CN109626164A - 一种基于物联网的电梯运行安全监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于物联网的电梯运行安全监测系统，利用中央处理装置、拉力传感器、信号处理电路、振动传感器、图像采集模块、图像处理模块、显示器、存储器、远程监测端以及电源模块对电梯运行时轿厢的振动信息、电梯钢绳的拉力信息以及电梯钢绳的图像信息进行监测，而且，图像处理模块对采集的图像依次进行图像降噪、图像增强、图像锐化、图像平滑处理，可高效、快速的提取图像采集模块的图像信息，可提高对电梯钢绳图像的辨识精度，有效地减少误判情况发生。

Description

一种基于物联网的电梯运行安全监测系统

技术领域

本发明涉及智能测试领域，尤其涉及一种基于物联网的电梯运行安全监测系统。

背景技术

随着高层建筑越来越多，电梯也随之普及使用，但是，不管什么电器，都有故障和损坏的时候，电梯的故障和损坏无疑是很严重的事故，现有的解决手段中，电梯出现故障时，依靠被困在电梯内的乘客自己通过电梯内的警铃与物业值班人员求救，并由值班人员通知电梯维保公司组织应急救援，平时则是通过电梯维保公司对电梯进行日常维保，根据现场状况完全凭经验进行运行状况的检测和记录，可能在一定程度上能够减少和避免故障和损坏的事故发生，但是效果实在不明显。

现有的智能基于物联网的电梯运行安全监测系统仅通过对电梯的运行速度等电梯运行过程中的参数信息以判断电梯在运行过程中是否发生故障，此类基于物联网的电梯运行安全监测系统不仅测试精度不高，且容易发送误判，以至于工作人员不能及时、准确的对电梯进行维修和救援，亟待电梯研发人员开发一种高精度的基于物联网的电梯运行安全监测系统。

发明内容

因此，为了解决上述问题，本发明提供一种基于物联网的电梯运行安全监测系统，利用中央处理装置、拉力传感器、信号处理电路、振动传感器、图像采集模块、图像处理模块、显示器、存储器、远程监测端以及电源模块对电梯运行时轿厢的振动信息、电梯钢绳的拉力信息以及电梯钢绳的图像信息进行监测，结合传感器和无线通信等技术，实现了对电梯运行时轿厢的振动信息、电梯钢绳的拉力信息以及电梯钢绳的图像信息的实时检测、精准记录和远程监测，工作人员能够通过远程监测端直接获取电梯运行时轿厢的振动信息、电梯钢绳的拉力信息以及电梯钢绳的图像信息，人们也能够通过和显示器获知所监测的电梯运行时轿厢的振动信息、电梯钢绳的拉力信息以及电梯钢绳的图像信息，其结构简单、通用性好、集成度高、成本低廉、实时性好、检测精度高、易于维护、智能化高、可扩展性好等优点，可实现对电梯运行时轿厢的振动信息、电梯钢绳的拉力信息以及电梯钢绳的图像信息进行自动监测及远程监测，其对电梯运行时轿厢的振动信息、电梯钢绳的拉力信息以及电梯钢绳的图像信息监测的信息化、智能化管理有着重要的作用，工作人员能够通过远程监测端和显示器获知电梯运行时轿厢的振动信息、电梯钢绳的拉力信息以及电梯钢绳的图像信息以能对电梯运行时的安全性进行准确判断。

根据本发明的一种基于物联网的电梯运行安全监测系统，其包括中央处理装置、拉力传感器、信号处理电路、振动传感器、图像采集模块、图像处理模块、显示器、存储器、远程监测端以及电源模块。

其中，拉力传感器的输出端与信号处理电路的输入端连接，信号处理电路的输出端与中央处理装置的输入端连接，振动传感器的输出端与中央处理装置的输入端连接，图像采集模块的输出端与图像处理模块的输入端连接，图像处理模块的输出端与中央处理装置的输入端连接，显示器的输入端与存储器的输入端均与中央处理装置的输出端连接，中央处理装置与远程监测端无线连接。

拉力传感器检测电梯钢绳的拉力信号，振动传感器设置于轿厢，用于监测电梯在运行时轿厢的振动信号，图像采集模块用于采集电梯钢绳的图像信息。

电源模块为基于物联网的电梯运行安全监测系统提供电力支持。

优选的是，拉力传感器用于采集电梯钢绳的拉力信号，将采集的拉力信号转换为电压信号V0，并将电压信号V0传输至信号处理电路，V1为经过信号处理电路处理后的电压信号，信号处理电路包括信号放大单元和信号滤波单元，拉力传感器的输出端与信号放大单元的输入端连接，信号放大单元的输出端与信号滤波单元的输入端连接，信号滤波单元的输出端与中央处理装置的ADC端口连接。

