JP7392772B1 - 信号処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】データサイズを抑えつつ、エレベータ動作解析に必要なデータを取得することができる信号処理装置を実現する。【解決手段】信号処理装置（４０）は、エレベータの乗りかご（２０）の振動を検出するセンサ（３０）が出力した振動波形信号を取得する情報取得部（４１１）と、情報取得部（４１１）が取得した振動波形信号に対して、所定の周波数帯でフィルタ処理したフィルタ波形信号を生成するフィルタ処理部（４１２）と、フィルタ処理部（４１２）が生成したフィルタ波形信号において、所定期間の代表値を取得する代表値取得部（４１３）と、を備えている。【選択図】図１

Description

本発明はエレベータの振動信号を処理する信号処理装置に関する。

従来、エレベータの振動状態を確認するために、保守員がエレベータの乗りかごに加速度センサを設置して計測を行う測定作業が行われている。このような保守員による現地での測定作業は、保守員の負担となるとともに、エレベータの利用が制限されるものでもあった。

これに対して、例えば特許文献１には、乗りかごに設置された振動センサが取得したエレベータの振動検出信号を、無線通信経由で情報処理装置に送信する通信装置を備えるエレベータの振動計測システムが開示されている。これにより、特許文献１に開示されているエレベータの振動計測システムでは、エレベータの振動を測定するために必要な手間や時間を軽減することができる。

特開２０２１－０２４７０４

しかしながら、上述のような従来技術において、振動センサで取得される振動波形データとしての計測データは、そのデータサイズが比較的大きい。そのため、当該計測データを、例えば公衆回線を経由してクラウドサーバに送信する場合、高額な通信費が必要となるという問題がある。

一方、計測データをエレベータ側の装置に保存しておき、保守作業時に現場で保守員が計測データを取得する方法も考えられる。しかしながら、この場合には、所定期間の計測データを保存するための大容量の記憶装置がエレベータ側の装置に必要となるという問題がある。

本発明の一態様は、データサイズを抑えつつ、エレベータ動作解析に必要なデータを取得することができる信号処理装置を実現することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る信号処理装置は、エレベータの乗りかごの振動を検出するセンサが出力した振動波形信号を取得する情報取得部と、前記情報取得部が取得した前記振動波形信号に対して、所定の周波数帯でフィルタ処理したフィルタ波形信号を生成するフィルタ処理部と、前記フィルタ処理部が生成したフィルタ波形信号において、所定期間の代表値を取得する代表値取得部と、を備えている。

上記構成によれば、乗りかごの振動波形信号が所定の周波数帯でフィルタ処理されてフィルタ波形信号が生成され、所定期間の代表値が取得される。これにより、信号処理装置が取得する乗りかごの振動に関するデータサイズは、乗りかごの振動波形信号のデータサイズと比較して大幅に削減される。

エレベータの乗りかごの振動から振動要因を特定する場合、例えば、センサにより検出された乗りかごの振動波形信号の全てを用いて、振動分析手法を用いて分析を行う必要があった。これに対して、本願発明者は、乗りかごの振動波形信号の全てを用いずとも、振動要因の特定に必要な周波数帯でフィルタ処理を行ったフィルタ波形信号における、所定期間の代表値によって振動要因を特定する方法を見出した。

すなわち、上記の構成によれば、所定の周波数帯および所定期間を適宜設定することで、データサイズを抑えつつ、エレベータ動作解析に必要なデータを取得することができる。

本発明の他の態様に係る信号処理装置では、前記フィルタ処理部は、互いに異なる複数の周波数帯でフィルタ処理した複数のフィルタ波形信号を生成してもよい。

上記構成によれば、互いに異なる複数の周波数帯によるフィルタ波形信号が生成されるので、例えば振動要因や動作タイミングに応じて、振動の特徴が出やすい周波数帯に対応するフィルタ波形信号を選択し、その代表値を取得することができる。

本発明の他の態様に係る信号処理装置では、前記乗りかごの所定の動作の動作時間範囲を複数の部分区間に分割し、各部分区間で前記フィルタ処理が行われる周波数帯が設定されるフィルタ情報を記憶する記憶部と、前記フィルタ情報に基づき、前記所定期間としての前記部分区間ごとの前記代表値を出力する出力部と、を備えていてもよい。

振動要因によっては、部分区間によって振動の特徴が出やすい周波数帯が変化することがある。これに対して、上記の構成によれば、各部分区間で設定された周波数帯でフィルタ処理されたフィルタ波形信号に基づいて、部分区間ごとの代表値が出力されるので、振動の特徴が出ている可能性の高い代表値のデータ群が生成されることになる。よって、所定の振動要因の特徴を表しているデータを取得することができる。

本発明の他の態様に係る信号処理装置では、前記フィルタ情報は、複数種類の振動要因ごとに、前記各部分区間で前記フィルタ処理が行われる周波数帯が設定される情報を含んでいてもよい。

上記構成によれば、複数種類の振動要因ごとに、各部分区間の代表値が出力されるので、各部分区間で影響力の高い振動要因を認識することが可能となる。

本発明の他の態様に係る信号処理装置では、前記フィルタ処理部は、所定の種類の前記フィルタ波形信号を生成し、前記フィルタ情報は、複数種類の振動要因ごとに、前記各部分区間で採用すべき前記フィルタ波形信号の種類を特定する情報を含んでいてもよい。

上記構成によれば、フィルタ処理部によって生成されるフィルタ波形信号の種類は所定となり、その中から各部分区間で採用すべきフィルタ波形信号の種類が選択される。すなわち、振動要因ごとではなく、各部分区間で共通して参照可能な周波数帯ごとにフィルタ波形信号を生成すればよいことになる。よって、フィルタ波形信号を生成する演算負荷を軽減することができる。

