本发明涉及机器人技术、人工智能及水利水电行业的自动监测和维护领域，特别涉及一种基于残差策略与感知q函数的水利水电设备自动检测维护方法及系统。
背景技术：
1、在水利水电行业，监测和维护水利设施的健康状态是确保水资源可持续使用和预防灾害事故的关键任务。传统的监测方法依赖于定期的人工检查，这不仅耗时耗力，而且往往无法实现实时监控和快速响应。现有的自动化监测系统虽然提高了监测的频率和效率，但通常缺乏灵活性，难以适应复杂多变的环境条件，尤其是在遇到非标准情况或新的监测场景时，其准确性和适应性往往大打折扣。
2、现有技术的不足主要包括：1、实时数据处理不足：现有技术在处理实时数据，尤其是在复杂和动态的环境中(如水利水电设施)时，常常无法及时反映环境变化，导致监测和维护策略的应用不够精准或时效。2、监测视角的静态选择：传统监测系统往往采用固定或预设的监测视角，缺乏根据实际监测数据动态优化视角的能力，这限制了数据采集的有效性和监测的全面性。3、模拟与实际环境差异：现有模拟技术难以精确模拟真实世界的复杂物理和环境条件，导致制定的策略在实际执行时效果打折扣。4、决策的适应性和准确性不足：现有的自动监测系统在决策制定过程中往往依赖于静态的数据模型，缺乏自适应调整策略以应对环境的实时变化。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的问题，提供了一种水利水电设备自动检测维护方法及系统，通过实时模型更新和自动视角选择，不仅提高了监测数据的准确性，还通过动态调整监测策略以适应环境变化，增强了系统的适应性和鲁棒性。此外，残差策略的引入有效桥接了模拟与真实环境之间的差异，提升了决策的准确性和实施的效果。
2、本发明第一方面提出了一种水利水电设备自动检测维护方法，应用于巡检机器人，包括：
3、获取巡检机器人采集的实时数据；
4、对采集的数据进行特征提取；
5、根据提取的特征数据模拟构建物理环境模型，并渲染成用于决策分析的图像或数据；
6、通过感知q函数调整巡检机器人到最佳视角进行数据采集；
7、根据最佳视角获取的数据更新构建的物理环境模型；
8、基于更新后的物理环境模型确定基础策略，并结合残差策略制定或更新巡检和维护策略；
9、巡检机器人执行相应策略。
10、作为一种优选方案，还包括巡检机器人执行相应策略时，监控并采集执行结果，用于后续巡检和维护策略的更新。
11、作为一种优选方案，所述根据提取的特征数据模拟构建物理环境模型，并渲染成用于决策分析的图像或数据，具体包括：
12、建立物理环境模型：定义物理场景的参数模型，包括所有相关的物理参数和初始条件；
13、模拟求解：采用数值方法求解物理环境模型中的偏微分方程，获取不同参数下的物理状态；
14、渲染过程：将数值模拟求解的结果通过计算机图形技术渲染成图像；
15、优化：定义损失函数为渲染图像与实际监测图像之间的差异，并采用梯度下降法更新物理参数以最小化损失函数。
16、作为一种优选方案，所述通过感知q函数调整巡检机器人到最佳视角进行数据采集，具体包括：
17、感知q函数评估：对于每个可能的视角，计算相应的感知q函数值，用于评估每个视角的信息量；
18、确定最佳视角：将使得感知q函数值最大的视角作为最佳视角；
19、实际监测：巡检机器人根据最佳视角调整其摄像头和传感器的位置，执行监测任务采集数据。
20、作为一种优选方案，所述基于更新后的物理环境模型制定或更新巡检和维护策略，具体包括：
21、在物理环境模型中根据最佳视角下的物理状态数据训练基础策略，训练过程中该基础策略尝试寻求最大化预期回报；
22、在真实环境中，基于实际执行结果与预期结果之间的差异，训练残差策略调整基础策略的输出，得到最终策略。
23、作为一种优选方案，还包括在巡检机器人执行相应策略后得到执行结果未达到预期时，通过调整残差策略对制定的策略进行更新，再下发到巡检机器人执行。
24、本发明第二方面提出了一种水利水电设备自动检测维护系统，基于巡检机器人实现，包括：
