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原文传递一种面向故障诊断和安全预警的电梯监测系统及方法

专利名称：	一种面向故障诊断和安全预警的电梯监测系统及方法
摘要：	本发明公开了一种面向故障诊断和安全预警的电梯监测系统及方法，本发明云端处理模块接收来自各个机房板模块以及轿厢内摄像头模块的数据，并实现计算以及存储功能；所述机房板模块控制的多个电梯轿厢的数据，并实现计算以及临时存储功能，并将计算结果发送至云端模块；轿顶板模块收集单个电梯轿厢的数据，通过I2C的方式送至轿顶板进行处理，并将处理结果发送给机房板模块；所述轿门板模块收集安装在电梯轿厢门附近的气压计传感器和三轴加速度传感器数据，并对数据进行滤波、积分、振动分析，随后将处理结果送至轿顶板模块，并处理。通过层层分级，各个模块功能解耦，达到实时监测分析的效果，同时提高电梯运行状态监测和故障预警的准确性。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	浙江;33
申请人：	浙江大学
发明人：	赵家玉;颜钢锋;劳凯垚
专利状态：	有效
申请日期：	2019-07-16T00:00:00+0800
发布日期：	2019-10-29T00:00:00+0800
申请号：	CN201910640532.4
公开号：	CN110386530A
代理机构：	杭州求是专利事务所有限公司
代理人：	忻明年
分类号：	B66B5/00(2006.01);B;B66;B66B;B66B5
申请人地址：	310027 浙江省杭州市西湖区浙大路38号
主权项：	1.一种面向故障诊断和安全预警的电梯监测系统，其特征在于，其包括：至少一云端服务器，该云端服务器用以收集来自各个机房板的数据和每个电梯中摄像头数据，并对数据进行分析处理，计算电梯的实时状态以及电梯的质量安全信息；至少一机房板模块，该机房板模块包括一块MCU运算单元、SD卡、Lite SQL数据库以及多个微电流传感器；MCU运算单元控制多个微电流传感器数据的采集，并将数据的存储在SD卡和Lite SQL数据库中，MCU运算单元控制多个电梯轿厢数据的功能的同时，并根据TCP/UDP网络服务实现数据发送和传输功能，将整合好的数据发送至云端服务器；至少一轿顶板模块，该轿顶板模块由MCU运算单元、多个微电流传感器、光电门传感器以及WIFI模块构成，以及一个网络或串口单元同轿门板模块进行数据通信；轿顶板模块通过多个微电流传感器、光电门传感器来采集电梯运动数据，同时接受来自轿门板的数据，并将接受的数据同其本身的多个微电流传感器采集的数据，通过MCU运算单元进行分析整合，判断电梯运动状态、所在楼层和高度、是否处于平层状态以及电梯所处运行模式的判读，并将新产生的结果通过WIFI模块发送给机房板模块；至少一轿门板模块，该轿门板模块包括一块MCU运算单元、一个气压计以及一个三轴加速度计；通过MCU运算单元所具有的浮点数运算能力将气压计、三轴加速度计采集的数据进行最小二乘、三阶卡尔曼滤波、频域积分以及频谱分析，实现电梯的健康状态的实时监测功能，并将结果通过网络或串口方式发送给轿顶板，供轿顶板进行后续数据处理。 2.如权利要求1所述的一种面向故障诊断和安全预警的电梯监测系统，其特征在于：三轴加速度传感器装在轿厢门上，用于分析电梯的垂直运动和电梯门的运动状况。 3.