JP2013060295A - エレベータの異常診断装置および方法 - Google Patents

Abstract

【課題】エレベータの異常を音で診断する場合、エレベータ周辺は多様な音が発生していることから、車や人の声といったエレベータに起因しない環境音をエレベータの異常音と誤検知することを防ぐ。
【解決手段】エレベータの乗りかご内に２つ以上または乗りかご外に２つ以上の集音ユニットを間隔（基線長）をおいて配置し、ステレオの原理等により音源位置を計算し、音源位置がエレベータの機器周辺であると判定する異常診断の前処理を行ったあと、音源位置と判定したエレベータ機器周辺での過去の正常音と比較することによって、異常診断を実行し、異常と診断した場合にはアラームを発報する。前処理によって、エレベータに起因しない環境音をエレベータの異常音と誤検知することを防止できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、エレベータシステムの異常を発見する異常診断装置および方法に関する。

エレベータは、ビル、個人の家等幅広く利用されている。一方で、エレベータの設置場所とエレベータを管理する者、すなわち監視センタ等は、離れているのが通常である。エレベータは定期的に異常が発生したか否か検査されるが、エレベータは、常に、利用者に利用されるものであるから、通常運行中にも、監視されるべきである。定期検査前であっても、なんらかの異常が有れば、早期に監視センタに通報することが望ましい。

そこで、エレベータ運行中に、エレベータの異常を発見するために、エレベータの異常診断装置が種々提案されている。その中で、エレベータの異常を発見するために、音を検出する装置についても提案されている。エレベータに異常音が発生している場合、異常発生あるいはその前触れであることが多く、異常音の検出によりエレベータの故障等に早期に対応することができる。

特開２０１０−１３２４４１ 特開２００９−２７４８０５ 特開２００９−１６２４１３ 特開２００１−２７８５６２

エレベータの異常を音を検出することによって発見する場合、エレベータの周辺には多様な音が発生しており、集音された音がエレベータの異常音でない場合は、誤検知してしまう。また、エレベータの設置場所により、車や人の話声といった環境音を誤検知してしまう。

特許文献１の従来技術では、エレベータのガイドレールと被ガイド部材との摺動音を収集し、予め定められた音の大きさや高さと比較して異常を検知しているが、検知対象をガイドレールに限定しており、かつ集音手段がひとつであるので、音源の位置を特定することができない。

特許文献２の従来技術では、エレベータの巻上げ機および、各階床に設置された集音マイクで異常音を収集し、音の特性で異常検知するが、各階床に集音マイクを設置する必要があり、コストがかかる。また、乗りかご自体には集音マイクが設置されていないため、移動中の乗りかごの異常音を検知することは難しい。

特許文献３の従来技術では、車両に搭載されたマイクロフォンにより集音された銃声を計測し、三角測量の原理で音源位置を特定しているが、音源が複数あるような用途の場合には、音源位置を特定できない。また、音源位置を特定するためには別途、測距センサまたは地図情報が必要である。

特許文献４の従来技術では、エレベータ乗りかごの内外に設置された集音マイクで異常音を収集し、予め決められた基準値と比較して異常を検知しているが、乗りかご内外にマイクが設置されているため、音源の位置特定ができない。また、乗り場の環境音とエレベータ自体の音を区別することが難しい。

そこで、本発明の目的は、エレベータ以外の騒音とエレベータの異常音を区別して、エレベータの異常を診断することである。

上記課題を解決するために、本発明の望ましい実施態様においては、乗りかご内または乗りかご外に２つ以上設けられた集音手段（集音ユニット）によって集音した音の差に基づいて、ステレオの原理等により音源位置を計算し、音源位置での異常の有無を診断し、異常があった場合にはアラームを出力する。

本発明の具体的な実施形態においては、前記集音手段の１つとして、乗りかご内のインターホンのマイクを利用する。

本発明の望ましい実施態様によれば、エレベータが静止している場合でも、移動している場合でも、ドアが開いている場合でも音源位置がエレベータ周辺か否かを判別することができる。また、集音された音のみから音源位置を判別するため、他のセンサが不要であり、集音手段は最低２つで十分であるため、経済的に装置を設置することができる。

本発明のその他の目的と特徴は、以下に述べる実施形態の中で明らかにする。

本発明の第１の実施形態によるエレベータの異常診断装置の概要を示すブロック図である。 同じくエレベータの異常診断装置の処理フローチャートである。 乗りかご内の２つの集音手段（集音ユニット）の配置例を示す図である。 音源位置計算手段の一例を示すブロック図である。 異常音診断手段の一例を示すブロック図である。 本発明の第２の実施形態によるエレベータの異常診断装置の概要を示すブロック図である。 乗りかご外の２つの集音手段（集音ユニット）の配置例を示す図である。 本発明の第３の実施形態によるエレベータの異常診断装置の概要を示す全体ブロック図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。