25、环境感知与数据采集模块，用于获取机器人装载的各类传感器原始数据；
26、数据处理与特征提取模块，用于对获取的各类传感器原始数据进行特征提取；
27、物理模拟渲染模块，用于根据提取的特征数据模拟构建物理环境模型，模拟可能的物理场景并渲染成用于决策分析的图像或数据；
28、感知q函数与视角选择模块，基于感知q函数分析不同数据采集视角下的信息量，选择最佳视角进行监测；
29、决策模块，用于根据物理环境模型与最佳视角下监测的数据确定基础策略，并结合残差策略制定或更新巡检和维护策略；
30、执行模块，用于根据决策模块提供的策略执行具体的物理操作，并将执行过程中产生的数据实时反馈给决策模块。
31、作为一种优选方案，所述物理模拟渲染模块的工作过程包括：
32、定义物理场景的参数模型，包括所有相关物理参数和初始条件；
33、使用数值方法求解物理环境模型中的偏微分方程，获取在不同参数下的物理状态；
34、将数值模拟结果通过计算机图形技术转换为图像，其中，在渲染过程中通过梯度下降法更新物理参数以最小化损失函数，进而减小渲染图像与实际监测图像之间的差异。
35、作为一种优选方案，所述感知q函数与视角选择模块的工作过程包括：
36、对于每个可能的视角，计算感知q函数；
37、确定使得感知q函数最大化的最佳视角；
38、控制机器人根据最佳视角调整摄像头和传感器的位置，执行监测任务。
39、作为一种优选方案，所述决策模块在制定或更新巡检和维护策略时，基于模拟构建物理环境模型训练基础策略，再基于实际执行结果与预期结果之间的差异训练残差策略调整基础策略，完成最终策略的制定或更新。
40、与现有技术相比，采用上述技术方案的有益效果为：
41、1、提高监测和维护的精确性：通过实时更新的模拟和动态视角选择，能够更精确地监测到关键问题区域，提高问题检测的准确率。
42、2、增强系统的适应性：残差策略的引入使得系统能够更好地适应环境变化，减少模拟与现实之间的差异，确保决策的实际执行更加准确。
43、3、提升数据采集效率：动态视角选择机制能够确保从最关键的视角收集数据，减少无效数据的采集，提高整体监测效率。
44、4、实现决策的实时优化：借助实时数据和可微分渲染技术，决策模块可以快速响应环境变化，实时调整监测与维护策略，提高系统的响应速度和操作效率。
1.一种水利水电设备自动检测维护方法，其特征在于，应用于巡检机器人，包括：
2.根据权利要求1所述的水利水电设备自动检测维护方法，其特征在于，还包括，巡检机器人执行相应策略时，监控并采集执行结果，用于后续巡检和维护策略的更新。
3.根据权利要求1所述的水利水电设备自动检测维护方法，其特征在于，所述根据提取的特征数据模拟构建物理环境模型，并渲染成用于决策分析的图像或数据，具体包括：
4.根据权利要求1所述的水利水电设备自动检测维护方法，其特征在于，所述通过感知q函数调整巡检机器人到最佳视角进行数据采集，具体包括：
5.根据权利要求1所述的水利水电设备自动检测维护方法，其特征在于，所述基于更新后的物理环境模型制定或更新巡检和维护策略，具体包括：
6.根据权利要求5所述的水利水电设备自动检测维护方法，其特征在于，还包括，在巡检机器人执行相应策略后得到执行结果未达到预期时，通过调整残差策略对制定的策略进行更新，再下发到巡检机器人执行。
7.一种水利水电设备自动检测维护系统，其特征在于，基于巡检机器人实现，包括：
8.根据权利要求7所述的水利水电设备自动检测维护系统，其特征在于，所述物理模拟渲染模块的工作过程包括：
9.根据权利要求7所述的水利水电设备自动检测维护系统，其特征在于，所述感知q函数与视角选择模块的工作过程包括：
10.根据权利要求7所述的水利水电设备自动检测维护系统，其特征在于，所述决策模块在制定或更新巡检和维护策略时，基于模拟构建物理环境模型训练基础策略，再基于实际执行结果与预期结果之间的差异训练残差策略调整基础策略，完成最终策略的制定或更新。