根据权利要求1所述的一种面向故障诊断和安全预警的电梯监测系统的监测方法，其特征在于，其包括：步骤1：采集电梯上的所有传感器信息；轿门板模块负责采集电梯轿厢以及轿门的加速度信息，和电梯实时气压数据；轿顶板负责采集电梯光电门传感器信息以及微电流传感器的数据，轿门板将采集到的数据实时发送给轿顶板，供轿顶板使用；步骤2：通过采集到的信息，计算电梯轿厢以及轿门的实时状态；轿门板模块通过三轴加速度计判断电梯门的开关运动状态以及电梯轿厢的运动状态，并提供实时频谱分析，通过快速傅里叶变换检测电梯的振动情况，并反馈异常振动给云服务器端，同时实现非接触式距离检测功能；轿顶板模块通过其微电流传感器检测电梯检修信号和报警信号，通过光电门模块进行电梯数据校准和清零操作，通过轿门板模块传递的加速度计和气压计信号以及光电门校准模块信号，计算电梯轿厢所在的高度信息和楼层信息，以及电梯的实时速度；步骤3：通过电梯的状态信息，判断电梯是否正常运行，故障是否发生；通过电梯开关门状态以及电梯平层信息和有无人信号，判断电梯开关门是否发生异常；通过电梯微电流信息以及电梯所处位置信息和平层信号，判断电梯轿厢是否发生意外移动；通过电梯运行速度以及平层信号和停梯位置表的结合，判断电梯是否在开锁区域外停梯。 4.如权利要求3所述的一种面向故障诊断和安全预警的电梯监测系统的监测方法，其特征在于：轿门板的三轴加速度传感器除计算电梯速度以及位移信息外，还负责电梯的振动分析，通过快速傅里叶变换以及小波分析方法，计算电梯实时频谱，检测分析电梯的曳引机、曳引轮、电动机器件是否存在磨损老化的情况和进行乘客乘坐舒适性分析。 5.如权利要求1所述的一种面向故障诊断和安全预警的电梯监测系统，其特征在于：其中摄像头传感器通过帧差、膨胀、腐蚀的计算机视觉方法，进行电梯乘客有无人的判断和轿厢门开关的辅助判断。 6.如权利要求5所述一种面向故障诊断和安全预警的电梯监测系统，其特征在于：其中摄像头传感器通过帧差、膨胀、腐蚀的计算机视觉方法，进行电梯乘客有无人的判断和轿厢门开关的辅助判断；具体为：首先对摄像头的每一帧进行RGB转灰度处理，将RGB图像转化为灰度图像，然后对保存的电梯背景图做差，得到差分结果；将做差得到的灰度图像的像素点再进行二值化处理，使得图像由非零即一的像素点组成；此时再进行腐蚀和膨胀操作，将二值化图像的噪点去除，并使得目标区域更加清晰和明显；最后对处理好的图像进行区域值的检测，便可以判断电梯内部是否有人存在。 7.如权利要求1所述的一种面向故障诊断和安全预警的电梯监测系统，其特征在于：其中机房板模块配备数据库，用于储存来自轿顶板和轿门板的数据，当发生网络延迟导致接收到的其他模块数据同自身模块数据时间不匹配、或发生断网等通信故障情况时，将数据临时储存在数据库中，等到数据收集完整并网络恢复正常时，将缓存在数据库中的数据送至云端服务器，进一步保证了数据的完整性和可靠性，同时还可以对数据库中的数据进行安全预警分析。 8.根据权利要求7所述的一种面向故障诊断和安全预警的电梯监测系统，其特征在于，安全预警分析具体为：电梯运行状态数据以及分析判断结果存放在机房板的Lite SQL数据库中，并且将新数据同最近几周的历史数据进行对比分析；(1)通过快速傅里叶变换方法得到加速度的频谱信号，利用峰值比对检测曳引机以及电动机是否存在安全隐患；(2)使用频域二次积分得到水平方向加速度的位移振动情况，对比分析，进行实时的电梯导轨的质量监控；(3)对历史平层所在高度信息进行监测，判断电梯是否发生位移。 9.如权利要求3所述的一种面向故障诊断和安全预警的电梯监测系统的监测方法，该监测方法通过对加速度水平方向以及垂直方向通过小波变换进行实时频谱分析，检测其低频部分的能量集中区域，同人体共振频率进行分析比较，通过高能量频率吻合情况判断电梯乘坐的舒适度。
所属类别：	发明专利