CN112811291B - 自动扶梯上的物联网上的传感器融合 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于自动扶梯的监测系统，其包括：本地网关装置；分析机，其通过云计算网络与本地网关装置通信；乘客检测机，其通过云计算网络与分析机通信，乘客检测机配置成确定自动扶梯的乘客数据；以及感测设备，其通过短程无线协议与本地网关装置进行无线通信，感测设备包括：惯性测量单元传感器，其配置成检测自动扶梯的加速度数据，其中，感测设备、本地网关装置以及分析机中的至少一个配置成响应于至少加速度数据而确定自动扶梯的基于状况的监测(CBM)健康评分，其中，分析机配置成响应于至少乘客数据而调整CBM健康评分。

Description

自动扶梯上的物联网上的传感器融合
技术领域
本文中的实施例涉及输送系统的领域，并且具体地涉及用于监测输送系统的输送设备的方法和设备。
背景技术
输送系统(诸如例如电梯系统、自动扶梯系统以及移动步道)内的输送设备的健康可能可以难以确定和/或确定成本高。
发明内容
根据实施例，提供了一种用于自动扶梯的监测系统，监测系统包括：本地网关装置；分析机，其通过云计算网络与本地网关装置通信；乘客检测机，其通过云计算网络与分析机通信，乘客检测机配置成确定自动扶梯的乘客数据；以及感测设备，其通过短程无线协议与本地网关装置进行无线通信，感测设备包括：惯性测量单元传感器，其配置成检测自动扶梯的加速度数据，其中，感测设备、本地网关装置以及分析机中的至少一个配置成响应于至少加速度数据而确定自动扶梯的基于状况的监测(CBM)健康评分，其中，分析机配置成响应于至少乘客数据而调整CBM健康评分。
除了本文中所描述的特征中的一个或多个之外或作为备选方案，另外的实施例可以包括：麦克风，其配置成检测自动扶梯的声音数据，其中，CBM健康评分响应于加速度数据和声音数据中的至少一个而确定。
除了本文中所描述的特征中的一个或多个之外或作为备选方案，另外的实施例可以包括：分析机配置成响应于乘客数据而调整自动扶梯的维护时刻表(schedule)。
除了本文中所描述的特征中的一个或多个之外或作为备选方案，另外的实施例可以包括：乘客检测机包括相机、光幕、载荷传感器以及在线数据库中的至少一个。
除了本文中所描述的特征中的一个或多个之外或作为备选方案，另外的实施例可以包括：感测设备配置成响应于加速度数据和声音数据中的至少一个而确定自动扶梯的CBM健康评分。
除了本文中所描述的特征中的一个或多个之外或作为备选方案，另外的实施例可以包括：感测设备配置成将加速度数据和声音数据传送到本地网关装置，并且本地网关装置配置成响应于加速度数据和声音数据中的至少一个而确定自动扶梯的CBM健康评分。
除了本文中所描述的特征中的一个或多个之外或作为备选方案，另外的实施例可以包括：感测设备配置成通过本地网关装置和云计算网络将加速度数据和声音数据传送到分析机，并且其中，分析机配置成响应于加速度数据和声音数据中的至少一个而确定自动扶梯的CBM健康评分。
除了本文中所描述的特征中的一个或多个之外或作为备选方案，另外的实施例可以包括：感测设备位于自动扶梯的扶手内,并且与扶手一起移动。
除了本文中所描述的特征中的一个或多个之外或作为备选方案，另外的实施例可以包括：感测设备附接到自动扶梯的梯级链(step chain)，并且与梯级链一起移动。
除了本文中所描述的特征中的一个或多个之外或作为备选方案，另外的实施例可以包括：感测设备静止，并且定位成接近所述自动扶梯的梯级链或所述自动扶梯的驱动机器。
除了本文中所描述的特征中的一个或多个之外或作为备选方案，另外的实施例可以包括：感测设备附接到自动扶梯的驱动机器的移动构件。
除了本文中所描述的特征中的一个或多个之外或作为备选方案，另外的实施例可以包括：驱动机器的移动构件是驱动自动扶梯的梯级链的输出滑轮。
除了本文中所描述的特征中的一个或多个之外或作为备选方案，另外的实施例可以包括：感测设备使用用以检测小于10 Hz的低频振动的惯性测量单元传感器和用以检测高频振动大于10 Hz的麦克风中的至少一个。
根据另一个实施例，提供了一种用于自动扶梯的监测系统。监测系统包括：本地网关装置；分析机，其通过云计算网络与本地网关装置通信；气象数据源，其通过云计算网络与分析机通信，气象数据源配置成获得在自动扶梯的位置处的气象数据；以及感测设备，其通过短程无线协议与本地网关装置进行无线通信，感测设备包括：惯性测量单元传感器，其配置成检测自动扶梯的加速度数据，其中，感测设备、本地网关装置以及分析机中的至少一个配置成响应于至少加速度数据而确定自动扶梯的基于状况的监测(CBM)健康评分，其中，分析机配置成响应于至少气象数据而调整CBM健康评分。
除了本文中所描述的特征中的一个或多个之外或作为备选方案，另外的实施例可以包括：麦克风，其配置成检测所述自动扶梯的声音数据，其中，所述CBM健康评分响应于所述加速度数据和所述声音数据中的至少一个而确定。
除了本文中所描述的特征中的一个或多个之外或作为备选方案，另外的实施例可以包括：分析机配置成响应于气象数据而调整自动扶梯的维护时刻表。
除了本文中所描述的特征中的一个或多个之外或作为备选方案，另外的实施例可以包括：感测设备配置成响应于加速度数据和声音数据中的至少一个而确定自动扶梯的CBM健康评分。
除了本文中所描述的特征中的一个或多个之外或作为备选方案，另外的实施例可以包括：感测设备配置成将加速度数据和声音数据传送到本地网关装置，并且本地网关装置配置成响应于加速度数据和声音数据中的至少一个而确定自动扶梯的CBM健康评分。
除了本文中所描述的特征中的一个或多个之外或作为备选方案，另外的实施例可以包括：感测设备配置成通过本地网关装置和云计算网络将加速度数据和声音数据传送到分析机，并且其中，分析机配置成响应于加速度数据和声音数据中的至少一个而确定自动扶梯的CBM健康评分。
根据另一个实施例，提供了一种监测自动扶梯的方法，方法包括：使用位于感测设备中的惯性测量单元传感器来检测自动扶梯的加速度数据；响应于至少加速度数据而确定自动扶梯的基于状况的监测(CBM)健康评分；获得在自动扶梯的位置处的气象数据；检测自动扶梯的乘客数据；以及响应于气象数据和乘客数据中的至少一个而调整CBM健康评分。