优选的是，信号放大单元包括集成运放A1-A3、电阻R1-R3、R5-R7、R9-R10、R12-R14以及滑动变阻器R4、R8、R11。

其中，拉力传感器的输出端与电阻R1的一端连接，电阻R1的另一端与集成运放A1的同相输入端连接，电阻R2的一端与集成运放A1的反相输入端连接，电阻R2的另一端与集成运放A1的输出端连接，电阻R5的一端与集成运放A2的输出端连接，电阻R5的另一端与集成运放A2的反相输入端连接，集成运放A2的同相输入端接地，电阻R5的一端与电阻R9的一端连接，电阻R5的另一端与滑动变阻器R4的一端连接，滑动变阻器R4的另一端与电阻R3的一端连接，电阻R3的另一端与电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端还与电阻R6的一端连接，滑动变阻器R11的一端接地，滑动变阻器R11的另一端与电阻R10的一端连接，电阻R10的另一端与电阻R9的另一端连接，电阻R10的另一端还与滑动变阻器R8的一端连接，滑动变阻器R8的一端与集成运放A3的同相输入端连接，滑动变阻器R8的另一端与集成运放A3的反相输入端连接，滑动变阻器R8的另一端还与电阻R7的一端连接，电阻R7的另一端与电阻R6的另一端连接，电阻R7的另一端还与电阻R12的一端连接，电阻R13的一端与集成运放A3的输出端连接，电阻R13的另一端与电阻R12的另一端连接，电阻R14的一端与集成运放A3的输出端连接，电阻R14的另一端与信号滤波单元的输入端连接。

优选的是，信号滤波单元包括电阻R15-R21、电容C1-C2以及集成运放A4-A6。

其中，信号放大单元的输出端与电阻R15的一端连接，电阻R15的另一端与电阻R17的一端并联后与集成运放A4的同相输入端连接，电阻R17的另一端与集成运放A4的输出端连接，电阻R16的一端接地，电阻R16的另一端与电阻R21并联后与集成运放A4的同相输入端连接，电阻R21的另一端与集成运放A4的输出端连接，电阻R17的另一端与集成运放A4的输出端并联后与电阻R18的一端连接，电阻R18的另一端与电容C1的一端并联后与集成运放A5的反相输入端连接，电容C1的另一端与集成运放A5的输出端并联后与电阻R19的一端连接，集成运放A5的同相输入端接地，电阻R19的另一端与电容C2的一端并联后与集成运放A6的反相输入端连接，集成运放A6的同相输入端接地，电容C2的另一端与集成运放A6的输出端连接，电阻R20的一端与集成运放A4的反相输入端连接，电阻R20的另一端与集成运放A6的输出端连接，电阻R21的一端与集成运放A4的同相输入端连接，电阻R21的另一端与集成运放A5的输出端连接，集成运放A6的输出端与中央处理装置的ADC端口连接，信号处理单元将处理后的电压信号V1传输至中央处理装置的ADC端口。

优选的是，图像处理模块包括图像降噪单元、图像增强单元、图像锐化单元以及图像平滑单元。

其中，图像采集模块用于采集电梯钢绳的图像信息，图像采集模块的输出端与图像降噪单元的输入端连接，图像降噪单元的输出端与图像增强单元的输入端连接，图像增强单元的输出端与图像锐化单元的输入端连接，图像锐化单元的输出端与图像平滑单元的输入端连接，图像平滑单元的输出端与中央处理装置的输入端连接。

优选的是，将图像采集模块传输至图像处理模块的电梯钢绳图像定义为二维函数f(x,y) ，其中x、y是空间坐标，图像降噪单元对图像f(x,y)进行图像降噪处理，经过图像降噪处理后的图像二维函数为g(x,y)，其中

