CN112141843B - 用于检测电梯制动器制动性能的动态检测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种用于检测电梯制动器制动性能的动态检测系统及方法，涉及电梯制动器制动性能检测领域。所述动态检测系统包括：多个数据采集节点，用于在电梯运行时采集电梯制动器的与制动性能相关的动态参数，并响应于汇聚节点的上传数据指令将所述动态参数发送给所述汇聚节点，其中，所述动态参数包括：闸瓦间隙、摩擦片温度、制动减速度、响应时间；汇聚节点，用于接收各数据采集节点发送的动态参数，并将所述动态参数发送给上位机；上位机，用于根据所述动态参数进行制动性能分析，根据分析结果判断所述电梯制动器是否失效。本发明实施例提供的动态检测系统及方法可以对电梯制动器的制动性能进行系统的实时检测，减少人力物力消耗。

Description

用于检测电梯制动器制动性能的动态检测系统及方法

技术领域

本发明涉及电梯制动器制动性能检测领域，具体而言，涉及一种用于检测电梯制动器制动性能的动态检测系统及方法。

背景技术

电梯制动系统是电梯能否安全运行的核心组成部分，电梯由运行到停止或者电梯需要紧急制停时都需要依靠电梯制动系统来控制制停，以保证电梯的安全。如果电梯制动系统的制动器部件存在制动力不足、卡阻等现象或者控制系统部件失效、电气粘连等，则会导致电梯制动系统制动的安全功能失效，从而可能导致电梯出现坠落、冲顶或剪切等严重的安全事故，使得乘客的生命财产安全遭受到巨大的威胁。

目前对电梯制动器的制动性能检验以人工经验模式为主，主要由人工主要检查以下项目：(1)制动器是否灵活，制动瓦是否紧密地贴合在制动轮的工作表面上，闸带与制动轮的接触面是否不小于闸带面积的80％，制动瓦同时离开制动轮，是否局部摩擦，在紧急拨动时，电梯的滑行距离按运行速度0.5m/s计算，是否超过100mm。(2)电磁摩擦片接头是否无松动情况，摩擦片外部是否有良好的绝缘保护，以防止短路。(3)制动器的销轴是否能自由活动，电梯铁是否可支动铁芯在铜套内滑动灵活。(4)制动带是否无油腻或油漆，以防制动滑程过大。(5)地脚栓是否转动，垫片是否移位。(6)检查两个铁芯的间隙，测量栓杆在松闸和制动状态下是否为不同长度。(7)制动轮表面是否无划痕的高温焦化颗粒。

这种主要依靠人为经验来对电梯制动器的制动性能进行安全评估的方法，无法对电梯制动器的制动性能进行系统的实时量化评估，并且需要耗费大量的人力物力。因此，亟需一种对电梯制动器的制动性能进行系统的、实时检测评估系统。

发明内容

本发明实施例提供一种用于检测电梯制动器制动性能的动态检测系统及方法，以用于对电梯制动器的制动性能进行全面的实时量化检测。

一方面，本发明实施例提供一种用于检测电梯制动器制动性能的动态检测系统，所述动态检测系统包括：

多个数据采集节点，用于在电梯运行时采集电梯制动器的与制动性能相关的动态参数，并响应于汇聚节点的上传数据指令将所述动态参数发送给汇聚节点，其中，所述动态参数包括：闸瓦间隙、摩擦片温度、制动减速度、响应时间；

所述汇聚节点，用于接收各数据采集节点发送的动态参数，并将所述动态参数发送给上位机；

所述上位机，用于根据所述动态参数进行制动性能分析，根据分析结果判断所述电梯制动器是否失效。

在本发明的一个实施例中，所述数据采集节点包括：闸瓦间隙采集节点、温度采集节点、制动减速度采集节点、响应时间采集节点。

在本发明的一个实施例中，所述闸瓦间隙采集节点包括：

电涡流位移传感器，设置在所述电梯制动器的闸瓦上，用于检测电梯运行时所述电梯制动器的闸瓦间隙；

第一调理及收发模块，用于对所述闸瓦间隙进行标准化处理并通过无线网络将处理后的闸瓦间隙发送给所述汇聚节点。

在本发明的一个实施例中，所述温度采集节点包括：

温度传感器，设置在所述电梯制动器的摩擦片上，用于检测电梯运行时所述电梯制动器的摩擦片温度；

第二调理及收发模块，用于对所述摩擦片温度进行标准化处理并通过无线网络将处理后的摩擦片温度发送给所述汇聚节点。

在本发明的一个实施例中，所述制动减速度采集节点包括：

加速度传感器，设置在所述电梯的轿厢上，用于检测电梯运行时电梯轿厢的加速度；

第三调理及收发模块，用于对所述加速度进行标准化处理得到制动减速度并将所述制动减速度通过无线网络发送给所述汇聚节点。

在本发明的一个实施例中，所述响应时间采集节点包括：

响应时间采集模块，用于根据所述制动减速度与电梯动作时间得到所述电梯制动器的响应时间；

收发模块，用于将所述响应时间通过无线网络发送给所述汇聚节点。

在本发明的一个实施例中，所述汇聚节点包括：监听模块和特征值模块；

所述监听模块用于将各动态参数的上限值分别发送给各数据采集节点，以便相应的数据采集节点在采集的动态参数的参数值未超过其对应的上限值时将所述参数值发送给所述监听模块，并且在采集的动态参数的参数值超过其对应的上限值时将所述参数值作为特征值发送给所述特征值模块；

