CN111099468B - 基于云端AIoT技术的电梯预警维保***及方法 - Google Patents

基于云端AIoT技术的电梯预警维保***及方法 Download PDF

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Abstract

本申请提供了基于云端AIoT技术的电梯预警维保***，包括感知层、边缘层、平台层和应用层，感知层用于获取电梯部件基础运行数据。边缘层用于从感知层获取电梯部件基础运行数据并对数据进行边缘计算。平台层包括用于接入经边缘计算后的电梯部件基础运行数据的IoT接入模块、用于滚动存储所述IoT接入模块所接入的数据的数据库模块以及用于调用数据库模块里的数据进行AI建模分析的AI分析模块。应用层用于接收并显示AI建模分析的分析结果。本申请利用物联网IoT技术，通过感知层获取电梯部件基础运行数据，不必受限于电梯控制***的传感器获取监控数据，所以能兼容不同品牌的电梯，方便使用。

Description

基于云端AIoT技术的电梯预警维保***及方法
【技术领域】
本申请涉及电梯技术领域，尤其涉及基于云端AIoT技术的电梯预警维保***及方法。
【背景技术】
随着经济的发展和城市规模的不断矿大，住宅、酒店、写字楼等高层住宅不断增加，电梯的安装和使用数量也原来越大。电梯的使用在给人们出入高层建筑带来便利的同时，由于电梯故障所造成的人员伤亡和经济损失也越来越大。因此，如何对电梯的安全运行实施有效的监控，及时排除各种电梯故障隐患，已成为各电梯生产商、使用商、各级劳动安全监察部门急需解决的重要课题。目前也有部分电梯企业对电梯进行故障监控及预警维保的技术，但现有技术中，***监控数据来源多是基于电梯控制***本身安装的传感器，这种***适用范围受电梯品牌限制，当使用者有同时使用多个品牌电梯，一套预警***就无法兼容所有电梯。
【发明内容】
为了使预警维保***能兼容不同品牌的电梯使用，本申请提供了基于云端AIoT技术的电梯预警维保***及方法。
基于云端AIoT技术的电梯预警维保***，包括：
感知层，其用于获取电梯部件基础运行数据；
边缘层，其用于从所述感知层获取电梯部件基础运行数据并对数据进行边缘计算；
平台层，其包括用于接入经边缘计算后的电梯部件基础运行数据的IoT接入模块、用于滚动存储所述IoT接入模块所接入的数据的数据库模块以及用于调用数据库模块里的数据进行AI建模分析的AI分析模块；
应用层，其用于接收并显示AI建模分析的分析结果。
如上所述的基于云端AIoT技术的电梯预警维保***，所述AI分析模块通过调用数据库模块里的电梯部件基础运行数据还原成电梯运行模型，并与预设的理想运行模型进行曲线离散比对，对一定时间内的电梯运行曲线离散度加权平均后得出电梯运行健康分值，且在电梯运行健康分值低于预设的预警阈值时输出预警分析结果。
如上所述的基于云端AIoT技术的电梯预警维保***，所述感知层包括用于将包含电梯部件基础运行数据的物理信号转换成模拟弱电信号的传感器模块、用于将模拟弱电信号隔离整合成统一格式的电信号的隔离模块以及将统一格式的电信号转换成数字量数据的信号调理模块。
如上所述的基于云端AIoT技术的电梯预警维保***，所述边缘层包括：
边缘计算模块，其用于对电梯部件基础运行数据进行边缘计算；
数据网关模块，其用于整合接收所述感知层获取的电梯部件基础运行数据并在边缘计算后将符合预定的传感器测量范围的电梯部件基础运行数据转换成对接平台层的协议；
无线传输模块，其用于将所述感知层所获取到的电梯部件基础运行数据传输至所述数据网关模块；
重启模块，其用于在边缘计算后电梯部件基础运行数据超出预定的传感器测量范围时向对应的传感器模块输出重启信号使对应的传感器模块重启；
报障模块，其用于在所述传感器模块重启后并于预定的时间后经边缘计算得到的电梯部件基础运行数据依旧超出预定的传感器测量范围时向对应的传感器模块输出屏蔽信号以屏蔽对应的传感器模块以及向所述平台层上报对应的传感器模块故障信息。
如上所述的基于云端AIoT技术的电梯预警维保***，所述应用层包括Web端和APP端。
本申请还公开了基于云端AIoT技术的电梯预警维保方法，包括如下步骤：
