CN108303172A - 一种基于电机状态分析的电梯检测系统及方法 - Google Patents

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朱鲲
王超
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蔡巍伟
吴磊磊
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    • G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
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    • G01H1/12—Measuring characteristics of vibrations in solids by using direct conduction to the detector of longitudinal or not specified vibrations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66B—ELEVATORS; ESCALATORS OR MOVING WALKWAYS
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Abstract

本发明首先提供一种基于电机状态分析的电梯检测系统，包括电机信号采集单元、实时数据分析单元、振动比较单元、报警单元和大数据平台，电机信号采集单元安装在电梯的电机上，电机信号采集单元将所采集到的信息发送至实时数据分析单元，振动比较单元连接至大数据平台并能从大数据平台获取电机运行参考信息，振动比较单元判断是否需要报警并发送告警信号至报警单元，由报警单元发出报警信息。本发明还提供一种基于电机状态分析的电梯检测方法。本发明针对背景技术中存在的缺陷做了改进，从电梯运行的心脏‑电机的角度出发，从根本上监测电梯的运行状态，一旦发现异常及时报警，从而防患于未然，提高电梯运行安全性。

Description

一种基于电机状态分析的电梯检测系统及方法
技术领域
本发明涉及振动检测领域，尤其涉及利用振动检测来分析电梯安全的系统和方法。
背景技术
电梯现已作为一款重要的楼宇交通工具，而电梯的正常运转多数与电机息息相关，因而对电梯电机的状态进行监测十分重要。现有电梯状态检测方式，仅仅定期进行人工检测等，无实时电机系统状态数据上报。或者仅针对轿厢进行视音频数据采集，而没有关于电梯电机运行状态的振动分析，精确判断电梯状态。
例如，中国专利申请CN201410031239.5公开了一种电梯振动检测报警方法，该方法中设有微控制器、振动传感器以及声光报警装置，在电梯运作时，微控制器通过振动传感器对电梯的异常振动进行感应，如果有人在轿厢内动作幅度过大使电梯产生异常振动时，微控制器在收到传感器的感应信号后控制声光报警装置报警，以对轿厢内的乘客进行警示。该技术方案主要根据轿厢内的实时信号，特别提到的因乘客剧烈运动引起的电梯异常振动进行检测并给予报警。仅仅针对因乘客剧烈运动引起的异常振动进行处理，而对于电梯电机日常工作时的转速、振动、温度、压差、位移等系统信息，若出现异常(比如电梯电机非正常运转、结构导致振动、电机温度过高、电机气流造成压差、电机振动导致位移等)并无从反馈，因此实际上没有做到对电梯异常状态的预警。
发明内容
本发明首先要解决的技术问题是提供一种基于电机状态分析的电梯检测系统，包括电机信号采集单元、实时数据分析单元、振动比较单元、报警单元和大数据平台，电机信号采集单元安装在电梯的电机上，用于实时采集电机的运转信息，电机信号采集单元将所采集到的信息发送至实时数据分析单元，实时数据分析单元根据电机信号采集单元所采集的信息分析得到电机运转状态，实时数据分析单元连接至振动比较单元并将分析的信息发送至振动比较单元，振动比较单元连接至大数据平台并能从大数据平台获取电机运行参考信息，振动比较单元将参考信息与实时数据分析单元所获取的分析信息进行比较，判断是否需要报警，如果需要报警，则发送告警信号至报警单元，由报警单元发出报警信息。
进一步地，电机信号采集单元包括转速传感器、拾振器、温度传感器、气流传感器和位移传感器。
进一步地，电机的运转信息包括转速、轴频、振动频率、强度、实时温度、气流风速和电机位移。
进一步地，实时数据分析单元和振动比较单元采用通用处理设备CPU、ARM、DSP、GPU、FPGA和ASIC中的一种或多种。
本发明所要解决的另一个技术问题是提供一种基于电机状态分析的电梯检测方法，该方法利用上述系统，并包括以下步骤：
(1)电机信号采集单元采集电梯中电机的运转信息；
