專利名稱：電梯故障診斷和預警系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電梯運行安全監(jiān)控技術領域，特別是對電梯運行進行安全監(jiān)控與預警的技術領域。
背景技術：
隨著城市高層建筑的增多，越來越多的電梯投入了運營。電梯在給人們帶來便利的同時，電梯故障也對人們的生命安全產(chǎn)生了影響。2007年全國共發(fā)生電梯事故33起，占特種設備安全事故總數(shù)的13%，其中電梯死亡事故22起，造成25人死亡，10人重傷；2008年發(fā)生電梯事故38起；2010年,我國有記錄的嚴重電梯事故就超過了 44起,死亡43人。為了保證電梯安全可靠的運行，人們設計并投入使用了多種安全措施。其中，普遍采用的一種安全措施是在電梯上設置監(jiān)控裝置，實時監(jiān)控電梯的運行狀況，在電梯發(fā)生故障后及時發(fā)出報警信息，以便電梯管理人員及時救援?，F(xiàn)有的電梯安全監(jiān)控措施，往往是將電梯的視頻圖像，或者是從電梯機房采集到的運行數(shù)據(jù)，傳輸?shù)叫^(qū)值班室或者是電梯管理單位的監(jiān)控平臺上。這些技術手段，往往傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量會很大，需要光纖之類的專用網(wǎng)絡，建設成本高昂，而且，這些技術手段，都是在故障發(fā)生時或者發(fā)生后才發(fā)出報警信息，此時故障已經(jīng)發(fā)生，很多情況下留給人們救援的時間微乎其微，往往不能及時阻止損害的發(fā)生。能否采用低成本的技術手段，及早發(fā)現(xiàn)甚至提前預測電梯運行的故障，以便人們有充裕的時間進行維護，避免大的損害發(fā)生，成為電梯運行安全監(jiān)控領域的一個難題。

發(fā)明內(nèi)容
為了能夠及早發(fā)現(xiàn)、預測電梯運行的故障，避免電梯故障導致大的損害發(fā)生，本發(fā)明提供了一種電 梯故障診斷和預警系統(tǒng)。本發(fā)明的技術方案如下:電梯故障診斷和預警系統(tǒng)，包括聲音和振動信號采集器、聲音和振動信號分析服務器，所述聲音和振動信號采集器設置在電梯轎廂；所述聲音和振動信號采集器與所述聲音和振動信號分析服務器連接，并向所述聲音和振動信號分析服務器傳遞采集到的聲音和/或振動信號；所述聲音和振動信號分析服務器對所述聲音和/或振動信號進行處理。所述聲音和振動信號分析服務器對所述聲音和/或振動信號的處理包括:對所述聲音和/或振動信號進行分析判斷，得出所述聲音和振動信號采集器所在電梯是否存在故障或故障隱患的結(jié)論。所述聲音和振動信號采集器設置在所述電梯轎廂的話機上，并通過所述話機的通訊線路進行所述聲音和/或振動信號的傳輸。所述話機至少包括如下之一:電梯轎頂話機、電梯轎廂話機。所述電梯故障診斷和預警系統(tǒng)還包括聲音和振動信號數(shù)據(jù)庫，所述聲音和振動信號數(shù)據(jù)庫用于存儲聲音和/或振動信號數(shù)據(jù)；所述聲音和振動信號分析服務器與所述聲音和振動信號數(shù)據(jù)庫連接。所述電梯故障診斷和預警系統(tǒng)還包括上層電梯安全監(jiān)控服務器，所述聲音和振動信號分析服務器與所述上層電梯安全監(jiān)控服務器連接；所述上層電梯安全監(jiān)控服務器接收所述聲音和振動信號分析服務器發(fā)送的信息。所述聲音和振動信號分析服務器在得出電梯發(fā)生故障的結(jié)論后，記錄相應的電梯標識。所述聲音和振動信號采集器包括加速度傳感器。所述聲音和振動信號采集器為外置聲音和振動信號采集器，設置在所述電梯轎廂頂部。所述外置聲音和振動信號采集器與所述聲音和振動信號分析服務器以無線方式進行通訊。