本发明涉及工业自动化控制，具体涉及一种开关位置检测方法及系统。
背景技术：
1、在工业自动化、电力系统及机械设备中，开关位置的准确检测是实现安全控制与逻辑联锁的基础功能。传统的检测手段主要依赖机械式的限位开关或微动开关，其通过物理触点的通断来指示位置，虽然结构简单成本低廉，但机械触点存在固有的磨损、氧化问题，使用寿命有限，且在振动频繁或存在油污粉尘的恶劣工况下极易发生误动作或失效。为克服接触式检测的缺点，非接触式检测技术如磁感应式、光电式、电感式传感器得到了广泛应用。这类传感器避免了机械磨损，响应速度更快，但各自存在难以克服的局限性：磁感应传感器易受外部强磁场干扰且检测距离短；光电传感器对其光路的清洁度要求极高，灰尘、雾气或油膜都会导致其性能下降甚至失灵；电感式传感器则只能检测金属物体且 sensing特性易受温度漂移影响。
2、尽管这些技术不断进步，但在工况复杂、要求高可靠性的应用场景中，如高压开关柜、矿山机械、野外电力设施等，单一传感原理的检测方式因其固有的脆弱性，仍然面临可靠性不足的严峻挑战。一旦传感器因环境干扰或自身老化而误报，可能导致整个控制系统做出错误判断，引发生产停顿甚至设备安全事故。因此，业界亟需一种能够抵御复杂环境干扰、具备内在故障自诊断能力、能够提供稳定可靠位置信息的创新检测方案，以提升整个控制系统的安全性与可靠性。
技术实现思路
1、鉴于以上现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种开关位置检测方法及系统，用于解决复杂环境下开关位置检测可靠性低的问题。本发明通过采用至少两种不同原理的位置传感器同步采集开关信号，并对信号进行标准化预处理以消除噪声与量纲差异，随后将处理后的多源信号输入信息融合决策模块，依据预定义的融合算法进行协同分析与加权决策，生成高置信度的融合状态判决信号，最终据此输出开关确切位置状态；当信号间一致性异常时，还能输出故障告警信号，从而实现高可靠、自诊断的开关位置检测。
2、本发明提供一种开关位置检测方法，包括：
3、s1：通过第一类位置传感器采集第一开关位置感应信号，同时通过第二类位置传感器采集第二开关位置感应信号；
4、s2：对第一开关位置感应信号和第二开关位置感应信号进行预处理，生成去噪后的第一标准化信号与第二标准化信号；
5、s3：将第一标准化信号与第二标准化信号输入至信息融合决策模块，该模块通过预定义的融合算法对两路信号进行协同分析与加权决策，生成一个高置信度的融合状态判决信号；
6、s4：根据融合状态判决信号解析并输出表征开关最终位置的状态信息信号，该状态信息信号用于指示开关的确切通断位置；
7、s5：当第一标准化信号与第二标准化信号的一致性低于预设阈值时，则生成并输出一个传感器故障告警信号，该故障告警信号用于指示至少一个传感器存在异常。
8、在本发明的一个实施例中，预处理包括对采集到的第一开关位置感应信号与第二开关位置感应信号进行滤波处理以消除环境噪声与瞬时干扰，并对其进行信号归一化操作使得不同来源的信号转换为具有相同量纲与幅值范围的标准化信号，该标准化过程确保了后续融合决策模块能够基于一致的基准对异质传感器信号进行公平与有效的加权与比较，从而为生成高置信度的融合状态判决信号奠定可靠的数据基础。
9、在本发明的一个实施例中，第一类位置传感器是磁感应式传感器用于探测永磁体的磁场变化，第二类位置传感器是光电式传感器用于探测特定波长的光线通断，该方法利用磁感应信号对油污等污染物不敏感的特性与光电信号高精度的特性进行互补，通过对这两类物理性质迥异的信号进行融合，有效克服单一传感器在复杂工业环境中易受特定干扰而失准的缺陷，显著提升检测系统的整体鲁棒性与适应性。