本発明の各態様に係る信号処理装置は、コンピュータによって実現してもよく、この場合には、コンピュータを前記信号処理装置が備える各部（ソフトウェア要素）として動作させることにより前記信号処理装置をコンピュータにて実現させる信号処理装置の制御プログラム、およびそれを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体も、本発明の範疇に入る。

本発明の一態様によれば、データサイズを抑えつつ、エレベータ動作解析に必要なデータを取得することができる信号処理装置を実現することができる。

本発明の実施形態に係る信号処理装置を含む保守支援システムの全体構成を示す機能ブロック図である。 乗りかごにおけるセンサおよび信号処理装置の設置位置を示す乗りかごの正面図である。 フィルタマップの一例を示す図である。 フィルタ処理の一例を説明する図である。 代表値の取得の一例を説明する図である。 フィルタマップ作成処理の一例を示すフロー図である。 速度マップ作成の一例を示す図である。 加振周波数マップ作成の一例を示す図である。 上記信号処理装置の動作の一例を示すフロー図である。 情報処理装置の表示部の表示の一例を示す図である。 フィルタマップの変形例を示す図である。

以下、本発明の一実施形態について詳細に説明する。ただし、以下の説明は本発明に係る信号処理装置４０の一例であり、本発明の技術的範囲は図示例に限定されるものではない。

〔実施形態〕
（保守支援システム１００）
保守支援システム１００は、エレベータシステム１の乗りかご２０の動作状態を確認するための乗りかご２０の振動の測定作業を自動で行い、当該測定作業で得たデータのうち、振動要因を特定するために必要なデータのみを取得するシステムである。また、保守支援システム１００では、取得したデータに基づき振動要因を判断するための情報を保守員に提示する。

図１は、本発明の実施形態に係る信号処理装置４０を含む保守支援システム１００の全体構成を示す機能ブロック図である。図１に示すように、保守支援システム１００は、エレベータシステム１と、情報処理装置５０と、を備えている。信号処理装置４０と情報処理装置５０とは、通信ネットワーク６０を介して接続されている。通信ネットワーク６０の形態は限定されるものではなく、例えばインターネットでもよい。

（エレベータシステム１）
エレベータシステム１（エレベータ）は、エレベータ制御装置１０と、乗りかご２０と、センサ３０と、信号処理装置４０と、を備えている。

（エレベータ制御装置１０）
エレベータ制御装置１０は、エレベータシステム１全体の動作を制御する。エレベータ制御装置１０は制御部１１と、記憶部１２と、を備えている。

制御部１１はエレベータ制御装置１０の各部を統括的に制御する。制御部１１の機能は、記憶部１２に記憶されたプログラムを、ＣＰＵが実行することで実現されてよい。

制御部１１は、例えば、乗りかご２０の現在位置および現在運転方向等に基づき、乗場における呼びボタン押下や乗りかご２０内での行先階入力などに応じて、乗りかご２０の運行を制御する。また、制御部１１は、乗りかご２０の振動の測定データを取得するために、例えば、夜間など利用者がいない時間帯に乗りかごを最下階から最上階に運行させるように乗りかご２０の運行を制御する。

記憶部１２は、エレベータ制御装置１０が実行する各種のプログラム、およびプログラムによって使用されるデータを格納している。

（乗りかご２０）
乗りかご２０は、エレベータシステム１において、例えば、利用者を乗せて塔内を昇降する筐体である。乗りかご２０は、制御部２１を備えている。制御部２１は、エレベータ制御装置１０からの指示に基づいて、戸の開閉制御やボタン入力制御、表示制御などの制御を行う。

センサ３０は、エレベータシステム１の乗りかご２０の振動を検出する。センサ３０は、例えば、加速度センサまたはジャイロセンサを用いることができる。センサ３０は、乗りかご２０の振動を検出し、振動波形信号を信号処理装置４０に出力する。

図２は、乗りかご２０におけるセンサ３０および信号処理装置４０の設置位置を示す乗りかご２０の正面図である。図２に示すように、センサ３０は、乗りかご２０の下部に設置されている。例えば、センサ３０は、乗りかご２０を支持するかご枠の下枠に設置することで乗りかご２０の下部に設置されていてもよい。上記に限らず、センサ３０は乗りかご２０の上部に設置してもよい。

（信号処理装置４０）
信号処理装置４０は、センサ３０から出力された振動波形信号から、振動要因を特定するために必要なデータを取得する。信号処理装置４０は、制御部４１と、記憶部４２と、を備えている。信号処理装置４０は、図２に示すように、乗りかご２０の下部においてセンサ３０の近傍に設置してもよい。信号処理装置４０は、上記に限らず、乗りかご２０の制御盤に組み込まれていてもよい。

記憶部４２は、信号処理装置４０が実行する各種のプログラム、およびプログラムによって使用されるデータを格納している。また、記憶部４２は、フィルタマップ４２２（フィルタ情報）を格納している。フィルタマップ４２２について、詳しくは後述する。

（制御部４１）
制御部４１は信号処理装置４０の各部を統括的に制御する。制御部４１の機能は、記憶部４２に記憶されたプログラムを、ＣＰＵが実行することで実現されてよい。制御部４１は、情報取得部４１１と、フィルタ処理部４１２と、代表値取得部４１３と、出力部４１４と、を備えている。