本發(fā)明的技術效果:在安全領域有一個廣為認可的“海恩法則”，即每一起嚴重事故的背后，必然有29次輕微事故和300起未遂先兆以及1000起事故隱患。也就是說電梯發(fā)生的故障一定在故障發(fā)生前會有所征兆。與醫(yī)生用聽診器聆聽人體內(nèi)部的聲音而診斷病情類似，對于電梯這種機電設備，實際上，聲音或振動信號同樣可以反映電梯的“健康程度”。電梯的故障隱患，比如軸承磨損之類，發(fā)生在電梯內(nèi)部，無法直接看到，或者不容易直接用肉眼觀察清楚，往往會耽誤維修的最佳時機，而電梯的聲音或振動則是很直觀的表象。有經(jīng)驗的維修工在檢測電梯時，往往會從最低樓層坐到最高樓層，再從最高樓層坐到最低樓層，在這一過程中認真聆聽，根據(jù)聽到的聲音就可以判斷電梯的鋼絲繩、導靴、門刀、主機、限速器等配件是否有問題，而根據(jù)自身感覺到的抖動，能夠判斷電梯的變頻器、編碼器等配件的工作狀態(tài)。

本發(fā)明的電梯故障診斷和預警系統(tǒng)通過在電梯轎廂上設置聲音和振動信號采集器對電梯運行中的聲音和/或振動信號進行采集，并將采集到的聲音和/或振動信號發(fā)送到聲音和振動信號分析服務器進行處理，以便從中發(fā)現(xiàn)異常的聲音或振動信號，從而判斷是否有故障的預兆。在故障的預兆出現(xiàn)時往往離故障真正發(fā)生還會有相當長的時間，從而人們可以根據(jù)所述預兆及時對電梯進行檢修與維護，避免重大損害的發(fā)生，實現(xiàn)了本發(fā)明的目的。本發(fā)明應用于電梯物聯(lián)網(wǎng)領域會極大提升區(qū)域范圍內(nèi)電梯運行的安全性與可靠性。


圖1為本發(fā)明電梯故障診斷和預警系統(tǒng)的第一個實例的原理圖。圖2為本發(fā)明電梯故障診斷和預警系統(tǒng)的第二個實例的原理圖。圖3為本發(fā)明電梯故障診斷和預警系統(tǒng)的第三個實例的原理圖。圖4為電梯行業(yè)五方對講機制原理圖。
具體實施例方式在對本發(fā)明的技術方案進行詳細說明前，對其中涉及的技術名詞進行說明。聲音和振動信號采集器是指能夠采集振動源振動產(chǎn)生的聲波信號和/或振動信號的傳感器，例如加速度傳感器。聲音和振動信號分析服務器是指能夠?qū)φ駝釉凑駝赢a(chǎn)生的聲波信號和/或振動信號進行處理、分析的計算機。聲音和振動信號數(shù)據(jù)庫是指能夠存儲聲波信號和/或振動信號的數(shù)據(jù)庫。電梯轎廂的話機，是指設置在電梯轎廂上的話機，包括電梯轎頂話機、電梯轎廂話機。以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術方案進行詳細說明。圖1顯示的電梯故障診斷和預警系統(tǒng)的實例包括設置在電梯轎廂的若干聲音和振動信號采集器，圖1中的虛線框表示在電梯轎廂的范圍內(nèi)。電梯故障診斷和預警系統(tǒng)還包括與聲音和振動信號米集器連接的聲音和振動信號分析服務器。聲音和振動信號米集器主要包括加速度傳感器，采集電梯轎廂內(nèi)的聲音和/或振動信號。之所以將聲音和振動信號采集器設置在電梯轎廂，主要原因在于聲音或振動的產(chǎn)生都來源于電梯的運動，而電梯中的核心運動部件就是電梯轎廂，另外，聲音和振動信號采集器隨電梯轎廂的運動能夠到達電梯井的絕大部分位置，相應部分的聲音和/或振動信號均可以采集到。對采集到的聲音和/或振動信號進行放大和濾波等初級處理后，可以直接用模擬方式傳輸，也可以轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后再傳輸給聲音和振動信號分析服務器。聲音和振動信號分析服務器接收聲音和振動信號采集器采集到的電梯轎廂的聲音和/或振動信號，對聲音和/或振動信號進行處理。