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@@ -451,3 +451,501 @@ python backend/scan_pks_fault_evolution.py \
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5. 当前振动结果重点是异常段识别，不等同于严格的三小时连续确认。
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6. 报警阈值来自数据库的点位配置，应定期检查配置是否正确。
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7. 建议结合 `运行样本数 / 720` 一起查看，避免低覆盖率小时造成误判。
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+
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+## 9. 模型辅助确认方案（后续实施）
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+
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+本方案用于对现有规则结果进行相似性判断和辅助确认，不预测未来，也不替代 `backend/scan_pks_fault_evolution.py` 的阶段划分和异常规则。
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+
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+### 9.1 总体结构
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+
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+```text
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+原始采样数据
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+→ 沿用现有脚本按自然小时聚合
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+→ 沿用运行覆盖率、开停机和有效小时判断
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+→ 分别形成油压窗口和振动窗口
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+→ XGBoost 分类 + K 近邻相似性匹配
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+→ 与现有规则结果联合展示和辅助确认
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+```
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+
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+润滑油压力和振动分别建立模型，不混合训练。模型输入、标签和实时输入必须使用与现有脚本相同的小时边界及基础特征。
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+
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+### 9.2 时间窗口和有效数据
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+
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+1. 一个模型样本为同一台压缩机连续 **6 个有效运行小时**，不是单点数据，也不是直接使用 5 秒级原始点。
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+2. 每小时仍按现有脚本聚合；`YSJ_41 > 0` 用于判断运行状态，运行覆盖率低于 80% 的小时不进入模型窗口。
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+3. 窗口按有效运行小时滑动，每新增一个有效小时形成一个新窗口。
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+4. 相邻有效运行小时之间间隔超过 12 小时时，视为新的运行周期，窗口不得跨越该边界。
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+5. 振动模型沿用现有规则：停机超过 12 小时后，重启后的第一个有效运行小时不作为振动判断样本。为避免把过渡状态标记为正常，正常样本采集时压力模型也排除重启后的第一个有效运行小时。
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+6. 正常样本同时排除停机前 1～2 个有效运行小时，以及已知异常阶段前后各 12 小时，避免把开停机过渡或异常演化过程标记为正常。
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+
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+### 9.3 数据读取和统一中间数据
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|
+
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+后续实现时，模型数据准备应直接复用 `backend/scan_pks_fault_evolution.py` 的数据读取和小时聚合逻辑，不要为模型另外编写一套时间处理方式。推荐先形成一张“小时级中间表”，再从中间表生成压力窗口和振动窗口。
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+
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+#### 9.3.1 原始数据读取
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+
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+1. 从与现有扫描器相同的数据表读取原始采样数据，至少读取：
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+ - `sample_time`：原始采样时间；
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+ - `machine` 或现有设备标识字段；
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+ - `batch` 或现有批次字段；
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+ - `YSJ_41`：运行状态判断点；
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+ - `YSJ_10`：联轴器端振动；
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|
|
+ - `YSJ_11`：链轮端振动；
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+ - 润滑油压力点及其高、低报警阈值相关字段。
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+2. 时间解析、设备排序、批次划分和分块读取方式沿用现有脚本。