。

优选的是，图像增强单元对图像g(x,y)进行图像清晰度增强处理，经过图像清晰度增强处理后的图像二维函数为h(x,y)，其中，

。

优选的是，图像锐化单元对图像h(x,y)进行图像锐化处理，经过图像锐化处理后的图像二维函数为d(x,y)，其中，

。

优选的是，图像平滑单元对图像d(x,y)进行图像平滑处理，经过图像平滑处理后的图像二维函数为s(x,y)，平滑函数为q(x,y)，

；

；

其中，﹡为卷积符号，为自定义可调常数，平滑的作用是通过来控制的；

图像平滑单元将图像s(x,y)传输至中央处理装置。

优选的是，图像采集模块为CCD图像传感器。

优选的是，振动传感器为加速度传感器，优选为三轴加速度传感器，并与中央处理装置的ADC端口连接。

优选的是，拉力传感器为电阻应变式力传感器。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

（1）本发明提供的基于物联网的电梯运行安全监测系统，利用中央处理装置、拉力传感器、信号处理电路、振动传感器、图像采集模块、图像处理模块、显示器、存储器、远程监测端以及电源模块对电梯运行时轿厢的振动信息、电梯钢绳的拉力信息以及电梯钢绳的图像信息进行监测，结合传感器和无线通信等技术，实现了对电梯运行时轿厢的振动信息、电梯钢绳的拉力信息以及电梯钢绳的图像信息的实时检测、精准记录和远程监测，工作人员能够通过远程监测端直接获取电梯运行时轿厢的振动信息、电梯钢绳的拉力信息以及电梯钢绳的图像信息，人们也能够通过和显示器获知所监测的电梯运行时轿厢的振动信息、电梯钢绳的拉力信息以及电梯钢绳的图像信息，其结构简单、通用性好、集成度高、成本低廉、实时性好、检测精度高、易于维护、智能化高、可扩展性好等优点，可实现对电梯运行时轿厢的振动信息、电梯钢绳的拉力信息以及电梯钢绳的图像信息进行自动监测及远程监测，其对电梯运行时轿厢的振动信息、电梯钢绳的拉力信息以及电梯钢绳的图像信息监测的信息化、智能化管理有着重要的作用，工作人员能够通过远程监测端和显示器获知电梯运行时轿厢的振动信息、电梯钢绳的拉力信息以及电梯钢绳的图像信息以能对电梯运行时的安全性进行准确判断。

（2）本发明提供的基于物联网的电梯运行安全监测系统，图像处理模块对采集的图像依次进行图像降噪、图像增强、图像锐化、图像平滑处理，可高效、快速的提取图像采集模块的图像信息，可提高对电梯钢绳图像的辨识精度，有效地减少误判情况发生。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明的基于物联网的电梯运行安全监测系统的示意图；

图2为本发明的信号处理电路的电路图；

图3为本发明的图像处理模块的示意图。

附图标记：

1-中央处理装置；2-拉力传感器；3-信号处理电路；4-振动传感器；5-图像采集模块；6-图像处理模块；7-显示器；8-存储器；9-远程监测端；10-电源模块。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明提供的基于物联网的电梯运行安全监测系统进行详细说明。

如图1所示，基于物联网的电梯运行安全监测系统包括中央处理装置1、拉力传感器2、信号处理电路3、振动传感器4、图像采集模块5、图像处理模块6、显示器7、存储器8、远程监测端9以及电源模块10。

其中，拉力传感器2的输出端与信号处理电路3的输入端连接，信号处理电路3的输出端与中央处理装置1的输入端连接，振动传感器4的输出端与中央处理装置1的输入端连接，图像采集模块5的输出端与图像处理模块6的输入端连接，图像处理模块6的输出端与中央处理装置1的输入端连接，显示器7的输入端与存储器8的输入端均与中央处理装置1的输出端连接，中央处理装置1与远程监测端9无线连接。

拉力传感器2检测电梯钢绳的拉力信号，振动传感器4设置于轿厢，用于监测电梯在运行时轿厢的振动信号，图像采集模块5用于采集电梯钢绳的图像信息，电源模块10为基于物联网的电梯运行安全监测系统提供电力支持。