聲音和振動信號分析服務器對聲音或振動信號的處理方式有多種，包括信號顯不或信號的數(shù)字化處理或數(shù)字化信號的比較等。聲音和振動信號分析服務器對聲音或振動信號的處理結(jié)果可以供人工進行故障或故障隱患的判斷，也可以利用計算機分析軟件對聲音或振動信號進行分析與判斷，得到是否發(fā)現(xiàn)故障或故障隱患并報警的結(jié)論。本發(fā)明中提及的故障隱患包括利用聲音或振動信號判斷出的電梯部件的疲勞程度(例如軸承磨損程度)，從而得出電梯存在故障 隱患的結(jié)論。聲音和振動信號分析服務器對聲音或振動信號進行分析與判斷的方法和手段主要有:小波分析、神經(jīng)網(wǎng)絡、隱馬爾可夫模型、希爾伯特黃變換、遺傳算法等。在進行診斷之前，收集大量的原始故障振動信號和音頻信號的數(shù)據(jù)來訓練信號樣本模型。即首先建立一個電梯轎廂的振動信號和音頻信號數(shù)據(jù)庫，包括了電梯在各種故障下的表現(xiàn)狀態(tài)。由于電梯的故障信號是典型的非穩(wěn)態(tài)信號，而小波分析正適合分析非穩(wěn)態(tài)信號，小波分析能夠有效去除故障信號中的噪聲干擾，提取故障信號特征，為故障診斷的準確性提供了可靠的保證。例如，電梯設備發(fā)出的各種聲音都值得深入研究，而電梯乘客在轎廂內(nèi)閑聊的語音對電梯故障診斷來講，往往就是一種不需要的干擾或噪聲，可以利用小波分析把人的聲音剔除出去。圖2顯示的電梯故障診斷和預警系統(tǒng)與圖1所示電梯故障診斷和預警系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理基本相同，區(qū)別就在于還設置了聲音和振動信號數(shù)據(jù)庫。聲音和振動信號數(shù)據(jù)庫與聲音和振動信號分析服務器連接并進行數(shù)據(jù)通訊。聲音和振動信號數(shù)據(jù)庫存儲聲音或振動信號數(shù)據(jù)，包括各種典型的故障或故障隱患的聲音或振動信號。聲音和振動信號分析服務器將處理的聲音或振動信號數(shù)據(jù)與聲音和振動信號數(shù)據(jù)庫中的典型數(shù)據(jù)進行比對，如果采集到的聲音或振動信號與聲音和振動信號數(shù)據(jù)庫中保存的故障或故障隱患的聲音或振動信號一致，則判斷電梯會發(fā)生故障或存在故障隱患，發(fā)出報警信息。當然，聲音和振動信號分析服務器處理的聲音或振動信號經(jīng)過驗證為新的典型故障或故障隱患的聲音或振動信號，則該聲音或振動信號會被存入聲音和振動信號數(shù)據(jù)庫中保存，豐富和提升了電梯故障診斷和預警系統(tǒng)的判斷能力。聲音和振動信號分析服務器在得出電梯發(fā)生故障的結(jié)論后，記錄相應的發(fā)生故障電梯標識，該標識為聲音和振動信號分析服務器監(jiān)控范圍內(nèi)電梯的唯一標識。該標識至少與電梯的品牌和型號對應，當然，也可以與電梯的其他屬性信息對應，例如安裝時間、維護單位等。上述電梯標識與電梯屬性信息的對應可以通過聲音和振動信號數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)設計實現(xiàn)，在聲音和振動信號數(shù)據(jù)庫中將電梯標識與電梯屬性信息關聯(lián)。將電梯標識與電梯屬性信息對應的意義在于:1、跟蹤電梯故障的后期處理情況；