所述特征值模块用于从各数据采集节点接收各动态参数的特征值，并将各动态参数的特征值发送给所述上位机，以便所述上位机根据各动态参数的特征值进行制动性能分析。

在本发明的一个实施例中，所述根据所述动态参数进行制动性能分析，根据分析结果判断所述电梯制动器是否失效包括：

将所述动态参数的特征值与通过电梯运行模型仿真计算的动态参数的理论值进行比较；

根据比较结果判断所述电梯制动器是否失效。

在本发明的一个实施例中，

所述上位机，还用于采用贝叶斯线性模型对各动态参数进行多元融合来计算所述电梯制动器的性能衰退参数，根据所述性能衰退参数评估所述电梯制动器的衰退程度。

在本发明的一个实施例中，其特征在于，

所述上位机，还用于根据所述性能衰退参数和制动器退化状态空间模型预测所述制动器的剩余寿命。

另一方面，本发明实施例提供一种用于检测电梯制动器制动性能的动态检测方法，所述动态检测方法包括：

通过多个数据采集节点在电梯运行时采集电梯制动器的与制动性能相关的动态参数，其中，所述动态参数包括：闸瓦间隙、摩擦片温度、制动减速度、响应时间；

各数据采集节点发送的动态参数通过汇聚节点发送给上位机；

通过所述上位机根据所述动态参数进行制动性能分析，根据分析结果判断所述电梯制动器是否失效。

在本发明的一个实施例中，所述数据采集节点包括：闸瓦间隙采集节点、温度采集节点、制动减速度采集节点、响应时间采集节点。

在本发明的一个实施例中，所述闸瓦间隙采集节点执行下述处理：

通过设置在所述电梯制动器的闸瓦上的电涡流位移传感器检测电梯运行时所述电梯制动器的闸瓦间隙；

通过第一调理及收发模块对所述闸瓦间隙进行标准化处理并通过无线网络将处理后的闸瓦间隙发送给所述汇聚节点。

在本发明的一个实施例中，所述温度采集节点执行下述处理：

通过设置在所述电梯制动器的摩擦片上的温度传感器检测电梯运行时所述电梯制动器的摩擦片温度；

通过第二调理及收发模块对所述摩擦片温度进行标准化处理并通过无线网络将处理后的摩擦片温度发送给所述汇聚节点。

在本发明的一个实施例中，所述制动减速度采集节点执行下述处理：

通过设置在所述电梯的轿厢上的加速度传感器检测电梯运行时电梯轿厢的加速度；

通过第三调理及收发模块对所述加速度进行标准化处理得到制动减速度并将所述制动减速度通过无线网络发送给所述汇聚节点。

在本发明的一个实施例中，所述响应时间采集节点执行下述处理：

通过响应时间采集模块来根据所述制动减速度与电梯动作时间得到所述电梯制动器的响应时间；

通过收发模块将所述响应时间通过无线网络发送给所述汇聚节点。

在本发明的一个实施例中，所述汇聚节点执行下述处理：

通过监听模块将各动态参数的上限值分别发送给各数据采集节点，以便相应的数据采集节点在采集的动态参数的参数值未超过其对应的上限值时将所述参数值发送给所述监听模块，并且在采集的动态参数的参数值超过其对应的上限值时将所述参数值作为特征值发送给特征值模块；

通过所述特征值模块从各数据采集节点接收各动态参数的特征值，并将各动态参数的特征值发送给所述上位机，以便所述上位机根据各动态参数的特征值进行制动性能分析。

在本发明的一个实施例中，所述根据所述动态参数进行制动性能分析，根据分析结果判断所述电梯制动器是否失效包括：

将所述动态参数的特征值与通过电梯运行模型仿真计算的动态参数的理论值进行比较；

根据比较结果判断所述电梯制动器是否失效。

在本发明的一个实施例中，所述方法还包括：

通过所述上位机采用贝叶斯线性模型对各动态参数进行多元融合来计算所述电梯制动器的性能衰退参数，根据所述性能衰退参数评估所述电梯制动器的衰退程度。

在本发明的一个实施例中，所述方法还包括：

通过所述上位机根据所述性能衰退参数和制动器退化状态空间模型预测所述制动器的剩余寿命。

相比于现有技术而言，采用本发明实施例提供的用于检测电梯制动器制动性能的动态检测系统及动态检测方法具有如下技术效果：

采用本发明实施例提供的动态检测系统及动态检测方法，可以实时采集电梯制动器的与制动性能有关的多元动态参数，根据实时采集的多元动态参数对电梯制动器的制动性能进行系统的实时的评估，提高电梯制动器制动性能检测的可靠性，节省人力成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简要的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例的附图，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了根据本发明实施例1的用于检测电梯制动器制动性能的动态检测系统的系统结构示意图；

图2示出了根据本发明实施例2的用于检测电梯制动器制动性能的动态检测系统的系统结构示意图；

图3示出了根据本发明实施例3的用于检测电梯制动器制动性能的动态检测系统的系统结构示意图；

图4示出了根据本发明实施例4的上位机判断电梯制动器是否失效的方法流程图；

图5示出了根据本发明实施例5的上位机评估电梯制动器的衰退程度并预测电梯制动器的剩余寿命的流程图；

图6示出了根据本发明实施例6的用于检测电梯制动器制动性能的动态检测方法的方法流程图。

具体实施方式

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方案对上述方案进行详细的说明。

【实施例1】

本实施例提供一种用于检测电梯制动器制动性能的动态检测系统。图1示出了根据本发明实施例1的用于检测电梯制动器制动性能的动态检测系统的系统结构示意图。如图1所示，本实施例所述的动态检测系统包括：

