据。

11、根据接触式静电检测设备对目标设备/目标区域进行的接触式检测，得到接触式静电荷量数据。

12、进一步的，所述非接触式静电检测系统包括：非接触式静电检测设备、定位模块、扫描模块以及带动非接触式静电检测设备、定位模块、扫描模块沿非接触式静电检测系统运动轨道运动的传动装置。

13、所述定位模块用于确定非接触式静电检测系统相对非接触式静电检测系统运动轨道的位置。

14、所述扫描模块用于对目标电解水制氢厂房内的检测点进行扫描得到三维点云数据。

15、基于目标电解水制氢厂房构建三维坐标系，并根据扫描目标、非接触式静电检测系统运动轨道在目标电解水制氢厂房内的物理空间位置关系以及扫描得到的三维点云数据转换后得到扫描目标在三维坐标系内的三维坐标点云数据。

16、进一步的，首先根据电解水制氢厂房内的空间三维坐标系，初步确定各静电测点传感器的大致坐标。

17、然后利用非接触式静电检测系统获得各静电测点传感器的三维坐标点云数据。

18、最后利用获得的三维坐标点云数据修正静电测点传感器的坐标信息，得到静电测点的三维坐标点云数据。

19、进一步的，基于定位模块和扫描模块，在非接触式静电检测系统移动至预设确定位置时获取的自身位置信息和对扫描目标的扫描得到的点云坐标数据对该扫描目标的三维坐标检测点云数据进行修正。

20、进一步的，以预设周期频率控制扫描模块对扫描目标进行扫描，以最新扫描得到的扫描目标的三维坐标检测点云数据修正更新上一次储存记录的扫描目标的三维坐标检测点云数据。

21、构建三维空间静电场时，直接调取扫描目标当前储存的三维坐标检测点云数据作为该扫描目标的三维坐标点云数据。

22、进一步的，控制多台非接触式静电检测系统对局部范围进行数据采集，并将采集得到的非接触式静电荷量数据与该局部范围内的静电测点数据进行数据融合，从而得到该局部范围内的三维空间静电场。

23、进一步的，步骤2所述进行数据融合的方法包括：

24、步骤2.1 将相同时间的接触式和/或非接触式静电荷量数据、静电检测点位数据与对应的三维坐标点云数据融合，得到多个静电测点数据融合结果。

25、步骤2.2 将同一三维坐标对应的不同时间点的静电测点数据融合结果中没有变化的静电测点数据融合结果予以去除，保留静电测点数据融合结果中有变化的静电测点数据融合结果并进行数据信息存储。

26、步骤2.3 如保留的静电测点数据融合结果数量小于预设数量，则利用空间差分法形成缺失部分的静电测点数据融合结果。

27、进一步的，步骤2.1具体包括：

28、步骤2.1.1 将三维坐标点云数据与非接触式静电荷量数据相互匹配，得到带三维坐标的静电荷量四维数据组，即静电荷量点位数据。

29、步骤2.1.2 将生成三维坐标点云数据与静电测点数据值相互匹配，从而得到内部设备的静电点位和监测数据信息，即静电点位监测数据。

30、步骤2.1.3 将相同三维坐标点云数据对应的静电荷量点位数据和静电点位监测数据进行聚类，生成第一融合结果。

31、步骤2.1.4 提取第一融合结果中的时间信息，将相同时间的同一三维坐标点云数据对应的静电荷量点位数据和静电点位监测数据进行二次聚类得到该时间信息下该三维坐标点云对应的数据融合结果。