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+3. 不应先把原始 5 秒数据随机拆分为训练集和测试集。原始数据必须先按自然小时聚合，再按设备和时间生成窗口。
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|
|
+
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+#### 9.3.2 小时级聚合
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|
+
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+每个原始采样点先按以下方式归入小时：
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+
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+```text
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+hour = sample_time 向下取整到整点
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+```
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+
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+每个“设备 + 批次 + 小时”生成一行小时数据，至少包括：
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+
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+```text
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+机组/设备
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+批次
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+小时
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+总采样数
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+运行样本数
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|
+运行覆盖率 = 运行样本数 / 720
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+油压均值、最小值、最大值
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+YSJ_10 均值、最大值
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|
|
+YSJ_11 均值、最大值
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|
|
+油压低报警样本数、低低报警样本数
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|
|
+振动高报警样本数、高高报警样本数
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|
|
+```
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|
|
+
|
|
|
+其中运行样本的定义必须保持一致：
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|
+
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|
|
+```text
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|
|
+YSJ_41 > 0
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|
|
+```
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|
|
+
|
|
|
+只有以下小时才可进入有效运行小时序列：
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|
|
+
|
|
|
+```text
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|
+运行覆盖率 >= 0.80
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|
|
+且所需的压力或振动特征不为空
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|
+```
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|
|
+
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|
|
+压力模型只要求油压特征有效；振动模型只要求 `YSJ_10`、`YSJ_11` 至少有可用特征。不能因为某一类特征缺失，就把另一类模型的有效小时强行删除。
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|
|
+
|
|
|
+#### 9.3.3 状态边界表
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|
|
+
|
|
|
+在生成窗口前，先为每台设备建立运行状态边界信息。对相邻有效运行小时计算时间间隔：
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|
|
+
|
|
|
+```text
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|
|
+间隔 > 12 小时：新的运行周期
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|
|
+间隔 <= 12 小时：仍属于同一运行序列
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|
+```
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|
|
+
|
|
|
+同时标记以下小时：
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|
+
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|
|
+```text
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|
|
+首次有效运行小时
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|
|
+长停机后的重启首个有效运行小时
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|
|
+停机前最后 1～2 个有效运行小时
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|
|
+```
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|
|
+
|
|
|
+这些标记不应丢失，后续既用于生成正常标签，也用于解释模型结果。窗口生成时不得跨越新的运行周期。
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|
|
+
|
|
|
+### 9.4 六小时窗口生成
|
|
|
+
|
|
|
+每个窗口必须属于同一台设备、同一批次和同一运行周期，并包含连续 6 个有效运行小时。窗口按有效运行小时序列滑动，而不是按数据库行号或简单自然小时滑动。