多个数据采集节点100，用于在电梯运行时采集电梯制动器的与制动性能相关的动态参数，并响应于汇聚节点200的上传数据指令将所述动态参数发送给汇聚节点200，其中，所述动态参数包括：闸瓦间隙、摩擦片温度、制动减速度、响应时间。

汇聚节点200，用于接收各数据采集节点发送的动态参数，并将所述动态参数发送给上位机300。

上位机300，用于根据所述动态参数进行制动性能分析，根据分析结果判断所述电梯制动器是否失效。

其中，各数据采集节点100与汇聚节点200之间，汇聚节点200与上位机300之间可以采用无线网络通信。

具体而言，按照制动器与曳引轮轴之间的连接方式，电梯制动器可分为抱闸制动器和盘式制动器。通过对现有技术的研究，发明人发现，不论哪种连接方式，电梯制动器都依靠摩擦力使电梯系统停转，电梯制动器工作时，一方面要克服由系统(包括轿厢、对重、载荷和钢丝绳等)在速度下引起的惯性载荷；另一方面要消耗由系统(包括轿厢、对重、载荷和钢丝绳等)负载引起的偏载载荷。因此，通过反复试验研究，本实施例采用闸瓦间隙、摩擦片温度、制动减速度以及响应时间作为评估电梯制动器制动性能的动态参数。

多个数据采集节点100可以分别设置在待检测电梯的相关零部件上。在待检测电梯运行时，各数据采集节点可以实时采集电梯制动器的闸瓦间隙、摩擦片温度、制动减速度、响应时间等与电梯制动器的制动性能有关的动态参数。其中，一个数据采集节点可以采集一种动态参数。在接收到汇聚节点200发送的上传数据指令后，响应于该上传数据指令，数据采集节点100可以通过无线网络，如2.4GHz WI-FI通信的方式，将动态参数的当前参数值发送给汇聚节点200。其中，为了提高数据传输速率，数据采集节点100可以采用SPI协议(Serial Peripheral Interface，一种高速的全双工通信协议)与汇聚节点200通信。

汇聚节点200可以接收上位机的指令向各数据采集节点分别发送上传数据指令，从而获取各动态参数的当前参数值。在接收到各数据采集节点100发送的动态参数的当前参数值后，汇聚节点200可以通过无线网络，如移动通信网络，将各动态参数的当前参数值实时发送给上位机300，以便上位机300根据各动态参数的当前参数值来实时分析待检测电梯中电梯制动器的制动性能。

在本实施例的一种实现方式中，汇聚节点200也可以按设定的采样频率向各数据采集节点100分别发送上传数据指令，以从各数据采集节点100获取各动态参数在各采样时间点的参数值，进而向上位机发送各动态参数在各采样时间点的参数值，以便上位机根据各动态参数在各采样时间点的参数值进行制动器制动性能分析。

上位机300在接收到汇聚节点200发送的各动态参数的当前参数值后，可以根据各动态参数的当前参数值对电梯制动器的制动性能进行实时分析。例如，可以将动态参数的当前参数值与预设的动态参数的动态范围进行比较，如果所述参数值超过所述动态范围，则判断所述电梯制动器失效，并进行告警。其中，所述预设的动态参数的动态范围可以根据GB7588-2003《电梯制造与安装全规范》以及经验标准设定。

相比于传统的通过人为手持检测仪器通过经验来对电梯制动器的制动性能进行评估而言，本实施例提供的动态检测系统可以实时采集电梯制动器的与制动性能有关的动态参数，根据实时采集的动态参数对电梯制动器的制动性能进行系统的实时的评估，提高电梯制动器制动性能检测和评估的可靠性，节省人力成本。

并且，相比于传统的现场布线的方式，本实施例提供的动态检测系统中，各数据采集节点与汇聚节点之间，汇聚节点与上位机之间均采用无线网络通信，各数据采集节点可以分布式大范围布点检测，可以降低检测成本，减少人力与物力消耗。

【实施例2】

图2示出了根据本发明实施例2的用于检测电梯制动器制动性能的动态检测系统的系统结构示意图。如图2所示，本实施例的动态检测系统中的数据采集节点包括：闸瓦间隙采集节点110、温度采集节点120、制动减速度采集节点130和响应时间采集节点140。这些数据采集节点可以分别用于采集电梯制动器的闸瓦间隙、摩擦片温度、制动减速度、响应时间。

其中，闸瓦间隙采集节点110具体地可以包括：电涡流位移传感器111和第一调理及收发模块112。电涡流位移传感器111可以设置在电梯制动器的闸瓦上，其可以在电梯运动时检测出电梯制动器的闸瓦间隙。第一调理及收发模块112与电涡流位移传感器111电连接，其可以包括第一调理模块以及第一无线通讯模块。第一调理模块可以将电涡流位移传感器111检测出的闸瓦间隙信号转换为标准信号，例如进行滤波、放大、模数转换等信号处理，并通过第一无线通讯模块将处理后得到的标准闸瓦间隙发送给汇聚节点200。其中，电涡流位移传感器可以选用TR电涡流位移传感器。