上述实施方式中，利用中央处理装置1、拉力传感器2、信号处理电路3、振动传感器4、图像采集模块5、图像处理模块6、显示器7、存储器8、远程监测端9以及电源模块10对电梯运行时轿厢的振动信息、电梯钢绳的拉力信息以及电梯钢绳的图像信息进行监测，结合传感器和无线通信等技术，实现了对电梯运行时轿厢的振动信息、电梯钢绳的拉力信息以及电梯钢绳的图像信息的实时检测、精准记录和远程监测，工作人员能够通过远程监测端9直接获取电梯运行时轿厢的振动信息、电梯钢绳的拉力信息以及电梯钢绳的图像信息，人们也能够通过和显示器7获知所监测的电梯运行时轿厢的振动信息、电梯钢绳的拉力信息以及电梯钢绳的图像信息，其结构简单、通用性好、集成度高、成本低廉、实时性好、检测精度高、易于维护、智能化高、可扩展性好等优点，可实现对电梯运行时轿厢的振动信息、电梯钢绳的拉力信息以及电梯钢绳的图像信息进行自动监测及远程监测，其对电梯运行时轿厢的振动信息、电梯钢绳的拉力信息以及电梯钢绳的图像信息监测的信息化、智能化管理有着重要的作用，工作人员能够通过远程监测端9和显示器7获知电梯运行时轿厢的振动信息、电梯钢绳的拉力信息以及电梯钢绳的图像信息以能对电梯运行时的安全性进行准确判断。

本发明提供的基于物联网的电梯运行安全监测系统基于CC2430芯片，它结合一个高性能2.4GHzDSSS（直接序列扩频）射频收发器核心和128K的flash存储，本系统将拉力传感器2和振动传感器4都连接到CC2430芯片上（其中，拉力传感器2通过信号处理电路3连接到CC2430芯片上），使得传感器节点具有多种变量的功能，可以同时采样多种传感数据，并发送。

CC2430芯片还包括一扩展端口，方便增加所需的其他传感器。

例如能够增加二氧化碳传感器，并将二氧化碳传感器设置于轿厢内，二氧化碳传感器的输出端与中央处理装置1的输入端连接，二氧化碳传感器用于监测轿厢内的二氧化碳浓度信息，又如，能够增加电压传感器，电压传感器用于检测电梯在运行时的电压信息，电压传感器的输出端与中央处理装置1的输入端连接，还能够增加电流传感器等测试电梯运行状态的传感器。

CC2430芯片还包括一USB接口，Zigbee协议栈通过该USB接口烧录到CC2430芯片的flash存储后，复位芯片，CC2430芯片开始运行Zigbee协议栈，协议栈首先使节点参与整个网络的建立与配置，CC2430芯片然后读入传感器的测量值，并将数据传输至射频模块，在通过天线发送至远程监测端9，具体地，数据通过多跳的网络传输到协调器，协调器最终将数据传输至远程监测端9。

拉力传感器2用于监测电梯钢绳的拉力信息，并将监测到的拉力信息传输至中央处理装置1，中央处理装置1将接收到的拉力信息传输至显示器7和存储器8，显示器7和存储器8设置于监控室内，工作人员能够通过显示器7获取电梯钢绳的拉力信息，存储器8还包括一USB数据端口，工作人员能够通过该USB数据接口获知电梯钢绳的拉力信息的实时数据以及历史数据，便于工作人员后期研究、分析。

中央处理装置1将接收到的振动信息和拉力信息通过天线传输至远程监测端9，工作人员能够通过远程监测端9实时获知电梯运行时轿厢的振动信息和电梯钢绳的拉力信息。

远程监测端9可以为工作人员随身携带的手机等移动通讯设备。

图像采集模块5用于监测电梯钢绳的图像信息，图像处理模块6对接收到的图像信息进行处理后传输至中央处理装置1，中央处理装置1将接收到的图像信息通过天线传输至远程监测端9，工作人员能够通过远程监测端9实时获知电梯钢绳的图像信息。

工作人员能够通过显示器7和远程监测端9实时获知电梯运行时轿厢的振动信息、电梯钢绳的拉力信息以及电梯钢绳的图像信息，以及时监测电梯的工作状态是否正常。

当工作人员发现其获取的电梯运行时轿厢的振动信息和电梯钢绳的拉力信息异常（例如振动过大）时，再通过其获取的电梯钢绳的图像信息进一步判断当前电梯运行是否正常。

更进一步地，基于物联网的电梯运行安全监测系统还包括一预警模块（图中未示出），电梯运行时轿厢的振动信息和电梯钢绳的拉力信息传输至预警模块，预警模块将接收到的电梯运行时轿厢的振动信息和电梯钢绳的拉力信息绘制成轿厢振动频谱图和钢绳拉力频谱图，并将轿厢振动频谱图和钢绳拉力频谱图与电梯正常运行时的轿厢振动频谱图和钢绳拉力频谱图对比，若轿厢振动频谱图和钢绳拉力频谱图中的任何一个在某个频段或者多个频段的幅值大于或等于该频段下正常幅值的1.5-3倍，则认定电梯出现或将要出现故障，并发出报警信息，且发送至显示器7和远程监测端9，若轿厢振动频谱图和钢绳拉力频谱图中的任何一个在全频段的幅值均未超出正常幅值的1.5-3倍，则认定电梯正常运作。