本公开的实施例的技术效果包括使用加速度数据、气象数据以及乘客数据中的至少一个来监测自动扶梯系统的健康。
前文的特征和元件可以无排他性地组合成各种组合，除非另外明确地指示。这些特征和元件以及其操作将鉴于下文中的描述和附图而变得更明显。然而，应当理解，下文中的描述和附图旨在本质上为说明性和解释性的，而非限制性的。
附图说明
本公开经由示例来图示，而非在附图中受限制，在附图中，同样的参考标号指示类似的元件。
图1是根据本公开的实施例的自动扶梯系统和监测系统的的示意图示；
图2是根据本公开的实施例的图1的监测系统的感测设备的示意图示；以及
图3是根据本公开的实施例的监测自动扶梯的方法的流程图。
具体实施方式
图1图示自动扶梯10。应当在随后的描述中变得明显的是，本发明可适用于其它乘客输送机系统，诸如移动走道。自动扶梯10大体上包括在下层站14与上层站16之间延伸的桁架12。多个相继地连接的梯级或踩踏板18连接到梯级链20，并且行进通过桁架12内的闭环路径。成对的栏杆22包括移动扶手24。驱动机器26或驱动系统典型地位于上层站16下面的机器空间28中；然而，额外的机器空间28’能够位于下层站14下面。驱动机器26配置成通过梯级链20驱动踩踏板18和/或扶手24。驱动机器26在正常操作状况下操作成使踩踏板18以期望的速度沿所选取的方向移动。
在位于下层站14和上层站16下面的调头区域19中，踩踏板18作出180度前进方向改变。踩踏板18枢转地附接到梯级链20，并且顺着梯级链20的闭环路径前进，从而从一个层站运行到另一个层站并且再次返回。
驱动机器26包括诸如马达输出滑轮之类的第一驱动部件32，第一驱动部件32通过带减速组件36连接到驱动马达34，带减速组件36包括诸如输出滑轮之类的第二驱动部件38，第二驱动部件38由诸如输出带之类的张紧部件39驱动。一些实施例中的第一驱动部件32是驱动部件，并且第二驱动部件38是被驱动的部件。
如本文中所使用的，在各种实施例中，第一驱动部件32和/或第二驱动部件可以是任何类型的旋转装置，诸如滑轮、皮带轮、齿轮、轮、链轮、嵌齿论、小齿轮等等。在各种实施例中，张紧部件39能够构造为链、带、线缆、薄带、条带、条或使两个元件操作性地连接以从一个元件向另一个元件提供驱动力的任何其它类似装置。例如，张紧部件39可以是在第一驱动部件32与第二驱动部件38之间延伸并且使第一驱动部件32和第二驱动部件38操作性地连接的任何类型的互连部件。在一些实施例中，如图1中所示出的，第一驱动部件32和第二驱动部件可以提供带减速。例如，第一驱动部件32可以在直径上是大约75 mm(2.95英寸)，而第二驱动部件38可以在直径上是大约750 mm(29.53英寸)。带减速例如允许置换滑轮，以针对50或60 Hz电力供应功率应用或不同的梯级速度而改变速度。然而，在其它实施例中，第二驱动部件38可以基本上类似于第一驱动部件32。
如所注意到的，第一驱动部件32由驱动马达34驱动，并且因而配置成驱动张紧部件39和第二驱动部件38。在一些实施例中，第二驱动部件38可以是通过借助于张紧部件39来在第一驱动部件32与第二驱动部件38之间操作性地连接而驱动的惰齿轮或类似装置。张紧部件39围绕由第一驱动部件32和第二驱动部件38设定的环路行进，在下文中，该环路可以被称为小的环路。小的环路被提供来驱动由梯级链20组成的较大的环路，并且例如由输出滑轮40驱动。在正常操作状况下，张紧部件39和梯级链20基于当由驱动马达34驱动时第一驱动部件32的移动速度而一致地移动。
自动扶梯10还包括与驱动马达34进行电子通信的控制器115。如所示出的，控制器115可以位于自动扶梯10的机器空间28中，并且配置成控制自动扶梯10的操作。例如，控制器115可以向驱动马达34提供驱动信号，以通过梯级链20控制踩踏板18的加速度、减速度、停止等等。控制器115可以是如下的电子控制器：包括处理器及相关联的存储器，存储器包括计算机可执行指令，计算机可执行指令在由处理器执行时，使得处理器实行各种操作。处理器可以是但不限于各种各样的可能的架构中的任一种的单处理器或多处理器系统，包括同构或异构布置的现场可编程门阵列(FPGA)、中央处理单元(CPU)、专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)或图形处理单元(GPU)硬件。存储器可以是但不限于随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)或其它电子、光学、磁性或任何其它计算机可读介质。
虽然在本文中描述为特定的自动扶梯驱动系统和特定的构件，但这仅仅是示范性的，并且本领域技术人员将意识到，其它自动扶梯系统构造可以与本文中所公开的本发明一起操作。
自动扶梯10的元件和构件可能遭受疲劳、磨损和撕裂或其它损伤，以致于有损自动扶梯10的健康。本文中所公开的实施例力图为图1的自动扶梯10提供监测系统200。
根据本公开的实施例，在图1中图示监测系统200。监测系统200包括一个或多个感测设备210，感测设备210配置成检测自动扶梯10的传感器数据202，处理传感器数据202，并且将经处理的传感器数据202a(例如，基于状况的监测(CBM)健康评分318)传送到云连接的分析机280。备选地，传感器数据202可以原始地发送到本地网关装置240和分析机280中的至少一个，在该处将处理原始传感器数据202b。经处理的传感器数据202a可以仅仅为CBM健康评分318。基于由感测设备210收集的传感器数据202的类型，分析机280能够通过网络250选择来自不同的感测设备210的传感器数据202如何彼此合作。