温度采集节点120具体地可以包括：温度传感器121和第二调理及收发模块122。温度传感器111可以设置在电梯制动器的摩擦片上，其可以检测出电梯运动时电梯制动器的摩擦片温度。第二调理及收发模块122与温度传感器121电连接，该第二调理及收发模块122可以包括第二调理模块和第二无线通讯模块。第二调理模块可以将温度传感器检测到的摩擦片温度进行标准化处理，例如，进行模数转换，从摩擦片温度中减去环境温度等处理，并通过第二无线通讯模块将处理后得到的摩擦片温度发送给汇聚节点200。相比于传统的通过检测摩擦片线圈电阻来间接检测摩擦片温度而言，本实施例可以通过温度传感器直接测量摩擦片温度，从而提高检测的准确性和实时性。其中，温度传感器可以选用BURKERT8400-PT100温度传感器。

制动减速度采集节点130具体地可以包括：加速度传感器131和第三调理及收发模块132。加速度传感器131可以设置在电梯轿厢上，其可以检测出电梯整体运动的整体加速度。第三调理及收发模块132与加速度传感器131电连接，该第三调理及收发模块132可以包括第三调理电路和第三无线通讯模块。第三调理电路可以将加速度传感器检测到的加速度进行标准化处理，例如，进行模数转换，对加速度进行处理得到电梯制动过程中的制动减速度，并通过无线通讯模块将处理后得到的制动减速度发送给汇聚节点200。其中，加速度传感器可以选用PCBP2CN加速度传感器。

响应时间采集节点140具体地可以包括：响应时间采集模块141和收发模块142。响应时间采集模块141可以与第三调理电路电连接，从第三调理电路获取制动减速度，并将制动减速度与电梯的动作时间同步，从而得到电梯制动器的响应时间，然后通过收发模块142将处理后得到的响应时间发送给汇聚节点200。

可以理解的是，制动减速度采集节点130和响应时间采集节点140的功能可以集合在一个采集节点中，该采集节点可以包括：加速度传感器、制动减速度模块、响应时间模块以及无线通讯模块。加速度传感器可以设置在电梯轿厢上，其可以检测出电梯整体运动的加速度。制动减速度模块可以获取加速度传感器检测出的电梯整体运动加速度，对该加速度进行处理得到出电梯制动过程中的制动减速度。响应时间模块可以将制动减速度与电梯的动作时间进行同步，从而得到电梯制动器的响应时间。无线通信模块可以将制动减速度计算模块计算出的制动减速度和响应时间模块得到的响应时间发送给汇聚节点200。

本实施例采用分离的模块化设计，将各动态参数的采集、数据处理、通讯等功能分离为独立的电路模块，便于进行后期维护，同时也便于后期添加功能或修改模块功能。

【实施例3】

图3示出了根据本发明实施例3的用于检测电梯制动器制动性能的动态检测系统的系统结构示意图。如图3所示，本实施例所述的动态检测系统中的汇聚节点200进一步地的包括：监听模块210和特征值模块220。

监听模块210用于将各动态参数的上限值分别发送给各数据采集节点，以便相应的数据采集节点在采集的动态参数的参数值未超过其对应的上限值时将所述参数值发送给所述监听模块，并且在采集的动态参数的参数值超过其对应的上限值时将所述参数值作为特征值发送给所述特征值模块；

特征值模块220用于从各数据采集节点接收各动态参数的特征值，并将各动态参数的特征值发送给所述上位机，以便所述上位机根据各动态参数的特征值进行制动性能分析。

具体而言，数据采集节点100在上电初始化之后可以处于监听模块210的网络频段并处于监听状态。在接收到监听模块210发送的邀请加入监听模块的无线网络的指令后，数据采集节点100可以加入到监听模块210的无线网络中，与监听模块210建立通信连接。之后，监听模块210可以将相应的动态参数的上限值发送给数据采集节点100。例如，将闸瓦间隙的上限值发送给闸瓦间隙采集节点，将摩擦片温度上限值发送给温度采集节点。之后，监听模块210可以向数据采集节点100发送上传数据指令。

在收到监听模块210发送的上传数据指令后，响应于该上传数据指令，数据采集节点100可以将采集到的动态参数的参数值与对应的上限值进行比较，如果采集的动态参数的参数值小于等于其对应的上限值，数据采集节点100可以将采集的动态参数的参数值发送给监听模块210。如果采集的动态参数的参数值大于其对应的上限值，则数据采集节点100可以从监听模块210的无线网络中退出并加入特征模块220的无线网络中，与特征值模块220建立通信连接。在与特征值模块220建立通信连接之后，数据采集节点100可以将采集的动态参数的参数值作为特征值发送给特征值模块220。发送之后，数据采集节点100可以从特征值模块220的无线网络中退出，等待监听模块210发送的下一次加入网络指令。

数据采集节点100与监听模块210或特征值模块220具体交互过程如下：

数据采集节点100在上电初始化之后处于监听模块210的无线网络频段且处于监听状态，在收到监听模块210的邀请加入网络指令之后，数据采集节点100可以向监听模块发出加入网络信息。监听模块210可以判断请求加入网络的数据采集节点是否可以加入网络，在判断结果为是的情况下，监听模块210可以向该数据采集节点发送应答指令，所述应答指令中可以包括节点加入成功的标志位。数据采集节点在接收到应答指令后，根据标志位判断加入网络成功。

