CN107522053B - 一种基于音频分析的电梯平台检测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于音频分析的电梯平台检测系统包括音频采集单元、音频分析单元、音频比较单元、数据分析单元和报警单元；音频采集单元将采集到的声音信息发送至音频分析单元，音频分析单元对声音信息进行技术分析得到电梯轿厢内各种声音的信息，并将相应的信息发送至音频比较单元，音频比较单元结合分析结果及大数据平台的比对基础进行分析比较，数据分析单元根据分析比较结果判断是否需要报警，通过报警单元向外界发出相应的报警信息。本发明还提供一种基于音频分析的电梯平台检测方法，通过本发明的检测系统和检测方法能够实现实时监测和判断电梯本身的运行情况以及电梯内乘客的使用情况，提高救援效率，极大程度地提高了电梯的使用安全性能。

Description

一种基于音频分析的电梯平台检测系统及方法

技术领域

本发明涉及音频分析技术领域和电梯安全技术领域。

背景技术

随着生活现代化程度的不断提高以及资源利用率不断提高的要求，高层建筑以其土地利用率高等优势越来越多地占据现代化生活和办公建筑的主导地位，通常来说，7层以上建筑要求配备轿厢式电梯，这也就是说，轿厢式电梯越来越多地融入到了人们的日常生活中，通常来说，城市生活的人群，有七成以上人群每天需要乘坐轿厢式电梯。关于轿厢式的电梯，人们最为关注的当然是电梯的安全问题，由于技术和成本的问题，电梯的维保通常是定期进行，现在的要求是每年至少进行一次维保，在非维保期间，电梯如果出现了任何问题，则都是由并不懂得电梯技术的普通使用者来发现的，这就很大程度上增加了电梯的安全隐患，并且，由于技术和成本的问题，不是每台轿厢式电梯都能够做到收讯良好，在很多电梯中，行动电话等通讯设备是没有信号不能正常使用的，也就是说，万一电梯轿厢内发生安全问题，乘客只能通过电梯上的紧急按钮呼叫电梯救援部门，但是，实际上，电梯一旦发生问题，都是重大问题，等乘客自行呼救，往往做不到及时救援，电梯如果能够在日常使用中就进行实时监控，会很大程度增加电梯使用的安全性，但时时刻刻要去盯着每一部电梯，耗费的人力成本相当大，按照目前的社会情况无法做到，通过对视频监控中的图像分析来进行电梯运行情况的监测，会受到视频设备清晰度的影响，此外由于电梯内人体活动频繁，无法建立判断标准，很难实现自动识别，因此，通过监测电梯内的声音信号进行分析判断从而进行报警，是解决电梯安全隐患的一个突破点。中国发明专利申请CN201610567757.8公开了一种电梯运行噪声诊断与维保系统及方法，其解决方案是实时采集电梯的轿厢内的声音，并产生对应的实时声音信息；根据预存的所述电梯的电梯信息从电梯安全大数据平台中获取该电梯的噪声基准信息；在比较出实时声音信息与噪声基准信息相对应时，根据实时声音信息产生超标报警信息；发送超标报警信息至电梯安全大数据平台中存储；根据预存的电梯维保单位的联系信息，将超标报警信息推送给电梯维保单位，以使电梯维保单位根据超标报警信息确定是否对所述电梯是否维保。该技术方案主要根据轿厢内的实时信号，其中特别提到的噪声基准信息是电梯维保报警系统的重要信息。而噪声基准信息中仅包含电梯各设备模块噪声信息，对非模块噪声、比如乘客叫声、轿厢内非正常异响等均无从分析。因此还是存在技术上的缺漏。

发明内容

本发明首先要解决的技术问题是提供一种基于音频分析的电梯平台检测系统，能够对轿厢内的各种声音进行检测分析，并根据情况进行不同类型的报警提示，增加电梯使用安全性。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种基于音频分析的电梯平台检测系统，包括音频采集单元、音频分析单元、音频比较单元、数据分析单元和报警单元；音频采集单元采集电梯轿厢内的声音信息；音频采集单元将采集到的声音信息发送至音频分析单元，音频分析单元对采集到的声音信息进行技术分析得到电梯轿厢内各种声音的信息，并将相应的信息发送至音频比较单元，音频比较单元结合音频分析单元的分析结果及大数据平台提供的比对基础进行分析比较，大数据平台以其具有的海量数据为音频比较单元提供比对基础，数据分析单元根据音频比较单元的分析比较结果判断是否需要报警，如果需要报警则发送信息至报警单元，通过报警单元向外界发出相应的报警信息。