2、便于電梯生產(chǎn)廠家對發(fā)生同類故障問題的電梯進行召回；3、便于電梯生產(chǎn)廠家對典型故障提出解決方案，利于后續(xù)產(chǎn)品技術升級。圖3所示的電梯故障診斷和預警系統(tǒng)與圖2所示電梯故障診斷和預警系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理基本相同，不同之處僅在于聲音和振動信號分析服務器還與上層電梯安全監(jiān)控服務器連接并進行數(shù)據(jù)通訊。上層電梯安全監(jiān)控服務器接收所述聲音和振動信號分析服務器發(fā)送的數(shù)據(jù)信息。圖3所示的電梯故障診斷和預警系統(tǒng)具有更大的監(jiān)管范圍，例如聲音和振動信號分析服務器設置在居民小區(qū)的電梯管理機房(小區(qū)值班室)，同時聲音和振動信號分析服務器還與全市的電梯安全監(jiān)控服務器(即上層電梯安全監(jiān)控服務器)進行連接，向全市的電梯安全監(jiān)控服務器發(fā)送本小區(qū)電梯運行情況，如果出現(xiàn)緊急情況，可以調(diào)動全市的資源進行協(xié)助。在電梯行業(yè)，有一個五方對講的強制標準，S卩小區(qū)值班室話機與電梯機房話機、電梯轎頂話機、電梯轎廂話機、電梯井底話機必須相連，可以一對一對講，也可以多方同時對講，這是為了電梯安裝和維護的方便而采取的強制措施。圖4顯示了五方對講的原理，即小區(qū)值班室話機與電梯機房話機、電梯轎頂話機、電梯轎廂話機、電梯井底話機互聯(lián)，能夠進行通話。圖1至圖3所示的實例還可以進行如下的方案變更，以獲得相應的技術效果。聲音和振動信號采集器設置在所述電梯轎廂的話機上，并通過所述話機的通訊線路進行聲音或振動信號的傳輸。所述話機至少包括如下之一:電梯轎頂話機、電梯轎廂話機。本發(fā)明的聲音和振動信號采集器設置在上述話機上(僅需對現(xiàn)有的話機電路進行簡單改造即可)，并通過這些話機的通訊線路傳輸信號給設置在小區(qū)值班室的聲音和振動信號分析服務器。這樣充分利用電梯已有的設施實施本發(fā)明的技術方案，成本低廉。當然，出于獲得更好的信號傳輸效率等方面的考慮，也可以將聲音和振動信號采集器設置成外置聲音和振動信號采集器。即聲音和振動信號采集器不設置在電梯轎廂的話機內(nèi)，而是采取獨立于所述話機的方式進行安裝配置。優(yōu)選的方案是將外置聲音和振動信號采集器設置在所述電梯轎廂頂部，與電梯轎頂話機相鄰，這方便外置聲音和振動信號采集器的安裝與維護。這種外置聲音和振動信號采集器可以利用已有的電梯轎廂的話機的信號傳輸線路，也可以采用獨立的、專屬的信號傳輸線路。當然，隨著無線技術的發(fā)展，任意如下數(shù)據(jù)傳輸線路均可以采用無線傳輸技術實現(xiàn):聲音和振動信號采集器與聲音和振動信號分析服務器之間，聲音和振動信號分析服務器與聲音和振動信號數(shù)據(jù)庫之間，聲音和振動信號分析服務器與上層電 梯安全監(jiān)控服務器之間。
值得注意的是，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并非因此限定本發(fā)明的專利保護范圍，本發(fā)明還可以采用等同技術進行替換。故凡運用本發(fā)明的說明書及圖示內(nèi)容所作的等效變化，或直接或間接運用于其他相關技術領域均同理皆包含于本發(fā)明所涵蓋的范圍內(nèi)?！?br> 權(quán)利要求
1.電梯故障診斷和預警系統(tǒng)，其特征在于:包括聲音和振動信號采集器、聲音和振動信號分析服務器，所述聲音和振動信號采集器設置在電梯轎廂；所述聲音和振動信號采集器與所述聲音和振動信號分析服務器連接，并向所述聲音和振動信號分析服務器傳遞采集到的聲音和/或振動信號；所述聲音和振動信號分析服務器對所述聲音和/或振動信號進行處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述電梯故障診斷和預警系統(tǒng)，其特征在于:所述聲音和振動信號分析服務器對所述聲音和/或振動信號的處理包括:對所述聲音和/或振動信號進行分析判斷，得出所述聲音和振動信號采集器所在電梯是否存在故障或故障隱患的結(jié)論。