数据采集节点100加入监听模块210的无线网络成功后，监听模块210可以向数据采集节点发送其对应的动态参数的上限值和上传数据指令。在收到监听模块210发送的上传数据指令后，响应于该上传数据指令，数据采集节点100可以将采集到的动态参数的参数值与对应的上限值进行比较，如果采集的动态参数的参数值不大于其对应的上限值，数据采集节点100可以将采集的动态参数的参数值发送给监听模块210。如果采集的动态参数的参数值大于其对应的上限值，则数据采集节点100可以向监听模块210发送申请退出监听模块网络的信息。监听模块210确定该数据采集节点可以退出网络后，可以向该数据采集节点发送应答指令，该应答指令中可以包括节点退出成功的标志位。在接收到应答指令后，数据采集节点100退出监听节点210的无线网络成功。

之后，数据采集节点可以申请加入特征值模块220的无线网络，并在入网成功后将动态参数的参数值作为特征值发送给特征值模块220。发送之后，数据采集节点可以退出特征值模块220的无线网络，再次回到监听状态，以等待监听模块210的下一次入网及上传数据指令。加入或退出特征值模块220的无线网络的过程与加入或退出监听模块210的无线网络的过程类似，可参见上述加入或退出监听模块210的无线网络的过程，在此不再赘述。

其中，数据采集节点100可以在本地保存本节点对应的动态参数的上限值，监听节点210仅需在与数据采集节点100第一次入网后向数据采集节点发送其对应的动态参数的上限值，无需重复发送。

在本实施例的一些实现方式中，在接收到监听模块210的入网指令后，数据采集节点100也可以同时与监听模块210和特征值模块220分别建立通信连接。之后，监听模块210可以向数据采集节点100发送上传数据指令。响应于该上传数据指令，数据采集节点100可以判断采集的动态参数的参数值是否超过其对应的上限值时，如果未超过，则数据采集节点100可以将该动态参数的参数值发送给监听模块210。如果超过，则数据采集节点100可以将该动态参数的参数值作为特征值发送给特征值模块210。之后，可以与监听模块210和特征值模块220断开连接，等待监听模块下一次的入网及上传数据指令。

特征值模块220从各数据采集节点接收到各动态参数的特征值后，可以将各动态参数的特征值通过无线网络发送给上位机300，从而使上位机300根据各动态参数的特征值来进行制动性能分析。

闸瓦间隙、制动减速度等动态参数为高频高精度参数，如果采集的动态参数全部无线传输给上位机，则会造成大量的数据冗余，并浪费大量的存储空间，甚至可能造成系统不稳定。电梯制动器大部分情况下都是正常工作的，本实施例基于压缩感知技术，通过提取动态参数的特征值，仅向上位机发送动态参数的特征值，可以降低数据传输的带宽压力和上位机的存储压力，提高数据采集节点的使用寿命和数据传输的可靠性，保证系统稳定。

在本实施例的一些实现方式中，各数据采集节点可以分别维护各自的本地时钟，以保证各项工作有序进行。数据采集节点的本地时钟可以采用32.768KHz的低速晶振。为避免时钟精度随工作环境的变换产生漂移，各数据采集节点每隔一段时间可以与服务器外部时钟进行一次时钟同步。

【实施例4】

在获取到各数据采集节点采集的各种动态参数后，上位机可以根据动态参数的参数值进行制动性能分析。本实施例提供一种上位机根据动态参数进行制动性能分析来判断电梯制动器是否失效的方法。图4示出了根据本发明实施例4的上位机判断电梯制动器是否失效的方法。如图4所示，本实施例所述的方法包括如下步骤：

S401：获取电梯运行过程中电梯制动器的与制动性能有关的各动态参数的理论值。

其中，可以在电梯系统模型的基础上，结合三维软件Solidworks、Adams等动力学仿真技术，建立电梯的三维动力学模型，并通过基于Adams的仿真计算来验证上述动力学模型的可靠性。在验证了该模型可靠性之后，可以采用该模型仿真分析电梯制动器在空载、满载、125％动载荷、150％静载荷、上行超速等多种工况下的动态参数，并最终得到理论计算下的电梯制动器运行过程中的闸瓦间隙、制动减速度、摩擦片温度和响应时间等与制动性能有关的动态参数的理论值，从而为实测结果提供重要对比分析依据。

S402：将采集的各动态参数的参数值与各动态参数的理论值进行比较。

其中，上位机可以将采集的各动态参数的参数值与相同载荷工况下各动态参数的理论值进行比较。

在本实施例的一些实现方式中，上位机也可以仅将采集的动态参数的特征值与相同载荷工况下对应的动态参数的理论值进行比较，而无需比较动态参数的所有参数值，从而减少计算量，节省上位机的计算资源。

S403：根据比较结果判断电梯制动器是否失效。

其中，如果采集的动态参数的参数值与动态参数的理论值偏差超过设定比例，则上位机可以判断电梯制动器失效。

S404：如果电梯制动器失效，则进行告警。

其中，在电梯制动器失效时，上位机可以在屏幕上显示告警信息，同时发出警报音，以提示电梯制动器失效。

【实施例5】

本实施例提供一种上位机根据动态参数进行制动性能分析的方法。图5示出了根据实施例5的评估电梯制动器衰退程度的流程示意图。如图5所示，除了实施例4所述的上位机可以根据采集的动态参数判断电梯制动器是否失效之外，本实施例所述上位机可以进一步根据采集的动态参数评估电梯制动器的衰退程度并预测电梯制动器的剩余寿命。所述方法包括：