工作人员能够通过对接收到的电梯钢绳图像信息判断电梯钢绳是否出现磨损等。

作为上述的进一步优先，如图2所示，拉力传感器2用于采集电梯钢绳的拉力信号，将采集的拉力信号转换为电压信号V0，并将电压信号V0传输至信号处理电路3，V1为经过信号处理电路3处理后的电压信号，信号处理电路3包括信号放大单元和信号滤波单元，拉力传感器2的输出端与信号放大单元的输入端连接，信号放大单元的输出端与信号滤波单元的输入端连接，信号滤波单元的输出端与中央处理装置1的ADC端口连接。

具体地，信号放大单元包括集成运放A1-A3、电阻R1-R3、R5-R7、R9-R10、R12-R14以及滑动变阻器R4、R8、R11。

其中，拉力传感器2的输出端与电阻R1的一端连接，电阻R1的另一端与集成运放A1的同相输入端连接，电阻R2的一端与集成运放A1的反相输入端连接，电阻R2的另一端与集成运放A1的输出端连接，电阻R5的一端与集成运放A2的输出端连接，电阻R5的另一端与集成运放A2的反相输入端连接，集成运放A2的同相输入端接地，电阻R5的一端与电阻R9的一端连接，电阻R5的另一端与滑动变阻器R4的一端连接，滑动变阻器R4的另一端与电阻R3的一端连接，电阻R3的另一端与电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端还与电阻R6的一端连接，滑动变阻器R11的一端接地，滑动变阻器R11的另一端与电阻R10的一端连接，电阻R10的另一端与电阻R9的另一端连接，电阻R10的另一端还与滑动变阻器R8的一端连接，滑动变阻器R8的一端与集成运放A3的同相输入端连接，滑动变阻器R8的另一端与集成运放A3的反相输入端连接，滑动变阻器R8的另一端还与电阻R7的一端连接，电阻R7的另一端与电阻R6的另一端连接，电阻R7的另一端还与电阻R12的一端连接，电阻R13的一端与集成运放A3的输出端连接，电阻R13的另一端与电阻R12的另一端连接，电阻R14的一端与集成运放A3的输出端连接，电阻R14的另一端与信号滤波单元的输入端连接。

具体地，信号滤波单元包括电阻R15-R21、电容C1-C2以及集成运放A4-A6。

其中，信号放大单元的输出端与电阻R15的一端连接，电阻R15的另一端与电阻R17的一端并联后与集成运放A4的同相输入端连接，电阻R17的另一端与集成运放A4的输出端连接，电阻R16的一端接地，电阻R16的另一端与电阻R21并联后与集成运放A4的同相输入端连接，电阻R21的另一端与集成运放A4的输出端连接，电阻R17的另一端与集成运放A4的输出端并联后与电阻R18的一端连接，电阻R18的另一端与电容C1的一端并联后与集成运放A5的反相输入端连接，电容C1的另一端与集成运放A5的输出端并联后与电阻R19的一端连接，集成运放A5的同相输入端接地，电阻R19的另一端与电容C2的一端并联后与集成运放A6的反相输入端连接，集成运放A6的同相输入端接地，电容C2的另一端与集成运放A6的输出端连接，电阻R20的一端与集成运放A4的反相输入端连接，电阻R20的另一端与集成运放A6的输出端连接，电阻R21的一端与集成运放A4的同相输入端连接，电阻R21的另一端与集成运放A5的输出端连接，集成运放A6的输出端与中央处理装置1的ADC端口连接，信号处理单元将处理后的电压信号V1传输至中央处理装置1的ADC端口。

上述实施方式中，信号处理电路3的噪声在50nV以内，漂移为0.4μV/℃，集成运放A1为LT1112或LT1114低漂移放大器，集成运放A2为LT1112或LT1114低漂移放大器，集成运放A3为LT1097或LT1114低漂移放大器，集成运放A4、A5和A6均为LT1097运放，由于集成运放A1-A3的直流偏移与漂移并不会影响电路的整体偏移，从而使得电路有着极低的偏移和漂移。

