CN105035902B - 一种电梯安全状况评估方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电梯安全状况评估方法，包括以下步骤：S1、通过电梯的运行信号采集判断电梯的故障状态，存储、统计分析获得电梯各个系统和部件的故障率；S2、通过基于专家知识的非线性模糊计算方法，将电梯各个系统和部件的故障率转换为对于系统和部件的风险修正系数f_i和f_ij；S3、现场评估电梯各个系统中部件的状况的各个要素，并判断电梯各个系统中部件的风险等级r_ij；S4、由各个系统中部件风险修正系数f_ij和各个部件风险等级r_ij的乘积的和计算获得各个系统的风险值r_i＝Σf_ijr_ij；S5、由电梯各个系统风险修正系数f_i和各个系统的风险值r_i的乘积的和计算获得整机的风险值R＝Σf_ir_i。结合理论计算的修正系数和现场评估的风险等级，计算出电梯整机的风险值，提高电梯风险评价精度。

Description

一种电梯安全状况评估方法

技术领域

本发明涉及电梯安全评估领域，更具体地说，是设计一种电梯安全状况评估方法。

背景技术

随着我国经济建设的迅猛发展，人民物质文化生活水平的迅速提高，电梯已不仅是一种生产环节中的重要设备，更是一种工作和生活中的必需设备，电梯和汽车一样，已经是人民频繁乘用的交通运输设备。电梯作为高层建筑的垂直交通工具，已成为人们日常生活必不可少的设备，在经济发展中发挥及其重要的作用。电梯系统作为复杂的机电一体化设备，其运行状况会因受到各种不同因素的影响而导致各种故障的发生，这严重影响了乘坐舒适性及人们的人身安全。因此，及时发现电梯运行隐患，迅速了解出现的故障情况是当前电梯运行关注的重点。

国家“十二五”特种设备安全与节能发展规划提到要“加大对电梯使用单位和维保单位的监督管理，建立电梯维保单位诚信评价体系，防范作业过程伤害事故，推动建立老旧电梯更新改造机制”；“十二五”特种设备科技发展规划对电梯等特种设备的安全监管模式、安全评价技术、检验检测技术和应急救援技术提出了更高要求。以上政策足以表明电梯的安全问题引发政府高度关注。

当前发展条件下，由于电梯数量的快速增长，相比之下电梯维修和检验检测人员的数量又明显不足，仅依靠人工发现和处理电梯故障的方式越来越不适用，且效率低下，因而造成难以及时高质量地排除电梯故障，增加了乘客的乘运风险，目前，关于电梯风险评估的方法有很多，但现有方法的权值多以专家经验为依据，致使评估结果的准确性以及应用的有效性存在不足。尽管电梯问题普遍存在却很难定性和评价，导致政府监管、维保单位维护和事故预防只能凭经验判断，出现目前监管不力、维保不及时、预防不到位的现状。因此，提供一种简单易行，可以灵敏、快速、可靠、实时地评价电梯的整体运行状况，为预防各种类型的电梯故障提供一种可靠实用的评估方案显得尤为重要。

发明内容

有鉴于此，有必要针对上述问题，提供一种电梯安全状况评估方法，从电梯事故发生可能性和事故后果严重程度方面出发，建立风险评价影响因素体系及电梯系统风险评价模型，评估电梯系统风险，提高电梯风险评价参数的精度。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种电梯安全状况评估方法，包括以下步骤：

S1、采集电梯的运行信号，通过电梯的运行信号采集判断电梯的故障状态，通过存储、统计分析获得电梯各个系统和部件的故障率；

S2、将电梯各个系统和部件的故障率转换为对于系统和部件的风险修正系数f_i和f_ij，i表示组成电梯整机的系统，j表示i系统中的部件；

S3、现场评估电梯各个系统中部件的状况的各个要素，并判断电梯各个系统中部件的风险等级r_ij；

S4、由各个系统中部件风险修正系数f_ij和各个部件风险等级r_ij的乘积的和计算获得各个系统的风险值r_i＝∑f_ijr_ij；

S5、由电梯各个系统风险修正系数f_i和各个系统的风险值r_i的乘积的和计算获得整机的风险值R＝∑f_ir_i。

作为优选的，所述电梯系统的故障因素包括电梯困人、安全回路、门锁故障、门锁短接、停电故障、制动器故障、停梯、门抖动故障等。

作为优选的，步骤S1中是通过采集电梯的电流信号判断电梯故障状态的，其判断方法包括：

a、信号采集与检测，采集电梯的主电路电流信号的波形，统计得出电梯主电路电流实时波形与电梯运行状态的关系，按电梯的运行状态选择最能表征其工作状态的信号作为初始信号模式；