进一步地，音频采集单元实时采集并发送电梯轿厢内的声音信息，音频分析单元与音频采集单元的实时采集同步，实时对所采集到的声音信息进行分析。

进一步地，音频采集单元包括采集设备，采集设备安装在电梯轿厢内或集成在监控设备上，音频采集单元通过有线或无线的方式连接至音频分析单元，并将所采集到的音频信息发送至音频分析单元，当音频采集单元通过无线的方式连接至音频分析单元时，音频采集单元和音频分析单元之间通过数据通信单元进行数据传输，当音频采集单元和音频分析单元通过有线的方式连接时，音频分析单元也安装在电梯轿厢内，并且，音频分析单元通过数据通信单元与其他设备建立连接并进行数据传输。

进一步地，音频分析单元对所采集到的声音信息的分析包括：

（1）对所采集到的声音信息进行噪声分离，将电梯运行噪声与其他的音频信号分别提取出来，并进行分类标记，

（2）对去除噪声后的音频信息进行音频频谱分析，解析出声音的频率信号，声强信号，

（3）通过深度分析得到音频信号的基础频率，并根据基础频率判断是否包含乘客声音，如果包含乘客，则通过模式识别的方法确定乘客的信息，如果不包含乘客即电梯空载，则根据电梯运行噪声判断是否存在电梯异常运行声音。

进一步地，音频比较单元是独立的模块单元或者集成在音频分析单元上，当音频比较单元是独立的模块单元时，它与音频分析单元之间通过有线的方式连接并进行数据传输，或者通过数据通信单元建立连接并进行数据传输。

进一步地，音频比较单元首先接收来自音频分析单元的分析结果数据，根据该分析结果数据中所包含的音频信息类型到大数据平台中查找同类型的参考数据，将类型相同的音频信息和参考数据进行比对，当音频信息与参考数据的差距超过限定范围时，则判断该音频信息所对应的声音为异常声音，并将该比较结果发送至数据分析单元。

进一步地，数据分析单元集成在音频比较单元上，或者数据分析单元通过有线或者无线的方式连接至音频比较单元并进行数据传输，数据分析单元接收音频比较单元的比较结果，如果比较结果是正常，数据分析单元直接过滤该信息，不作任何处理，如果比较结果为异常，则数据分析单元根据异常信息所对应的信息类型进行判别，将判别结果和需要报警的信息发送至报警单元，报警单元根据信息类型的判别结果分别向不同的部门发出报警信号，当判别需要报警的信息类型是乘客的声音信息时，发送报警信号至电梯救援部门，当需要报警的信息时空载声音信息时，发送报警信号至电梯维保部门。

本发明所要解决的另一个技术问题是提供一种基于音频分析的电梯平台检测方法，该方法利用上述检测系统，并包括以下步骤：

（1）通过安装在电梯轿厢内的音频采集单元实时采集电梯轿厢内的声音信号并发送至音频分析单元；

（2）音频分析单元实时对音频采集单元所采集到的声音信号进行分析，分析结果包括电梯内有乘客和电梯内无乘客两种声音信息类型，分析结果发送至音频比较单元；

（3）音频比较单元将音频分析单元所分析得到的声音信息类型与大数据平台中的参考信息作比较，并将声音信息类型和相应的比较结果发送至报警中心；

（4）报警中心根据比较结果对不同的部门发出报警信号。

进一步地，在音频比较单元进行比较的步骤前，还包括声音信息的标记和归类的步骤，即，音频分析单元在将声音信息分为两种声音信息类型后对这两种声音信息类型分别进行标记，该标记方式与大数据平台中已有的参考信息的标记方式相同，音频比较单元在将音频分析单元的分析结果与大数据平台中的参考信息进行比对前，需要先进行配对，即将具有相同标记的信息归入同一个比较池中，信息的比较仅限于同一个比较池，不同比较池中的信息不进行比较。

本发明的有益效果是：通过本发明的检测系统和检测方法，能够对电梯轿厢内的运行和使用情况进行音频的实时监控，根据实时监控和采集的结果，进行相应的分析判断，对声音的所属类型进行判断，将电梯空载的运行声音和电梯内乘客所发出的声音区别开来，并与大数据平台中的参考数据进行比对，从而实现实时监测和判断电梯本身的运行情况以及电梯内乘客的使用情况，一旦发现异常，立刻报警，报警也可以根据不同声音类型的异常分别向不同的部门报警，避免不同部门之间进行信息交接的不顺畅，提高救援效率，极大程度地提高了电梯的使用安全性能。

