JP6767809B2 - 監視装置、および、エレベーター管理システム - Google Patents

Description

本発明は、機器の監視装置に関する。

エレベーターは、ビル内で人々を上下方向に輸送する装置であり、都市空間において必須の装置である。近年は、エレベーターの多くは、専用オペレーターなしで、利用者が自分でボタンを操作して利用する。エレベーターに乗ろうとする場合、各階のエレベーターホールに備えられた呼びボタンを押し、乗りかごが到着すると自動でドアが開き、利用者は乗りかご内へ乗り込む。そして、乗りかご内のボタンにて、降りたい階を指定する。その後、ドアが閉じ、乗りかごが昇降する。

このように、エレベーターは多くの場合は利用者のみで使用するため、正常状態を保つことが求められる。特に、ドアは、エレベーターの乗りかごの昇降時に、利用者を相対運動部分から隔離するものであることから、利用者の安全を確保する上で重要な装置である。

このドアの状態を監視する技術として、特許文献１には、ドアの異常が、エレベーターの乗りかごドアと、乗り場ドアのどちらで生じているかを区別するものが開示されている。

特開２００３−４０５６１号公報

エレベーターは、設置されるビルの環境や用途によって、様々な仕様が存在する。乗り場ドアに限っても、各階で意匠が異なったり、遮煙機能の有無などの仕様が異なったりする。これらの各階での乗り場側のドア仕様の違いは、ドア自体の質量や剛性などの機械的特性の差を生じさせる。乗りかごドア、および、乗り場ドアの開閉は、何れも乗りかご側に備えられたドアモーターによって行われ、同一のドアモーターで仕様の異なる乗り場側のドアを駆動している。よって、ドアの開閉時のドアモーターの負荷やドアの運動は各階で異なっている。このため、ドアの開閉動作が機器の劣化や故障で変化した場合、その部位の特定や、劣化の程度を把握する際には、乗りかご側のドアと乗り場側のドアの違いや、乗り場ドアの各階の違いを考慮する必要がある。

しかしながら、特許文献１に記載の技術は、各階の乗り場ドアが同一仕様である場合に、異常の発生が乗りかごドアと乗り場ドアの何れで発生しているかを判断できるが、各階の乗り場ドアの仕様が異なる場合には、適切な判断ができないという問題があった。

加えて、特許文献１に記載の技術では、ドアの特性の違いを、新設時の設計情報に基づき把握するものであるため、エレベーターは製造後、長期間に渡って使用され、ドアの特性が初期状態から変化している場合には適切な判断ができないという問題があった。

たとえば、利用者による意匠の変更や、改修による仕様の変更、または、利用者との接触による設置状態の変更などにより、機械的特性が変化している可能性がある。このように、各エレベーターの機械的特性を設計情報にのみ基づいて推定することが困難な場合が存在するため、各エレベーターの機械的特性の差を考慮して安全側に診断する必要があった。

エレベーターが異常と診断された場合は、保守員による原因調査が必要であり、その間はエレベーターが利用できないため、利用者の利便性が大きく損なわれる。これを回避するには、保守員による作業を適切な頻度に抑制することが望ましい。

本発明の目的は、各階の乗り場ドアの仕様が異なったり、経年変化などが生じている場合であっても、保守員の調査が必要な異常を適切に抽出し、適切な保守計画の作成をサポートできる監視装置を提供することである。

上記課題を解決するため、本発明の監視装置は、診断対象機器に設けたセンサーが計測
したセンサーデータが入力され、該診断対象機器の診断結果を出力するものであって、前
記診断対象機器の物理的パラメーターを記録したデータテーブルから、前記診断対象機器
が設置された環境の仕様に対応した物理的パラメーターと前記診断対象機器の仕様に対応
した物理的パラメーターを取得するパラメーター取得部と、標準的な機器に関する標準物
理モデルを、前記パラメーター取得部が取得した物理的パラメーターを用いて修正するモ
デル修正部と、修正後の物理モデルに基づく前記診断対象機器の診断結果を出力する診断
部と、を有し、前記診断対象機器が設置された環境の仕様とは、該診断対象機器が設置された環境の温度、湿度、浮遊粉じん量の何れかであり、前記診断対象機器の仕様とは、該診断対象機器の機器の大きさ、質量、速度、出力、利用頻度の何れか、であるものとした。