滑动变阻器R4用于调整增益，滑动变阻器R8和滑动变阻器R11均用于调整直流共模抑制。

电阻R1的阻值为10KΩ，电阻R2的阻值为10KΩ，电阻R3的阻值为2.1KΩ，滑动变阻器R4为阻值为800Ω的滑动变阻器，电阻R5的阻值为10KΩ， R6的阻值为100Ω，电阻R7的阻值为20KΩ，滑动变阻器R8为阻值为1MΩ的滑动变阻器，电阻R9的阻值为100Ω，电阻R10的阻值为9.88KΩ，滑动变阻器R11为阻值为200Ω的滑动变阻器，电阻R12的阻值为10KΩ，电阻R13的阻值为1KΩ，电阻R14的阻值为5.1KΩ，电阻R15的阻值为1.7KΩ，电阻R16的阻值为4.7KΩ，电阻R17的阻值为10KΩ，电阻R18的阻值为5KΩ，电阻R19的阻值为1KΩ，电阻R20的阻值为5KΩ，电阻R21的阻值为5KΩ，C1的电容值为390pF，电容C2的电容值为470pF。

由于拉力传感器2采集的信号为微弱的电压信号，因而信号放大单元通过集成运放A1-A3、电阻R1-R3、R5-R7、R9-R10、R12-R14以及滑动变阻器R4、R8、R11对拉力传感器2输出的电压V0进行放大处理，由集成运放A1-A3、电阻R1-R3、R5-R7、R9-R10、R12-R14以及滑动变阻器R4、R8、R11构成的信号放大单元只有0.5μV/℃的漂移、5μV以内的偏移、100pA偏置电流和0.1Hz到10Hz宽带内50nV的噪声。其中，信号滤波单元使用电阻R15-R21、电容C1-C2以及集成运放A4-A6对经过放大后的电压信号进行低通滤波处理，从而提高了拉力检测的精度。

作为上述的进一步优先，如图3所示，图像处理模块6包括图像降噪单元、图像增强单元、图像锐化单元以及图像平滑单元。

其中，图像采集模块5用于采集电梯钢绳的图像信息，图像采集模块5的输出端与图像降噪单元的输入端连接，图像降噪单元的输出端与图像增强单元的输入端连接，图像增强单元的输出端与图像锐化单元的输入端连接，图像锐化单元的输出端与图像平滑单元的输入端连接，图像平滑单元的输出端与中央处理装置1的输入端连接。

上述实施方式中，图像处理模块6对采集的图像依次进行图像降噪、图像增强、图像锐化、图像平滑处理，可高效、快速的提取图像采集模块5的图像信息，可提高对农作物的图像的辨识精度，有效地减少误判情况发生。

具体地，将图像采集模块5传输至图像处理模块6的电梯钢绳图像定义为二维函数f(x,y) ，其中x、y是空间坐标，图像降噪单元对图像f(x,y)进行图像降噪处理，经过图像降噪处理后的图像二维函数为g(x,y)，其中