原始传感器数据202b和/或经处理的传感器数据202a可以在本地网关装置240与网络250之间以数据包207传送。数据包207可以使用利用有效载荷及消息加密(例如，AES256)的安全互联网协议(例如，UDP、TCP)来传送。数据包207可以按所选择的频率以高效方式传送。例如，可以每两分钟传送数据包207，以使用动态IP地址或静态IP地址来建立不间断连接。数据包207可以使用数据压缩(例如，MQTT)来传送，以必须具有与网络250的双向通信。可以传递诸如例如心跳数据、远程(介入)命令、对固件的空中更新之类的信息。心跳数据可以包括关于自动扶梯10的状态的信息。介入命令可以包括能够发送到装置以改变装置的操作的命令。在实施例中，数据压缩是MQTT数据压缩。传感器数据202的压缩不影响传感器数据202与其它传感器数据202交互的方式。经处理的传感器数据202a和原始传感器数据202b可以经由网络250而可用。
传感器数据202可以包括但不限于压力数据314、振动特性(即，在某一时段内的振动)或加速度数据312和声音数据316。加速度数据312可以是自动扶梯10的加速度数据312的导数或积分，诸如例如位置距离、速度、加加速度(jerk)、加加加速度(jounce)、痉挛度(snap)……等等。传感器数据202还可以包括光、湿度以及温度数据或任何其它期望的数据参数。应当意识到，虽然特定系统在示意框图中单独地定义，但系统中的每个或任一个可以另外经由硬件和/或软件来组合或分离。例如，感测设备210可以是单个传感器或可以是多个单独的传感器。
监测系统200可以包括位于自动扶梯10的各种位置中的一个或多个感测设备210。在一个示例中，感测设备210可以定位成附接到扶手24或定位于扶手24内并且与扶手24一起移动。在另一个示例中，感测设备210是静止的，并且定位成接近驱动机器26或梯级链20。在另一个示例中，感测设备210可以附接到梯级链20，并且与移动的梯级链20一起移动。在另一个示例中，感测设备210可以附接到踩踏板18，并且与踩踏板18一起移动。在另一个示例中，感测设备210可以附接到驱动机器26，并且相对于移动的梯级链20而移动。在另一个实施例中，感测设备210可以附接到驱动机器26的移动构件。驱动机器26的移动构件可以是驱动自动扶梯10的梯级链20的输出滑轮40。云计算网络250使得有可能基于显示于计算装置400上的期望的结果而自动地选择感测设备210。这可以避免在所有自动扶梯10中具有相同的感测设备210。因而，云计算网络250中的算法可能能够以如下方式合作，使得可用的来自感测设备 210的经处理的传感器数据202a或原始传感器数据202b创建所选择的结果或返回“消息不可用”。例如，加速度数据312(即，振动数据)和声音数据316可以按如下方式合作，使得如果多个感测设备210找到故障，则故障仅显示于计算装置上。在缺失传感器数据202(例如，振动/加速度数据312)的情况下将发送“消息不可用”。
在实施例中，感测设备210配置成在将传感器数据202传送到分析机280之前，通过处理方法(诸如例如边缘处理)而处理传感器数据202。有利地，利用边缘处理有助于通过减少需要转移的数据的量而节能。在另一个实施例中，感测设备210配置成将原始并且未被处理的原始传感器数据202b传送到分析机280，以便处理。
传感器数据202的处理可以揭示诸如下者的数据：例如，振动、振动特性、声音、温度、自动扶梯10的加速度、自动扶梯的减速度、自动扶梯乘坐性能、紧急停止等等。
分析机280可以是诸如例如台式电脑、基于云的计算机和/或基于云的人工智能(AI)计算系统之类的计算装置。分析机280也可以是典型地由人携带的计算装置，诸如例如智能电话、PDA、智能手表、平板电脑、膝上型电脑等等。分析机280也可以是一起同步的两个单独的装置，诸如例如通过互联网连接而同步的蜂窝电话和台式电脑。
分析机280可以是电子控制器，该电子控制器包括处理器282及相关联的存储器284，存储器284包括计算机可执行指令，其在由处理器282执行时，使得处理器282实行各种操作。处理器282可以是但不限于各种各样的可能的架构中的任一种的单处理器或多处理器系统，包括同构或异构布置的现场可编程门阵列(FPGA)、中央处理单元(CPU)、专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)或图形处理单元(GPU)硬件。存储器284可以是但不限于随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)或其它电子、光学、磁性或任何其它计算机可读介质。
感测设备210配置成经由短程无线协议203来将原始传感器数据202b或经处理的传感器数据202a传送到本地网关装置240。短程无线协议203可以包括但不限于蓝牙、BLE、Wi-Fi、LoRa、insignu、enOcean、Sigfox、HaLow(801.11ah)、zWave、ZigBee、无线M-Bus或本领域技术人员所知的其它短程无线协议。在实施例中，本地网关装置240可以利用消息队列遥测传输(MQTT或MQTT SN)来与感测设备210通信。有利地，MQTT使网络带宽和装置资源要求最小化，这帮助减少本地网关装置240和感测设备210中的功率消耗，同时有助于确保可靠性和消息递送。在使用短程无线协议203的情况下，感测设备210配置成将原始或被处理的传感器数据202直接地传送到本地网关装置240，并且本地网关装置240配置成通过网络250将原始或被处理的传感器数据202传送到分析机280或传送到控制器115。网络250可以是诸如下者的计算网络：例如，云计算网络、蜂窝网络或本领域技术人员所知的任何其它计算网络。在使用长程无线协议204的情况下，感测设备210配置成通过网络250将传感器数据202传送到分析机280。长程无线协议204可以包括但不限于蜂窝、3G、4G、5G、Cat M1、Weightless(即P窄带物联网协议)、LTE(NB-IoT、CAT M1)、LoRa、Satellite、Ingenu或SigFox。本地网关装置240可以使用短程无线协议203来通过硬接线连接和/或无线连接而与控制器115通信。
感测设备210可以配置成检测包括沿任何数量的方向的加速度的传感器数据202。在实施例中，感测设备210可以检测包括沿着三个轴(X轴、Y轴以及Z轴)的加速度数据312的传感器数据202。如图1中所图示的，X轴和Y轴可以形成与踩踏板18平行的平面，并且Z轴垂直于踩踏板18。Z轴平行于竖直方向或重力方向。X平行于踩踏板18的水平移动，而Y轴垂直于踩踏板18的水平移动。
