CN110040591A - 一种基于物联网云平台的电梯监测装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于物联网云平台的电梯监测装置和方法。其中电梯监测装置包括附加在电梯设备上的一个或多个传感器，用于收集电梯设备的运行状态数据；以及附加在电梯设备上的物联网通用终端，其与所述传感器连接以获取传感器的输出数据并通过网关转发到物联网云服务平台，其中所述的传感器和物联网通用终端不属于电梯系统原生设备。其中方法包括：定时或根据动作触发采集所附加在电梯设备上的传感器的监测数据；分类处理所述传感器的监测数据，并分析数据关联的电梯状态异常级别情况；如果确定状态异常级别达到故障级别，则通知检修。本发明实现电梯设备状态的附加智能检测，以在故障发生之前主动提醒检修，尤其适用旧电梯的检测改造。

Description

一种基于物联网云平台的电梯监测装置和方法

技术领域

本发明涉及一种基于物联网云平台的电梯监测装置和方法。

背景技术

现代生活中，电梯成为人们日常搭乘必不可少的工具。由于电梯室特种设备，其工作状态直接关系到搭乘人员的安全。传统的电梯维护和检修都是定期，比如每周进行人工检查。但是实际的故障情况往往出现在人工检修的间隔期内。因此有必要提供一种无人值守的电梯检测监控装置，当发现电梯运行出现异常的先兆时，即刻提醒检修。此外，多数旧式电梯还不配备联网维护和检修功能，因此有需要对旧式电梯进行改造升级提供可行的低成本的解决方案。

发明内容

本发明提供基于物联网云平台的电梯监测装置和方法，实现电梯设备状态的附加智能检测，以在故障发生之前主动提醒检修。

本发明的技术方案第一方面为一种基于物联网云平台的电梯监测装置，包括：

附加在电梯设备上的传感器，用于收集电梯设备的运行状态数据；以及

附加在电梯设备上的物联网通用终端，其与所述传感器连接以获取传感器的输出数据，并通过网关转发到物联网云服务平台，

其中所述的传感器和物联网通用终端不属于电梯系统原生设备。

进一步，所述的传感器包括以下器件中的任一个或多个：温度传感器、加速度传感器、接近传感器、电机位置传感器、电梯门接触传感器。

进一步，所述的温度传感器附属安装在电梯设备的传动机构或电机装置附近；所述的加速度传感器附属安装在电梯设备的搭乘室内；所述的接近传感器设置在搭乘室相对于楼层的暂停位置；所述的电机位置传感器与带动搭乘室升降的电机的输出轴耦合。

进一步，所述的电梯监测装置，还包括位于电梯设备的搭乘室内的多媒体设备，其中在该多媒体设备中集成所述的传感器和/或物联网通用终端。

进一步，所述的物联网通用终端包括微处理器、与微处理器连接的IO连接器或串行通信接口、与微处理器连接的无线收发器；所述的无线收发器包括射频通信模块和/或5G通信模块；所述的射频通信模块与所述传感器连接以获取数据；所述的物联网云服务平台运行在远程的集群式网络服务器中，该集群式服务器通过通信转发器以无线的方式通过一个或多个网关连接至所述的物联网通用终端的无线收发器。

本发明的技术方案第二方面为一种基于物联网云平台的电梯监测方法，所述方法包括以下步骤：

A、定时或根据动作触发采集附加在电梯设备上的一个或多个传感器的监测数据；

B、分类处理所述传感器的监测数据，并分析数据关联的电梯状态异常级别情况；

C、如果确定状态异常级别达到故障级别，则通知检修。

进一步，所述步骤A包括：通过物云平台接入物联网目标电梯的传感器。

进一步，所述步骤B包括：定位异常数据目标，联动采集额外数据，查询故障数据库，以确定电梯状态异常级别。

进一步，所述步骤C包括：发出警报和通知检修，并反馈到云服务平台。

本发明的技术方案第三方面一种计算机装置，包括存储器、处理器及储存在存储器上并能够在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实施上述的方法。