また、本発明のエレベーター監視システムは、ビルに据え付けたエレベーターと、該エ
レベーターを監視する監視装置と、からなるものであって、前記監視装置は、診断対象エ
レベーターに設けたセンサーが計測したセンサーデータが入力され、該診断対象エレベー
ターの診断結果を出力するものであり、前記診断対象エレベーターの物理的パラメーター
を記録したデータテーブルから、前記診断対象エレベーターの仕様に対応した物理的パラ
メーターを取得するパラメーター取得部と、標準的なエレベーターに関する標準物理モデ
ルを、前記パラメーター取得部が取得した物理的パラメーターを用いて修正するモデル修
正部と、修正後の物理モデルに基づく前記診断対象エレベーターの診断結果を出力する診
断部と、を有し、前記センサーは、前記ビルの各階の乗り場ドアに設けられ、前記パラメーター取得部に入力される前記仕様とは、前記乗り場ドアの遮煙機能の有無であり、前記監視装置は、前記乗り場ドアを診断するものであるものとした。

本発明によれば、診断対象のエレベーター以外の、仕様や環境が同一とみなせる他のエレベーターのデータに基づき、各エレベーターの機械的特性を推定した上で診断を行うため、診断精度が向上し、保守員による詳細調査が必要な異常を適切に検出することができるため、保守作業の頻度を抑制することができ、利用者の利便性を損なわない保守が可能となる。

実施例１のエレベーター管理システムの概略図である。 実施例１のエレベーターの概略構造を示す図である。 実施例１の監視装置の機能ブロック図である。 実施例１のデータ補正の概念図である。 実施例２のエレベーターの概略構造を示す図である。

以下、実施例を、図面を用いて説明する。

まず、本発明に係る実施例１の監視装置について、図１〜図３を用いて説明する。図１は一実施例のエレベーター監視システムの概略図を示し、図２はエレベーターの概略構造、図３は監視装置の機能ブロック図を示す。

図１に示すように、本実施例のエレベーター監視システムは、管理センター１００に設置された監視装置１０１が、ネットワーク２００を介して、ビル３００に据え付けられたエレベーターを監視するものであり、あるエレベーターに異常が検出された場合には、モニタなどの出力装置１１を介して管理センターに駐在する保守員１０２にエレベーターの異常を報知するものである。そして、保守員１０２は、報知された異常の緊急度に応じて最適な保守計画を決定できるため、必要頻度以上の保守点検作業、すなわち、エレベーターの稼働停止による利用者の利便性の悪化を抑制することができる。なお、図１では三基のエレベーターを備えた一棟のビルのみを監視対象として示しているが、二棟以上のビルを監視対象としても良く、また、一つのビルに据え付けられるエレベーターの数も三基に限られない。

監視装置１０１は、ＣＰＵ１０１Ａと、メインメモリ１０１Ｂと、記憶媒体１０１Ｃと、入出力部１０１Ｄとから構成されている。ＣＰＵ１０１Ａは、メインメモリ１０１Ｂ内の制御プログラムを実行することで、後述する、パラメータ取得部８、モデル修正部９、診断部１０としての機能を発揮する。また、記憶媒体１０１Ｃは、ＣＰＵ１０１Ａから読み書きすることができ、後述する、仕様データ７、構成要素データテーブル１２、標準物理モデル１３などが記録されている。

ビル３００には、通信装置３０２が設けられており、エレベーター３０１に設けられたセンサーの出力は、通信装置３０２とネットワーク２００を介して、監視装置１０１に送信される。