在图1中，还示出计算装置400。计算装置400可以属于在自动扶梯10上工作或监测自动扶梯10的自动扶梯机械工/技术员。计算装置400可以是典型地由人携带的诸如台式电脑或移动式计算装置之类的计算装置，诸如例如智能电话、PDA、智能手表、平板电脑、膝上型电脑等等。计算装置400可以包括显示装置，以便机械工可以在视觉上看到传感器数据202或自动扶梯10的CBM健康评分318。如图1中所示出的，计算装置400可以包括处理器420、存储器410、通信模块430以及应用440。处理器420能够是计算机处理器，诸如微处理器、微控制器、数字信号处理器、专用集成电路、可编程逻辑装置和/或现场可编程门阵列中的任何类型或组合。存储器410是在计算装置400中有形地体现的非暂时性计算机可读存储介质的示例，包括例如作为固件而存储于计算装置400中的可执行指令。通信模块430可以实现一个或多个通信协议，诸如例如短程无线协议203和长程无线协议204。通信模块430可以与控制器115、感测设备210、网络250以及分析机280中的至少一个通信。在实施例中，通信模块430可以通过网络250与分析机280通信。
通信模块430配置成从网络250和分析机280接收CBM健康评分318和/或传感器数据202。应用440配置成在计算装置400上生成图形用户界面，以显示CBM健康评分318。应用440可以是直接地安装于计算装置400的存储器410上和/或远程地安装并且可通过计算装置400访问的计算机软件(例如，作为服务的软件)。
在图1中，还示出气象数据源700，气象数据源700配置成向自动扶梯10的控制器115、分析机280以及计算装置400中的至少一个提供气象数据710。气象数据源700可以通过网络250与自动扶梯10的控制器115、分析机280以及计算装置400中的至少一个进行无线电子通信。气象数据源700可以通过长程无线协议204与网络250进行无线电子通信。气象数据源可以是检测气象数据710的一个或多个气象站，并且/或者气象数据源700可以是在线气象数据库，诸如例如国家气象服务或欧洲中期气象预报中心。气象数据710可以包括在自动扶梯10的位置处的气象状况，气象状况包括以往气象状况、目前气象状况以及未来气象状况，诸如例如雨、雪、冻雨、温度、风、雾、湿度、能见度、压力、露点、雷电、空气质量等等。气象数据710可以帮助解释为何自动扶梯10不良地运行，如果刚刚下雪并且尘土/碎石正被跟踪到踩踏板18中的情况下，或者如果雨水正涌到自动扶梯10，从而迫使自动扶梯10关闭。分析机280配置成基于气象数据710而调整CBM健康评分318。
另外，分析机280可以配置成命令自动扶梯10的控制器155响应于气象数据710而调整自动扶梯10的操作。例如，如果根据气象数据710而预测在自动扶梯10的位置中发生洪流，则自动扶梯10可以在洪流之前关闭，以保护自动扶梯10。
在图1中，还示出乘客检测机800，乘客检测机800配置成将乘客数据810发送到自动扶梯10的控制器115、分析机280以及计算装置400中的至少一个。乘客数据810可以包括当前乘坐自动扶梯的乘客的近似数量或未来将乘坐自动扶梯的乘客的近似数量。乘客检测机800可以通过网络250与自动扶梯10的控制器115、分析机280以及计算装置400中的至少一个进行无线电子通信。乘客检测机800可以通过长程无线协议204与网络250进行无线电子通信。乘客检测机800可以是相机822、光幕824、位于上层站16或下层站14处的地板处的载荷传感器826和/或在线数据库828。
相机822可以是利用用于人员计数的图像识别(例如，神经网络)的摄像机、2D相机、3D相机、热像仪、红外相机或本领域技术人员所知的类似相机。相机822可以定位成接近自动扶梯10或定位于远离自动扶梯10的区域中。例如，相机822可以位于火车或运动场的出口处，在那里相当大数量的离开的个体可能被预期使用自动扶梯10。在线数据库828可以是可以指示乘客何时可能正使用自动扶梯10的在线日程表。在线日程表可以是火车或运动场的如下的在线日程表：可以指示个体何时可能正离开火车或运动场并且正使用自动扶梯10。当该乘客数据810被报告给分析机280时，分析机280能够更好地预测自动扶梯10的未来使用，其可能影响自动扶梯10的操作和自动扶梯10的维护时刻表850。维护时刻表850可以是对于自动扶梯10的所计划的维护的时刻表，并且可以存储于分析机280的存储器284中。
光幕824可以是如下的人类检测装置：投射光束，并且检测光束何时被个体穿过，以便对穿过光束的个体的数量进行计数。光幕824可以定位成接近自动扶梯10(例如，靠近自动扶梯10的位于下层站14或上层站16处的入口)或定位于远离自动扶梯10的区域中。例如，光幕824可以位于火车或运动场的出口处，在火车或运动场的出口处，相当大数量的离开的个体可能被预期使用自动扶梯10。当该乘客数据810被报告给分析机280时，分析机280能够更好地预测自动扶梯10的未来使用，其可能影响操作和维护时刻表850。例如，如果在线数据库828、光幕824以及相机822 中的一个检测到运动场处的运动事件刚刚结束，则分析机280可以指导自动扶梯10的控制器115调整踩踏板18的移动方向，以确保使乘客移动远离运动区域。
载荷传感器826可以是如下的单独的载荷传感器：测量接近下层站14或上层站16的地板上的载荷，以便确定多少乘客正搭乘自动扶梯10。备选地，载荷传感器826可以使用自动扶梯10的控制器115来确定踩踏板上的载荷。例如，踩踏板18上的载荷可以通过检测驱动机器26上的载荷的改变而确定。驱动机器26上的载荷的改变能够与踩踏板18上的载荷的改变相关联。
驱动机器26上的载荷可以通过检测驱动机器26以指定的速度操作自动扶梯所要求的电网电流的改变而确定。踩踏板18上的载荷的增大将要求驱动机器26更努力地工作以使踩踏板18移动，因而从电网源到驱动机器26的电流将增大。电流的增大可以与利用自动扶梯10的乘客的数量成比例，并且因而乘客的数量可以由电流的增大而确定。