情報取得部４１１は、センサ３０が出力した振動波形信号を取得する。情報取得部４１１は、所定の時間ごと（例えば、１秒ごと）にセンサ３０が出力した振動波形信号を取得する。

（フィルタ処理部４１２）
フィルタ処理部４１２は、情報取得部４１１が取得した振動波形信号に対して、所定の周波数帯でフィルタ処理したフィルタ波形信号を生成する。

フィルタ処理部４１２は、情報取得部４１１が取得した振動波形信号に対して、図３に示すようなフィルタマップ４２２（詳細は後述）で設定された各バンドパスフィルタ（フィルタ番号Ｆ１からフィルタ番号Ｆ５）の周波数帯でフィルタ処理を行い、図４に示すようなフィルタ波形信号を生成する（詳細は後述）。言い換えると、フィルタ処理部４１２は、互いに異なる複数の周波数帯でフィルタ処理した複数のフィルタ波形信号を生成する。

上記フィルタ処理は、フィルタマップ４２２で設定された各バンドパスフィルタについて一斉に行われる。

（代表値取得部４１３）
代表値取得部４１３は、フィルタ処理部４１２が生成したフィルタ波形信号において、所定期間の代表値を取得する。代表値は、振動要因を特定するための値であり、例えば、所定期間のピーク値、または、所定期間の実効値である。本実施形態では、代表値取得部４１３は、各振動要因において、フィルタマップ４２２で設定された各部分区間のフィルタ番号に応じたフィルタ波形信号のピーク値を取得する。ピーク値は各部分区間の振動の幅の最大値であり、単位は、例えばｇａｌである。

（出力部４１４）
出力部４１４は、所定期間としての部分区間ごとの代表値を出力する。本実施形態では、例えば、出力部４１４は、代表値取得部４１３が代表値として取得したピーク値に基づき、図５に示す分析情報５００１を作成し（詳細は後述）、情報処理装置５０に出力する。出力部４１４は、ピーク値を記録した分析情報５００１を記憶部４２に保存してもよい。

出力部４１４は、分析情報５００１を情報処理装置５０に出力または記憶部４２に保存した後、当該部分区間のフィルタ波形信号を破棄する。

出力部４１４から出力されるデータ量は、部分区間ごとの代表値のみであるため、振動波形信号をそのまま出力される場合のデータ量と比較して大幅な容量削減が可能となる。

なお、出力部４１４は、センサ３０側に設置された通信装置を介して情報処理装置５０に出力してもよく、エレベータ制御装置１０を介して情報処理装置５０に出力してもよい。

（フィルタマップ４２２）
フィルタマップ４２２は、フィルタ処理部４１２でのフィルタ処理に用いられる情報であり、乗りかご２０の所定の動作の動作時間範囲を複数の部分区間に分割し、各部分区間でフィルタ処理が行われる周波数帯が設定されるフィルタ情報である。

フィルタマップ４２２は、後述する信号処理装置４０の処理（図９参照）を行う前に予め作成して記憶部４２に格納する。フィルタマップ４２２の作成方法については以下に説明する。

（フィルタマップ４２２の作成方法）
図６は、フィルタマップ４２２作成処理の一例を示すフロー図である。図６に基づき、フィルタマップ４２２の作成について説明する。フィルタマップ４２２の作成は、信号処理装置４０による実稼働の前に、保守員によってＰＣなどの情報処理装置を利用して行われる。図６に示すように、まず、速度マップ７００２が作成され（Ｓ０１）、加振周波数マップ８００１が作成された後（Ｓ０２）に、フィルタマップ４２２が作成される（Ｓ０３）。

（速度マップの作成（Ｓ０１））
図７は、速度マップ７００２作成の一例を示す図である。速度マップ７００２を作成するために、まず速度波形７００１が作成される。速度波形７００１は、乗りかご２０の最下階から最上階までの移動において、乗りかご２０の速度変化を示したグラフである。速度波形７００１の縦軸は速度、横軸は時間を示す。

速度波形７００１は、対象とするエレベータシステム１の定格速度、最下階から最上階までの移動距離（ライズ）、加速度α、加加速度βより算出することができる。定格速度、ライズ、加速度αおよび加加速度βは、エレベータシステム１の動作仕様に応じて決まる値である。

次に、速度波形７００１に基づき、速度マップ７００２が作成される。速度マップ７００２は、部分区間ごとの速度の最小値、平均値および最大値を示した情報であり、速度波形７００１より算出することができる。部分区間は任意に設定することができ、例えば、１秒を１区間とすることができる。

図７の例で説明すると、速度波形７００１に基づき区間１（例えば、０～１秒までの間）では、速度の最小値が０、最大値が１０、平均値が４であることが算出される。同様に各部分区間の速度の最小値、最大値、および平均値を算出することで速度マップ７００２が作成される。

（加振周波数マップの作成（Ｓ０２））
図８は、加振周波数マップ８００１作成の一例を示す図である。加振周波数マップ８００１は、振動要因の候補のそれぞれに対して、各部分区間において、各振動要因によって発生する振動の周波数範囲（振動する周波数の最大値および最小値）を算出した情報である。言い換えると、加振周波数マップ８００１は、乗りかご２０の速度変化に応じて、各振動要因によって発生する振動の周波数範囲の変化を示している。加振周波数マップ８００１は、エレベータシステム１の構造的な仕様と、速度マップ７００２とに基づき算出することができる。

図８には、振動要因として、トラクションマシーン（ＴＭ）シーブのモータの回転周波数による振動（振動要因Ａ）、コンベンションチェーンの通過周波数（コンベンションチェーン自体が曲がるタイミング）による振動（振動要因Ｂ）、ＲＧ（ローラガイド）の回転周波数による振動（振動要因Ｃ）、および、カーシーブ（ＣＳ）間の弦振動による振動（振動要因Ｄ）を例示している。