32、步骤2.1.5 重复步骤2.1.1至2.1.4，得到同一时间下多个不同三维坐标点云对应的数据融合结果，即为所述多个静电测点数据融合结果。

33、进一步的，步骤2中所述进行数据融合的方法还包括：

34、步骤2.4 获取步骤2.1所得静电测点数据融合结果中的静电测点数据中的静电荷量数据c和其中的非接触式静电荷量数据c0。

35、步骤2.5 计算d=c0-c，当d大于预设阈值时，将当前时刻的非接触式静电荷量数据c0与相邻时刻的静电测点数据进行数据融合，得到三维静电空间点位数据。

36、进一步的，所述三维静电场动态重构方法还包括：

37、步骤5 获取不同时间段的三维空间静电场中不同静电区域的静电荷量数据，将获取的静电荷量数据与预设静电荷阈值对比并进行如下处理：

38、（1）对比不同时间段内的三维空间静电场中的不同静电区域的静电荷量数据的变化，根据静电最值判断静电场随时间的变化趋势和变化速率。

39、（2）根据静电场随时间的变化趋势和/或变化速率及预设静电荷阈值，设定：判定报警的策略和判定热失控风险的策略，并对判定报警的策略和判定热失控风险的策略进行ai训练。

40、（3）基于训练结果，当判定存在需要报警或存在热失控风险时，则通知运维人员进行处理，待报警或热失控风险解除后恢复步骤1至步骤4的三维静电场动态重构流程。

41、进一步的，所述判定报警的策略至少包括：

42、根据电解水制氢厂房内系统结构和内部设备分布特点，确定各设备的工作静电范围。

43、根据不同设备的静电要求和在制氢厂房内的位置分布，对制氢厂房内的三维空间划分不同的静电区域并标定对应静电区域的静电电荷量上下限。

44、对于特殊设备或静电防护要求较高的电子元器件，针对性的设定单点静电监测点，并设定该静电监测点的静电电荷量上下限。

45、当监测到有静电电荷量超过静电区域的静电电荷量上限或静电监测点的静电电荷量上限则发出静电过载报警。

46、当监测到有静电电荷量低于静电区域的静电电荷量下限或静电监测点的静电电荷量下限则发出设备停止工作报警。

47、进一步的，所述热失控风险的策略至少包括：

48、从数据库内提取不同时间的静电场测点数据。

49、对比分析不同静电场的静电分区平均静电、最值静电的变化速率、最值静电的变化趋势与设备温升/温降的扩散程度和场效应关系，得到热失控和静电场变化关系模型。

50、根据热失控和静电场变化关系模型，判定当前静电场中是否存在发生热失控的风险，如存在则发出热失控风险报警。

51、进一步的，将当前三维空间静电场转换为三维静电场图像，并以不同的颜色代表对应的静电荷量，通过视觉技术判断三维静电场图像中的目标静电区域和/或目标静电监测点的静电荷量。

52、本发明的目的之二在于提供一种三维静电场动态重构装置，包括：

53、采集模块，用于执行上述三维静电场动态重构方法中步骤1相关方法。

54、数据融合模块，用于执行上述三维静电场动态重构方法中步骤2相关方法。

55、构建模块，用于执行上述三维静电场动态重构方法中步骤3和步骤4的相关方法。

56、进一步的，所述电解水制氢厂房的三维静电场动态重构装置还包括：风险报警模块。所述风险报警模块用于执行上述三维静电场动态重构方法中步骤5的相关方法。

57、本发明的目的之三在于提供一种计算机设备，包括存储器和处理器，其中所述处理器用于读取存储器中存储的指令，以执行上述的三维静电场动态重构方法。

58、本发明的目的之四在于提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令可执行上述的电解水制氢厂房的三维静电场动态重构方法。

59、本发明至少具有以下优点中的一个：

60、1.本发明有效实现了对电解制氢厂房内目标设备的静电荷量的自动巡检，并可以对构建的三维空间静电场进行动态重构，从而满足巡检安全要求。

61、2.本发明充分利用了非接触式静电荷量数据、接触式静电荷量数据和静电测点数据，使其融合后构建得到三维空间静电场，从而使得监控人员可以直观的看到电解制氢厂房内的静电电荷分布情况。