次に、図２を用いてエレベーター３０１の概略構造を説明する。ここでは、３階分の乗り場と乗り場ドア６（６ａ〜６ｃ）を示しており、中央階の乗り場ドア６ｂの後方に乗りかご１が停止している。エレベーターの乗りかご１には、ドアモーター２と、エンコーダー３が取り付けられている。このドアモーター２によって、乗りかごドア５が駆動される。また、ドアモーター２にはドアセンサーの一種として電流計が設置され、ドア駆動時の電流が計測されている。

また、乗りかご１が各階に停止したとき、乗りかごドア５の係合子（図示せず）と、各階の乗り場ドア６ａ〜６ｃが係合し、ドアモーター２を駆動することで、乗りかごドア５とともに乗り場ドア６ａ〜６ｃを開くことができる。乗りかごドア５には、開閉の有無を示すスイッチが備えられており、スイッチの動作の有無で開閉状態を確認することができる。また、乗り場ドア６にもスイッチが備えられており、同様に開閉状態を確認することができる。これら一連のスイッチや、エンコーダーの信号、電流計の信号と、各ドアの制御指令は、センサーデータ１４として監視装置１０１に送信される。

次に、図３の機能ブロック図を用いて、監視装置１０１内で行われる処理の詳細を説明する。なお、図１でも示したように、監視装置１０１のＣＰＵ１０１Ａは、メインメモリ１０１Ｂ内の制御プログラムを実行し、記憶媒体１０１Ｃに記録されていた仕様データ７等を適宜参照することで、パラメータ取得部８等の機能を発揮するものであるが、この類のソフトウェア処理は周知のものであるため、以下の説明では、ＣＰＵ１０１Ａや記憶媒体１０１Ｃの逐次動作の説明は省略する。

まず、概略処理を説明する。診断対象のエレベーター３０１の仕様データ７は、パラメーター取得部８に入力される。パラメーター取得部８では、入力された仕様データ７に基づき、構成要素データテーブル１２から、診断対象のエレベーターの構成要素である乗り場ドア６に関する物理的パラメーターを抽出して取得する。ここで取得された物理的パラメーターと、標準物理モデル１３がモデル修正部９に入力され、モデル修正部９では、当該乗り場ドア６の物理的パラメーターを標準物理モデル１３の該当パラメーターに置き換えることで修正物理モデルを生成する。その後、修正物理モデルと、センサーデータ１４が、診断部１０に入力され、センサーデータ１４に基づいた診断結果が出力装置１１に出力される。

次に、各処理の詳細を説明する。仕様データ７の一例を表１に示す。ここに示すエレベーターの仕様とは、エレベーターそのもの仕様と、エレベーターが設置されたビルの仕様と、の二種類が存在する。エレベーターそのものの仕様とは、表１の上部に示すように、乗りかごの速度、積載量、ストロークなどの機械的な仕様と、乗用、貨物用、非常用などの目的に関する仕様である。また、ビルの仕様とは、表１の下部に示すように、マンション、オフィス、商業施設、ホテル、学校、老人ホーム、など建物の用途に関するものと、室内、屋外などのエレベーター設置箇所に関するものと、各階の乗り場ドアの幅および遮煙機能の有無の仕様である。

これらの仕様に基づき分類する理由は、エレベーターの劣化が、機器そのものが持つ特性（エレベーター仕様）に加えて、それが設置された環境や使い方（ビル仕様）の影響を受けるためである。たとえば、エレベーターの昇降路が屋外にむき出しである場合と、昇降路が建物の中心付近に設置されている場合では、エレベーターの機器が受ける温度や湿度、あるいは、黄砂などの浮遊粉じん量の条件は大きく異なるため、この分類を踏まえた診断が必要となるからである。また、オフィスと商業施設では、稼動頻度が高い曜日が異なる場合が多く、このような使われ方の違いがエレベーターの劣化に及ぼす影響を考慮するためでもある。

次に、構成要素データテーブル１２の一例を表２に示す。表２は、乗り場ドア６のドア幅とドア質量、ドア閉鎖力Ｆｒの関係を、遮煙機能の有無別にまとめた表である。一般的に、マンションでは一階の乗り場ドアだけが遮煙ドアで他の階が非遮煙ドアであることが多いのに対し、オフィスビルでは全ての乗り場ドアが遮煙ドアであることが多い。また、一般的に、遮煙機能を有した乗り場ドアは、遮煙機能を有さない乗り場ドアに比べ、質量は大きく、ドア閉鎖力Ｆｒも大きい。