b、特征提取，将初始信号模式矢量进行维数压缩和形式变换，取出冗余信息并提取故障特征保存为模板，形成样板模式；

c、特种匹配，在实时检测信号时，查找其中与模板相匹配的波形特征；

d、状态识别，根据实时波形与样板模式的对应关系，进行状态分类。

作为优选的，所述步骤S2具体包括：

S201、建立因素集并分类，根据影响原因事件的因素个数n，建立因素集U＝{x₁，x₂…x_n}；将因素集按属性分为s类，即U_i＝{x_i1，x_i2…x_in}，i＝1,2…,s，并且满足以下条件：

n₁+n₂+…n_s＝n

U₁∪U₂∪...∪U_S＝U

S202、建立由m个评价结果所组成的评价集V＝{v₁，v₂…v_m}；

S203、建立权重集，对各个因素分配各自的权值，建立权重集，用权向量A＝{a₁,a₂…a_n}表示，第i类中第j个因素u_ij的权重集为Ai＝(a_i1，a_i2…，a_in)，(i＝1，2，…，s)，式中a_i为第i类因素U_i的加权值，且

S204、对每一个因素集，分别做出综合评价，如果R_i为单因素评价矩阵，则以及评价向量B_i：

B_i＝A_i·R_i＝(b_i1,b_i2,...,b_in),i＝1,2,...s (1)

通过建立故障树的方法，按照临界重要度系数得到各个主要的基本原因的权重值A_i，得到相应的权重集A＝(a₁，a₂…a_s)；

上式中，I_C(i)表示了第i个基本原因事件的临界重要度；q_i表示第i个基本原因事件的概率，g表示顶事件的概率，I_g(i)表示第i个基本原因事件的概率重要度

把U_i看作一个因素，记R＝{U₁，U₂，…U_s},R的单因素评价矩阵为：

取变换得到R’，并计算二级评价向量B及模糊综合评价值C：

B＝A·R’＝(b₁，b₂，…，b_m)

C＝B·V^T；

将所得评分与评价集比较，得到所评电梯系统或部件的可靠性的等级；

S205、对因数集U_i，统计出第i个因素k个专家的总评分值同时统计出n个因素的总分值并由(4)式求出第i各因素的权重：

同理，得出所有因素的权重系数；

S206、采用加权平均的方法由式(5)可得故障率修正系数：

上式中，x_i表示引起电梯系统或部件故障的第i个基本原因事件的概率，采用相同的方法求出电梯系统和系统中各部件的风险修正系数f_i和f_ij。作为优选的，所述步骤S3具体包括：

S301、评价电梯部件中各个组件发生故障的难易程度以及发生故障后的事故严重程度，评价各个组件的风险等级值：

R_ij＝S_ij*P_ij

式中，R_jk表示系统中第j个部件的风险等级，S_jk为部件中第k个组件发生故障的难易程度，P_jk为发生故障后的事故严重程度；

S302、根据各个组件的风险等级，计算出电梯系统i中部件的风险等级r_ij＝∑R_jk。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：从电梯事故发生可能性和事故后果严重程度方面出发，建立风险评价影响因素体系及电梯系统风险评价模型，评估电梯系统风险，计算电梯系统和系统部件的故障率修正系数，并现场评估系统和部件的风险等级，结合理论计算的修正系数和现场评估的风险等级，计算出电梯整机的风险值，提高电梯风险评价参数值的精度。

附图说明

图1是本发明的方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合附图和具体的实施例对本发明的技术方案进行详细说明。

