CN113581964A - 一种电梯运行故障诊断装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电梯运行故障诊断装置，涉及电梯测控技术领域，包括运动监测模块、运动分析模块、服务器、数据库、故障预警模块以及报警模块；所述运动监测模块用于对电梯的运行状态进行监测，并将监测到的时序数据传输至运动分析模块；所述运动分析模块用于对时序数据进行分析；得到电梯的停靠系数TR；所述故障预警模块用于对数据库内存储的带有时间戳的停靠系数TR进行分析预警，本发明通过运动监测模块实时采集时序数据，从采集的时序数据中截取时间区间进行处理，充分利用计算资源，提高了停靠检测的效率；根据停靠系数TR对电梯发生故障的概率进行监测预警；及时提示工作人员对电梯进行检查维护，保障电梯运行的安全性。

Description

一种电梯运行故障诊断装置

技术领域

本发明涉及电梯测控技术领域，具体是一种电梯运行故障诊断装置。

背景技术

随着经济的发展，人口的增长，现代城市中的高楼大厦已经越来越多，电梯也越来越在人们的生活工作中普及。随着电梯的不断增多，电梯故障的发生率逐年上升，因此电梯的运行安全也越来越得到人们的关注。为了保障电梯的安全运行，一方面要靠电梯本身的制造和安装质量，另一方面，最为重要的是要靠运行过程中及时高效的维修养护工作。维修保养除了周期性保养外，还有就是在电梯发生故障时要及时发现和排除；

大部分情况下电梯导轨通过螺栓或螺钉与电梯井的侧壁固定安装，但由于电梯运行时会与电梯导轨接触，并持续产生振动，因此螺栓或螺钉在长期使用过程中容易发生振动松动现象，严重的还会脱落或因为金属疲劳断裂。这样一方面导致该处电梯导轨振动幅度增大，松动未掉落的螺栓还会随振动产生异响，危害电梯运行的稳定性。若是电梯下坠时防坠器卡紧固定在螺栓松动或脱落的电梯导轨处，电梯导轨很可能承受不住电梯急停减速时产生的冲击，导致变形甚至与电梯井侧壁分离，结果造成危机人员生命安全的事故。而由于在一些每天长时间营业或运行的商场、办公楼等建筑，电梯空闲时间短，只能间隔较长时间后停止电梯运行，并进行电梯的定期检查维护，因此现有技术对电梯导轨的检查维护经常不及时，让电梯运行的安全性受到较大影响。

发明内容

为了解决上述方案存在的问题，本发明提供了一种电梯运行故障诊断装置。本发明中通过在电梯运行时间段中对电梯进行停靠检测，基于停靠系数对电梯发生故障的概率进行监测预警；及时对电梯进行检查维护，保障电梯运行的安全性。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种电梯运行故障诊断装置，包括运动监测模块、运动分析模块、服务器、数据库、故障预警模块以及报警模块；

所述运动监测模块用于对电梯的运行状态进行监测，并将监测到的时序数据传输至运动分析模块；所述运动监测模块包括速度传感器和加速度传感器；从初始时刻起，当监测到电梯的实时速度值不为0时，开始计时，当再次监测到电梯的实时速度值等于0且实时速度值等于0的时长大于预设时长阈值时，结束计时；并将该计时时间段标记为电梯运行时间段；

所述运动分析模块用于接收运动监测模块采集到的时序数据并对时序数据进行分析，具体分析过程如下：

S1：获取电梯运行时间段的时序数据，所述时序数据中包括多个时刻的数据，每个时刻的数据包括多个字段的数据；所述字段包括速度和加速度；

S2：判断在电梯运行时间段中电梯是否出现过停靠；

S3：若出现过停靠，确定电梯运行时间段中的停靠时刻；判断是否需要在电梯运行时间段中进行停靠检测；

S4：若需要检测，则对电梯运行时间段中的停靠时刻进行分析；得到电梯的停靠系数TR；

所述运动分析模块用于将电梯的停靠系数TR传输到服务器，服务器用于将停靠系数TR打上时间戳传输到数据库进行实时存储；

所述故障预警模块用于对数据库内存储的带有时间戳的停靠系数TR进行分析预警，具体分析方法为：

D1：根据时间戳，获取到系统当前时间前24小时内的停靠系数TR；

将停靠系数TR与停靠系数阈值相比较；若停靠系数TR≥停靠系数阈值，则将对应的停靠系数标记为影响停靠系数；

D2：统计影响停靠系数出现的次数；若影响停靠系数出现的次数达到预设第一阈值或者达到预定比例时，确定此时电梯由于停靠时的急加速或急停减速会对电梯导轨产生的较大的冲击；电梯发生故障的概率较大；则生成预警信号；