まず、本発明の第１実施形態について説明する。

図１は、本発明の第１の実施形態によるエレベータの異常診断装置の概要を示すブロック図である。異常診断機能を有するエレベータ１００は、少なくともひとつの音Ｓ１０を入力し、エレベータ乗りかご部Ｂ１０、異常音診断部Ｂ２０を有し、アラームＳ３０を出力する。

エレベータ乗りかご部Ｂ１０は、音Ｓ１０を入力し、少なくとも２つの乗りかご内集音ユニット１０，２０を有し、音を測定し、音響データ（音響信号）Ｓ２０へ変換し出力する。音とは、例えばエレベータの走行音や、エレベータの機器の動作音や、車の音や、人の話声、といった環境音である。

異常音診断部Ｂ２０は、音響データＳ２０を入力し、音源位置計算手段３０、異常音診断手段４０、警報発生手段５０を有し、アラームＳ３０を出力する。

音源位置計算手段３０は、入力された音響データＳ２０の音の特徴から、音源の位置を計算する。音の特徴とは、音の大きさ（強さ）や音色、周波数などである。音源の位置を計算する手段として、たとえば、ステレオの原理が考えられる。音源がエレベータ周辺か否かを判別し、音源がエレベータ周辺の場合は、異常音診断手段４０へ音響データＳ２０を出力する。音源がエレベータ周辺ではない場合は、そこで処理を終了し、次の音響データＳ２０の音源位置を計算する。

異常音診断手段４０は、音響データＳ２０を入力とし、異常判定をおこない、異常の場合は、アラームのトリガーを出力する。異常判定をおこなう手段として、予め決められた閾値と音響データＳ２０を比較する方法や、過去の音響データＳ２０を記憶しておき、入力された音響データＳ２０と比較する方法が考えられる。例えば、異常音診断手段４０は、前段の音源位置計算手段３０によって計算され求められた音響発生位置に対応する過去の音響データ（例えば正常音）との照合に基づいて、該当箇所（部品機器）の異常判定を行う。

警報発生手段５０は、アラームのトリガーを入力し、アラームの出力の要否を判定し、アラーム要と判定した場合は、アラームＳ３０を出力する。アラームのトリガーが入力されたら、すぐにアラームＳ３０を出力する方法と、入力されたアラームのトリガーをカウントし、カウント数が予め決められた時間内で、予め決められた閾値以上となった場合にのみ、予め決められた頻度以上であると判定し、アラームＳ３０を出力する方法が考えられる。

図２は、本発明の第１の実施形態によるエレベータの異常診断装置の処理フローチャートである。

まず、エレベータは通常運行を行っており、エレベータの通常運行時に騒音が発生したとする。２つの乗りかご内集音ユニット１０，２０は、集音ステップＦ１，Ｆ２においてそれら騒音を集音し、音響データ取得ステップＦ３，Ｆ４にて、音響データを作成する。ステップＦ５では、２つの音響データの音響信号の強弱（大小）ならびに信号の時間差を算出し、２つの音響データの音響信号の強弱（大小）ならびに信号の時間差に基づいて音源位置を計算する。計算された音源位置に基づいて、ステップＦ６では、音源がエレベータ周辺か否かを判定し、否の場合はステップＦ１７に移って診断を中止する。音源がエレベータ周辺と判定された場合、まず、音響データの選択ステップＦ７で、音響信号の強弱から優位の音響データを決めておく。予め決められた閾値を用い、２つの音響データの差が閾値以上の場合には、明らかに優位性があったと判定する。

次に、ステップＦ８，Ｆ９において、２つの音響データそれぞれにＦＦＴ（Fast Fourier Transform）処理を行い、周波数のデータに変換する。各々の周波数のデータに対して、ステップＦ１０，Ｆ１１において統計的手法を用い、特徴量を計算する。ここで統計的手法とは、主成分分析やクラスタリングなどである。ステップＦ１２，Ｆ１３では、算出した特徴量を各々の学習データ２０１，２０２と比較して、差分を計算する。学習データ２０１，２０２としては、例えば正常音を用いることができる。ステップＦ１４，Ｆ１５では、差分が閾値以上なら異常と判断し、閾値より小さいなら正常と判断する。２つの音響データのいずれかが異常と診断された場合には、ステップＦ１６においてアラームを発報する。それ以外では、ステップＦ１７により診断を終了する。