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|
|
+
|
|
|
+假设某个运行周期的有效小时序列为：
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|
|
+
|
|
|
+```text
|
|
|
+h1, h2, h3, h4, h5, h6, h7, h8
|
|
|
+```
|
|
|
+
|
|
|
+则生成：
|
|
|
+
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|
|
+```text
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+窗口1：h1～h6
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+窗口2：h2～h7
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+窗口3：h3～h8
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|
+```
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|
+
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|
|
+每个窗口保存以下索引字段：
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|
|
+
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|
|
+```text
|
|
|
+window_id
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|
|
+机组/设备
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|
+批次
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|
|
+运行周期编号
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+窗口开始小时
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|
+窗口结束小时
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|
|
+窗口内有效运行小时数 = 6
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|
|
+窗口内自然持续小时数
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|
|
+```
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|
|
+
|
|
|
+如果某个窗口中出现以下情况，则不生成该窗口：
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|
|
+
|
|
|
+- 有效小时数少于 6；
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|
|
+- 跨越超过 12 小时的停机边界；
|
|
|
+- 跨越批次边界；
|
|
|
+- 必要的压力或振动特征缺失；
|
|
|
+- 包含无法确认运行状态的小时。
|
|
|
+
|
|
|
+窗口结束时间是模型当前可以看到的最后一个小时。实时运行时，只使用截至该窗口结束小时已经产生的数据，不能使用后续小时的数据。
|
|
|
+
|
|
|
+### 9.5 窗口特征
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|
|
+
|
|
|
+每个 6 小时窗口提取统计、趋势和基线偏离特征，不直接把阶段最终结果作为输入，避免使用未来信息。
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|
|
+
|
|
|
+压力模型主要特征：
|
|
|
+
|
|
|
+- 6 小时油压均值、最小值、最大值和变化幅度；
|
|
|
+- 当前油压与现有周期基线的偏离；
|
|
|
+- 最近 6 个有效小时的下降斜率和连续下降小时数；
|
|
|
+- 低压、低低压报警样本比例；
|
|
|
+- 运行覆盖率和有效小时数量。
|
|
|
+
|
|
|
+振动模型主要特征：
|
|
|
+
|
|
|
+- `YSJ_10`、`YSJ_11` 的 6 小时均值、最大值和变化幅度；
|
|
|
+- 两个点位相对前 336 个有效运行小时稳健基线的偏离；
|
|
|
+- 峰值稳健偏离、均值偏离、高报警和高高报警比例；
|
|
|
+- 最近 6 个有效小时的趋势；
|
|
|
+- 两个振动点是否同步升高；
|
|
|
+- 运行覆盖率和有效小时数量。
|
|
|
+
|
|
|
+### 9.6 标签划分
|
|
|
+
|
|
|
+两个结果 CSV 分别作为两个模型的阶段标签来源：
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|
|
+
|
|
|
+- `润滑油压力小时阶段段.csv` → 压力异常窗口标签；
|
|
|
+- `振动异常段.csv` → 振动异常窗口标签。
|
|
|
+
|
|
|
+第一阶段只划分二分类：
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|
|
+
|
|
|
+```text
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|
|
+正常窗口 / 压力异常窗口
|
|
|
+正常窗口 / 振动异常窗口
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|
|
+```
|
|
|
+
|
|
|
+暂不把轻微、异常、严重异常分别训练成多分类，原因是当前独立故障过程和严重异常样本较少。一个 6 小时窗口如果落在对应异常阶段内，可标记为异常窗口；跨越异常边界或处于异常前后 12 小时隔离区的窗口暂不作为正常标签。
|
|
|
+
|
|
|
+同一完整故障过程切出的多个窗口属于同一组，训练集和测试集不得拆散到两边，避免因窗口高度重叠造成结果虚高。
|
|
|
+
|
|
|
+### 9.7 正常样本采集
|
|
|
+
|
|
|
+正常样本应从已确认稳定运行的连续数据中均匀抽取，按压缩机、月份或运行周期进行分层，避免正常样本集中在某一台设备或某一段时间。采集前必须确认：
|
|
|
+
|
|
|
+- 6 个小时均为有效运行小时；
|
|
|
+- 不跨越超过 12 小时的停机边界；
|
|
|
+- 不包含开机后的过渡小时；
|
|
|
+- 不包含停机前 1～2 个有效运行小时；
|
|
|
+- 不位于已知异常阶段前后 12 小时隔离区；
|
|
|
+- 数据没有明显缺失或异常覆盖率。
|
|
|
+
|
|
|
+正常样本数量不需要无限增加，应尽量与异常窗口保持合理比例，并保证不同设备和时间段都有代表性。
|
|
|
+
|
|
|
+### 9.8 模型及输出
|
|
|
+
|
|
|
+每个方向使用一个 XGBoost 二分类模型，并同时保留 K 近邻相似性匹配：
|
|
|
+
|
|
|
+- XGBoost：输出当前 6 小时窗口属于异常的概率；
|
|
|
+- K 近邻：返回最相似的历史正常或异常窗口及相似度；
|
|
|
+- 现有规则：继续负责小时异常、阶段合并和最终阶段输出。
|
|
|
+
|
|
|
+示例输出：
|
|
|
+
|
|
|
+```text
|
|
|
+压力规则：正常
|
|
|
+压力模型异常概率：0.68
|
|
|
+最相似历史压力异常窗口：0.79
|
|
|
+辅助判断：存在压力异常相似性，继续观察
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|
|
+```
|
|
|
+
|
|
|
+模型不能单独推翻现有规则的严重异常结果。实际判断建议分为：
|
|
|
+
|
|
|