S501：获取监测数据集；

其中，所述监测数据集包括采集的多组动态参数，一组动态参数包括各动态参数在同一采集时间点的参数值。获取的监测数据集可以表示为矩阵形式：X＝[X₁，X₂，…，X_k]，其中k表示监测参数(即动态参数)的个数，X_k是n行列向量，n表示监测的次数。

S502：将获取的监测数据集输入到贝叶斯线性模型中进行多元信号融合，得到表示电梯制动器性能衰退程度的性能衰退参数。

其中，可以通过下述公式估计制动器性能衰退程度的期望和方差：

C(θ|x，y)＝C(θ)-C(θ)X^T(XC(θ)X^T+C_e)^-1XC(θ)X^T

其中，X表示监测数据集，y表示性能退化程度，e表示测量误差，其服从正态分布e～N(0，σ²)。上述公式采用以下方法推导而出：

假设制动器的性能衰退程度可以通过以下监测参数(即与制动性能有关的动态参数)来表征，其中监测参数以矩阵X＝[X₁，X₂，…，X_k]表示，其中k表示监测参数的个数，X_k是n行列向量，n表示监测的次数。考虑到根据监测参数确定制动器性能大多有一定的误差，其误差以e表示，性能衰退与监测参数之间的关系，可以用如下随机方程表示：

其中

e_i相互独立其服从正态分布N(0，σ²)，其中σ²已知。

通过监测参数，计算

均值是E(θ)，协方差矩阵是C(θ)。在给定监测集X后，θ的先验期望值就转化为后验期望，通过选择系数，使Bayes MSE(mean square error)矩阵

最小，表达式为：

对于监测参数，一般假设其符合逆高斯分布，通过不断监测，其均值和方差也在不断更新。累计的状态监测参数量越多，其描述系统退化的精度和准确度越高。对于采集到的监测参数x及性能退化程度y，在x的后验分布满足高斯分布的情况下，均值E(θ|x，y)和协方差C(θ|x，y)可以表示为：

C(θ|x，y)＝C(θ)-C(θ)X^T(XC(θ)X^T+C_e)^-1XC(θ)X^T (4)

通过将采集的监测参数(与制动性能有关的动态参数)不断的带入上式，可以计算出电梯制动器制动性能衰退程度的期望和方差，从而根据所述期望和方差更为准确的量化评估电梯制动器制动性能的衰退程度。

S503：根据所述性能衰退参数和制动器退化状态空间模型预测制动器的剩余寿命。

具体而言，本实施例的制动器退化状态空间模型可以基于Gamma退化过程构建。典型的累积损伤过程Gamma过程具有平稳、独立增量等退化建模所需的所有属性，是一种描述设备退化过程的方法。

本实施例具体可以采用以下方法预测电梯制动器的剩余寿命：

步骤1：提取电梯制动器性能衰退程度的期望和方差计算结果。

其中，电梯制动器性能衰退程度的期望和方差可从步骤S502的多元融合过程中提取。

步骤2：利用均值和方差计算尺度参数。

其中，ω(t)＝y(t)-y(t₀)，表示t时刻到t₀时刻的累计退化量。

步骤3：计算形状参数α(t)的参数k和υ。α(t)是随时间变化的参数，根据若干次监测参数的均值和采集监测参数的时间，对公式(6)求对数后，可对此模型进行线性回归，计算得到

和

步骤4：计算性能可靠度，制动器可靠度表示为：

其中α和λ分别为形状参数和尺度参数；

为(Gamma函数)；形状参数随着性能衰退过程的改变而改变，可以假设反映退化量的形状参数的期望值与时间的幂成正比，即α(t)＝kt^υ。

将计算得到的参数

和

代入公式(7)，即可计算出给定阈值下的性能可靠度。

步骤5：确定可靠度阀值和剩余寿命。可靠性相比性能参数，更具有控制风险能力，因此在指定可靠性阈值(如90％)的情况下预测剩余寿命更加可靠。计算过程中，如依据性能衰退监测结果计算出的可靠度低于规定的可靠度阈值，则计算停止；如依据性能参数衰退监测结果计算出的可靠度高于可靠度阈值，则依据公式(5)，采用Monte-Carlo仿真方法计算剩余寿命。

S504：在屏幕上显示电梯制动器的性能衰退程度和剩余寿命。

本实施例通过贝叶斯线性模型融合多种与制动性能有关的动态参数的监测信息，可以综合反应制动器制动性能的衰退情况，降低根据单参数检测信息评估制动性能的误差率。

并且，本实施例充分考虑由监测参数本身和性能衰退过程的随机性导致的剩余寿命预测的随机性，综合利用状态监测、故障等多种属性的，可以协同处理量和质量之间的相互关系，在指定可靠性阈值(如90％)的情况下更加可靠的预测剩余寿命。