所述故障预警模块用于将预警信号传输到服务器，所述服务器接收到预警信号后驱动控制报警模块发出警报；提示工作人员对电梯进行检查维护，保障电梯运行的安全性。

进一步地，所述时序数据为电梯的运行过程中的运行参数值；所述运行参数值包括电梯的实时速度值和加速度值；

进一步地，判断在电梯运行时间段中电梯是否出现过停靠，具体为：

S21：基于电梯运行时间段中的每个时刻的速度字段的值计算每个时刻的电梯速度的信号矢量幅值，共获得多个信号矢量幅值；

S22：确定所述多个信号矢量幅值中的最大值以及最小值；

S23：判断所述最小值是否等于0，若所述最小值等于0，确定所述电梯在电梯运行时间段中出现过停靠，若所述最小值大于0，则所述电梯在电梯运行时间段中未出现过停靠；

进一步地，判断是否需要在电梯运行时间段中进行停靠检测；包括：

S31：检测获得电梯在电梯运行时间段中每个时刻的停靠状态；

S32：统计电梯运行时间段中所述停靠状态发生变化的次数；

S33：判断所述次数是否等于1，若等于1，确定不需要在电梯运行时间段中进行停靠检测；若大于1，确定需要在电梯运行时间段中进行停靠检测；

进一步地，对电梯运行时间段中的停靠时刻进行分析；具体分析步骤包括：

S41：从电梯运行时间段中重新截取包括停靠时刻以及与停靠时刻前后相邻的多个时刻的数据的新时间区间；

S42：基于所述新时间区间中的每个时刻的加速度字段的值计算每个时刻的电梯加速度；若加速度大于0，则将对应的加速度存储入加速度元素队列；其中电梯无论处于加速状态还是减速状态，其加速度均取正数；

根据加速度元素队列得到加速度的特征值TZ和加速时长TS；所述加速度的特征值可以为加速度元素队列中元素的平均值、加权平均值等统计值；所述加速时长为新时间区间中加速度大于0的时长；

利用公式DK＝TZ×a1+TS×a2计算得到单停值DK，其中a1、a2均为系数因子；将所有的单停值DK进行求和得到停靠总值ZK；

S43：将电梯运行时间段中所有的停靠时刻依据时间先后顺序进行排序；将排序后的相邻两个停靠时刻进行时间差计算得到单次停靠间隔时长；

将所有的单次停靠间隔时长进行求和并取均值得到平均停靠间隔时长，并标记为Tg；统计电梯运行时间段中停靠状态发生变化的次数并标记为停靠次数C1；利用公式TR＝(C1×b1+ZK×b2)/(Tg×b3)计算得到电梯的停靠系数TR，其中b1、b2、b3均为系数因子。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明通过运动监测模块实时采集时序数据，从采集的时序数据中截取时间区间进行处理，后续的计算步骤均在时间区间内进行，充分利用计算资源，提高了停靠检测的效率；根据停靠系数TR对电梯发生故障的概率进行监测预警；当影响停靠系数出现的次数达到预设第一阈值或者达到预定比例时，确定此时电梯由于停靠时的急加速或急停减速会对电梯导轨产生的较大的冲击；电梯发生故障的概率较大；生成预警信号；提示工作人员对电梯进行检查维护，保障电梯运行的安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，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，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为本发明的系统框图。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

由于电梯运行时会与电梯导轨接触，并持续产生振动，在电梯急加速或急停减速时会对电梯导轨产生的更大的冲击，导致变形甚至与电梯井侧壁分离，结果造成危机人员生命安全的事故；因此本发明中该诊断装置根据电梯的急加速或急停减速对电梯发生故障的概率进行监测预警；及时对电梯进行检查维护，保障电梯运行的安全性。

如图1所示，一种电梯运行故障诊断装置，包括运动监测模块、运动分析模块、服务器、数据库、故障预警模块以及报警模块；

运动监测模块用于对电梯的运行状态进行监测，并将监测到的时序数据传输至运动分析模块；时序数据为电梯的运行过程中的运行参数值；运行参数值包括电梯的实时速度值和加速度值；

运动监测模块包括速度传感器和加速度传感器；从初始时刻起，当监测到电梯的实时速度值不为0时，开始计时，当再次监测到电梯的实时速度值等于0且实时速度值等于0的时长大于预设时长阈值时，结束计时；并将该计时时间段标记为电梯运行时间段；