+- 规则异常且模型概率/相似度较高：辅助确认异常；
|
|
|
+- 规则正常但模型概率/相似度较高：标记为疑似异常，不直接报警；
|
|
|
+- 规则异常但模型支持较弱：保留规则结果，提示需要人工复核；
|
|
|
+- 规则正常且模型支持较弱：正常。
|
|
|
+
|
|
|
+### 9.9 当前方案边界
|
|
|
+
|
|
|
+当前样本量较少，模型定位为历史故障相似性匹配和规则辅助确认，不作为独立故障诊断器。压力和振动应分别评估，不能把滑动窗口数量当成独立故障数量。后续只有在积累更多独立故障过程，并结合维修记录或人工确认校验标签后，才考虑进一步训练多等级模型。
|
|
|
+
|
|
|
+## 10. 与现有扫描器联合判断的最终数据流
|
|
|
+
|
|
|
+模型不是另起一套故障检测程序，而是接在 `backend/scan_pks_fault_evolution.py` 之后，使用扫描器已经生成的小时数据、运行状态和规则结果。联合判断的原则是：
|
|
|
+
|
|
|
+```text
|
|
|
+现有扫描器负责发现和划分异常阶段
|
|
|
+模型负责判断当前窗口是否像历史异常
|
|
|
+联合层负责给出辅助确认结果
|
|
|
+```
|
|
|
+
|
|
|
+### 10.1 实时处理流程
|
|
|
+
|
|
|
+每当新的完整小时数据到达后，按以下顺序执行：
|
|
|
+
|
|
|
+```text
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|
+1. 读取最新原始采样数据
|
|
|
+2. 按现有规则聚合为自然小时数据
|
|
|
+3. 判断运行状态和运行覆盖率
|
|
|
+4. 更新该设备的有效运行小时序列
|
|
|
+5. 更新压力周期和压力基线
|
|
|
+6. 更新振动近期稳健基线
|
|
|
+7. 执行现有压力、振动规则
|
|
|
+8. 判断是否已经形成或更新异常阶段
|
|
|
+9. 如果已有最近6个有效运行小时，则生成模型窗口
|
|
|
+10. 提取与训练时完全相同的窗口特征
|
|
|
+11. 分别调用压力模型和振动模型
|
|
|
+12. 查询最相似的历史窗口
|
|
|
+13. 将规则结果、模型概率和相似度合并输出
|
|
|
+```
|
|
|
+
|
|
|
+在第 9 步之前不能调用模型。少于 6 个有效运行小时，窗口不完整，只能输出现有规则结果，不能人为补齐窗口。
|
|
|
+
|
|
|
+### 10.2 压力联合判断流程
|
|
|
+
|
|
|
+压力方向使用独立的压力模型，处理顺序如下：
|
|
|
+
|
|
|
+```text
|
|
|
+最新有效压力小时
|
|
|
+ ↓
|
|
|
+加入当前压力周期
|
|
|
+ ↓
|
|
|
+更新周期基线和最近趋势
|
|
|
+ ↓
|
|
|
+执行现有压力小时规则
|
|
|
+ ↓
|
|
|
+生成最近6个有效运行小时的压力窗口
|
|
|
+ ↓
|
|
|
+计算窗口特征
|
|
|
+ ↓
|
|
|
+XGBoost压力模型 + K近邻压力相似度
|
|
|
+ ↓
|
|
|
+与压力规则结果合并
|
|
|
+```
|
|
|
+
|
|
|
+压力规则仍然负责：
|
|
|
+
|
|
|
+- 判断当前小时是否达到轻微、异常或严重异常条件；
|
|
|
+- 判断压力异常是否满足连续有效小时确认；
|
|
|
+- 合并相邻的压力异常阶段；
|
|
|
+- 写入 `润滑油压力小时等级.csv` 和 `润滑油压力小时阶段段.csv`。
|
|
|
+
|
|
|
+压力模型只负责回答：
|
|
|
+
|
|
|
+```text
|
|
|
+最近6个有效运行小时的压力变化，是否像历史压力异常窗口？
|
|
|
+```
|
|
|
+
|
|
|
+建议压力联合输出至少包含：
|
|
|
+
|
|
|
+```text
|
|
|
+设备
|
|
|
+窗口开始小时
|
|
|
+窗口结束小时
|
|
|
+现有压力小时等级
|
|
|
+现有压力阶段编号（如果已经形成）
|
|
|
+压力模型异常概率
|
|
|
+最相似历史压力窗口
|
|
|
+压力相似度
|
|
|
+压力联合判断
|
|
|
+```
|
|
|
+
|
|
|
+压力联合判断建议使用以下逻辑：
|
|
|
+
|
|
|
+| 现有规则 | 模型结果 | 联合输出 |
|
|
|
+|---|---|---|
|
|
|
+| 正常 | 概率和相似度都低 | 正常 |
|
|
|
+| 正常 | 概率或相似度较高 | 压力疑似异常，继续观察，不直接升级阶段 |
|
|
|
+| 轻微 | 模型支持较高 | 压力异常倾向，辅助确认 |
|
|
|
+| 异常/严重异常 | 模型支持较高 | 模型辅助确认压力异常 |
|
|
|
+| 异常/严重异常 | 模型支持较低 | 保留规则结果，标记模型意见不一致，人工复核 |
|
|
|
+
|
|
|
+模型不能因为概率较低就取消现有规则已经确认的压力异常，也不能因为概率较高就绕过现有规则直接生成严重异常阶段。
|
|
|
+
|
|
|
+### 10.3 振动联合判断流程
|
|
|
+
|
|
|
+振动方向使用独立的振动模型，处理顺序如下：
|
|
|
+
|
|
|
+```text
|
|
|
+最新有效振动小时
|
|
|
+ ↓
|
|
|
+判断是否为重启后的首个有效运行小时
|
|
|
+ ↓
|
|
|
+更新前336个有效运行小时的振动基线
|
|
|
+ ↓
|
|
|
+执行YSJ_10、YSJ_11小时级振动规则
|
|
|
+ ↓
|
|
|
+按6小时间隔合并振动信号
|
|
|
+ ↓
|
|
|
+生成最近6个有效运行小时的振动窗口
|
|
|
+ ↓
|
|
|
+计算YSJ_10、YSJ_11窗口特征
|
|
|
+ ↓
|
|
|
+XGBoost振动模型 + K近邻振动相似度
|
|
|
+ ↓
|
|
|
+与振动规则结果合并
|
|
|
+```
|
|
|
+
|
|
|
+振动规则仍然负责：
|
|
|
+
|
|
|
+- 判断 `YSJ_10` 和 `YSJ_11` 是否触发振动信号；
|
|
|
+- 确定振动异常侧；
|
|
|
+- 判断单小时信号等级；
|
|
|
+- 按不超过 6 小时的间隔合并异常段；
|
|
|
+- 写入 `振动异常段.csv`。
|
|
|
+
|
|
|
+振动模型只负责回答：
|
|
|
+
|
|
|
+```text
|
|
|
+最近6个有效运行小时的振动变化，是否像历史振动异常窗口？
|
|
|
+```
|
|
|
+
|
|
|
+重启后的首个有效运行小时不生成振动模型窗口，也不作为振动正常样本。必须等到后续累计满 6 个合格有效运行小时后，才可以进行模型判断。
|
|
|
+
|
|
|
+建议振动联合输出至少包含：
|
|
|
+
|
|
|
+```text
|
|
|
+设备
|
|
|
+窗口开始小时
|
|
|
+窗口结束小时
|
|
|
+现有振动规则等级
|
|
|
+异常侧：YSJ_10 / YSJ_11 / 两侧
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|
|
+现有振动阶段编号（如果已经形成）
|
|
|
+振动模型异常概率
|
|
|
+最相似历史振动窗口
|
|
|
+振动相似度
|
|
|
+振动联合判断
|
|
|
+```
|
|
|
+
|
|
|
+### 10.4 模型与规则的职责边界
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|
|
+
|
|
|
+联合系统中，两个部分的职责必须固定，不能在实现过程中互相覆盖：
|
|
|
+
|
|
|
+| 功能 | 现有扫描器 | 模型辅助层 |
|
|
|
+|---|---|---|
|
|
|
+| 小时聚合 | 负责 | 不重复实现 |
|
|
|
+| 运行状态判断 | 负责 | 使用结果 |
|
|
|
+| 有效小时判断 | 负责 | 使用结果 |
|
|
|
+| 开停机边界 | 负责 | 使用结果并过滤窗口 |
|
|
|
+| 压力/振动基线 | 负责更新 | 使用同口径特征 |
|
|
|
+| 单小时异常识别 | 负责 | 不直接替代 |
|
|
|
+| 异常阶段合并 | 负责 | 不直接替代 |
|
|
|
+| 历史相似性判断 | 不负责 | 负责 |
|
|
|
+| 异常概率输出 | 不负责 | 负责 |
|
|
|