【实施例6】

图6示出了根据本发明实施例6的用于检测电梯制动器制动性能的动态检测方法。如图6所示，本实施例所述的动态检测方法包括：

S601：通过多个数据采集节点在电梯运行时采集电梯制动器的与制动性能相关的动态参数，其中，所述动态参数包括：闸瓦间隙、摩擦片温度、制动减速度、响应时间；

S602：各数据采集节点发送的动态参数通过汇聚节点发送给上位机；

S603：通过所述上位机根据所述动态参数进行制动性能分析，根据分析结果判断所述电梯制动器是否失效。

在本实施例的一种实现方式中，所述数据采集节点包括：闸瓦间隙采集节点、温度采集节点、制动减速度采集节点、响应时间采集节点。

在本实施例的一种实现方式中，所述闸瓦间隙采集节点执行下述处理：

通过设置在所述电梯制动器的闸瓦上的电涡流位移传感器检测电梯运行时所述电梯制动器的闸瓦间隙；

通过第一调理及收发模块对所述闸瓦间隙进行标准化处理并通过无线网络将处理后的闸瓦间隙发送给所述汇聚节点。

在本实施例的一种实现方式中，所述温度采集节点执行下述处理：

通过设置在所述电梯制动器的摩擦片上的温度传感器检测电梯运行时所述电梯制动器的摩擦片温度；

通过第二调理及收发模块对所述摩擦片温度进行标准化处理并通过无线网络将处理后的摩擦片温度发送给所述汇聚节点。

在本实施例的一种实现方式中，所述制动减速度采集节点执行下述处理：通过设置在所述电梯的轿厢上的加速度传感器检测电梯运行时电梯轿厢的加速度；

通过第三调理及收发模块对所述加速度进行标准化处理得到制动减速度并将所述制动减速度通过无线网络发送给所述汇聚节点。

在本实施例的一种实现方式中，所述响应时间采集节点执行下述处理：

通过响应时间采集模块来根据所述制动减速度与电梯动作时间计算所述电梯制动器的响应时间，从而得到所述电梯制动器的响应时间；

通过收发模块将所述响应时间通过无线网络发送给所述汇聚节点。

在本实施例的一种实现方式中，所述汇聚节点执行下述处理：

通过监听模块将各动态参数的上限值分别发送给各数据采集节点，以便相应的数据采集节点在采集的动态参数的参数值未超过其对应的上限值时将所述参数值发送给所述监听模块，并且在采集的动态参数的参数值超过其对应的上限值时将所述参数值作为特征值发送给特征值模块；

通过所述特征值模块从各数据采集节点接收各动态参数的特征值，并将各动态参数的特征值发送给所述上位机，以便所述上位机根据各动态参数的特征值进行制动性能分析。

在本实施例的一种实现方式中，所述根据所述动态参数进行制动性能分析，根据分析结果判断所述电梯制动器是否失效包括：

将所述动态参数的特征值与通过电梯运行模型仿真计算的动态参数的理论值进行比较；

根据比较结果判断所述电梯制动器是否失效。

在本实施例的一种实现方式中，所述方法还包括：

通过所述上位机采用贝叶斯线性模型对各动态参数进行多元融合来计算所述电梯制动器的性能衰退参数，根据所述性能衰退参数评估所述电梯制动器的衰退程度。

在本实施例的一种实现方式中，所述方法还包括：

通过所述上位机根据所述性能衰退参数和制动器退化状态空间模型预测所述制动器的剩余寿命。

本实施例所述的动态检测方法可采用上述实施例所述的动态检测系统来实现，其工作流程和处理方法可参见上述实施例中对动态检测系统的描述，在此不再赘述。

本说明书中使用的术语和措辞仅仅为了举例说明，并不意味构成限定。本领域技术人员应当理解，在不脱离所公开的实施方式的基本原理的前提下，对上述实施方式中的各细节可进行各种变化。因此，本发明的保护范围只由权利要求确定，在权利要求中，除非另有说明，所有的术语应按最宽泛合理的意思进行理解。

Claims (16)

1.一种用于检测电梯制动器制动性能的动态检测系统，其特征在于，所述动态检测系统包括：

多个数据采集节点，用于在电梯运行时采集电梯制动器的与制动性能相关的动态参数，并响应于汇聚节点的上传数据指令将所述动态参数发送给汇聚节点，其中，所述动态参数包括：闸瓦间隙、摩擦片温度、制动减速度、响应时间；

所述汇聚节点，用于接收各数据采集节点发送的动态参数，并将所述动态参数发送给上位机；

所述上位机，用于根据所述动态参数进行制动性能分析，根据分析结果判断所述电梯制动器是否失效；

其中，所述汇聚节点包括：监听模块和特征值模块；

所述监听模块用于将各动态参数的上限值分别发送给各数据采集节点，以便相应的数据采集节点在采集的动态参数的参数值未超过其对应的上限值时将所述参数值发送给所述监听模块，并且在采集的动态参数的参数值超过其对应的上限值时将所述参数值作为特征值发送给所述特征值模块；

所述特征值模块用于从各数据采集节点接收各动态参数的特征值，并将各动态参数的特征值发送给上位机，以便所述上位机根据各动态参数的特征值进行制动性能分析，根据分析结果判断所述电梯制动器是否失效；

其中，所述上位机根据所述动态参数进行制动性能分析，根据分析结果判断所述电梯制动器是否失效包括：将所述动态参数的特征值与通过电梯运行模型仿真计算的动态参数的理论值进行比较，其中，所述电梯运行模型为所述电梯的三维动力学模型；根据比较结果判断所述电梯制动器是否失效。