パラメーター取得部８は、仕様データ７中のビル仕様に基づいて、各乗り場ドア６の幅や遮煙機能の有無を知ることができ、表２に例示した構成要素データテーブル１２からそれぞれの乗り場ドア６についてドア質量、ドア閉鎖力Ｆｒを取得することができる。

次に、エレベーター３０１の構成要素の一つである乗り場ドア６を例に、標準物理モデル１３で示される運動方程式を説明する。一般的に、ドアの運動は、式１で表現できる。ここで、ｍはドアパネルの質量であり、ｘはドアの位置、Ｆｆは摺動部の摩擦力、Ｆｒは通常状態でドアが開かないようにドアパネルを閉じようとする機構によるドア閉鎖力、Ｆｍはドアモーターによる駆動力である。

式１において、Ｆｍはドアモーター２に設けられた電流計が出力する電流値により演算可能であり、ｘはエンコーダー３により計測可能である。また、質量ｍとドア閉鎖力Ｆｒはドアの構造によって決定される、基本的には不変のパラメーターである。また、摺動部の摩擦力Ｆｆは経年での摺動部の劣化によって変動する可能性のあるパラメーターであり、Ｆｆに基づいて乗り場ドア６の劣化の程度を知ることができる。

モデル修正部９では、パラメータ取得部８が取得した診断対象の乗り場ドア６の質量ｍ、ドア閉鎖力Ｆｒを用いて、標準物理モデルを前提とした式１を修正し、当該乗り場ドア６についての修正物理モデルを作成する。このようにして、式１のモデルのうち、摩擦力Ｆｆ以外の項が決定する。

診断部１０には、モデル修正部９で生成された特定の乗り場ドア６に関する修正物理モデルと、乗りかご１に設けられたエンコーダ３や電流計が観測したセンサーデータ１４が入力される。修正物理モデルについての式１に含まれる摩擦力Ｆｆは経年劣化で変動する値であり、センサーデータ１４に含まれるドアの位置ｘ、ドアモーター２の電流値から求めたＦｍを、式１を変形させた式２のｘ及びＦｍに入力することでＦｆを演算することができる。

乗りかごドアまたは乗り場ドアに劣化が生じ、データが変動した場合、式１または式２において劣化が考えられるのは、摩擦力Ｆｆである。他の項目は、リニューアルや改修工事によって変化する可能性はあるが、通常的な変化は考えにくい。よって、適切な保守計画の策定には、摩擦力Ｆｆの経時変化を把握することが望ましい。

診断部１０では、式２によって摩擦力Ｆｆを推定可能であり、図４に示すように、計測で得られたセンサーデータ１４を、摩擦力Ｆｆに変換することで経時劣化を可視化できる。その上で、摩擦力Ｆｆとして許容できない基準をしきい値を保守員１０２等が設定しておき、摩擦力Ｆｆの変動カーブからしきい値を超えそうな時期、すなわち、適切な保守作業時期を計画すればよい。

このように、本実施例において、摩擦力Ｆｆに基づいて適切な保守作業時期を決定することにしたのは、単に開閉時間の長短を基準に乗り場ドア６の劣化の程度を判断しようとすると、質量が相違する乗り場ドア６が混在する環境下では、適切な判断を下せないのに対し、式１または式２を用いて求めた摩擦力Ｆｆを基準とすることで、乗り場ドア６の質量の大小に拘らず、適切な劣化判断を下すことができるからである。

構成要素データテーブル１２に保存されるドアの質量ｍや機構によるドア閉鎖力Ｆｒは、設計情報に基づき構築され、前記のエレベーターの仕様及びビルの仕様別に整理されて保存される。これは、同様なエレベーターの仕様やビルの仕様の場合、ドアの仕様も多くの場合は同様であることを鑑みて、設計情報が取得できないドアに対してもパラメーターが設定できるようにするためである。