本发明的有益效果为：

提出改进的基于物联网云平台的电梯监测装置和方法，可以由大数据等方式集中分析和诊断，提供更准确的电梯故障预警分析结果；多个进行传感器全方位地工作，监控覆盖面广，还能实现无人值守的电梯检测监控，当发现电梯运行出现异常的先兆时，即刻提醒检修；根据本发明的监控装置的安装方式灵活，适用老旧电梯系统的改装。

附图说明

图1所示为根据本发明实施例的电梯监测装置及其附属器件的总体框图。

图2所示为根据本发明实施例的电梯监测装置的监测元件布局示意图。

图3所示为根据本发明实施例的电梯监测装置中的物联网通用终端的结构框图。

图4所示为图3的物联网通用终端的微处理器部分的电路图。

图5所示为根据本发明实施例的电梯监测的流程图。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本发明的目的、方案和效果。

需要说明的是，如无特殊说明，当某一特征被称为“固定”、“连接”在另一个特征，它可以直接固定、连接在另一个特征上，也可以间接地固定、连接在另一个特征上。在本公开中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。此外，除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与本技术领域的技术人员通常理解的含义相同。

参照图1和图2，根据本发明的电梯监测装置，包括：附加在电梯设备上的一个或多个传感器，用于收集电梯设备的运行状态数据；以及附加在电梯设备上的物联网通用终端6，其与所述传感器连接以获取传感器的输出数据并通过网关5转发到物联网云服务平台。在本实施例中，所述电梯监测装置，包括其传感器和物联网通用终端6不属于电梯系统原生设备，即是说，本实施例中的电梯监测装置独立于电梯系统自身的监控设备，适于提供一种独立客观和技术开源的电梯云监控方案。

在一实施例中，所述的物联网云服务平台运行在远程的集群式服务器2中。该集群式服务器2可以是云计算服务器，可对网关5进行控制，进行指令转发、烧录程序及下发等服务。云服务平台包括项目运行器、通信转发器4、脚本编译处理器。在一些实施例中，所述云服务平台可以采用国芯云公司的物联网商用芯云服务平台，以获得更好的技术实施效果。

在一实施例中，网关5对通用终端6模块进行集中管控，与其他网关、自定义控制器及远端通信。在一实施例中，还可以将网关集成到根据本发明的电梯监测装置中。多个网关之间可以通过蓝牙、紫蜂(zigbee)或者射频(例如433MHz频段)直接相互通信，而不用经由互联网的TCP/IP协议进行通信，这样能够最大限度地降低网关之间的联动延迟。优选地，网关与网关之间可以采用大功率的远距离射频通信，使得通信范围达到20Km距离。此外，网关之间的通信还可以采用5G无线通信的方式，使得接入云服务平台的速度更快，延迟更短。优选地，网关可以是接入云计算平台的云网关。该网关可以作为云计算系统的服务终端，执行来自云计算平台的云端下发的脚本。此外，所述网关还可以负责下发来自云端的通用终端6程序到物联网通用终端6。

在一实施例中，所述监测装置可以包括用户控制端1(比如，台式计算机、智能手机、平板电脑、工控机、楼宇视频监控设备等)，以接入网关以获取所述传感器的信息或者配置所述传感器的联动工作。用户控制端1也可以通过互联网或者其它无线通信网络直接登陆集群式服务，以获取注册的电梯设备的状态监控数据和接收电梯设备维护的推送信息。

参照图2，在一些实施例中，上述的传感器可以包括：温度传感器11、加速度传感器12、接近传感器13、电梯门接触传感器或电机位置传感器14。温度传感器11可以贴近安装在电梯设备的传动机构(比如掉轮机构)、刹车机构或电机装置附近，用以监测关键部件的运动或接触摩擦温升。加速度传感器12附属安装在电梯设备的搭乘室20，比如粘贴在搭乘内。接近传感器13设置在搭乘室20相对于楼层的暂停位置，用以监测搭乘在每一层中是否停止到位或者错位。电机位置传感器14(优选是旋转编码器)与带动搭乘室20升降的电机的输出轴连接，可以监测电机的转动位置、速度、加速度等参数。