另外，驱动机器26上的载荷可以通过将应变计放置于第二驱动部件38的轴承上而确定，并且通过测量应变计的位移，能够验证自动扶梯的载荷。
描绘乘客对自动扶梯10的使用的乘客数据810的检测可能对自动扶梯10和自动扶梯10的个别的构件的磨损和老化造成影响。因而，分析机280可以配置成响应于乘客数据810而调整自动扶梯10的维护时刻表350。例如，如果自动扶梯10正以高于平均速率被比平常更多的乘客利用，则可能需要比平常更频繁地实行所排定的维护。在一个示例中，CBM健康评分318可以响应于乘客数据810而调整，这然后调整维护时刻表850。
另外，描绘自动扶梯10的操作状况的气象数据710的检测可能对自动扶梯10和自动扶梯10的个别的构件的磨损和老化造成影响。因而，分析机280可以配置成响应于气象数据710而调整自动扶梯10的维护时刻表350。例如，如果自动扶梯10正在与平常相比而高于平均温度下被利用，则可能需要比平常更频繁地实行所排定的维护，因为，温度的升高可能对自动扶梯10内的机油性能造成影响。在一个示例中，CBM健康评分318可以响应于气象数据710而调整，这然后调整维护时刻表850。
图2图示图1的监测系统200的感测设备210的框图。应当意识到，虽然特定系统在图2的示意框图中单独地定义，但系统中的每个或任一个可以另外经由硬件和/或软件来组合或分离。如图2中所示出的，感测设备210可以包括控制器212、与控制器212通信的多个传感器217，与控制器212通信的通信模块220以及电连接到控制器212的电源222。
多个传感器217包括惯性测量单元(IMU)传感器218，惯性测量单元(IMU)传感器218配置成检测包括感测设备210和自动扶梯10的加速度数据312的传感器数据202。IMU传感器218可以诸如下者的传感器：例如，加速度计、陀螺仪或本领域技术人员所知的类似传感器。由IMU传感器218检测的加速度数据312可以包括加速度以及加速度的导数或积分，诸如例如速度、加加速度、加加加速度、痉挛度……等等。IMU传感器218与感测设备210的控制器212通信。
多个传感器217包括压力传感器228，压力传感器228配置成检测包括压力数据314(诸如例如接近自动扶梯10的大气空气压力)的传感器数据202。在两个非限制性示例中，压力传感器228可以是压力测高计或气压测高计。压力传感器228与控制器212通信。
多个传感器217包括麦克风230，麦克风230配置成检测包括声音数据316(诸如例如可听声音和声级)的传感器数据202。麦克风230可以是2D(例如，立体声)或3D麦克风。麦克风230与控制器212通信。
多个传感器217还可以包括额外的传感器，其包括但不限于光传感器226、压力传感器228、湿度传感器232以及温度传感器234。光传感器226配置成检测包括曝光量的传感器数据202。光传感器226与控制器212通信。湿度传感器232配置成检测包括湿度水平的传感器数据202。湿度传感器232与控制器212通信。温度传感器234配置成检测包括温度水平的传感器数据202。温度传感器234与控制器212通信。
感测设备210的多个传感器217可以被利用来确定自动扶梯10的各种操作模式。多个传感器217中的任一个可以被利用来确定自动扶梯10正运行。例如，麦克风230可以检测指示自动扶梯10正运行的特性噪声，或IMU传感器218可以检测指示自动扶梯10正运行的特性加速度。压力传感器228可以被利用来确定自动扶梯10的运行速度。例如，如果感测设备210位于梯级链20或踩踏板18上，则持续或恒定空气压力改变可以指示梯级链20的移动，并且因而，运行速度可以响应于空气压力的改变而确定。IMU传感器218可以被利用来确定自动扶梯10的高度。例如，如果感测设备210位于扶手24或踩踏板18上，则速度的方向的改变(例如，梯级朝上移动，并且然后突然朝下移动)可以指示扶手24或踩踏板18已抵达最大高度。IMU传感器218可以被利用来确定自动扶梯10的制动距离。例如，如果感测设备210位于扶手24、梯级链20或踩踏板18上，则可以运算感测设备210的减速度的第二积分，以确定制动距离。制动距离可以根据指示高于对于经滤波的传感器数据的第一过零点的阈值的加速度(来自加速度数据312的所测量的振动的积分的速度)的加速度数据312而确定。IMU传感器218可以被利用来确定自动扶梯10的占用状态。例如，如果感测设备210位于梯级链20或踩踏板18上，则由感测设备210使用IMU传感器218来检测的振动可以指示乘客进入到自动扶梯10上或乘客离开自动扶梯10。
感测设备210的控制器212包括处理器214及相关联的存储器216，处理器214及相关联的存储器216包括计算机可执行指令，计算机可执行指令在由处理器214执行时，致使处理器214实行各种操作，诸如例如对由IMU传感器218、光传感器226、压力传感器228、麦克风230、湿度传感器232以及温度传感器234收集的传感器数据202进行边缘预处理或处理。在实施例中，控制器212可以处理加速度数据312和/或压力数据314，以便如果感测设备210位于在自动扶梯10的操作期间上升或下降的构件(诸如例如扶手24和梯级链20)上，则确定感测设备210的海拔。在实施例中，感测设备210的控制器212可以利用快速傅里叶变换(FFT)算法来处理传感器数据202。
处理器214可以是但不限于各种各样的可能的架构中的任一种的单处理器或多处理器系统，包括同构或异构布置的现场可编程门阵列(FPGA)、中央处理单元(CPU)、专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)或图形处理单元(GPU)硬件。存储器216可以是存储装置，诸如例如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)或其它电子、光学、磁性或任何其它计算机可读介质。
感测设备210的电源222配置成存储电功率并且将电功率供应到感测设备210。电源222可以包括储能系统，诸如例如电池系统、电容器或本领域技术人员所知的其它储能系统。电源222还可以生成用于感测设备210的电功率。电源222还可以包括能量生成或电力采集系统，诸如例如同步发电机、感应发电机或本领域技术人员所知的其它类型的电力发电机。电源222还可以是硬接线到电力网和/或自动扶梯10并且从电力网和/或自动扶梯10接收电力的硬接线的功率供应器。