次に、監視装置１０１で得られた結果の活用方法について説明する。エレベーター３０１には、安全を保障する装置が各種備えられており、利用者の安全はそれらの装置で保障されている。本実施例が対象とするのは、これらの安全装置が作用する前に、劣化の予兆を把握して、事前に保守整備を行うことであり、劣化が進展していると判定された場合、その情報は、図１に示す出力装置１１を介して保守員１０２へ伝達される。

エレベーター３０１の保守作業は、定期的に実施され、各種機器が正常状態に調整されるが、出力装置１１を介して経時劣化が観測できた場合であっても、正常状態の規定値（図４に示した許容範囲）内ならば安全が保障されていることから、確認のみで整備されないこともある。

なお、監視装置１０１の出力は、正常範囲内での変動を捉えるものであるため、正常範囲内での変動を抑えるための整備指示が保守員１０２へ伝達される。また、これらの変動は、どのようなエレベーターの仕様で生じているかについても、保守員１０２へ伝達される。これにより、劣化進展の早い仕様や用途が特定できるため、効率的な保守計画策定が可能となる。

なお、本実施例では、他のエレベーターのモデル推定を、設計情報に基づいて行っているが、設計情報が入手できない場合は、別途計測によって機械的パラメーターを取得してもよい。また、技術者の知見により、不足している情報を補い、パラメーターを推定してもよい。設計情報が入手できない場合でも、同様のエレベーターが多数存在し、その正常時と劣化時に関するデータが取得されているならば、データに基づき機器のパラメーターを推定してもよい。

また、本実施例では、式１に示す一次元の式によってドアの物理モデルを表現しているが、ドアのモデル化に関する制約はなく、二次元の物理モデルで表現してもよい。

次に、図５を用いて、実施例２の監視装置、および、エレベーター監視システムを説明する。なお、実施例１と共通する点は説明を省略する。

本実施例の監視装置１０１は、乗りかご１の底部に設けられた防振ゴムの劣化を診断の対象とするものである。図５に示すように、乗りかご１のうち、実際に人が乗るかご部２０は、防振ゴム２１によって支持された状態で、かご枠２２内に設置されている。そして、かご枠２２にはワイヤーロープ２３が連結され、図示しない巻上機がワイヤーロープ２３を巻き上げ、または、巻き戻すことで、乗りかご１が昇降する。

このような、防振ゴム２１を備えた乗りかご１の運動を記載する標準モデルとして、式３に示す運動方程式がある。

ここで、ｘ_１はかご２０の変位、ｘ_２はかご枠２２の変位、ｍ_１はかご２０の質量、ｃ_１は防振ゴム２１の減衰係数、ｋ_１は防振ゴム２１の弾性係数である。かご２０の変位ｘ_１は巻上機に取り付けられたエンコーダーまたはかご２０の位置センサで計測可能である。また、かご枠２２に対するかご２０の相対変位（ｘ_１−ｘ_２）は、かご枠２２に取り付けた変位センサで計測可能である。他のｍ_１、ｃ_１、ｋ_１などの初期値はエレベーターの仕様に基づき構成要素データテーブル１２から取得し、診断モデルを構成する。但し、防振ゴム２１の減衰係数ｃ_１、弾性係数ｋ_１については経年での変化が考えられることから、かご２０の変位ｘ_１、かご枠２２の変位ｘ_２に関するセンサーデータ１０４を用いて、防振ゴム２１の減衰係数ｃ_１、弾性係数ｋ_１の経時変化を演算し、実施例１の図４に相当するグラフを求める。そして、この減衰係数ｃ_１、弾性係数ｋ_１が所定のしきい値を逸脱すると予測される日付を踏まえて、保守員１０２は適切な保守作業を計画することができる。

このように、監視装置１０１の診断対象が防振ゴム２１の減衰係数、または、弾性係数の経時変化であった場合にも、実施例１と同様に、処理により防振ゴム２１の劣化を診断することができる。