附图说明

图1是本发明的流程框图。

图2是电梯轿厢正常运行时的音频波形图。

图3是电梯轿厢正常运转时的功率谱图。

图4是电梯轿厢中发生大声求救的音频波形图。

图5是图4的状况下的功率谱图。

具体实施方式

实施例1，参照附图1。

本实施例提供一种基于音频分析的电梯平台检测系统，该检测系统包括音频采集单元1、音频分析单元2、音频比较单元3和报警单元4。

其中，音频采集单元1实时采集电梯轿厢内的声音信息，该声音信息尤其包括人声以及人体发出的其他声音，除此之外还包括电梯轿厢运行时所产生的一切能够被采集到的声音，人声通常是电梯乘客发出的，一般来说，在电梯内的乘客不会发出太大分贝的声音，正常的交谈或者无声或者是人的动作发出的悉悉索索的摩擦声都可以作为人声进行采集，当电梯轿厢内发生特殊情况，例如轿厢运行异常对乘客造成惊吓甚至伤害，或者电梯中有乘客之间发生争执等情况时，电梯内的声音必然会出现突然的高分贝或者高频率或者高强度，此时通过采集电梯轿厢内的声音可以达到判断电梯轿厢内乘客状态是否正常的目的，具体来说，音频采集单元1包括采集设备，采集设备安装在电梯轿厢内或集成在监控设备上，采集设备可以是普通摄像机、深度相机、拾音器、麦克风等。音频采集单元1通过有线或无线的方式连接至音频分析单元，并将所采集到的音频信息发送至音频分析单元2，当音频采集单元1通过无线的方式连接至音频分析单元2时，音频采集单元1和音频分析单元2之间通过数据通信单元进行数据传输，数据通信单元可以采用WIFI、蓝牙或红外等方式，当音频采集单元1和音频分析单元2通过有线的方式连接时，音频分析单元2也安装在电梯轿厢内，并且，音频分析单元2通过数据通信单元与其他设备建立连接并进行数据传输。

音频采集单元1将采集到的声音信息（包括人声和其他声音）实时发送至音频分析单元2，音频分析单元2实时对采集到的声音信息进行技术分析得到电梯轿厢内各种声音的信息，具体的分析过程包括：首先对噪声和人声进行分离，然后通过音频频谱分析（包括但不限于离散变换、计权滤波、品质因数等手段）分析出音频信号的频率、声强等，进一步通过基频提取或者机器学习（包括但不限于神经网络、SVM、分类器、深度学习等手段）深度分析得到音频信号的基础频率。对于电梯空载的情况，声音信息中仅包含电梯运行噪声，在这种情况下，深度分析后得到的是运行噪声的参数，如果声音信息中心包含人声，则判别电梯内包含乘客，可以再进一步通过模式识别（包括但不限于神经网络、SVM、分类器、深度学习等手段）确定乘客的性别、大致年龄等，从而为寻找正常状态下的声音参数做准备。

本发明还需要用到包含各种声音信息参数的大数据平台5，大数据平台5中可以存储各种各样的声音参数信息（包括但不限于声音的频率、声强、品质、基频等信息），尤其包括人的声音和电梯运行声音的具体参数信息，这些参数信息通常来说是不同性别不同年龄的人群在正常状态下的声音的参数信息，或者是电梯在正常运行状态下的噪声的参数，大数据平台5以其具有的海量数据为音频比较单元3提供比对基础。

音频比较单元3是独立的模块单元或者集成在音频分析单元2上，当音频比较单元3是独立的模块单元时，它与音频分析单元2之间通过有线的方式连接并进行数据传输，或者通过数据通信单元建立无线连接并进行数据传输。音频比较单元3首先接收来自音频分析单元2的分析结果数据，根据该分析结果数据中所包含的音频信息类型到大数据平台中查找同类型的参考数据，将类型相同的音频信息和参考数据进行比对，当音频信息与参考数据的差距超过限定范围时，则判断该音频信息所对应的声音为异常声音，并将该比较结果发送至数据分析单元。

数据分析单元集成在音频比较单元上，或者数据分析单元通过有线或者无线的方式连接至音频比较单元并进行数据传输，数据分析单元接收音频比较单元的比较结果，如果比较结果是正常，数据分析单元直接过滤该信息，不作任何处理，如果比较结果为异常，则数据分析单元根据异常信息所对应的信息类型进行判别，将判别结果和需要报警的信息发送至报警单元，报警单元根据信息类型的判别结果分别向不同的部门发出报警信号，当判别需要报警的信息类型是乘客的声音信息时，发送报警信号至电梯救援部门，当需要报警的信息时空载声音信息时，发送报警信号至电梯维保部门。