なお、保守支援システム１００により特定できる振動要因は上記に限らない。保守支援システム１００では、走行中に周期的に発生する振動要因を分析対象とすることができるため、上記振動要因を含む、シーブ系やＲＧなどの速度依存成分、または、速度に依存がない固有成分（弦振動など）を振動要因の分析対象とすることができる。

具体的には、保守支援システム１００では、上記振動要因以外に、ロープストランド噛み込み周波数による振動、駆動周波数による振動、カーバランス不良による振動、ふわふわ振動、レール大曲による振動、ＣＷＴ（カウンタウエイト）すれ違い時の風圧による振動、等の振動要因を特定することができる。

ロープストランド噛み込み周波数による振動とは、ロープストランドがシーブに噛み込まれることで、ロープストランドのピッチ周期で発生する振動である。ロープストランドとは、細い素線をより合わせたストランドを、線維芯を中心としてさらにより合わせた構造のエレベータのワイヤーロープであり、ロープストランドのピッチとは、１本のストランドが、線維芯に一周巻き付くまでのロープ軸方向の長さである。ロープストランド噛み込み周波数による振動は、ロープストランドがシーブに噛み込まれ（巻き込まれ）、ピッチの長さだけロープストランドが進む時間を周期とする振動がロープストランドに生じ、乗りかご２０まで当該振動が伝わることで発生する。

駆動周波数による振動とは、インバータ、モータ起因で発生する振動である。カーバランス不良による振動とは、乗りかご２０の偏荷重によりレールに荷重が加わっている状態となった場合において、レールおよびガイドシューから乗りかご２０に伝わる振動である。また、ふわふわ振動とは、主ロープが伸縮することで発生する振動である。レール大曲による振動とは、据付誤差のあるレールを乗りかご２０が通過するときに発生する振動である。ＣＷＴすれ違い時の風圧による振動とは、乗りかご２０がＣＷＴとすれ違う際に風圧を受けて発生する振動である。

（フィルタマップの作成（Ｓ０３））
フィルタマップ４２２（図３参照）は、加振周波数マップ８００１に基づき、振動要因ごとに各部分区間の周波数範囲よりバンドパスフィルタを設定した情報である。

バンドパスフィルタの設定は、加振周波数マップ８００１に基づき、振動要因ごとに、高域カットオフ周波数（ＨＰＦ-ｆｃ）および低域カットオフ周波数（ＬＰＦ-ｆｃ）を設定することで行う。

具体的には、例えば、加振周波数マップ８００１の振動要因Ａの区間３においては、最大値はＡｘ０３であり、最小値はＡｎ０３である。この場合、最大値Ａｘ０３を整数で切り上げて、振動要因Ａの区間３の高域カットオフ周波数をｙ１とし、最小値Ａｎ０３を整数で切捨てて振動要因Ａの区間３の低域カットオフ周波数をｚ１として、バンドパスフィルタを設定する。また、設定したバントパスフィルタについてフィルタ番号（図３ではフィルタ番号Ｆ１）を付与する。

同様に、加振周波数マップ８００１に基づき、振動要因ごとに、各部分区間においてバンドパスフィルタの設定を行い、フィルタ番号を付与する。

各振動要因の各部分区間において高域カットオフ周波数および低域カットオフ周波数が共通する場合がある。その場合は、バンドパスフィルタを共通とし、共通のフィルタ番号を付与する。言い換えると、各振動要因の各部分区間には所定のバンドパスフィルタが割り当てられる。これにより、フィルタ処理部４１２によって生成されるフィルタ波形信号の種類は、所定のものに限られるため、フィルタ波形信号を生成する演算負荷を軽減することができる。

具体的には、フィルタマップ４２２（図３参照）の振動要因Ａの区間３は、高域カットオフ周波数がｙ１であり、振動要因Ａの区間３の低域カットオフ周波数がｚ１である。また、振動要因Ｂの区間２は、高域カットオフ周波数がｙ１であり、振動要因Ｂの区間２の低域カットオフ周波数がｚ１である。したがって、振動要因Ａの区間３と振動要因Ｂの区間２とは、高域カットオフ周波数および低域カットオフ周波数が共通するため、バンドパスフィルタを共通とし、共通のフィルタ番号（図３ではフィルタ番号Ｆ１）を付与する。

なお、乗りかご２０の動き始め等は、フィルタマップ４２２で算出される周波数自体が低く、０（ゼロ）に近い。そのような場合は、振動には影響ないため、フィルタマップ４２２において、カットオフ周波数を０とし計算対象外とする。

乗りかご２０の振動要因の分析は互いに直交する３軸方向（鉛直方向（Ｚ方向）、および、水平方向の２方向（Ｘ方向、Ｙ方向））それぞれで行うことが望ましい。その場合、フィルタ処理を行うに際し、それぞれの軸を対象とした３種類のフィルタマップ４２２が必要となる。

上述したように、フィルタマップ４２２は、乗りかご２０の所定の動作の動作時間範囲を複数の部分区間に分割し、各部分区間でフィルタ処理が行われる周波数帯が設定されている。フィルタマップ４２２の上記特徴により、フィルタ処理部４１２が行うフィルタ処理では、互いに異なる複数の周波数帯によるフィルタ波形信号が生成される。そのため、例えば振動要因や動作タイミングに応じて、振動の特徴が出やすい周波数帯に対応するフィルタ波形信号を選択することができる。