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述電梯故障診斷和預警系統(tǒng)，其特征在于:所述聲音和振動信號采集器設置在所述電梯轎廂的話機上，并通過所述話機的通訊線路進行所述聲音和/或振動信號的傳輸。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述電梯故障診斷和預警系統(tǒng)，其特征在于:所述話機至少包括如下之一:電梯轎頂話機、電梯轎廂話機。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述電梯故障診斷和預警系統(tǒng)，其特征在于:還包括聲音和振動信號數(shù)據(jù)庫，所述聲音和振動信號數(shù)據(jù)庫用于存儲聲音和/或振動信號數(shù)據(jù)；所述聲音和振動信號分析服務器與所述聲音和振動信號數(shù)據(jù)庫連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述電梯故障診斷和預警系統(tǒng)，其特征在于:還包括上層電梯安全監(jiān)控服務器，所述聲音和振動信號分析服務器與所述上層電梯安全監(jiān)控服務器連接；所述上層電梯安全監(jiān)控服務器接收所述聲音和振動信號分析服務器發(fā)送的信息。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述電梯故障診斷和預警系統(tǒng)，其特征在于:所述聲音和振動信號分析服務器在得出電梯發(fā)生故障的結(jié)論后，記錄相應的電梯標識。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述電梯故障診斷和預警系統(tǒng)，其特征在于:所述聲音和振動信號米集器包括加速度傳感器。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述電梯故障診斷和預警系統(tǒng)，其特征在于:所述聲音和振動信號采集器為外置聲音和振動信號采集器，設置在所述電梯轎廂頂部。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述電梯故障診斷和預警系統(tǒng)，其特征在于:所述外置聲音和振動信號采集器與所述聲音和振動信號分析服務器以無線方式進行通訊。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種電梯故障診斷和預警系統(tǒng)，包括聲音和振動信號采集器、聲音和振動信號分析服務器，所述聲音和振動信號采集器設置在電梯轎廂；所述聲音和振動信號采集器與所述聲音和振動信號分析服務器連接，并向所述聲音和振動信號分析服務器傳遞采集到的聲音和/或振動信號；所述聲音和振動信號分析服務器對所述聲音和/或振動信號進行處理。本發(fā)明的電梯故障診斷和預警系統(tǒng)能夠及早發(fā)現(xiàn)電梯的故障隱患，給維修留出充裕的時間，避免了重大損失的發(fā)生。本發(fā)明應用于電梯物聯(lián)網(wǎng)領域會極大提升區(qū)域范圍內(nèi)電梯運行的安全性與可靠性。
文檔編號B66B5/02GK103231962SQ20131017990
公開日2013年8月7日 申請日期2013年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月15日
發(fā)明者李華 申請人:北京晶科華盛科技有限公司