2.根据权利要求1所述的动态检测系统，其特征在于，所述数据采集节点包括：闸瓦间隙采集节点、温度采集节点、制动减速度采集节点、响应时间采集节点。

3.根据权利要求2所述的动态检测系统，其特征在于，所述闸瓦间隙采集节点包括：

电涡流位移传感器，设置在所述电梯制动器的闸瓦上，用于检测电梯运行时所述电梯制动器的闸瓦间隙；

第一调理及收发模块，用于对所述闸瓦间隙进行标准化处理并通过无线网络将处理后的闸瓦间隙发送给所述汇聚节点。

4.根据权利要求2所述的动态检测系统，其特征在于，所述温度采集节点包括：

温度传感器，设置在所述电梯制动器的摩擦片上，用于检测电梯运行时所述电梯制动器的摩擦片温度；

第二调理及收发模块，用于对所述摩擦片温度进行标准化处理并通过无线网络将处理后的摩擦片温度发送给所述汇聚节点。

5.根据权利要求2所述的动态检测系统，其特征在于，所述制动减速度采集节点包括：

加速度传感器，设置在所述电梯的轿厢上，用于检测电梯运行时电梯轿厢的加速度；

第三调理及收发模块，用于对所述加速度进行标准化处理得到制动减速度并将所述制动减速度通过无线网络发送给所述汇聚节点。

6.根据权利要求5所述的动态检测系统，其特征在于，所述响应时间采集节点包括：

响应时间采集模块，用于根据所述制动减速度与电梯动作时间得到所述电梯制动器的响应时间；

收发模块，用于将所述响应时间通过无线网络发送给所述汇聚节点。

7.根据权利要求1所述的动态检测系统，其特征在于，

所述上位机还用于采用贝叶斯线性模型对各动态参数进行多元融合来计算所述电梯制动器的性能衰退参数，根据所述性能衰退参数评估所述电梯制动器的衰退程度。

8.根据权利要求7所述的动态检测系统，其特征在于，

所述上位机还用于根据所述性能衰退参数和制动器退化状态空间模型预测所述制动器的剩余寿命。

9.一种用于检测电梯制动器制动性能的动态检测方法，其特征在于，所述动态检测方法包括：

通过多个数据采集节点在电梯运行时采集电梯制动器的与制动性能相关的动态参数，其中，所述动态参数包括：闸瓦间隙、摩擦片温度、制动减速度、响应时间；

各数据采集节点发送的动态参数通过汇聚节点发送给上位机；

通过所述上位机根据所述动态参数进行制动性能分析，根据分析结果判断所述电梯制动器是否失效；

其中，所述汇聚节点包括：监听模块和特征值模块；

所述监听模块用于将各动态参数的上限值分别发送给各数据采集节点，以便相应的数据采集节点在采集的动态参数的参数值未超过其对应的上限值时将所述参数值发送给所述监听模块，并且在采集的动态参数的参数值超过其对应的上限值时将所述参数值作为特征值发送给所述特征值模块；

所述特征值模块用于从各数据采集节点接收各动态参数的特征值，并将各动态参数的特征值发送给上位机，以便所述上位机根据各动态参数的特征值进行制动性能分析，根据分析结果判断所述电梯制动器是否失效；

其中，所述上位机根据所述动态参数进行制动性能分析，根据分析结果判断所述电梯制动器是否失效包括：将所述动态参数的特征值与通过电梯运行模型仿真计算的动态参数的理论值进行比较，其中，所述电梯运行模型为所述电梯的三维动力学模型；根据比较结果判断所述电梯制动器是否失效。

10.根据权利要求9所述的动态检测方法，其特征在于，所述数据采集节点包括：闸瓦间隙采集节点、温度采集节点、制动减速度采集节点、响应时间采集节点。

11.根据权利要求10所述的动态检测方法，其特征在于，所述闸瓦间隙采集节点执行下述处理：

通过设置在所述电梯制动器的闸瓦上的电涡流位移传感器检测电梯运行时所述电梯制动器的闸瓦间隙；

通过第一调理及收发模块对所述闸瓦间隙进行标准化处理并通过无线网络将处理后的闸瓦间隙发送给所述汇聚节点。

12.根据权利要求10所述的动态检测方法，其特征在于，所述温度采集节点执行下述处理：

通过设置在所述电梯制动器的摩擦片上的温度传感器检测电梯运行时所述电梯制动器的摩擦片温度；

通过第二调理及收发模块对所述摩擦片温度进行标准化处理并通过无线网络将处理后的摩擦片温度发送给所述汇聚节点。

13.根据权利要求10所述的动态检测方法，其特征在于，所述制动减速度采集节点执行下述处理：

通过设置在所述电梯的轿厢上的加速度传感器检测电梯运行时电梯轿厢的加速度；

通过第三调理及收发模块对所述加速度进行标准化处理得到制动减速度并将所述制动减速度通过无线网络发送给所述汇聚节点。

14.根据权利要求13所述的动态检测方法，其特征在于，所述响应时间采集节点执行下述处理：

通过响应时间采集模块来根据所述制动减速度与电梯动作时间得到所述电梯制动器的响应时间；

通过收发模块将所述响应时间通过无线网络发送给所述汇聚节点。

15.根据权利要求10所述的动态检测方法，其特征在于，所述方法还包括：

通过所述上位机采用贝叶斯线性模型对各动态参数进行多元融合来计算所述电梯制动器的性能衰退参数，根据所述性能衰退参数评估所述电梯制动器的衰退程度。

16.根据权利要求15所述的动态检测方法，其特征在于，所述方法还包括：

通过所述上位机根据所述性能衰退参数和制动器退化状态空间模型预测所述制动器的剩余寿命。

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