感知层获取电梯部件基础运行数据；
边缘层从所述感知层获取电梯部件基础运行数据并对数据进行边缘计算；
平台层通过IoT接入模块接入经边缘计算后的电梯部件基础运行数据，并通过数据库模块滚动存储经所述IoT接入模块所接入的数据以及通过AI分析模块调用数据库模块里的数据进行AI建模分析；
应用层接收并显示AI建模分析的分析结果。
如上所述的基于云端AIoT技术的电梯预警维保方法，在所述平台层通过IoT接入模块接入经边缘计算后的电梯部件基础运行数据，并通过数据库模块滚动存储经所述IoT接入模块所接入的数据以及通过AI分析模块调用数据库模块里的数据进行AI建模分析的步骤中，包括以下步骤：
所述AI分析模块通过调用数据库模块里的电梯部件基础运行数据还原成电梯运行模型，并与预设的理想运行模型进行曲线离散比对，对一定时间内的电梯运行曲线离散度加权平均后得出电梯运行健康分值，且在电梯运行健康分值低于预设的预警阈值时输出预警分析结果。
如上所述的基于云端AIoT技术的电梯预警维保方法，在所述感知层获取电梯部件基础运行数据的步骤中，包括以下步骤：
传感器模块将包含电梯部件基础运行数据的物理信号转换成模拟弱电信号；
隔离模块将模拟弱电信号隔离整合成统一格式的电信号；
信号调理模块将统一格式的电信号转换成数字量数据。
如上所述的基于云端AIoT技术的电梯预警维保方法，所述边缘层从所述感知层获取电梯部件基础运行数据并对数据进行边缘计算的步骤中，包括以下步骤：
无线传输模块将所述感知层所获取到的电梯部件基础运行数据传输至数据网关模块；
边缘计算模块对传输至数据网关模块的电梯部件基础运行数据进行边缘计算；
若经边缘计算后的电梯部件基础运行数据符合预定的传感器测量范围，则数据网关模块将符合预定的传感器测量范围的电梯部件基础运行数据转换成对接平台层的协议；
若经边缘计算后的电梯部件基础运行数据超出预定的传感器测量范围，则重启模块向对应的传感器模块输出重启信号使对应的传感器模块重启；
若在所述传感器模块重启后并于预定的时间后经边缘计算得到的电梯部件基础运行数据依旧超出预定的传感器测量范围，则报障模块向对应的传感器模块输出屏蔽信号以屏蔽对应的传感器模块以及向所述平台层上报对应的传感器模块故障信息。
如上所述的基于云端AIoT技术的电梯预警维保方法，所述应用层包括Web端和APP端。
与现有技术相比，本申请有如下优点：
1、本申请利用物联网IoT技术，通过***自身的感知层获取电梯部件基础运行数据并通过边缘层实时上传到平台层进行数据分析得到电梯运行预警监控结果，因此独立于电梯的控制***，不必受限于电梯控制***本身安装的传感器获取监控数据，所以本***能兼容不同品牌的电梯，方便使用。
2、本申请通过AI智能分析技术，实现电梯自我感知、自我诊断、可进行独立思考的一套智能监控预警体系，能适用所有品牌的电梯，不会对原有的电梯控制***有影响，且能判断特殊工况环境下电梯运行的异常趋势，预警准确度高。
【附图说明】
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1是基于云端AIoT技术的电梯预警维保***的层次框图；
图2是基于云端AIoT技术的电梯预警维保方法的流程图。
【具体实施方式】
如图1所示，基于云端AIoT技术的电梯预警维保***，包括感知层1、边缘层2、平台层3和应用层4。
感知层1用于获取电梯部件基础运行数据。具体地，所述感知层1包括用于将包含电梯部件基础运行数据的物理信号转换成模拟弱电信号的传感器模块11、用于将模拟弱电信号隔离整合成统一格式的电信号的隔离模块12以及将统一格式的电信号转换成数字量数据的信号调理模块13。在实际装置***部署中，传感器模块11主要分布于电梯机房、井道中、轿厢和底坑四个区域，实时采集相关电梯部件中包含基础运行数据的物理信号以获得相关电梯部件的运行关键参数，具体地，传感器模块11主要获取电梯主机的运行数据、轿厢运行数据、井道环境数据、钢绳张力数据和门机运行数据。另外，在传感器模块11布置区域中对应地设置有传感器数据采集装置，传感器数据采集装置包括有感知层1中的隔离模块12和信号调理模块13，所述传感器模块11通过现场总线的形式接入各自区域的传感器数据采集装置中以将转换形成的包含电梯部件基础运行数据的模拟弱电信号传输至传感器数据采集装置中。本实施例中，通过感知层获取电梯部件基础运行数据，独立于电梯的控制***，不必受限于电梯控制***本身安装的传感器获取监控数据，所以本***能兼容不同品牌的电梯，方便使用，且本实施例的传感器模块分布在电梯硬件***的多个位置，保证故障预警范围具有良好的拓展性，有效识别特殊环境工况，更能准确发现特殊环境工况下的电梯安全隐患。