在一实施例中，电梯设备的搭乘室20设置有多媒体设备10，比如电梯广告终端。其中在该多媒体设备10中集成所述的传感器、物联网通用终端6。优选地，可以将加速度传感器12、物联网通用终端6、或网关等集成到电梯广告终端，由电梯广告终端供电和联网，不仅减少了成本，还能跟广告商提供良好的商业合作模式。

在一实施例中，所述的传感器可以与物联网通用终端6无线连接或者有线连接。当传感器是单独工作的无线传感器时，其可以由微型电池(比如氧化银电池、锂电池等)供电，也可以采用自充电式的电池，比如光波发电元件、压电陶瓷换能片等。尤其在电梯平时的上下加速运动的时候，可以带动搭乘室20中的传感器的压电陶瓷换能片动作，进行发电。这样可以完全实现传感器的免维护。

应注意到，现有技术中，其它有助于电梯运行监控的电气传感器(比如电压电流传感器)、磁感应传感器、重力传感器、电梯搭乘室20内的手机信号强弱传感器等，也可以应用到本发明的检测装置中。

参照图3，物联网通用终端6可以包括一个微处理器(MCU)；电池连接并用于物联网通用终端6内部供电的电源转换器；与微处理器连接的第一无线收发器、第二无线收发器；与微处理器连接的调试接口和按键；与微处理器连接的高速IO连接器；与电压调节器连接的电池；与所述无线收发器连接的天线连接器。第一无线收发器可以是5G通信模块，第二无线收发器可以是射频通信模块。当然，可以只有一个或更多个的无线通信模块，而不限制于附图中的实施例。

参照图4，MCU的NRST/PA1管脚与按键K1连接在电阻的低电位端，使得按下按键时，NRST/PA1管脚出现电平变化(比如高电平转成低电平)，从而触发MCU的逻辑程序工作或者重置MCU的设置。MCU的PA2-PA5接口可以连接到高速IO连接器J4，实现IO逻辑功能。MCU的PD和PB1、PB2接口连接至第一无线收发器U3的输入端，以收发数据。MCU的SPI通信端口PB5、PB6连接至第二无线收发器U4的输入端，以收发数据。MCU的SWM端口PA0连接至天线连接器JK2。MCU的PC2和PC3端口连接至串行通信接口。在本实施例中，MCU可以采用STM8嵌入式处理器(比如，意法半导体的商售MCU系列)。MCU还可以采用超低功耗的嵌入式处理器产品。无线收发器可以采用E18、E19的射频通信模块，也可以采用其它低功耗的通信模块，其与MCU的通信接口一般为SPI协议。其硬件设计上带有抗干扰屏蔽罩，使得模块的抗干扰能力大大提升。