しかしながら、２つの音響データ間において優位性が顕著な場合には、優位性の高い音響データに対する診断結果に従って、異常判定を行うことが望ましい。つまり、優位性の高い音響データが異常と診断された場合は、異常と判断し、ステップＦ１６においてアラームを発報するようにしてもよい。

一方、優位性の高い音響データが正常と診断された場合には正常と判断し、ステップＦ１７によりそのまま診断を終了するようにしてもよい。

図３は、乗りかご内の２つの集音ユニットの配置例を示す図である。配置例（Ａ）はドア面の左右上端に設置した例である。配置例（Ｂ）はドアの対面の左右上端に設置した例である。配置例（Ｃ）は乗りかご内の対称角に設置した例である。配置例（Ｄ）は乗りかご内の上端、下端に設置した例である。配置例（Ｅ）は監視カメラ等がある天板の角とインターホンのマイクを利用した例である。

配置例（Ａ）は、エレベータを構成する部品の多くが集まる天板とドア面に近いため、多くの部品の音を集音できる。特に、天板にはドア廻りの部品が集中しているため、ドアモータや従動ローラ、ドアレール等の音を集音できる。

配置例（Ｂ）は、監視カメラ等が設置されている位置であるため、集音手段を追加しやすい。また、ドアと正対する位置にあるため、ドアの異常、例えばガタつきや人・物が挟まった際の音を集音できる。

配置例（Ｃ）は、乗りかご内で対角線上に配置しているため、２つのマイクの間隔（基線長）が最大となる。そのため、エレベータ乗りかご内で起こる音をまんべんなく集音できると考えられる。

配置例（Ｄ）は、乗りかご上下に配置しているため、天板の部品と床下の部品、特に、シル溝やドアシューの音を集音し易い。

配置例（Ｅ）は、元来設置されているインターホンを使うため、新たに設置するマイクが１本で済む。また、配置例（Ｃ）と同様に、エレベータ乗りかご内で起こる音をまんべんなく集音できる。

図４は、音源位置計算手段３０の一例を示すブロック図である。音響データＳ２０を入力し、音源位置計算部Ｂ３０、音源位置判定部Ｂ４０を有し、音響データＳ２０がエレベータ周辺の音と判定された場合のみ、音響データＳ２０を出力する。

音源位置計算部Ｂ３０は、音響データＳ２０を入力し、音響データＳ２０の特徴から、音響データＳ２０の音源位置を計算し、音源位置Ｓ４０を出力する。計算方法として、ステレオの原理を用いて、２つの集音ユニットから出力された音響データＳ２０の差異と、２つの集音ユニットの距離（基線長）に基づいて、音源位置Ｓ４０を計算する。

音源位置判定部Ｂ４０は音源位置Ｓ４０を入力し、音源位置Ｓ４０がエレベータ周辺の音か否かを判定し、エレベータ周辺の音と判定された場合のみ、音響データＳ２０を出力する。判定方法として、予めエレベータ周囲の音と定義する閾値を有し、音源位置Ｓ４０が閾値以下であれば、音響データＳ２０はエレベータ周辺の音であると判定する。

図５は、異常音診断手段４０の一例を示すブロック図である。音響データＳ２０を入力し、過去の正常音データベース（以下、ＤＢと表記）４１０、異常音判定部Ｂ５０を有し、エレベータの異常が検出された場合のみ、アラームのトリガーＳ５０を出力する。

過去の正常音ＤＢ４１０は、予め、エレベータの正常音Ｓ６０が記憶されている。

異常音判定部Ｂ５０は、音響データＳ２０、過去の正常音Ｓ６０を入力し、音響データＳ２０と過去の正常音Ｓ６０を比較することで、エレベータの異常の有無を判定し、異常の場合のみ、アラームのトリガーＳ５０を出力する。判定方法として、音響データＳ２０と過去の正常音Ｓ６０の類似度を計算する方法や、過去の正常音Ｓ６０を学習し、音響データＳ２０を診断する方法が考えられる。

尚、過去の正常音ＤＢ４１０に、音源位置計算手段３０で特定可能な音源位置ごとに対応する過去の正常音Ｓ６０を記憶しておき、異常音診断手段４０では音響データＳ２０だけでなく音源位置Ｓ４０を音源位置計算手段３０から入力して、その音源位置に対応する過去の正常音Ｓ６０を用いて異常音判定を行うようにしてもよい。