また、各部分区間で設定された周波数帯でフィルタ処理されたフィルタ波形信号に基づいて、代表値取得部４１３により、部分区間ごとの代表値が出力されるので、振動の特徴が出ている可能性の高い代表値のデータ群が生成される。これにより、部分区間によって振動の特徴が出やすい周波数帯が変化する振動要因に対して、所定の振動要因の特徴を表しているデータを取得することができる。

また、フィルタマップ４２２は、複数種類の振動要因ごとに、各部分区間でフィルタ処理が行われる周波数帯が設定される情報を含んでいる。

フィルタマップ４２２の上記特徴により、フィルタ処理では、複数種類の振動要因ごとに、各部分区間の代表値が出力されるので、各部分区間で影響力の高い振動要因を認識することが可能となる。

さらに、フィルタマップ４２２は、複数種類の振動要因ごとに、各部分区間で採用すべきフィルタ波形信号の種類を特定する情報を含んでいる。

フィルタマップ４２２の上記特徴により、フィルタ処理では、フィルタ処理部４１２によって生成された所定のフィルタ波形信号の中から各部分区間で採用すべきフィルタ波形信号の種類が選択される。すなわち、フィルタ処理部４１２では、振動要因毎ではなく、各部分区間で共通して参照可能な周波数帯毎にフィルタ波形信号を生成すればよい。よって、フィルタ波形信号を生成する演算負荷を軽減することができる。

（フィルタマップ作成の変形例）
加振周波数マップ８００１からフィルタマップ４２２を作成する際に、各要因の各区間で設定されるバンドパスフィルタは、カットオフ周波数のバリエーションに応じて予め設定されていてもよい。この場合、予め設定された複数のバンドパスフィルタの中から、各要因の各区間で一番適切なバンドパスフィルタを選択することでフィルタマップ４２２を作成する。

例えば、予め０Ｈｚ以上１０Ｈｚ未満の周波数帯においては２Ｈｚ刻みに、１０Ｈｚ以上２０Ｈｚ未満の周波数帯においては５Ｈｚ刻みに、２０Ｈｚ以上の周波数帯においては１０Ｈｚ刻みに、バンドパスフィルタの設定を行い、フィルタ番号を付与しておく。

具体的には、０Ｈｚ以上２Ｈｚ未満の周波数のフィルタ波形を生成するバンドパスフィルタにはフィルタ番号Ｆ１を付与し、２Ｈｚ以上４Ｈｚ未満の周波数のフィルタ波形を生成するバンドパスフィルタにはフィルタ番号Ｆ２を付与する。以降の０Ｈｚ以上１０Ｈｚ未満の周波数帯においては、同様に、各周波数帯のバンドパスフィルタにフィルタ番号Ｆ３からフィルタ番号Ｆ５を付与する。

また、１０Ｈｚ以上２０Ｈｚ未満の周波数帯においては、１０Ｈｚ以上１５Ｈｚ未満の周波数のフィルタ波形を生成するバンドパスフィルタにフィルタ番号Ｆ６を付与し、１５Ｈｚ以上２０Ｈｚ未満の周波数のフィルタ波形を生成するバンドパスフィルタにフィルタ番号Ｆ７を付与する。

さらに、２０Ｈｚ以上の周波数帯においては、２０Ｈｚ以上３０Ｈｚ未満の周波数のフィルタ波形を生成するバンドパスフィルタにフィルタ番号Ｆ７を付与し、以降同様にバンドパスフィルタにも順にフィルタ番号を付与する。

加振周波数マップ８００１からフィルタマップ４２２を作成する際、各要因の各区間においては、周波数の最大値および最小値から平均値を算出し、当該平均値が含まれるバンドパスフィルタを選択する。具体的に図１１に基づき説明する。図１１は、フィルタマップ４２２の変形例であるフィルタマップ４２２Ａを説明する図である。

フィルタマップ４２２Ａの振動要因Ｅの区間１は、周波数の最大値が４であり、最小値が２であるため、平均値が３である。そこで、振動要因Ｅの区間１では、周波数３が含まれるバンドパスフィルタであるフィルタ番号Ｆ２が付与されたバンドパスフィルタを選択して設定する。同様に、振動要因Ｅの区間２から区間６において、各区間の周波数の平均値が含まれるバンドパスフィルタを選択して設定することにより、フィルタマップ４２２Ａを作成する。

これにより、フィルタ処理部４１２は、振動要因ごとではなく、各部分区間で共通して参照可能な周波数帯ごとにフィルタ波形信号を生成すればよいことになる。よって、フィルタ波形信号を生成する演算負荷を軽減することができる。

（信号処理装置の動作の一例）
図９は、信号処理装置４０の動作の一例を示すフロー図である。図９に基づき、信号処理装置４０の動作の一例について説明する。

まず、エレベータシステム１が、例えば最下階などの移動開始階からの乗りかご２０の移動を開始させる。情報取得部４１１は、センサ３０が検出した乗りかご２０の振動の計測データである振動波形信号を取得する（Ｓ１１）。フィルタ処理部４１２は、情報取得部４１１が取得した振動波形信号に対して、フィルタマップ４２２に基づき、その時点で必要とされるフィルタ番号に対応するフィルタ処理を行い（Ｓ１２）、フィルタ波形信号を生成する。