音频分析单元2在分析完成后将相应的分析结果发送至音频比较单元3，音频比较单元3能够从大数据平台5获取相应的声音参数信息，音频比较单元3结合音频分析单元2的分析结果及大数据平台提供的比对基础进行分析比较，数据分析单元根据音频比较单元的分析比较结果判断是否需要报警，如果需要报警则发送信息至报警单元，通过报警单元4向外界发出相应的报警信息。

此外，在大数据平台5中所存储的声音参数信息都是具有标记或者归类的，例如人的声音信息是归为一类，或者添加某种标记，电梯空载运行的声音归为另一类，或者添加另一种标记，当音频比较单元3将分析结果的信息与大数据平台5中的信息进行比对时，首先会对分析结果的参数信息进行标记或归类，这种标记和归类的方式要求与大数据平台5中的归类或标记方式统一，便于数据的区分，只有具有同种标记或者归为同一类的声音才能够进行比较，否则就失去了比较的意义，例如电梯空载运行的声音参数与人的声音参数比较，必然是大相径庭的，这种比较是无法确定声音参数是否是在正常的范围内，因此需要同类声音进行比较，才能够得到所需要的比较结果。

例如，对某一部在电梯轿厢正常运行时的声音信息进行音频数据分析得到其音频波形如图2所示，正常运转时的功率谱如图3所示，通过计算得到其计量声级为Leq =40.8818dB。而同一部电梯轿厢中如果发生大声求救的某段声音信息进行音频数据分析得到其音频波形如图4所示，功率谱如图5所示，计算得到其计量声级为Leq = 76.5511dB。分别将图2和图4、图3和图5成对进行比较，分析可见呼叫时刻声级远大于正常运转时声级，可判断出当前时刻电梯存在异常（可能存在呼叫或强力碰撞等）。再对比频谱可知，电梯运行时频谱主要集中于低频频段（0-200Hz），谱峰频率55Hz；而人呼叫时频谱与谱峰主要集中于中频段（500-1500Hz），谱峰频率1123Hz，根据此可判断出此时存在人员呼救情况。

实施例2，参照附图1。

该方法利用上述检测系统，并包括以下步骤：

S1，通过安装在电梯轿厢内的音频采集单元实时采集电梯轿厢内的声音信号并发送至音频分析单元；

S2，音频分析单元实时对音频采集单元所采集到的声音信号进行分析，分析结果包括电梯内有乘客和电梯内无乘客两种声音信息类型，分析结果发送至音频比较单元；具体来说，音频分析单元对所采集到的声音信息的分析包括：

S2.1，对所采集到的声音信息进行噪声分离，将电梯运行噪声与其他的音频信号分别提取出来，并进行分类标记，

S2.2，对去除噪声后的音频信息进行音频频谱分析，解析出声音的频率信号，声强信号，

S2.3，通过深度分析得到音频信号的基础频率，并根据基础频率判断是否包含乘客声音，如果包含乘客，则通过模式识别的方法确定乘客的信息，如果不包含乘客即电梯空载，则根据电梯运行噪声判断是否存在电梯异常运行声音。

S3，音频比较单元将音频分析单元所分析得到的声音信息类型与大数据平台中的参考信息作比较，并将声音信息类型和相应的比较结果发送至报警中心；

S4，报警中心根据比较结果对不同的部门发出报警信号。

在音频比较单元进行比较的步骤前，还需要先进行声音信息的标记和配对。所谓声音的标记和配对是指，对不同类型的声音信息进行标记，并根据声音信息的类型对他们进行配对或归类，例如，音频分析单元在将声音信息分为两种声音信息类型后对这两种声音信息类型分别进行标记，该标记方式与大数据平台中已有的参考信息的标记方式相同，音频比较单元在将音频分析单元的分析结果与大数据平台中的参考信息进行比对前，需要先进行配对，即将具有相同标记的信息放入同一个比较池中，信息的比较仅限于同一个比较池，不同比较池中的信息不进行比较。

Claims (6)