+| 最终规则结果 | 负责 | 提供辅助意见 |
|
|
|
+
|
|
|
+因此，模型输出不应直接改写两个现有结果 CSV。第一阶段建议单独输出模型辅助结果，例如：
|
|
|
+
|
|
|
+```text
|
|
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+压力模型辅助确认.csv
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+振动模型辅助确认.csv
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+```
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+
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+这样可以在不影响现有规则结果的情况下，对比模型与规则的一致性。
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+
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+### 10.5 联合判断的推荐状态
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+
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+为了避免只输出一个难以解释的布尔值，联合层建议使用以下状态：
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+
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+```text
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+规则正常
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+规则轻微异常
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+规则异常
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+规则严重异常
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+模型疑似异常
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+模型辅助确认
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+规则与模型不一致
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+数据不足
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+```
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+
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+具体判断优先级如下：
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+
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+1. 数据不足时，不输出正常，输出“数据不足”。
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+2. 规则已经判定严重异常时，保留“规则严重异常”，模型只作为辅助证据。
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+3. 规则判定异常且模型概率、相似度至少有一项达到确认条件时，输出“模型辅助确认”。
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+4. 规则正常但模型支持较高时，输出“模型疑似异常”，不直接写入规则异常阶段。
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+5. 规则异常但模型支持较低时，保留规则结果，并输出“规则与模型不一致”。
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+6. 规则正常且模型支持较低时，输出“规则正常”。
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+
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+概率和相似度的具体阈值不能直接凭经验固定。应在独立验证数据上确定，例如分别评估不同阈值下的误报数量、异常召回情况和规则一致率。阈值确定前，模型结果只能作为参考，不应自动升级报警。
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+
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+### 10.6 窗口与阶段的对应关系
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+
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+模型窗口和规则阶段不是一一对应关系：
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+
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+- 一个异常阶段可以包含多个重叠的 6 小时模型窗口；
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+- 一个 6 小时模型窗口可能只覆盖异常阶段的一部分；
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+- 一个窗口也可能跨越异常开始或恢复边界；
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+- 规则阶段以异常信号和阶段合并逻辑为准，模型窗口只表示当前时刻的局部证据。
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+
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+因此，模型结果应通过 `设备 + 批次 + 窗口结束小时` 与规则小时结果关联，再根据窗口时间范围判断它是否落在规则阶段内，而不能简单按行号或阶段编号直接关联。
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+
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+推荐关联方式：
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+
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+```text
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+规则小时记录：设备、批次、小时
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+模型窗口记录：设备、批次、窗口开始小时、窗口结束小时
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+阶段记录：设备、批次、开始小时、结束小时
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+```
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+
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+实时判断时，以模型窗口的 `窗口结束小时` 作为当前判断时刻：