。

具体地，图像增强单元对图像g(x,y)进行图像清晰度增强处理，经过图像清晰度增强处理后的图像二维函数为h(x,y)，其中，

。

上述实施方式中，图像去噪单元和图象增强单元的目的是为了改进图像采集模块5采集的图像的质量，除去图象中的噪声，使边缘清晰，提高图象的可判读性。

具体地，图像锐化单元对图像h(x,y)进行图像锐化处理，经过图像锐化处理后的图像二维函数为d(x,y)，其中，

。

上述实施方式中，图像锐化单元补偿经过图像增强处理后的图像的轮廓，增强图像的边缘及灰度跳变的部分，使图像变得更加清晰。

具体地，图像平滑单元对图像d(x,y)进行图像平滑处理，经过图像平滑处理后的图像二维函数为s(x,y)，平滑函数为q(x,y)，

；

；

其中，﹡为卷积符号，为自定义可调常数，平滑的作用是通过来控制的；

上述实施方式中，图像平滑单元将经过图像锐化处理后的图像亮度进行平缓渐变，减小突变梯度，从而改善图像质量。

图像平滑单元将图像s(x,y)传输至中央处理装置1。

具体地，图像采集模块为CCD图像传感器。

具体地，振动传感器为加速度传感器，优选为三轴加速度传感器，并与中央处理装置的ADC端口连接。

具体地，拉力传感器为电阻应变式力传感器。

本发明提供的基于物联网的电梯运行安全监测系统利用中央处理装置1、拉力传感器2、信号处理电路3、振动传感器4、图像采集模块5、图像处理模块6、显示器7、存储器8、远程监测端9以及电源模块10对电梯运行时轿厢的振动信息、电梯钢绳的拉力信息以及电梯钢绳的图像信息进行监测，结合传感器和无线通信等技术，实现了对电梯运行时轿厢的振动信息、电梯钢绳的拉力信息以及电梯钢绳的图像信息的实时检测、精准记录和远程监测，工作人员能够通过远程监测端9直接获取电梯运行时轿厢的振动信息、电梯钢绳的拉力信息以及电梯钢绳的图像信息，人们也能够通过和显示器7获知所监测的电梯运行时轿厢的振动信息、电梯钢绳的拉力信息以及电梯钢绳的图像信息，其结构简单、通用性好、集成度高、成本低廉、实时性好、检测精度高、易于维护、智能化高、可扩展性好等优点，可实现对电梯运行时轿厢的振动信息、电梯钢绳的拉力信息以及电梯钢绳的图像信息进行自动监测及远程监测，其对电梯运行时轿厢的振动信息、电梯钢绳的拉力信息以及电梯钢绳的图像信息监测的信息化、智能化管理有着重要的作用，工作人员能够通过远程监测端9和显示器7获知电梯运行时轿厢的振动信息、电梯钢绳的拉力信息以及电梯钢绳的图像信息以能对电梯运行时的安全性进行准确判断。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种基于物联网的电梯运行安全监测系统，其特征在于，所述基于物联网的电梯运行安全监测系统包括中央处理装置（1）、拉力传感器（2）、信号处理电路（3）、振动传感器（4）、图像采集模块（5）、图像处理模块（6）、显示器（7）、存储器（8）、远程监测端（9）以及电源模块（10）；

其中，所述拉力传感器（2）的输出端与所述信号处理电路（3）的输入端连接，所述信号处理电路（3）的输出端与所述中央处理装置（1）的输入端连接，所述振动传感器（4）的输出端与所述中央处理装置（1）的输入端连接，所述图像采集模块（5）的输出端与所述图像处理模块（6）的输入端连接，所述图像处理模块（6）的输出端与所述中央处理装置（1）的输入端连接，所述显示器（7）的输入端与所述存储器（8）的输入端均与所述中央处理装置（1）的输出端连接，所述中央处理装置（1）与所述远程监测端（9）无线连接；

所述拉力传感器（2）检测电梯钢绳的拉力信号，所述振动传感器（4）设置于轿厢，用于监测电梯在运行时轿厢的振动信号，所述图像采集模块（5）用于采集电梯钢绳的图像信息，所述电源模块（10）为所述基于物联网的电梯运行安全监测系统提供电力支持。

2.根据权利要求1所述的基于物联网的电梯运行安全监测系统，其特征在于，所述拉力传感器（2）用于采集电梯钢绳的拉力信号，将采集的拉力信号转换为电压信号V0，并将电压信号V0传输至所述信号处理电路（3），V1为经过所述信号处理电路（3）处理后的电压信号，所述信号处理电路（3）包括信号放大单元和信号滤波单元，所述拉力传感器（2）的输出端与所述信号放大单元的输入端连接，所述信号放大单元的输出端与所述信号滤波单元的输入端连接，所述信号滤波单元的输出端与所述中央处理装置（1）的ADC端口连接。

3.根据权利要求2所述的基于物联网的电梯运行安全监测系统，其特征在于，所述信号放大单元包括集成运放A1-A3、电阻R1-R3、R5-R7、R9-R10、R12-R14以及滑动变阻器R4、R8、R11；

其中，所述拉力传感器（2）的输出端与电阻R1的一端连接，电阻R1的另一端与集成运放A1的同相输入端连接，电阻R2的一端与集成运放A1的反相输入端连接，电阻R2的另一端与集成运放A1的输出端连接，电阻R5的一端与集成运放A2的输出端连接，电阻R5的另一端与集成运放A2的反相输入端连接，集成运放A2的同相输入端接地，电阻R5的一端与电阻R9的一端连接，电阻R5的另一端与滑动变阻器R4的一端连接，滑动变阻器R4的另一端与电阻R3的一端连接，电阻R3的另一端与电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端还与电阻R6的一端连接，滑动变阻器R11的一端接地，滑动变阻器R11的另一端与电阻R10的一端连接，电阻R10的另一端与电阻R9的另一端连接，电阻R10的另一端还与滑动变阻器R8的一端连接，滑动变阻器R8的一端与集成运放A3的同相输入端连接，滑动变阻器R8的另一端与集成运放A3的反相输入端连接，滑动变阻器R8的另一端还与电阻R7的一端连接，电阻R7的另一端与电阻R6的另一端连接，电阻R7的另一端还与电阻R12的一端连接，电阻R13的一端与集成运放A3的输出端连接，电阻R13的另一端与电阻R12的另一端连接，电阻R14的一端与集成运放A3的输出端连接，电阻R14的另一端与所述信号滤波单元的输入端连接。