(2)电机信号采集单元将所采集到的运转信息发送至实时数据分析单元；
(3)实时数据分析单元通过数据分析方法分析出电机的运转状态；
(4)实时数据分析单元将电机的运转状态发送至振动比较单元；
(5)振动比较单元从大数据平台获取电梯运转参考信息；
(6)振动比较单元将电梯的运转状态与电梯运转参考信息进行比较，判断是否存在异常信息；
(7)如果存在异常信息，振动比较单元向报警单元发出告警信号；
(8)报警单元接到告警信号后发出报警。
进一步地，实时数据分析单元通过基频提取、离散变换、计权滤波、信号功率谱分析的方法分析出振动信号的基频、轴频和强度。
进一步地，实时数据分析单元还包括通过包括SVM和分类器等方法进行机器学习，从而深度分析得到电机状态特征。
本发明的有益效果是：本发明针对背景技术中存在的缺陷做了改进，一方面，通过系统信息进行计算分析，实时分析得到电梯平台运行时的系统属性，另一方面，根据实时信号与大数据平台的参考信号进行比较，综合判断后给出电机状态是否正常，大数据平台参考信息为大数据平台根据采集得到的电梯电机日常运转的系统信息综合给出。本发明从电梯运行的心脏-电机的角度出发，从根本上监测电梯的运行状态，一旦发现异常及时报警，从而防患于未然，提高电梯运行安全性。
附图说明
图1是本发明的整体流程图。
图2是本发明的结构示意图。
图3是某时刻采集得到的电机轿厢加速度计原始信息。
图4是图3的功率谱图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施方案做进一步说明，应当指出的是，实施例只是对技术方案的具体描述，而不是对本发明的限定。
如图1所示，提供一种基于电机状态分析的电梯检测系统，包括电机信号采集单元、实时数据分析单元、振动比较单元、报警单元和大数据平台，电机信号采集单元安装在电梯的电机上，电机信号采集单元包括但不限于转速传感器、拾振器、温度传感器、气流传感器、位移传感器等安装在电梯电机的信息采集设备，用于采集电机的运转信息，用于后续单元分析。
电机信号采集单元将所采集到的信息发送至实时数据分析单元，实时数据分析单元包括但不限于CPU，ARM，DSP，GPU，FPGA，ASIC等通用处理设备，主要根据电机信号采集单元传入的电机状态信息进行技术分析，分别得到电机运行时的转速、轴频、振动频率、强度、实时温度、气流风速、电机位移等信息。并将相应信息送给大数据平台。实时数据分析单元根据电机信号采集单元所采集的信息分析得到电机运转状态，同时将正常状态或者空载状态的数据发送至大数据平台，作为大数据平台的海量数据。
实时数据分析单元连接至振动比较单元并将分析的信息发送至振动比较单元，振动比较单元连接至大数据平台并能从大数据平台获取电机运行参考信息，振动比较单元包括但不限于CPU，ARM，DSP，GPU，FPGA，ASIC等通用处理设备，将实时数据分析单元得到的电机状态信息属性，与平台参考信息进行比较。若达到报警阈值，或存在突发异常，则发送实时报警信号至报警系统。
报警单元一旦收到报警信息，则发送信息给电梯维保部门。
具体来说，上述系统的实现流程如下：
(1)电机信号采集单元采集电梯中电机的运转信息，运转信息主要包括包括但不限于转速、轴频、叶频、振动频率、强度、温度变化、气流风速、电机位移等。
(2)电机信号采集单元将所采集到的运转信息发送至实时数据分析单元。
(3)实时数据分析单元通过数据分析方法分析出电机的运转状态，实时数据分析单元通过数据分析(包括但不限于基频提取，离散变换，计权滤波、信号功率谱分析等手段)的方法分析出振动信号基频、轴频、强度等；进一步，通过机器学习(包括但不限于SVM，分类器等)方法，可以深度分析得到电机状态特征信息，对于无人时平台的运转信号，可综合发送至大数据平台作为参考信息。
如图3所示为某时刻采集得到的电机轿厢加速度计原始信息，经过基频提取、功率谱分析得到，根据上图的数据。
先对信号进行平方检波
y＝sig2，
再根据频谱分析获得最终功率谱图，如图4所示。
P＝tf(y)*conj(tf(y))。
可以初步判断该信号轴频基频为s＝6Hz、叶频基频为f＝30Hz，根据
f＝ns，
该电机叶片数预计n＝5片。
若某时刻计算叶片数出现异变、或轴频频谱出现骤变，则可能电机运转出现重大问题，应立刻检修。
(4)实时数据分析单元将电机的运转状态发送至振动比较单元；
(5)振动比较单元从大数据平台获取电梯运转参考信息；
(6)振动比较单元将电梯的运转状态与电梯运转参考信息进行比较，判断是否存在异常信息；若相应参数存在异常，则电梯电机处在非正常工况，可进行报警并联系电梯维保部门。特别若存在转速陡变、温度骤变、轴频异常等，需立即报警并联系电梯维保部门。
(7)如果存在异常信息，振动比较单元向报警单元发出告警信号；
(8)报警单元接到告警信号后发出报警。