根据本发明的电梯监测方法可以由物联网通用终端6、网关、云服务器中的任一者运行的应用程序来实施，其主要包括以下步骤：

A、定时或根据动作触发采集附加在电梯设备上的一个或多个传感器的监测数据；

B、分类处理所述传感器的监测数据，并分析数据关联的电梯状态异常级别情况；

C、如果确定状态异常级别达到故障级别，则通知检修。

参照图5，具体的步骤流程如下。

S101、通过集群式服务器2的云平台接入物联网中的目标电梯有关的传感器、通用终端6、监控端等设备；

S102、定时采集各个传感器的数据，或者采集物联网通用终端6所收集的传感器数据；

S103、判断传感器数据是否超出预警的阈值范围，是则执行下一步骤，否则更新设备状态数据，显示到用户控制端1，然后返回步骤S102；

S104、对异常数据进行集中分类分析，定位得到异常目标数据及其关联的电梯设备数据；

S105、联动其它网关或者物联网通用终端6，对异常目标数据关联的电梯设备或附近的电梯设备的传感器进行额外数据采集；

S106、将采集的数据与服务器中的历史经验数据进行匹配；

S107、判断目标电梯设备是否存在潜在故障，是则执行下一步骤，否则更新设备状态数据，显示到用户控制端1，然后返回步骤S102；

S108、发送警报和检修通知到服务器、用户控制端1等，通知人员进行检修或者维护。

其中，对于步骤S103，可以对每个传感器的数据预设一个电梯设备正常工作的阈值范围，例如电机工作温度范围、搭乘室20内的气温范围、搭乘室20停在每一层的高度位置的位置偏差范围等等。一般情况下，正常工作的电梯设备引起的每个传感器的输出数据都会落入其阈值范围内。当偶然情况出现数据超出范围，也不一定说明电梯设备有故障，可能是偶然性的人为或者环境引发，所以对于传感器数据超出范围的情况需要进一步通过步骤S104-S106进行分析。

对于步骤S104，由于现代楼宇中需要检测的电梯设备较多，同时出现的传感器异常数据校对，所以有必要对该数据进行分类，以方便后续的快速分析和定位问题设备。比如，可以根据传感器的类型进行温度数据、加速度数据等类别进行分类；也可以根据某电梯设备(搭乘室、电机、电气系统等)关联的传感器的异常数据进行分类。如果某类异常数据的持续时间、出现次数超过阈值，或者异常数值的幅值过大，则可以初步确定该类别的传感器对应的电梯设备为涉嫌故障设备。

对于步骤S105，关于涉嫌故障的设备，还需要进一步收集该设备有关的其它传感器的平时的数据，尽管这些数据处于正常的工作阈值范围。在一个实例中，如果电梯搭乘室20持续多次出现颤抖，触发加速度传感器12和位置传感器14多次异常数据上报，则需要进一步获取搭乘室20的重力传感器工作数据、电梯门接触传感器触发次数等，用于综合获知电梯是否经常满负荷工作、出现超载警报的次数、出现人手扮门次数等。

对于步骤S106，原本的异常数据连同步骤S105中附加采集的传感器数据组成集合，然后上传到服务器中进行大数据分析。一般可以将异常的传感器数据集与电梯行业的经验数据进行匹配，获得可能出现异常的设备的代码，为维护和检修工作提供便利。此外，云服务器还具有学习功能，可以根据每次检修的最终结果进行记录，并且与当时上传的异常数据集构成经验数据模板，供下次上报数据集的时候作为分析使用。

在根据本发明的方法的其它优选实施例中，步骤S108还可以包括，当某型号的电梯设备出现故障次数增多或者减少时，可以动态调整步骤S102中对该型号的电梯设备的监控频率的增加或减少。

应当认识到，本发明的方法实施例可以由计算机硬件、硬件和软件的组合、或者通过存储在非暂时性计算机可读存储器中的计算机指令来实现或实施。所述方法可以使用标准编程技术。每个程序可以以高级过程或面向对象的编程语言来实现以与计算机系统通信。然而，若需要，该程序可以以汇编或机器语言实现。在任何情况下，该语言可以是编译或解释的语言。此外，为此目的该程序能够在编程的专用集成电路上运行。

此外，可按任何合适的顺序来执行本文描述的过程的操作，除非本文另外指示或以其他方式明显地与上下文矛盾。本文描述的过程(或变型和/或其组合)可在配置有可执行指令的一个或多个计算机系统的控制下执行，并且可作为共同地在一个或多个处理器上执行的代码(例如，可执行指令、一个或多个计算机程序或一个或多个应用)、由硬件或其组合来实现。所述计算机程序包括可由一个或多个处理器执行的多个指令。