10、在本发明的一个实施例中，预定义的融合算法采用基于置信度加权的决策级融合策略，该策略首先为第一标准化信号与第二标准化信号分别分派一个动态更新的置信度权重系数，该系数依据传感器当前与历史工作状态实时计算，随后将两路信号与其对应的权重系数相乘后求和，最终将加权和与一个动态调整的判决阈值进行比较以生成融合状态判决信号，此种方法能自适应地平衡不同传感器在特定时刻的可信度。
11、在本发明的一个实施例中，信息融合决策模块在生成融合状态判决信号的同时，还会持续监测第一标准化信号与第二标准化信号之间的偏离程度并将其与一个根据历史数据统计得出的自适应阈值进行对比，当偏离程度持续超过该阈值达到一个预设的持续时间时，则判定传感器间存在不可调和的不一致性并触发传感器故障告警信号，而非简单地依赖单次比较结果，此举能有效避免因瞬时强干扰导致的误报警。
12、在本发明的一个实施例中，一种开关位置检测方法还包括利用输出的状态信息信号对开关机构的运动过程进行逆向推断的步骤，通过分析状态信息信号的变化时序与特征来判断开关的分合闸速度是否处于正常范围之内，并能识别出如机构卡涩、弹簧疲劳等潜在机械故障的早期征兆，从而将单一的位置检测功能扩展为具备初步设备健康状态监测能力的综合性诊断手段。
13、在本发明的一个实施例中，一种开关位置检测方法在输出传感器故障告警信号后会自动启动冗余处理策略，该策略会根据仍被判定为正常工作的传感器类型来选择最优的降级运行模式，若磁感应式传感器正常则优先采用其信号并忽略光电信号，若光电传感器正常则反之，并在降级模式下向系统上报一个标志位以指明当前所处的传感器工作状态，确保在部分传感器失效时系统仍能提供尽可能可靠的位置信息。
14、在本发明的一个实施例中，预处理步骤中还包含一个信号有效性自检环节，该环节会检查第一开关位置感应信号与第二开关位置感应信号的幅值是否处于其传感器理论量程的有效范围之内，对于任何超出有效范围的信号将被标记为无效数据点并被剔除而不参与后续的标准化与融合过程，由融合决策模块使用前一时刻的有效数据进行插值替代，以此防止信号采集链路的突发异常对系统造成冲击。
15、在本发明的一个实施例中，融合状态判决信号是一个多比特的数字量编码信号而非单一比特的开关量信号，该编码信号不仅能表征开关处于分位或合位的最终状态，还能额外编码表示当前状态判断的置信水平以及参与融合的传感器数量信息，从而为上游控制系统提供远比传统开关量信号丰富的状态信息，使得控制系统能够做出更精细化的决策。
16、本发明还包括一种开关位置检测系统，包括：
17、采集模块，采集模块通过第一类位置传感器采集第一开关位置感应信号，同时通过第二类位置传感器采集第二开关位置感应信号；
18、协调模块，协调模块对第一开关位置感应信号和第二开关位置感应信号进行预处理，生成去噪后的第一标准化信号与第二标准化信号；
19、比对模块，比对模块将第一标准化信号与第二标准化信号输入至信息融合决策模块，该模块通过预定义的融合算法对两路信号进行协同分析与加权决策，生成一个高置信度的融合状态判决信号；
20、分析模块，分析模块根据融合状态判决信号解析并输出表征开关最终位置的状态信息信号，该状态信息信号用于指示开关的确切通断位置；
21、执行模块，执行模块当第一标准化信号与第二标准化信号的一致性低于预设阈值时，则生成并输出一个传感器故障告警信号，该故障告警信号用于指示至少一个传感器存在异常。
22、本发明提供的一种开关位置检测方法及系统，通过采用至少两种不同原理的位置传感器同步采集开关信号，并对信号进行标准化预处理以消除噪声与量纲差异，随后将处理后的多源信号输入信息融合决策模块，依据预定义的融合算法进行协同分析与加权决策，生成高置信度的融合状态判决信号，最终据此输出开关确切位置状态；当信号间一致性异常时，还能输出故障告警信号，从而实现高可靠、自诊断的开关位置检测。