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+
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+```text
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+模型窗口结束小时 = 当前最新有效小时
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+```
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+
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+如果模型窗口结束小时已经落入规则异常阶段，模型结果用于确认；如果尚未落入规则阶段但模型支持较高，只能标记为疑似异常，不能提前修改规则阶段起点。
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+
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+### 10.7 最终推荐的数据流
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+
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+```text
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+pks_long_sample 原始采样数据
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+ ↓
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+scan_pks_fault_evolution.py：按自然小时聚合
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+ ↓
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+小时级中间表
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+ ├─ 运行样本数、运行覆盖率
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+ ├─ 油压小时特征
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+ ├─ YSJ_10 小时特征
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+ ├─ YSJ_11 小时特征
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+ └─ 报警比例和状态边界
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+ ↓
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+现有规则分支
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+ ├─ 压力小时等级
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+ ├─ 压力异常阶段
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+ └─ 振动异常阶段
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+ ↓
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+模型窗口分支
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+ ├─ 最近6个有效运行小时压力窗口
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+ │ ├─ 压力窗口特征
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+ │ ├─ XGBoost压力异常概率
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+ │ └─ K近邻压力相似度
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+ └─ 最近6个有效运行小时振动窗口
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+ ├─ 振动窗口特征
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+ ├─ XGBoost振动异常概率
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+ └─ K近邻振动相似度
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+ ↓
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+联合判断层
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+ ├─ 按设备、批次、窗口结束小时关联规则结果
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+ ├─ 保留规则阶段和等级
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+ ├─ 增加模型概率和历史相似案例
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+ └─ 输出模型辅助确认结果
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+```
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+
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+第一阶段的实现顺序建议为：
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+
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+```text
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+1. 先输出小时级中间表
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+2. 验证模型窗口与现有规则的时间完全对齐
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+3. 生成压力和振动6小时窗口
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+4. 生成正常/异常标签
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+5. 先离线训练和评估XGBoost、K近邻
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+6. 输出独立模型辅助结果，不修改现有规则CSV
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+7. 对比规则与模型结果
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+8. 确认阈值后，再考虑接入实时联合判断
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+```
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