一种电梯安全状况评估方法，包括以下步骤：

S1、采集电梯的运行信号，通过电梯的运行信号采集判断电梯的故障状态，通过存储、统计分析获得电梯各个系统和部件的故障率；

S2、将电梯各个系统和部件的故障率转换为对于系统和部件的风险修正系数f_i和f_ij，i表示组成电梯整机的系统，j表示i系统中的部件；

S3、现场评估电梯各个系统中部件的状况的各个要素，并判断电梯各个系统中部件的风险等级r_ij；

S4、由各个系统中部件风险修正系数f_ij和各个部件风险等级r_ij的乘积的和计算获得各个系统的风险值r_i＝∑f_ijr_ij；

S5、由电梯各个系统风险修正系数f_i和各个系统的风险值r_i的乘积的和计算获得整机的风险值R＝∑f_ir_i。

作为优选的，所述电梯系统的故障因素包括电梯困人、安全回路、门锁故障、门锁短接、停电故障、制动器故障、停梯、门抖动故障等。

作为优选的，步骤S1中是通过采集电梯的电流信号判断电梯故障状态的，其判断方法包括：

a、信号采集与检测，采集电梯的主电路电流信号的波形，统计得出电梯主电路电流实时波形与电梯运行状态的关系，按电梯的运行状态选择最能表征其工作状态的信号作为初始信号模式；

b、特征提取，将初始信号模式矢量进行维数压缩和形式变换，取出冗余信息并提取故障特征保存为模板，形成样板模式；

c、特种匹配，在实时检测信号时，查找其中与模板相匹配的波形特征；

d、状态识别，根据实时波形与样板模式的对应关系，进行状态分类。

作为优选的，所述步骤S2具体包括：

S201、建立因素集并分类，根据影响原因事件的因素个数n，建立因素集U＝{x₁，x₂…x_n}；将因素集按属性分为s类，即U_i＝{x_i1，x_i2…x_in}，i＝1,2…,s，并且满足以下条件：

n₁+n₂+…n_s＝n

U₁∪U₂∪...∪U_S＝U

S202、建立由m个评价结果所组成的评价集V＝{v₁，v₂…v_m}；

S203、建立权重集，对各个因素分配各自的权值，建立权重集，用权向量A＝{a₁,a₂…a_n}表示，第i类中第j个因素u_ij的权重集为Ai＝(a_i1，a_i2…，a_in)，(i＝1，2，…，s)，式中a_i为第i类因素U_i的加权值，且

S204、对每一个因素集，分别做出综合评价，如果R_i为单因素评价矩阵，则以及评价向量B_i：

B_i＝A_i·R_i＝(b_i1,b_i2,...,b_in),i＝1,2,...s (1)

通过建立故障树的方法，按照临界重要度系数得到各个主要的基本原因的权重值A_i，得到相应的权重集A＝(a₁，a₂…a_s)；

上式中，I_C(i)表示了第i个基本原因事件的临界重要度；q_i表示第i个基本原因事件的概率，g表示顶事件的概率，I_g(i)表示第i个基本原因事件的概率重要度上式反映了基本原因事件i的变化与它所引起的顶事件发生概率的变化率之比，底事件发生的概率可以通过专家的主管判断进行估算；

把U_i看作一个因素，记R＝{U₁，U₂，…U_s},R的单因素评价矩阵为：

取变换得到R’，并计算二级评价向量B及模糊综合评价值C：

B＝A·R’＝(b₁，b₂，…，b_m)

C＝B·V^T；

将所得评分与评价集比较，得到所评电梯系统或部件的可靠性的等级；

S205、对因数集U_i，统计出第i个因素k个专家的总评分值同时统计出n个因素的总分值并由(4)式求出第i各因素的权重：

同理，得出所有因素的权重系数；

S206、采用加权平均的方法由式(5)可得故障率修正系数：

上式中，x_i表示引起电梯系统或部件故障的第i个基本原因事件的概率，采用相同的方法求出电梯系统和系统中各部件的风险修正系数f_i和f_ij。

作为优选的，所述步骤S3具体包括：

S301、评价电梯部件中各个组件发生故障的难易程度以及发生故障后的事故严重程度，评价各个组件的风险等级值：

R_ij＝S_ij*P_ij

式中，R_jk表示系统中第j个部件的风险等级，S_jk为部件中第k个组件发生故障的难易程度，P_jk为发生故障后的事故严重程度；

S302、根据各个组件的风险等级，计算出电梯系统i中部件的风险等级r_ij＝∑R_jk。

综上所述，本发明从电梯事故发生可能性和事故后果严重程度方面出发，建立风险评价影响因素体系及电梯系统风险评价模型，电梯系统风险，计算电梯系统和系统部件的故障率修正系数，并现场评估系统和部件的风险等级，结合理论计算的修正系数和现场评估的风险等级，计算出电梯整机的风险值，提高电梯风险评价参数值的精度。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (4)

1.一种电梯安全状况评估方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、采集电梯的运行信号，通过电梯的运行信号采集判断电梯的故障状态，通过存储、统计分析获得电梯各个系统和部件的故障率；