１ 乗りかご、
２ ドアモーター、
３ エンコーダー、
７ 仕様データ、
８ パラメーター取得部、
９ モデル修正部、１０ 診断部、
１１ 出力装置、
１２ 構成要素データテーブル、１３ 標準物理モデル、
１４ センサーデータ、
２０ かご部、
２１ 防振ゴム、
２２ かご枠、
２３ ワイヤーロープ、
１００ 管理センター、
１０１ 監視装置、
１０１Ａ ＣＰＵ、
１０１Ｂ メインメモリ、
１０１Ｃ 記憶媒体、
１０１Ｄ 通信部、
１０２ 保守員、
２００ ネットワーク、
３００ ビル、
３０１ エレベーター
３０２ 通信装置

Claims (4)

1. 診断対象機器に設けたセンサーが計測したセンサーデータが入力され、該診断対象機器の診断結果を出力する監視装置であって、
   前記診断対象機器の物理的パラメーターを記録したデータテーブルから、前記診断対象機器が設置された環境の仕様に対応した物理的パラメーターと前記診断対象機器の仕様に対応した物理的パラメーターを取得するパラメーター取得部と、
   標準的な機器に関する標準物理モデルを、前記パラメーター取得部が取得した物理的パラメーターを用いて修正するモデル修正部と、
   修正後の物理モデルに基づく前記診断対象機器の診断結果を出力する診断部と、
   を有し、
   前記診断対象機器が設置された環境の仕様とは、該診断対象機器が設置された環境の温度、湿度、浮遊粉じん量の何れかであり、
   前記診断対象機器の仕様とは、該診断対象機器の機器の大きさ、質量、速度、出力、利用頻度の何れか、
   であることを特徴とする監視装置。
2. 請求項１に記載の監視装置において、
   前記データテーブルに記録された物理的パラメーターは、前記診断対象機器の構成要素の質量、弾性係数、減衰係数、摩擦係数のいずれかであることを特徴とする監視装置。
3. ビルに据え付けたエレベーターと、該エレベーターを監視する監視装置と、からなるエレベーター監視システムであって、
   前記監視装置は、
   診断対象エレベーターに設けたセンサーが計測したセンサーデータが入力され、該診断対象エレベーターの診断結果を出力するものであり、
   前記診断対象エレベーターの物理的パラメーターを記録したデータテーブルから、前記診断対象エレベーターの仕様に対応した物理的パラメーターを取得するパラメーター取得部と、
   標準的なエレベーターに関する標準物理モデルを、前記パラメーター取得部が取得した物理的パラメーターを用いて修正するモデル修正部と、
   修正後の物理モデルに基づく前記診断対象エレベーターの診断結果を出力する診断部と、
   を有し、
   前記センサーは、前記ビルの各階の乗り場ドアに設けられ、
   前記パラメーター取得部に入力される前記仕様とは、前記乗り場ドアの遮煙機能の有無であり、
   前記監視装置は、前記乗り場ドアを診断するものであることを特徴とするエレベーター監視システム。
4. ビルに据え付けたエレベーターと、該エレベーターを監視する監視装置と、からなるエレベーター監視システムであって、
   前記監視装置は、
   診断対象エレベーターに設けたセンサーが計測したセンサーデータが入力され、該診断対象エレベーターの診断結果を出力するものであり、
   前記診断対象エレベーターの物理的パラメーターを記録したデータテーブルから、前記診断対象エレベーターの仕様に対応した物理的パラメーターを取得するパラメーター取得部と、
   標準的なエレベーターに関する標準物理モデルを、前記パラメーター取得部が取得した物理的パラメーターを用いて修正するモデル修正部と、
   修正後の物理モデルに基づく前記診断対象エレベーターの診断結果を出力する診断部と、
   を有し、
   前記センサーは、前記ビルの各階の乗り場ドアに設けられ、
   前記パラメーター取得部が取得する物理的パラメーターとは、前記乗り場ドアの質量または閉鎖力であり、
   前記監視装置は、前記乗り場ドアを診断するものであることを特徴とするエレベーター監視システム。

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