次に、本発明の第２の実施形態について説明する。

図６は、本発明の第２の実施形態によるエレベータの異常診断装置を示すブロック図である。異常診断機能を有するエレベータ２００は、少なくともひとつの音Ｓ１０を入力し、エレベータ乗りかご部Ｂ１０、異常音診断部Ｂ２０を有し、アラームＳ３０を出力とする。エレベータ乗りかご部Ｂ１０は、音Ｓ１０を入力し、少なくとも２つの乗りかご外集音ユニット１１０，１２０を有し、音響データＳ２０を出力する。異常音診断部Ｂ２０、アラームＳ３０は、第１の実施形態と同様である。

図７は、乗りかご外の２つの集音ユニットの配置例を示す図である。配置例（Ａ）は、ドア面の上下端に設置した例である。配置例（Ｂ）は、天板のドア面側とドアと対面側に設置した例である。配置例（Ｃ）は、天板と床面に設置した例である。

配置例（Ａ）は、エレベータを構成する部品の多くが集まる天板とドア面に近いため、多くの部品の音を集音できる。特に、天板にはドア廻りの部品が集中しているため、ドアモータや従動ローラ、ドアレール等の音を集音できる。また、ドアの下部では、シル溝やドアシューの音を集音し易いと考えられる。

配置例（Ｂ）は、エレベータを構成する部品の多くが集まる天板とドア面に近いため、多くの部品の音を集音でき、かつ異常音を発する機器を特定することができる。特に、ドアモータや従動ローラ、ドアレール等の音を集音できる。

配置例（Ｃ）は、エレベータを構成する部品の多くが集まる天板と乗りかごをはさんだ床面に設置されているため、集音の時点で診断したい対象音と環境音の分離が容易である。また、配置例（Ａ）と同様に、特に天板はドア廻りの部品が集中しているため、ドアモータや従動ローラ、ドアレール等の音を集音できる。また、乗りかごの下部では、シル溝やドアシューの音を集音し易いと考えられる。

次に、本発明の第３の実施形態について説明する。

図８は、本発明の第３の実施形態によるエレベータの異常診断装置の概要を示す全体ブロック図である。異常診断機能を有するエレベータ３００は、音を入力し、エレベータ乗りかごＥ１０、エレベータドアＥ２０、ドアモータＥ３０、少なくとも２つの乗りかご内集音ユニット１０Ａ，１０Ｂ、異常音診断部Ｂ２０を有し、アラームＳ３０をモニタＥ４０へ出力する。

この実施形態では、特に、エレベータのドア廻りの異常音を検知対象とする。エレベータ乗りかごＥ１０は、第１の実施形態のエレベータ乗りかご部Ｂ１０に相当し、エレベータドアＥ２０やドアモータＥ３０で発生した音を入力し、２つの乗りかご内集音ユニット１０Ａ，１０Ｂを有し、音響データＳ２０を出力する。

乗りかご内集音ユニット１０Ａ，１０Ｂは、ドア面の上部とインターホン位置に設置される。いずれも無指向性のマイクである。ドア面上部に設置された乗りかご内集音ユニット１０Ａは、インターホン位置に設置された乗りかご内集音ユニット１０Ｂと比べてエレベータドアＥ２０やドアモータＥ３０に近いため、ドア開閉時の音を集音し易い。

異常音診断部Ｂ２０、アラームＳ３０は、第１の実施形態と同様である。

また、異常音診断部Ｂ２０において、予め決められた乗りかご内集音ユニット１０Ａ，１０Ｂの閾値を有し、乗りかご内集音ユニット１０Ａの音響データＳ２０が閾値よりも低く、乗りかご内集音ユニット１０Ｂの音響データＳ２０が閾値よりも高い場合は、エレベータ周辺の音よりも環境騒音の方が大きいと判定し、異常音診断を行わないと決定することもできる。