S2、通过基于专家知识的非线性模糊计算方法，将电梯各个系统和部件的故障率转换为对于系统和部件的风险修正系数f_i和f_ij，i表示组成电梯整机的系统，j表示i系统中的部件；

所述步骤S2具体包括：

S201、建立因素集并分类，根据影响原因事件的因素个数n，建立因素集U＝{x₁，x₂…x_n}；将因素集按属性分为s类，即U_i＝{x_i1，x_i2…x_in}，i＝1,2…,s，并且满足以下条件：

n₁+n₂+…n_s＝n

U₁∪U₂∪...∪U_S＝U

S202、建立由m个评价结果所组成的评价集V＝{v₁，v₂…v_m}；

S203、建立权重集，对各个因素分配各自的权值，建立权重集，用权向量A＝{a₁,a₂…a_n}表示，第i类中第j个因素u_ij的权重集为Ai＝(a_i1，a_i2…，a_in)，(i＝1，2，…，s)，式中a_i为第i类因素U_i的加权值，且

S204、对每一个因素集，分别做出综合评价，如果R_i为单因素评价矩阵，则以及评价向量B_i：

B_i＝A_i·R_i＝(b_i1,b_i2,...,b_in),i＝1,2,...s (1)

通过建立故障树的方法，按照临界重要度系数得到各个主要的基本原因的权重值A_i，得到相应的权重集A＝(a₁，a₂…a_s)；

上式中，I_C(i)表示了第i个基本原因事件的临界重要度； q_i表示第i个基本原因事件的概率，g表示顶事件的概率，I_g(i)表示第i个基本原因事件的概率重要度

把U_i看作一个因素，记R＝{U₁，U₂，…U_s},R的单因素评价矩阵为：

取变换得到R’，并计算二级评价向量B及模糊综合评价值C：

B＝A·R’＝(b₁，b₂，…，b_m)

C＝B·V^T；

将所得评分与评价集比较，得到所评电梯系统或部件的可靠性的等级；

S205、对因数集U_i，统计出第i个因素k个专家的总评分值同时统计出n个因素的总分值并由(4)式求出第i各因 素的权重：

同理，得出所有因素的权重系数；

S206、采用加权平均的方法由式(5)可得故障率修正系数：

上式中，x_i表示引起电梯系统或部件故障的第i个基本原因事件的概率，采用相同的方法求出电梯系统和系统中各部件的风险修正系数f_i和f_ij；

S3、现场评估电梯各个系统中部件的状况的各个要素，并判断电梯各个系统中部件的风险等级r_ij；

S4、由各个系统中部件风险修正系数f_ij和各个部件风险等级r_ij的乘积的和计算获得各个系统的风险值r_i＝∑f_ijr_ij；

S5、由电梯各个系统风险修正系数f_i和各个系统的风险值r_i的乘积的和计算获得整机的风险值R＝∑f_ir_i。

2.根据权利要求1所述的一种电梯安全状况评估方法，其特征在于，所述电梯系统的故障因素包括电梯困人、安全回路、门锁故障、门锁短接、停电故障、制动器故障、停梯、门抖动故障。

3.根据权利要求1所述的一种电梯安全状况评估方法，其特征在于，所述步骤S1中是通过采集电梯的电流信号判断电梯故障状态的，其判断方法包括：

a、信号采集与检测，采集电梯的主电路电流信号的波形，统计得出电梯主电路电流实时波形与电梯运行状态的关系，按电梯的运行 状态选择最能表征其工作状态的信号作为初始信号模式；

b、特征提取，将初始信号模式矢量进行维数压缩和形式变换，取出冗余信息并提取故障特征保存为模板，形成样板模式；

c、特种匹配，在实时检测信号时，查找其中与模板相匹配的波形特征；

d、状态识别，根据实时波形与样板模式的对应关系，进行状态分类。

4.根据权利要求1所述的电梯安全状况评估方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括：

S301、评价电梯部件中各个组件发生故障的难易程度以及发生故障后的事故严重程度，评价各个组件的风险等级值：

R_ij＝S_ij*P_ij

式中，R_jk表示系统中第j个部件的风险等级，S_jk为部件中第k个组件发生故障的难易程度，P_jk为发生故障后的事故严重程度；

S302、根据各个组件的风险等级，计算出电梯系统i中部件的风险等级r_ij＝∑R_jk。