感测设备210包括通信模块220，通信模块220配置成允许感测设备210的控制器212通过短程无线协议203与本地网关装置240通信。通信模块220可以配置成使用短程无线协议203(诸如例如蓝牙、BLE、Wi-Fi、LoRa、insignu、enOcean、Sigfox、HaLow(801.11ah)、zWave、ZigBee、无线M-Bus或本领域技术人员所知的其它短程无线协议)来与本地网关装置240通信。如上所述，在使用短程无线协议203的情况下，通信模块220配置成将传感器数据202传送到本地网关装置240，并且本地网关装置240配置成通过网络250将传感器数据202传送到分析机280。
通信模块220还可以允许感测设备210直接地通过短程无线协议203或间接地通过本地网关装置240和/或云计算网络250与其它感测设备210通信。有利地，这允许感测设备210协调传感器数据202的检测。
感测设备210包括海拔确定模块330，海拔确定模块330配置成确定位于自动扶梯10的移动构件(诸如例如踩踏板18、梯级链20和/或扶手24)上的感测设备210的海拔或(即，高度)。海拔确定模块330可以利用各种途径来确定感测设备210的海拔或(即，高度)。海拔确定模块330可以配置成使用压力海拔确定模块310和加速度海拔确定模块320中的至少一个来确定感测设备210的海拔。
加速度海拔确定模块320配置成响应于沿着Z轴检测的感测设备210的加速度而确定感测设备的高度改变。感测设备210可以检测在322处示出的沿着Z轴的加速度，并且可以在324处对加速度进行积分以得到感测设备的竖直速度。在326处，感测设备210还可以对感测设备210的竖直速度进行积分，以确定当在322处检测加速度数据312期间，感测设备210所行进的竖直距离。感测设备210的行进方向还可以响应于所检测的加速度数据312而确定。然后，海拔确定模块330可以响应于起始海拔和远离该起始海拔而行进的距离而确定感测设备210的海拔。起始海拔可以基于跟踪感测设备210的以往操作和/或移动。自动扶梯的加速度和/或速度的异常改变可以指示不良的CBM健康评分318。
压力海拔确定模块310配置成当感测设备处于运动和/或静止时，使用压力传感器228来检测大气空气压力。在两个非限制性实施例中，由压力传感器228检测的压力可以通过查找表或使用气压改变来进行的对海拔高度的运算而与海拔相关联。感测设备210的行进方向还可以响应于经由压力数据314来检测的压力的改变而确定。例如，压力的改变可以指示感测设备210正朝上或朝下移动。压力传感器228可能需要周期性地检测基线压力，以说明由于局部气象状况而导致的大气压改变。例如，在非限制性实施例中，可能需要每天、每小时或每周检测该基线压力。在一些实施例中，每当感测设备静止或者当感测设备210静止和/或在已知的海拔处时每隔一定间隔，可以检测基线压力。还可能需要检测感测设备210的加速度，以获知何时感测设备210静止，并且然后，当感测设备210静止时，感测设备210可能需要偏移，以补偿传感器漂移和环境漂移。
在一个实施例中，压力海拔确定模块310可以用于验证和/或修正由加速度海拔确定模块320确定的感测设备210的海拔。在另一个实施例中，加速度海拔确定模块320可以用于验证和/或修正由压力海拔确定模块310确定的感测设备的海拔。在另一个实施例中，压力海拔确定模块310可以被提示响应于由IMU传感器218检测的加速度而确定感测设备210的海拔。
健康确定模块311配置成确定自动扶梯10的CBM健康评分318。CBM健康评分318可以与自动扶梯10的具体构件相关联，或为对于全部自动扶梯10的CBM健康评分318。健康确定模块311可以位于分析机280、本地网关装置240或感测设备210中。在实施例中，健康确定模块311位于感测设备210 中，以实行边缘处理。健康确定模块311可以使用FFT算法来处理传感器数据202，以确定CBM健康评分318。在一个实施例中，健康确定模块311可以处理由麦克风230检测的声音数据316、由光传感器226检测的光、由湿度传感器232检测的湿度、由温度传感器234检测的温度数据、由IMU传感器218检测的加速度数据312和/或由压力传感器228检测的压力数据314中的至少一个，以便确定自动扶梯10的CBM健康评分318。
在实施例中，健康确定模块311可以处理由麦克风230检测的声音数据316和由IMU传感器218检测的加速度数据312中的至少一个，以确定自动扶梯10的CBM健康评分318。
可能要求不同的频率范围来检测自动扶梯10中的不同类型的振动，并且感测设备210的不同传感器(例如，麦克风、IMU传感器218……等等)可以更好地适合于检测不同的频率范围。在一个示例中，扶手24中的振动可以由小于5hz的低频成分振动和在可能发生扶手24中的摩擦的点上引起的较高频率振动组成。低频振动可以使用IMU传感器218来最佳地检测，而较高频率振动(例如，处于kHz范围内)可以使用麦克风230来最佳地检测，这在功率上是更高效的。有利地，使用麦克风来检测较高频率振动并且使用IMU传感器218来检测较低频率振动在能量上是更高效的。在实施例中，较高频率可以包括大于或等于10 Hz的频率。在实施例中，较低频率可以包括小于或等于10 Hz的频率。
感测设备210可以放置于具体位置中，以捕获来自不同构件的振动。在实施例中，感测设备210可以放置于扶手24中(即，与扶手24一起移动)。当位于扶手24中时，感测设备210可以利用IMU传感器218来捕获低频振动。自基线起的在低频振动的方面的任何变化可以指示低CBM健康评分318。外物(例如，尘土、灰尘、卵石)可能陷入扶手24中，因而导致增加的振动。在一个示例中，可能由于引起摩擦的灰尘或尘土而出现低频振荡。这些低频振荡可以使用小于2 Hz的低通滤波器来辨识。在另一个示例中，可能由于粘在梯级链20的轨道或轮上的尘土而出现单尖峰信号或噪声。这些单尖峰信号或噪声可以通过辨识在振动中大于100 mg的尖峰信号而检测。