本発明の異常診断機能を有するエレベータによれば、集音された音が、エレベータの周辺か否かを判定することができ、音でエレベータの異常を検知することができる。

１０，２０…乗りかご内集音手段（集音ユニット）、３０…音源位置計算手段、４０…異常音診断手段、５０…警報発生手段、１００，２００，３００…異常音診断機能を有するエレベータ、１１０，１２０…乗りかご外集音手段（集音ユニット）、４１０…過去の正常音ＤＢ、Ｂ１０…エレベータ乗りかご部、Ｂ２０…異常音診断部、Ｂ３０…音源位置計算部、Ｂ４０…音源位置判定部、Ｂ５０…異常音判定部、Ｅ１０，Ｅ２０…エレベータ乗りかご、Ｅ３０…ドアモータ、Ｅ４０…モニタ、Ｆ１，Ｆ２…集音ステップ、Ｆ３，Ｆ４…音響データ取得ステップ、Ｆ５…音源位置計算ステップ、Ｆ６…音源がエレベータ付近か判定ステップ、Ｆ７…優位な音響データ判定ステップ、Ｆ８，Ｆ９…ＦＦＴ処理ステップ、Ｆ１０，Ｆ１１…統計的特徴量の算出ステップ、Ｆ１２，Ｆ１３…学習データとの差分計算ステップ、Ｆ１４，Ｆ１５…異常判定ステップ、Ｆ１６…アラーム発報ステップ、Ｆ１７…診断終了ステップ、２０１，２０２…学習データ、Ｓ１０…音、Ｓ２０…音響データ、Ｓ３０…アラーム、Ｓ４０…音源位置、Ｓ５０…トリガー、Ｓ６０…記憶された過去の正常音。

Claims (10)

1. エレベータ乗りかご内または乗りかご外に２つ以上設けられた集音手段と、
   前記エレベータ乗りかご内または乗りかご外で集音された音響信号に基づいてエレベータの異常を診断する異常診断手段と、
   前記異常診断手段の出力に基づき警報信号を出力する警報装置を備えたエレベータの異常診断装置において、
   前記集音手段は、エレベータ乗りかご内または乗りかご外に、間隔をおいて配置された２つ以上の集音ユニットの組合せからなり、
   前記２つ以上の集音ユニットによってそれぞれ集音した音響信号の差に基づいて音源の位置を計算する音源位置計算手段と、
   集音した前記音響信号に基づいて、前記計算により求められた当該音響信号の音源位置での異常の有無を診断する異常診断手段を備えたことを特徴とするエレベータの異常診断装置。
2. 請求項１において、前記音源位置計算手段は、２つ以上の集音ユニットによってそれぞれ集音した音響信号の強弱ならびに時間の差に基づいて音源の位置を計算することを特徴とするエレベータの異常診断装置。
3. 請求項１または２において、前記音源位置計算手段は、間隔をおいて設置された２つ以上の前記集音ユニットによってそれぞれ集音された２つ以上の音響信号から、ステレオの原理に基づいて前記音源位置を計算することを特徴とするエレベータの異常診断装置。
4. 請求項１〜３のいずれかにおいて、前記音源位置計算手段によって計算された音源位置に基づいて、異常機器を特定する異常機器特定手段を備えたことを特徴とするエレベータの異常診断装置。
5. 請求項１〜３のいずれかにおいて、前記音源位置計算手段によって計算された音源位置に基づいて、前記異常診断手段による異常診断の要否を判定する異常診断要否判定手段を備えたことを特徴とするエレベータの異常診断装置。
6. 請求項１〜５のいずれかにおいて、前記２つ以上の集音ユニットの１つとして、乗りかご内のインターホンのマイクを利用することを特徴とするエレベータの異常診断装置。
7. 請求項１〜６のいずれかにおいて、前記異常診断手段は、前記集音ユニットによって集音した音響信号を、予め記憶してある正常音と比較することによって、異常を診断することを特徴とするエレベータの異常診断装置。
8. 請求項７において、前記予め記憶してある正常音は、２つ以上の前記集音ユニットの組合せによって特定可能な複数の音源位置に対応してそれぞれ記憶されていることを特徴とするエレベータの異常診断装置。
9. 請求項１〜８のいずれかにおいて、前記異常診断手段により、所定時間内に所定回数以上の異常診断が得られたとき、前記警報信号を出力することを特徴とするエレベータの異常診断装置。
10. エレベータ乗りかご内または乗りかご外で集音された音響信号に基づいてエレベータの異常を診断し、警報信号を出力するエレベータの異常診断方法において、
    エレベータ乗りかご内または乗りかご外に、間隔をおいて配置された２つ以上の集音ユニットを組合せ、
    前記２つ以上の集音ユニットによってそれぞれ集音した音響信号から、ステレオの原理に基づいて音源位置を計算する音源位置計算ステップと、
    集音した前記音響信号に基づいて、前記計算により求められた当該音響信号の音源位置での異常の有無を診断する異常診断ステップと、
    前記音源位置での異常が診断されたとき、前記警報信号を出力する警報ステップとを備えたことを特徴とするエレベータの異常診断方法。

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