运动分析模块用于接收运动监测模块采集到的时序数据并对时序数据进行分析，具体分析过程如下：

S1：获取电梯运行时间段的时序数据，时序数据中包括多个时刻的数据，每个时刻的数据包括多个字段的数据；字段包括速度和加速度；

S2：判断在电梯运行时间段中电梯是否出现过停靠，具体为：

S21：基于电梯运行时间段中的每个时刻的速度字段的值计算每个时刻的电梯速度的信号矢量幅值，共获得多个信号矢量幅值；

S22：确定多个信号矢量幅值中的最大值以及最小值；

S23：判断最小值是否等于0，若最小值等于0，确定电梯在电梯运行时间段中出现过停靠，若最小值大于0，则电梯在电梯运行时间段中未出现过停靠；

S3：若出现过停靠，确定电梯运行时间段中的停靠时刻；判断是否需要在电梯运行时间段中进行停靠检测；在一定的时间段内，如果电梯反复地在运行和停靠之间切换状态，则通常会对电梯导轨产生的更大的冲击；危害电梯运行的稳定性；包括：

S31：检测获得电梯在电梯运行时间段中每个时刻的停靠状态；

S32：统计电梯运行时间段中停靠状态发生变化的次数；

S33：判断次数是否等于1，若等于1，确定不需要在电梯运行时间段中进行停靠检测；

若大于1，确定需要在电梯运行时间段中进行停靠检测；

S4：若需要检测，则对电梯运行时间段中的停靠时刻进行分析；具体分析步骤包括：

S41：从电梯运行时间段中重新截取包括停靠时刻以及与停靠时刻前后相邻的多个时刻的数据的新时间区间；

S42：基于新时间区间中的每个时刻的加速度字段的值计算每个时刻的电梯加速度；若加速度大于0，则将对应的加速度存储入加速度元素队列；其中电梯无论处于加速状态还是减速状态，其加速度均取正数；

根据加速度元素队列得到加速度的特征值TZ和加速时长TS；加速度的特征值可以为加速度元素队列中元素的平均值、加权平均值等统计值；加速时长为新时间区间中加速度大于0的时长；

利用公式DK＝TZ×a1+TS×a2计算得到单停值DK，其中a1、a2均为系数因子；将所有的单停值DK进行求和得到停靠总值ZK；

S43：将电梯运行时间段中所有的停靠时刻依据时间先后顺序进行排序；将排序后的相邻两个停靠时刻进行时间差计算得到单次停靠间隔时长；

将所有的单次停靠间隔时长进行求和并取均值得到平均停靠间隔时长，并标记为Tg；

统计电梯运行时间段中停靠状态发生变化的次数并标记为停靠次数C1；

利用公式TR＝(C1×b1+ZK×b2)/(Tg×b3)计算得到电梯的停靠系数TR，其中b1、b2、b3均为系数因子；

运动分析模块用于将电梯的停靠系数TR传输到服务器，服务器用于将停靠系数TR打上时间戳传输到数据库进行实时存储：

故障预警模块用于对数据库内存储的带有时间戳的停靠系数TR进行分析预警，具体分析方法为：

D1：根据时间戳，获取到系统当前时间前24小时内的停靠系数TR；

将停靠系数TR与停靠系数阈值相比较；若停靠系数TR≥停靠系数阈值，则将对应的停靠系数标记为影响停靠系数；

D2：统计影响停靠系数出现的次数；若影响停靠系数出现的次数达到预设第一阈值或者达到预定比例时，确定此时电梯由于停靠时的急加速或急停减速会对电梯导轨产生的较大的冲击；电梯发生故障的概率较大；则生成预警信号；

故障预警模块用于将预警信号传输到服务器，服务器接收到预警信号后驱动控制报警模块发出警报；提示工作人员对电梯进行检查维护，保障电梯运行的安全性。

上述公式均是去除量纲取其数值计算，公式是由采集大量数据进行软件模拟得到最接近真实情况的一个公式，公式中的预设参数和预设阈值由本领域的技术人员根据实际情况设定或者大量数据模拟获得。

本发明的工作原理：

一种电梯运行故障诊断装置，在工作时，运动监测模块用于对电梯的运行状态进行监测，并将监测到的时序数据传输至运动分析模块；运动分析模块用于对时序数据进行分析；获取电梯运行时间段的时序数据，判断在电梯运行时间段中电梯是否出现过停靠；若出现过停靠，确定电梯运行时间段中的停靠时刻；判断是否需要在电梯运行时间段中进行停靠检测；若需要检测，则对电梯运行时间段中的停靠时刻进行分析；从电梯运行时间段中重新截取包括停靠时刻以及与停靠时刻前后相邻的多个时刻的数据的新时间区间；基于新时间区间中的每个时刻的加速度字段的值；得到加速度元素队列；根据加速度元素队列得到加速度的特征值TZ和加速时长TS；利用公式DK＝TZ×a1+TS×a2计算得到单停值DK，将所有的单停值DK进行求和得到停靠总值ZK；结合平均停靠间隔时长和停靠次数；计算得到电梯的停靠系数TR；