図４は、フィルタ処理の一例を説明する図である。図４で示す、フィルタ波形ＦＷ１は、フィルタマップ４２２で設定したフィルタ番号Ｆ１のバンドパスフィルタの周波数帯で、振動波形信号をフィルタ処理することで生成されたフィルタ波形信号である。同様にフィルタ波形ＦＷ２からフィルタ波形ＦＷ５は、それぞれ、フィルタマップ４２２で設定したフィルタ番号Ｆ２からフィルタ番号Ｆ５のバンドパスフィルタの周波数帯で、振動波形信号をフィルタ処理することで生成されたフィルタ波形信号である。

また、フィルタ波形ＦＷ０は、フィルタ処理されていない振動波形を示す。なお、図４において、各振動波形信号の縦軸のスケールは異なっている。フィルタ波形ＦＷ０は、フィルタ処理されていない振動波形であるため、図４の例では、フィルタ波形ＦＷ０の実際の振幅は、フィルタ処理されているフィルタ波形ＦＷ１～ＦＷ５よりも大きい。よって、高周波成分はグラフには表れていないが、実際にはフィルタ波形ＦＷ０は高周波成分から低周波成分まで全て含んだ波形となっている。

以上のように、フィルタ処理部４１２は、所定の種類のフィルタ波形信号（フィルタ波形ＦＷ１からフィルタ波形ＦＷ５）を生成する。

なお、鉛直方向（Ｚ方向）についてフィルタ処理を行う際、ステップＳ１１において取得された振動波形信号には、鉛直方向の振動波形信号に対して１Ｈｚのハイパスフィルタをかけた上で、フィルタマップ４２２により規定された振動要因に対応したバンドパスフィルタをかけることが望ましい。当該振動波形信号には、一般に「走行開始から一定速度に至るまで」及び「一定速度から走行終了に至るまで」の加減速が含まれる。そこで、フィルタマップ４２２のフィルタ処理を行う前に鉛直方向の振動波形信号に対して１Ｈｚのハイパスフィルタをかけることで、このような走行にともなう鉛直方向の加減速の成分を除去することができる。

フィルタ処理部４１２は、区間が切り替わったか否かを判定する（Ｓ１３）。区間が切り替わった場合、すなわち所定期間が経過した場合（Ｓ１３でＹＥＳ）、代表値取得部４１３は、フィルタ処理部４１２が生成したフィルタ波形信号に基づき、フィルタマップ４２２で振動要因ごとに設定された周波数帯における各部分区間での代表値としてピーク値を取得する（Ｓ１４）。一方、区間が切り替わっていない場合（Ｓ１３においてＮＯ）、その時点でのピーク値を特定することができないので、Ｓ１５の処理に遷移する。

図５は、ピーク値の取得の一例を説明する図である。図３から図５に基づき、各振動要因の各部分区間のピーク値の取得について説明する。例えば、代表値取得部４１３により、振動要因Ｂの各部分区間においては、図５の領域ＢＲに示すピーク値が取得される。

具体的には、図３に示すように、フィルタマップ４２２の振動要因Ｂでは、区間２においてフィルタ番号Ｆ１が設定されている。この場合、代表値取得部４１３は、振動要因Ｂの区間２については、図４に示す、フィルタ波形ＦＷ１の区間２の領域Ｐ０２のピーク値Ｂｐ０２を取得する。また、フィルタマップ４２２の振動要因Ｂでは、区間３においてフィルタ番号Ｆ２が設定されている。この場合、代表値取得部４１３は、振動要因Ｂの区間３については、フィルタ波形ＦＷ２の区間３の領域Ｐ０３のピーク値Ｂｐ０３を取得する。

同様にして、フィルタマップ４２２の振動要因Ｂの区間４から区間１２については、代表値取得部４１３は、領域Ｐ０４から領域Ｐ１２のピーク値Ｂｐ０４からピーク値Ｂｐ１２を取得する。代表値取得部４１３は、他の振動要因についても同様にピーク値を取得する。

なお、図４のフィルタマップ４２２において振動要因Ａと振動要因Ｃとは、各部分区間においてフィルタ番号が一致している。そのため、図５に示すピーク値Ａｐ０３からピーク値Ａｐ１１と、ピーク値Ｃｐ０３からピーク値Ｃｐ１１は同じ値となる。

また、代表値取得部４１３は、フィルタ波形ＦＷ０について、各部分区間のピーク値を取得してもよい。フィルタ波形ＦＷ０の各部分区間のピーク値により、乗りかご２０の振動がどの部分区間で大きくなるのかを確認することができる。

その後、フィルタ処理部４１２は、走行が完了したか、すなわち、情報取得部４１１が取得した振動波形信号において全ての区間についてピーク値を取得したか否かを判定する（Ｓ１５）。走行が完了している場合（Ｓ１５でＹＥＳ）、全ての区間で必要なピーク値が取得されたことになるので、出力部４１４は図５に示す分析情報５００１を作成し、情報処理装置５０に出力する。これにより処理が終了する。走行が完了していない場合（Ｓ１５でＮＯ）、Ｓ１１の処理に戻る。

なお、上述した信号処理装置４０の動作は、例えば、下記の（１）から（３）のタイミングで実行される。（１）夜間などの利用者がいない時間帯に、乗りかご２０を最下階から最上階を走行させる場合、（２）通常運転中に乗りかご２０が最下階から最上階に走行し、かつ、乗りかご２０に人がいない場合、（３）乗りかご２０が最下階停止中に、最上階で乗場操作盤のボタンが押下され、かつ、乗りかご２０に人がいない場合。なお、乗りかご２０の走行方向は上記に限らず、上記（１）から（３）において、最上階から最下階に走行させるものであってもよい。