Claims (7)

1.一种基于电机状态分析的电梯检测系统，其特征是，包括电机信号采集单元、实时数据分析单元、振动比较单元、报警单元和大数据平台，电机信号采集单元安装在电梯的电机上，用于实时采集电机的运转信息，电机信号采集单元将所采集到的信息发送至实时数据分析单元，实时数据分析单元根据电机信号采集单元所采集的信息分析得到电机运转状态，实时数据分析单元连接至振动比较单元并将分析的信息发送至振动比较单元，振动比较单元连接至大数据平台并能从大数据平台获取电机运行参考信息，振动比较单元将参考信息与实时数据分析单元所获取的分析信息进行比较，判断是否需要报警，如果需要报警，则发送告警信号至报警单元，由报警单元发出报警信息。
2.根据权利要求1所述的一种基于电机状态分析的电梯检测系统，其特征是，电机信号采集单元包括转速传感器、拾振器、温度传感器、气流传感器和位移传感器。
3.根据权利要求1所述的一种基于电机状态分析的电梯检测系统，其特征是，电机的运转信息包括转速、轴频、振动频率、强度、实时温度、气流风速和电机位移。
4.根据权利要求1所述的一种基于电机状态分析的电梯检测系统，其特征是，实时数据分析单元和振动比较单元采用通用处理设备CPU、ARM、DSP、GPU、FPGA和ASIC中的一种或多种。
5.一种基于电机状态分析的电梯检测方法，其特征是，该方法利用权利要求1-4所述的系统，并包括以下步骤：
（1）电机信号采集单元采集电梯中电机的运转信息；
（2）电机信号采集单元将所采集到的运转信息发送至实时数据分析单元；
（3）实时数据分析单元通过数据分析方法分析出电机的运转状态；
（4）实时数据分析单元将电机的运转状态发送至振动比较单元；
（5）振动比较单元从大数据平台获取电梯运转参考信息；
（6）振动比较单元将电梯的运转状态与电梯运转参考信息进行比较，判断是否存在异常信息；
（7）如果存在异常信息，振动比较单元向报警单元发出告警信号；
（8）报警单元接到告警信号后发出报警。
6.根据权利要求5所述的一种基于电机状态分析的电梯检测方法，其特征是，实时数据分析单元通过基频提取、离散变换、计权滤波、信号功率谱分析的方法分析出振动信号的基频、轴频和强度。
7.根据权利要求5所述的一种基于电机状态分析的电梯检测方法，其特征是，实时数据分析单元还包括通过包括SVM和分类器等方法进行机器学习，从而深度分析得到电机状态特征。
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