故障预警模块用于对数据库内存储的带有时间戳的停靠系数TR进行分析预警，根据时间戳，获取到系统当前时间前24小时内的停靠系数TR；若停靠系数TR≥停靠系数阈值，则将对应的停靠系数标记为影响停靠系数；若影响停靠系数出现的次数达到预设第一阈值或者达到预定比例时，确定此时电梯由于停靠时的急加速或急停减速会对电梯导轨产生的较大的冲击；电梯发生故障的概率较大；则生成预警信号；服务器接收到预警信号后驱动控制报警模块发出警报；提示工作人员对电梯进行检查维护，保障电梯运行的安全性。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (5)

1.一种电梯运行故障诊断装置，其特征在于，包括运动监测模块、运动分析模块、服务器、数据库、故障预警模块以及报警模块；

所述运动监测模块用于对电梯的运行状态进行监测，并将监测到的时序数据传输至运动分析模块；所述运动分析模块用于接收运动监测模块采集到的时序数据并对时序数据进行分析，具体分析过程如下：

获取电梯运行时间段的时序数据，判断在电梯运行时间段中电梯是否出现过停靠；若出现过停靠，确定电梯运行时间段中的停靠时刻；判断是否需要在电梯运行时间段中进行停靠检测；

若需要检测，则对电梯运行时间段中的停靠时刻进行分析；得到电梯的停靠系数TR；所述运动分析模块用于将电梯的停靠系数TR传输到服务器，服务器用于将停靠系数TR打上时间戳传输到数据库进行实时存储；

所述故障预警模块用于对数据库内存储的带有时间戳的停靠系数TR进行分析预警，具体分析方法为：

根据时间戳，获取到系统当前时间前24小时内的停靠系数TR；

将停靠系数TR与停靠系数阈值相比较；若停靠系数TR≥停靠系数阈值，则将对应的停靠系数标记为影响停靠系数；

统计影响停靠系数出现的次数；若影响停靠系数出现的次数达到预设第一阈值或者达到预定比例；则生成预警信号；

所述故障预警模块用于将预警信号传输到服务器，所述服务器接收到预警信号后驱动控制报警模块发出警报；提示工作人员对电梯进行检查维护。

2.根据权利要求1所述的一种电梯运行故障诊断装置，其特征在于，所述时序数据为电梯的运行过程中的运行参数值；所述运行参数值包括电梯的实时速度值和加速度值。

3.根据权利要求1所述的一种电梯运行故障诊断装置，其特征在于，判断在电梯运行时间段中电梯是否出现过停靠，具体为：

基于电梯运行时间段中的每个时刻的速度字段的值计算每个时刻的电梯速度的信号矢量幅值，共获得多个信号矢量幅值；确定多个信号矢量幅值中的最大值以及最小值；

若所述最小值等于0，确定所述电梯在电梯运行时间段中出现过停靠，若所述最小值大于0，则所述电梯在电梯运行时间段中未出现过停靠。

4.根据权利要求1所述的一种电梯运行故障诊断装置，其特征在于，判断是否需要在电梯运行时间段中进行停靠检测；包括：

检测获得电梯在电梯运行时间段中每个时刻的停靠状态；

统计电梯运行时间段中所述停靠状态发生变化的次数；若停靠状态发生变化的次数大于1，则确定需要在电梯运行时间段中进行停靠检测。

5.根据权利要求1所述的一种电梯运行故障诊断装置，其特征在于，对电梯运行时间段中的停靠时刻进行分析；具体分析步骤包括：

S41：从电梯运行时间段中重新截取包括停靠时刻以及与停靠时刻前后相邻的多个时刻的数据的新时间区间；

S42：基于所述新时间区间中的每个时刻的加速度字段的值计算每个时刻的电梯加速度；若加速度大于0，则将对应的加速度存储入加速度元素队列；

根据加速度元素队列得到加速度的特征值TZ和加速时长TS；加速度的特征值为加速度元素队列中元素的平均值或加权平均值；加速时长为新时间区间中加速度大于0的时长；

利用公式DK＝TZ×a1+TS×a2计算得到单停值DK，其中a1、a2均为系数因子；将所有的单停值DK进行求和得到停靠总值ZK；

S43：将电梯运行时间段中相邻的两个停靠时刻进行时间差计算得到单次停靠间隔时长；将所有的单次停靠间隔时长进行求和并取均值得到平均停靠间隔时长Tg；统计电梯运行时间段中停靠状态发生变化的次数并标记为停靠次数C1；

利用公式TR＝(C1×b1+ZK×b2)/(Tg×b3)计算得到电梯的停靠系数TR，其中b1、b2、b3均为系数因子。

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