在实施例中，感测设备210可以附接到梯级链20或踩踏板18 (例如，附接于其中或其上)(即，与梯级链20或踩踏板18一起移动)。在另一个实施例中，感测设备210 定位成静止地接近驱动机器26。当感测设备210附接到驱动机器26时，温度传感器234可以最佳地测量驱动机器26的温度。当感测设备210附接到输出滑轮40时，IMU传感器218可以最佳地测量加速度。当附接到梯级链20或定位成静止地接近驱动机器26时，感测设备210可以利用IMU传感器218来捕获可以指示关于梯级链20的主枢轴、梯级链20的梯级辊或扶手24的扶手枢轴的轴承问题的低频振动。备选地，当附接到梯级链20或定位成静止地接近驱动机器26时，感测设备210可以利用麦克风230来捕获可以指示轴承问题的高频振动。FFT算法可以被利用来帮助分析由麦克风捕获的高频振动。有利地，FFT算法使用预定义的特殊电子硬件，从而导致容易、低成本并且低功率消耗的检测偏差的方式。当附接到梯级链20或定位成静止地接近驱动机器26时，感测设备210可以利用温度传感器234 来测量温度。提高温度可以指示机器驱动机器26上的增大的载荷或增加的摩擦。当附接到梯级链20时，感测设备210可以利用IMU传感器218来在多个轴(例如，X轴、Y轴以及Z轴)上捕获加速度，以确定踩踏板18方向(例如，朝上或朝下)；踩踏板18的3D加速度剖面，以确定(除了别的之外，还确定)踩踏板18何时转向；踩踏板18未对准度以及可以指示梯级链20或踩踏板18中的外物(尘土、卵石、灰尘……等等)的位于梯级链20中的凸块。来自多个传感器217中的不同传感器的多个传感器信息的组合导致感测设备内的传感器融合的能力，因而允许传感器一齐来确定、调整或拒绝数据读取。例如，加速度数据312(在某些频率(FFT)下)内的加速度值的增大可以与由温度传感器234检测的温度的升高(例如，由于较高载荷而导致的驱动机器26的机器热)和由湿度传感器232检测的相对湿度的增大(排除由于外部气象状况而导致的摩擦的变化)相关联。
CBM健康评分318可以是指示自动扶梯10的和/或自动扶梯10的构件的健康的分级等级。在非限制性示例中，CBM健康评分318可以按一到十的等级分级，其中，CBM健康评分318等于一是最低CBM健康评分318，并且CBM健康评分318等于十是最高CBM健康评分318。在另一个非限制性示例中，CBM健康评分318可以按百分之一到百分之一百的等级分级，其中，CBM健康评分318等于百分之一是最低CBM健康评分318，并且CBM健康评分318等于百分之一百是最高CBM健康评分318。在另一个非限制性示例中，CBM健康评分318可以按颜色的等级分级，其中，CBM健康评分318为红色是最低CBM健康评分318，并且CBM健康评分318为绿色是最高CBM健康评分318。CBM健康评分318可以响应于加速度数据312、压力数据314和/或温度数据中的至少一个而确定。例如，在X轴、Y轴以及Z轴中的任一个上高于阈值加速度(例如，正常操作加速度)的加速度数据312可以指示低CBM健康评分318。在另一个示例中，高于对于构件的阈值温度的提高的温度数据可以指示低CBM健康评分318。在另一个示例中，高于对于构件的阈值声级的提高的声音数据316可以指示低CBM健康评分318。
现在参考图3，同时参考图1-2的构件。图3示出根据本公开的实施例的监测自动扶梯的方法500的流程图。在实施例中，方法500可以由感测设备210、本地网关装置240、应用440以及分析机280中的至少一个实行。
在框504处，自动扶梯10的加速度数据312使用位于感测设备210中的IMU传感器218来检测。在一个实施例中，感测设备210位于自动扶梯10的扶手24内，并且与扶手24一起移动。在另一个实施例中，感测设备210附接到自动扶梯10的梯级链20，并且与梯级链20一起移动。在另一个实施例中，感测设备210附接到自动扶梯10的踩踏板18，并且与踩踏板18一起移动。在另一个实施例中，感测设备210静止，并且定位成接近自动扶梯10的梯级链20或自动扶梯10的驱动机器26。在框506处，自动扶梯10的声音数据316使用定位于感测设备210中的麦克风230来检测。
在框508，CBM健康评分318响应于加速度数据312和声音数据316中的至少一个而确定。备选地，CBM健康评分318可以响应于至少加速度数据312而确定。在框510处，获得在自动扶梯10的位置处的气象数据710。气象数据710可以从气象数据源700获得。在框512处，自动扶梯10的乘客数据810由乘客检测机800检测。乘客检测机800可以包括相机822、光幕824以及载荷传感器826中的至少一个。
在框514处，CBM健康评分318响应于气象数据710和乘客数据810中的至少一个而调整。维护时刻表850还可以响应于气象数据710和乘客数据810中的至少一个而调整。维护时刻表850可以通过气象数据710和乘客数据810中的至少一个而直接地或间接地调整。例如，维护时刻表850可以通过气象数据710和乘客数据810中的至少一个而间接地调整，因为，CBM健康评分318通过气象数据710和乘客数据810中的至少一个而直接地调整。因而，CBM健康评分318的改变可以调整自动扶梯10在将来的维护时刻表850。方法500还可以包括响应于气象数据710和乘客数据810中的至少一个而调整的自动扶梯的操作。例如，自动扶梯10的操作可以在极热期间减慢或在洪流期间或在洪流之前关闭。
方法500可以进一步包括：自动扶梯10的CBM健康评分318响应于加速度数据312和声音数据316中的至少一个而确定。在一个实施例中，感测设备210配置成响应于加速度数据312和声音数据316中的至少一个而确定自动扶梯10的CBM健康评分318。
在另一个实施例中，加速度数据312和声音数据316传送到通过短程无线协议203与感测设备210进行无线通信的本地网关装置240，并且本地网关装置240配置成响应于加速度数据312和声音数据316中的至少一个而确定自动扶梯10的CBM健康评分318。