4.根据权利要求3所述的基于物联网的电梯运行安全监测系统，其特征在于，所述信号滤波单元包括电阻R15-R21、电容C1-C2以及集成运放A4-A6；

其中，所述信号放大单元的输出端与电阻R15的一端连接，电阻R15的另一端与电阻R17的一端并联后与集成运放A4的同相输入端连接，电阻R17的另一端与集成运放A4的输出端连接，电阻R16的一端接地，电阻R16的另一端与电阻R21并联后与集成运放A4的同相输入端连接，电阻R21的另一端与集成运放A4的输出端连接，电阻R17的另一端与集成运放A4的输出端并联后与电阻R18的一端连接，电阻R18的另一端与电容C1的一端并联后与集成运放A5的反相输入端连接，电容C1的另一端与集成运放A5的输出端并联后与电阻R19的一端连接，集成运放A5的同相输入端接地，电阻R19的另一端与电容C2的一端并联后与集成运放A6的反相输入端连接，集成运放A6的同相输入端接地，电容C2的另一端与集成运放A6的输出端连接，电阻R20的一端与集成运放A4的反相输入端连接，电阻R20的另一端与集成运放A6的输出端连接，电阻R21的一端与集成运放A4的同相输入端连接，电阻R21的另一端与集成运放A5的输出端连接，集成运放A6的输出端与所述中央处理装置（1）的ADC端口连接，所述信号处理单元将处理后的电压信号V1传输至所述中央处理装置（1）的ADC端口。

5.根据权利要求1所述的基于物联网的电梯运行安全监测系统，其特征在于，所述图像处理模块（6）包括图像降噪单元、图像增强单元、图像锐化单元以及图像平滑单元；

其中，所述图像采集模块（5）用于采集电梯钢绳的图像信息，所述图像采集模块（5）的输出端与所述图像降噪单元的输入端连接，所述图像降噪单元的输出端与所述图像增强单元的输入端连接，所述图像增强单元的输出端与所述图像锐化单元的输入端连接，所述图像锐化单元的输出端与所述图像平滑单元的输入端连接，所述图像平滑单元的输出端与所述中央处理装置（1）的输入端连接。

6.根据权利要求5所述的基于物联网的电梯运行安全监测系统，其特征在于，将所述图像采集模块（5）传输至所述图像处理模块（6）的电梯钢绳图像定义为二维函数f(x,y) ，其中x、y是空间坐标，所述图像降噪单元对图像f(x,y)进行图像降噪处理，经过图像降噪处理后的图像二维函数为g(x,y)，其中

。

7.根据权利要求6所述的基于物联网的电梯运行安全监测系统，其特征在于，所述图像增强单元对图像g(x,y)进行图像清晰度增强处理，经过图像清晰度增强处理后的图像二维函数为h(x,y)，其中，

。

8.根据权利要求7所述的基于物联网的电梯运行安全监测系统，其特征在于，所述图像锐化单元对图像h(x,y)进行图像锐化处理，经过图像锐化处理后的图像二维函数为d(x,y)，其中，

。

9.根据权利要求8所述的基于物联网的电梯运行安全监测系统，其特征在于，所述图像平滑单元对图像d(x,y)进行图像平滑处理，经过图像平滑处理后的图像二维函数为s(x,y)，平滑函数为q(x,y)，

；

；

其中，﹡为卷积符号，为自定义可调常数，平滑的作用是通过来控制的；

所述图像平滑单元将所述图像s(x,y)传输至所述中央处理装置（1）。

10.根据权利要求1所述的基于物联网的电梯运行安全监测系统，其特征在于，所述图像采集模块（5）为CCD图像传感器，所述振动传感器（4）为加速度传感器，所述拉力传感器（2）为电阻应变式力传感器。