なお、振動要因が多数ある場合、同時に処理すべきバンドパスフィルタの種類も多数になり、信号処理装置４０の演算処理機能をオーバーすることが考えられる。この場合、振動要因を複数のグループに分けて、グループごとに図９に示す処理を行うようにしてもよい。この場合、グループの数だけ図９に示す処理が繰り返し実行されることになる。

（情報処理装置５０）
情報処理装置５０は、信号処理装置４０と通信を行い、信号処理装置４０から出力された分析情報５００１に基づき、振動要因を判断するための情報を表示部５３に表示させる。図１に示すように、情報処理装置５０は、制御部５１と、記憶部５２と、表示部５３と、を備えている。

保守員は、情報処理装置５０を直接操作して情報を確認してもよいし、スマートフォン、タブレット端末、ノートＰＣ等でサーバとしての情報処理装置５０にアクセスして情報を確認してもよい。

記憶部５２は、情報処理装置５０が実行する各種のプログラム、およびプログラムによって使用されるデータを格納している。

制御部５１は、情報処理装置５０の各部を統括的に制御する。制御部５１の機能は、記憶部５２に記憶されたプログラムを、ＣＰＵが実行することで実現されてよい。制御部５１は、情報取得部５１１と、情報処理部５１２と、表示制御部５１３と、を備えている。

情報取得部５１１は、分析情報５００１を信号処理装置４０から取得する。情報取得部５１１は、取得した分析情報５００１を記憶部５２に格納してもよい。

情報処理部５１２は、情報取得部５１１が取得した分析情報５００１に基づき、対象となる乗りかご２０の振動に関する計測データを表示部５３に表示させるための表示情報を生成する。

表示制御部５１３は、情報処理部５１２により生成された表示情報を表示部５３に出力し、表示情報を表示部５３に表示させる。

表示部５３は、表示制御部５１３から取得した表示情報に基づいて生成される画像を表示する。

図１０は、情報処理装置５０の表示部５３の表示の一例を示す図である。図１０に示すように、情報処理部５１２では、分析情報５００１に基づき、例えば、グラフ１００１を表示部５３に表示するように表示情報を生成する。

グラフ１００１では、縦軸は加速度、横軸は区間を示しており、Ｒ１からＲ５はそれぞれ異なる振動要因を示している。例えば、グラフ１００１における棒グラフは、各部分区間において、振動要因Ｒ１から振動要因Ｒ５までのピーク値を積み重ねたものである。具体的には、区間１に示す棒グラフは、区間１における振動要因Ｒ１から振動要因Ｒ５までのピーク値を積み重ねたものであり、区間２から区間１０も同様に生成される。

グラフ１００１を表示部５３に表示することで、保守員は、全体の加速度（折れ線グラフ）に対する各振動要因の加速度の割合（棒グラフ）を目視で容易に確認することができる。例えば、グラフ１００１の場合、区間１から区間１０にわたって、全体の加速度に対する振動要因Ｒ１の加速度の割合が大きい。そのため、保守員は、当該乗りかご２０の振動の主要要因は振動要因Ｒ１であると診断することができる。

これにより、保守員は、乗りかご２０の動作分析に必要な乗りかご２０の計測データを、現場に行かずとも遠隔で、かつ、データ容量を抑えた状態で取得し、計測結果を確認することができる。その結果、保守員の作業時間を短縮することができる。

なお、信号処理装置４０と情報処理装置５０とは、通信ネットワーク６０を介して接続されてなくともよく、情報処理装置５０は信号処理装置４０に保存された分析情報５００１のデータを現場で取得してもよい。例えば、信号処理装置４０がＵＳＢ（Universal Serial Bus）などの有線接続機能、または、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などの近距離無線接続機能を有し、これらの機能により情報処理装置５０が分析情報５００１を取得してもよい。また、例えば、信号処理装置４０がリムーバブルメディアへの書き込み機能を有し、リムーバブルメディア経由で情報処理装置５０が分析情報５００１を取得してもよい。これらの場合、情報処理装置５０としては、例えばノートＰＣ、タブレット端末、およびスマートフォンなどの情報端末が想定される。

（効果）
上述したように、従来、エレベータシステム１の乗りかご２０の振動問題の解決のため、保守員は現地で振動波形信号を計測し、振動波形信号の分析処理を行っている。しかしながら、振動波形信号の全てを保存、蓄積すると、サーバや通信の容量が大容量になり、コストアップとなる。

また、振動波形信号を保存するためには、「走行時間×サンプリング周波数」分のデータ数をメモリできる演算ボードが必要となる。演算ボードの性能に応じてサンプリング周波数を低くする方法も考えられるが、低くしたサンプリング周波数に応じて分析できる周波数範囲も狭くなり、正確な診断が行えない。

一方、振動波形信号のピーク値のみを保存すると、データ容量は抑えることができるが、振動が大きくなった走行区間や、着目していない区間の振動値などの情報が失われることになり、必要な情報が得られないという問題がある。

それに対して、本願発明は、エレベータシステム１の乗りかご２０の振動を検出するセンサ３０が出力した振動波形信号を取得する情報取得部４１１と、情報取得部４１１が取得した振動波形信号に対して、所定の周波数帯でフィルタ処理したフィルタ波形信号を生成するフィルタ処理部４１２と、フィルタ処理部４１２が生成したフィルタ波形信号において、所定期間の代表値を取得する代表値取得部４１３と、を備えている。

これにより、乗りかご２０の振動波形信号が所定の周波数帯でフィルタ処理されてフィルタ波形信号が生成され、所定期間の代表値のみが取得される。その結果、信号処理装置４０が取得する乗りかご２０の振動に関するデータサイズは、乗りかご２０の振動波形信号のデータサイズと比較して大幅に削減される。