在另一个实施例中，加速度数据312和声音数据316传送到通过短程无线协议203与感测设备210进行无线通信的本地网关装置240，并且本地网关装置240通过云计算网络250将加速度数据312和声音数据316传送到分析机280。分析机280配置成响应于加速度数据312和声音数据316中的至少一个而确定自动扶梯10的CBM健康评分318。
在实施例中，小于10 Hz的低频振动使用IMU传感器218来检测。在另一个实施例中，大于10 Hz的高频振动使用麦克风230。在另一个实施例中，高频振动处于10 Hz与1kHz之间。在另一个实施例中，高频振动大于1kHz。
虽然上文的描述已按特定顺序描述图3的流程过程，但应当意识到，除非另外在所附权利要求中具体地要求，否则步骤的排序可以变更。
如上文中所描述的，实施例能够呈由处理器实现的过程和用于实践那些过程的装置(诸如处理器)的形式。实施例还能够呈计算机程序代码(例如，计算机程序产品)的形式，该计算机程序代码包含在有形介质(例如，非暂时性计算机可读介质)(诸如软盘、CD ROM、硬盘驱动器或任何其它非暂时性计算机可读介质)中体现的指令，其中，当计算机程序代码装载到计算机中并且由计算机执行时，计算机成为用于实践实施例的装置。实施例还能够呈计算机程序代码(例如，不论是存储于存储介质中，装载到计算机中和/或由计算机执行，还是通过某一传输介质而传送，装载到计算机中和/或由计算机执行，还是通过某一传输介质(诸如通过电气布线或布缆、通过光纤或经由电磁辐射)而传送)的形式，其中，当计算机程序代码装载到计算机中并且由计算机执行时，计算机成为用于实践实施例的装置。当在通用微处理器上实现时，计算机程序代码段将微处理器配置成创建具体逻辑电路。
术语“大约”旨在包括与基于在提交本申请时可用的设备的特定的量和/或制造公差的测量相关联的误差度。
本文中所使用的术语仅仅出于描述特定实施例的目的，而不旨在限制本公开。如本文中所使用的，除非上下文清楚地另外指示，否则单数形式“一”、“一个”以及“该”旨在同样地包括复数形式。将进一步理解，当在本说明书中使用时，术语“包括(comprises和/或comprising)”指定所阐明的特征、整体、步骤、操作、元件和/或构件的存在，但不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件构件和/或以上项的群组的存在或添加。
本领域技术人员将意识到，在本文中示出并且描述各种示例性实施例，每个实施例具有特定实施例中的某些特点，但本公开并未因而受限。更确切地说，能够修改本公开，从而将迄今为止尚未描述的任何数量的变型、变更、替代、组合、子组合或等同布置合并，但以上项与本公开的范围相称。另外，虽然已描述本公开的各种实施例，但将理解，本公开的方面可以仅包括所描述的实施例中的一些。因此，本公开将不被视为受限于前文的描述，而是仅受限于所附权利要求的范围。

Claims (14)

1.一种用于自动扶梯的监测系统，所述监测系统包括：
本地网关装置；
分析机，其通过云计算网络与所述本地网关装置通信；
乘客检测机，其通过云计算网络与所述分析机通信，所述乘客检测机配置成确定所述自动扶梯的乘客数据；以及
感测设备，其通过短程无线协议与所述本地网关装置进行无线通信，所述感测设备包括：
惯性测量单元传感器，其配置成检测所述自动扶梯的加速度数据，
其中，所述感测设备、所述本地网关装置以及所述分析机中的至少一个配置成响应于至少所述加速度数据而确定所述自动扶梯的基于状况的监测健康评分，
其中，所述分析机配置成响应于至少所述乘客数据而调整所述基于状况的监测健康评分。
2.根据权利要求1所述的监测系统，进一步包括：
麦克风，其配置成检测所述自动扶梯的声音数据，
其中，所述基于状况的监测健康评分响应于所述加速度数据和所述声音数据中的至少一个而确定。
3.根据权利要求1所述的监测系统，其中，所述分析机配置成响应于所述乘客数据而调整所述自动扶梯的维护时刻表。
4.根据权利要求1所述的监测系统，其中，所述乘客检测机包括相机、光幕、载荷传感器以及在线数据库中的至少一个。
5.根据权利要求2所述的监测系统，其中，所述感测设备配置成响应于所述加速度数据和所述声音数据中的至少一个而确定所述自动扶梯的基于状况的监测健康评分。
6.根据权利要求2所述的监测系统，其中，所述感测设备配置成将所述加速度数据和所述声音数据传送到所述本地网关装置，并且所述本地网关装置配置成响应于所述加速度数据和所述声音数据中的至少一个而确定所述自动扶梯的基于状况的监测健康评分。
7.根据权利要求2所述的监测系统，其中，所述感测设备配置成通过所述本地网关装置和所述云计算网络将所述加速度数据和所述声音数据传送到所述分析机，并且其中，所述分析机配置成响应于所述加速度数据和所述声音数据中的至少一个而确定所述自动扶梯的基于状况的监测健康评分。
8.根据权利要求1所述的监测系统，其中，所述感测设备位于所述自动扶梯的扶手内,并且与所述扶手一起移动。
9.根据权利要求1所述的监测系统，其中，所述感测设备附接到所述自动扶梯的梯级链，并且与所述梯级链一起移动。
10.根据权利要求1所述的监测系统，其中，所述感测设备静止，并且定位成接近所述自动扶梯的梯级链或所述自动扶梯的驱动机器。
11.根据权利要求1所述的监测系统，其中，所述感测设备附接到所述自动扶梯的驱动机器的移动构件。
12.根据权利要求11所述的监测系统，其中，所述驱动机器的移动构件是驱动所述自动扶梯的梯级链的输出滑轮。
13.根据权利要求2所述的监测系统，其中，所述感测设备使用用以检测小于10Hz的低频振动的所述惯性测量单元传感器和用以检测高频振动大于10Hz的所述麦克风中的至少一个。
14.一种监测自动扶梯的方法，所述方法包括：
使用位于感测设备中的惯性测量单元传感器来检测所述自动扶梯的加速度数据；
响应于至少所述加速度数据而确定所述自动扶梯的基于状况的监测健康评分；
在所述自动扶梯的位置处获得气象数据；
检测所述自动扶梯的乘客数据；以及
响应于所述气象数据和所述乘客数据中的至少一个而调整所述基于状况的监测健康评分。
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