进一步，所述方法可以在可操作地连接至合适的任何类型的计算平台中实现，包括但不限于个人电脑、迷你计算机、主框架、工作站、网络或分布式计算环境、单独的或集成的计算机平台、或者与带电粒子工具或其它成像装置通信等等。本发明的各方面可以以存储在非暂时性存储介质或设备上的机器可读代码来实现，无论是可移动的还是集成至计算平台，如硬盘、光学读取和/或写入存储介质、RAM、ROM等，使得其可由可编程计算机读取，当存储介质或设备由计算机读取时可用于配置和操作计算机以执行在此所描述的过程。此外，机器可读代码，或其部分可以通过有线或无线网络传输。当此类媒体包括结合微处理器或其他数据处理器实现上文所述步骤的指令或程序时，本文所述的发明包括这些和其他不同类型的非暂时性计算机可读存储介质。当根据本发明所述的方法和技术编程时，本发明还包括计算机本身。

计算机程序能够应用于输入数据以执行本文所述的功能，从而转换输入数据以生成存储至非易失性存储器的输出数据。输出信息还可以应用于一个或多个输出设备如显示器。在本发明优选的实施例中，转换的数据表示物理和有形的对象，包括显示器上产生的物理和有形对象的特定视觉描绘。

以上所述，只是本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本发明的技术效果，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。在本发明的保护范围内其技术方案和/或实施方式可以有各种不同的修改和变化。

Claims (10)

1.一种基于物联网云平台的电梯监测装置，其特征在于，包括：

附加在电梯设备上的传感器，用于收集电梯设备的运行状态数据；以及

附加在电梯设备上的物联网通用终端(6)，其与所述传感器连接以获取传感器的输出数据，并通过网关转发到物联网云服务平台，

其中所述的传感器和物联网通用终端(6)不属于电梯系统原生设备。

2.根据权利要求1所述的电梯监测装置，其特征在于，所述的传感器包括以下器件中的任一个或多个：温度传感器(11)、加速度传感器(12)、接近传感器(13)、电机位置传感器(14)、电梯门接触传感器。

3.根据权利要求2所述的电梯监测装置，其特征在于：所述的温度传感器(11)附属安装在电梯设备的传动机构或电机装置附近；所述的加速度传感器(12)附属安装在电梯设备的搭乘室(20)内；所述的接近传感器(13)设置在搭乘室(20)相对于楼层的暂停位置；所述的电机位置传感器(14)与带动搭乘室(20)升降的电机的输出轴耦合。

4.根据权利要求1所述的电梯监测装置，其特征在于，还包括位于电梯设备的搭乘室(20)内的多媒体设备(10)，其中在该多媒体设备(10)中集成所述的传感器和/或物联网通用终端(6)。

5.根据权利要求1所述的电梯监测装置，其中：

所述的物联网通用终端(6)包括微处理器、与微处理器连接的IO连接器或串行通信接口、与微处理器连接的无线收发器；

所述的无线收发器包括射频通信模块和/或5G通信模块；

所述的射频通信模块与所述传感器连接以获取数据；

所述的物联网云服务平台运行在远程的集群式网络服务器中，该集群式服务器(2)通过通信转发器(4)以无线的方式通过一个或多个网关连接至所述的物联网通用终端(6)的无线收发器。

6.一种基于物联网云平台的电梯监测方法，用于上述权利要求1至5中任一权利要求所述的电梯监测装置，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

A、定时或根据动作触发采集所附加在电梯设备上的一个或多个传感器的监测数据；

B、分类处理所述传感器的监测数据，并分析数据关联的电梯状态异常级别情况；

C、如果确定状态异常级别达到故障级别，则通知检修。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤A包括：通过物云平台接入物联网目标电梯的传感器。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤B包括：定位异常数据目标，联动采集额外数据，查询故障数据库，以确定电梯状态异常级别。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤C包括：发出警报和通知检修，并反馈到云服务平台和用户监测设备终端进行信息推送。

10.一种计算机装置，包括存储器、处理器及储存在存储器上的计算机程序，其特征在于，所述处理器触发执行所述程序时实施如权利要求6至9中任一项权利要求所述的方法。