また、従来、エレベータシステム１の乗りかご２０の振動から振動原因を特定する場合、例えば、センサ３０により検出された乗りかご２０の振動波形信号の全てを用いて、振動分析手法等を用いて分析を行う必要があった。

それに対して、本願発明者は、乗りかご２０の振動波形信号の全てを用いずとも、振動原因の特定に必要な周波数帯でフィルタ処理を行ったフィルタ波形信号における、所定期間の代表値によって振動原因を特定する方法を見出した。

これにより、本願発明によれば、所定の周波数帯および所定期間を適宜設定することで、振動波形信号の全てを出力または保存することなく、データサイズを抑えつつ、エレベータ動作解析に必要なデータを取得し、データ動作解析を行うことができる。その結果、サーバや通信によるコストを抑え、高性能なパソコンや演算ボードを利用せずに振動要因の特定が可能となる。

また、本願発明では、計測データ全体を通して所定期間ごとの代表値が取得されるため、乗りかご２０の振動値がいずれの期間において大きくなっているかを適格に抽出することができる。これにより、ポイントを絞った対応ができるため保守作業の効率が向上する。

さらに、本願発明では、振動要因および所定期間ごとに抽出する周波数帯を定め、共通する周波数帯ごとに代表値を算出する。これにより、振動要因ごとの代表値を抽出することができるため、振動要因の特定を的確に行うことができる。また、振動要因ごとではなく、共通する周波数帯ごとに演算が行われるため、走行中における所定期間ごとの演算負荷を軽減することができる。

また、本願発明によれば、データ容量を抑えて動作分析に必要なデータを取得することができるため、例えば、過去から現在までのデータ、および過去から現在までの振動評価値を保存しておくことができる。これにより、過去の乗りかご２０の状況と、現在の乗りかご２０の状況との比較が容易となる。また、上記比較を行うことで、機器の故障/劣化診断を容易に行うことが可能となる。さらに、上記比較により不具合の予兆を捉えることができるため、不具合の発生を防止することができる。

〔ソフトウェアによる実現例〕
信号処理装置４０（以下、「装置」と呼ぶ）の機能は、当該装置としてコンピュータを機能させるためのプログラムであって、当該装置の各制御ブロック（特に制御部４１に含まれる各部）としてコンピュータを機能させるためのプログラムにより実現することができる。

この場合、上記装置は、上記プログラムを実行するためのハードウェアとして、少なくとも１つの制御装置（例えばプロセッサ）と少なくとも１つの記憶装置（例えばメモリ）を有するコンピュータを備えている。この制御装置と記憶装置により上記プログラムを実行することにより、上記各実施形態で説明した各機能が実現される。

上記プログラムは、一時的ではなく、コンピュータ読み取り可能な、１または複数の記録媒体に記録されていてもよい。この記録媒体は、上記装置が備えていてもよいし、備えていなくてもよい。後者の場合、上記プログラムは、有線または無線の任意の伝送媒体を介して上記装置に供給されてもよい。

また、上記各制御ブロックの機能の一部または全部は、論理回路により実現することも可能である。例えば、上記各制御ブロックとして機能する論理回路が形成された集積回路も本発明の範疇に含まれる。この他にも、例えば量子コンピュータにより上記各制御ブロックの機能を実現することも可能である。

また、上記各実施形態で説明した各処理は、ＡＩ（Artificial Intelligence：人工知能）に実行させてもよい。この場合、ＡＩは上記制御装置で動作するものであってもよいし、他の装置（例えばエッジコンピュータまたはクラウドサーバ等）で動作するものであってもよい。

本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

１ エレベータシステム（エレベータ）
１２、４２、５２ 記憶部
２０ 乗りかご
３０ センサ
４０ 信号処理装置
４１１、５１１ 情報取得部
４１２ フィルタ処理部
４１３ 代表値取得部
４１４ 出力部
４２２ フィルタマップ（フィルタ情報）

Claims (5)

1. エレベータの乗りかごの振動を検出するセンサが出力した、前記乗りかごの走行開始から走行終了までの動作時間範囲内の振動波形信号を取得する情報取得部と、
   前記情報取得部が取得した前記振動波形信号に対して、複数に分割された前記動作時間範囲の各部分区間に設定された周波数帯でフィルタ処理したフィルタ波形信号を生成するフィルタ処理部と、
   前記フィルタ処理部が生成したフィルタ波形信号において、所定期間の代表値を取得する代表値取得部と、を備えている、
   信号処理装置。
2. 前記フィルタ処理部は、互いに異なる複数の周波数帯でフィルタ処理した複数のフィルタ波形信号を生成する、
   請求項１に記載の信号処理装置。
3. 前記乗りかごの所定の動作の動作時間範囲を複数の部分区間に分割し、各部分区間で前記フィルタ処理が行われる周波数帯が設定されるフィルタ情報を記憶する記憶部と、
   前記フィルタ情報に基づき、前記所定期間としての前記部分区間ごとの前記代表値を出力する出力部と、を備える、
   請求項２に記載の信号処理装置。
4. 前記フィルタ情報は、複数種類の振動要因ごとに、前記各部分区間で前記フィルタ処理が行われる周波数帯が設定される情報を含んでいる、
   請求項３に記載の信号処理装置。
5. 前記フィルタ処理部は、所定の種類の前記フィルタ波形信号を生成し、
   前記フィルタ情報は、複数種類の振動要因ごとに、前記各部分区間で採用すべき前記フィルタ波形信号の種類を特定する情報を含んでいる、
   請求項４に記載の信号処理装置。

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