1.一种基于音频分析的电梯平台检测系统，其特征是，包括音频采集单元、音频分析单元、音频比较单元、数据分析单元和报警单元；音频采集单元采集电梯轿厢内的声音信息；音频采集单元将采集到的声音信息发送至音频分析单元，音频分析单元对采集到的声音信息进行技术分析得到电梯轿厢内各种声音的信息，并将相应的信息发送至音频比较单元，音频比较单元结合音频分析单元的分析结果及大数据平台提供的比对基础进行分析比较，大数据平台以其具有的海量数据为音频比较单元提供比对基础，数据分析单元集成在音频比较单元上，或者数据分析单元通过有线或者无线的方式连接至音频比较单元并进行数据传输，数据分析单元接收音频比较单元的比较结果，如果比较结果是正常，数据分析单元直接过滤该信息，不作任何处理，如果比较结果为异常，则数据分析单元根据异常信息所对应的信息类型进行判别，将判别结果和需要报警的信息发送至报警单元，报警单元根据信息类型的判别结果分别向不同的部门发出报警信号，当判别需要报警的信息类型是乘客的声音信息时，发送报警信号至电梯救援部门，当需要报警的信息时空载声音信息时，发送报警信号至电梯维保部门；

音频分析单元对所采集到的声音信息的分析包括：

（1）对所采集到的声音信息进行噪声分离，将电梯运行噪声与其他的音频信号分别提取出来，并进行分类标记，

（2）对去除噪声后的音频信息进行音频频谱分析，解析出声音的频率信号，声强信号，

（3）通过深度分析得到音频信号的基础频率，并根据基础频率判断是否包含乘客声音，如果包含乘客，则通过模式识别的方法确定乘客的信息，如果不包含乘客即电梯空载，则根据电梯运行噪声判断是否存在电梯异常运行声音；

在音频比较单元进行比较的步骤前，还包括声音信息的标记和归类步骤，即，音频分析单元在将声音信息分为两种声音信息类型后对这两种声音信息类型分别进行标记，该标记方式与大数据平台中已有的参考信息的标记方式相同，音频比较单元在将音频分析单元的分析结果与大数据平台中的参考信息进行比对前，需要先进行配对，即将具有相同标记的信息归入同一个比较池中，信息的比较仅限于同一个比较池，不同比较池中的信息不进行比较。

2.根据权利要求1所述的一种基于音频分析的电梯平台检测系统，其特征是，音频采集单元实时采集并发送电梯轿厢内的声音信息，音频分析单元与音频采集单元的实时采集同步，实时对所采集到的声音信息进行分析。

3.根据权利要求1所述的一种基于音频分析的电梯平台检测系统，其特征是，音频采集单元包括采集设备，采集设备安装在电梯轿厢内或集成在监控设备上，音频采集单元通过有线或无线的方式连接至音频分析单元，并将所采集到的音频信息发送至音频分析单元，当音频采集单元通过无线的方式连接至音频分析单元时，音频采集单元和音频分析单元之间通过数据通信单元进行数据传输，当音频采集单元和音频分析单元通过有线的方式连接时，音频分析单元也安装在电梯轿厢内，并且，音频分析单元通过数据通信单元与其他设备建立连接并进行数据传输。

4.根据权利要求1所述的一种基于音频分析的电梯平台检测系统，其特征是，音频比较单元是独立的模块单元或者集成在音频分析单元上，当音频比较单元是独立的模块单元时，它与音频分析单元之间通过有线的方式连接并进行数据传输，或者通过数据通信单元建立连接并进行数据传输。

5.根据权利要求4所述的一种基于音频分析的电梯平台检测系统，其特征是，音频比较单元首先接收来自音频分析单元的分析结果数据，根据该分析结果数据中所包含的音频信息类型到大数据平台中查找同类型的参考数据，将类型相同的音频信息和参考数据进行比对，当音频信息与参考数据的差距超过限定范围时，则判断该音频信息所对应的声音为异常声音，并将该比较结果发送至数据分析单元。

6.一种基于音频分析的电梯平台检测方法，应用于权利要求1-5任一所述的 系统，其特征是，包括以下步骤：

（1）通过安装在电梯轿厢内的音频采集单元实时采集电梯轿厢内的声音信号并发送至音频分析单元；

（2）音频分析单元实时对音频采集单元所采集到的声音信号进行分析，分析结果包括电梯内有乘客和电梯内无乘客两种声音信息类型，分析结果发送至音频比较单元；

(3) 音频比较单元将音频分析单元所分析得到的声音信息类型与大数据平台中的参考信息作比较，并将声音信息类型和相应的比较结果发送至报警中心；

(4)报警中心根据比较结果对不同的部门发出报警信号。

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