边缘层2用于从所述感知层1获取电梯部件基础运行数据并对数据进行边缘计算。具体地，所述边缘层2包括边缘计算模块23、数据网关模块22、无线传输模块21、重启模块24和报障模块25。
边缘计算模块23用于对电梯部件基础运行数据进行边缘计算，以清洗过滤传感器模块11所采集到的非有效的采集数据，减轻后续平台层的数据负荷。
数据网关模块22用于整合接收所述感知层1获取的电梯部件基础运行数据并在边缘计算后将符合预定的传感器测量范围的电梯部件基础运行数据转换成对接平台层3的协议，例如转换成互联网协议，从而方便通过5G/4G/WiFi/RJ45等互联网接口将电梯基础运行数据上传到平台层。
无线传输模块21用于将所述感知层1所获取到的电梯部件基础运行数据传输至所述数据网关模块22，无线传输模块21在信号调理模块13将电梯部件基础运行数据转换成数字量数据后将电梯部件基础运行数据传输至数据网关模块22。具体地，传感器数据采集装置也包括有边缘层的无线传输模块21，以方便将感知层所获取的电梯部件基础运行数据无线传输至数据网关模块。无线传输模块21可采用但不限于ZigBee、LoRa、Nb-Iot、WiFi、433等无线技术。
本实施例***在实际装置***部署中，还包括有与传感器数据采集装置信号连接的数据传输网关，所述数据传输网关包括有边缘层的无线传输模块21，数据传输网关上的无线传输模块21与传感器数据采集装置上的无线传输模块21形成无线信号传输，所述数据传输网关还包括边缘层2的数据网关模块22和边缘计算模块23。
为了有效实现自诊断传感器模块的功能，边缘层2还包括重启模块24和报障模块25。
重启模块24用于在边缘计算后电梯部件基础运行数据超出预定的传感器测量范围时向对应的传感器模块11输出重启信号使对应的传感器模块11重启。报障模块25用于在所述传感器模块11重启后并于预定的时间后如1分钟经边缘计算得到的电梯部件基础运行数据依旧超出预定的传感器测量范围时向对应的传感器模块11输出屏蔽信号以屏蔽对应的传感器模块11以及向所述平台层3上报对应的传感器模块11故障信息。本***具有传感器模块自诊断的功能，能有效排除发生故障的传感器模块，确保***监控结果的准确度。
在实际装置***部署中，重启模块24和报障模块25设置于数据传输网关内。
平台层3包括用于接入经边缘计算后的电梯部件基础运行数据的IoT接入模块31、用于滚动存储所述IoT接入模块31所接入的数据的数据库模块32以及用于调用数据库模块32里的数据进行AI建模分析的AI分析模块33。具体地，所述AI分析模块33通过调用数据库模块32里的电梯部件基础运行数据还原成电梯运行模型，并与预设的理想运行模型进行曲线离散比对，对一定时间内如5分钟的电梯运行曲线离散度加权平均后得出电梯运行健康分值，且在电梯运行健康分值低于预设的预警阈值时输出预警分析结果，AI分析模块33可建立主机运行模型、轿厢运行模型、井道环境模型、钢绳张力模型和门机运行模型。在实际装置***部署中，云端平台服务器包含了平台层的三个模块，云端平台服务器可以部署在公有云上，也可以部署在使用商的本地服务器。
应用层4用于接收并显示AI建模分析的分析结果，所述应用层4包括Web端41和APP端42。Web端41应用是给运维单位或者物业单位的监控中心使用，APP端42应用是给运维人员手机配备，两种应用都能够看到包含AI建模分析结果的电梯实时体检报告，其中APP端应用还拥有接收维保工单以及向平台层上传维保记录等功能，运维单位或者物业单位通过Web端41获悉预警分析结果后，可向APP端42派送维保工单从而通知维保人员到电梯现场检修，维保人员能够在APP端上看到电梯实时运行情况以方便准备所需的零件工具。当现场检修完后通过将维保记录实时上传至平台层，形成运维信息闭环***。
本实施例利用物联网IoT技术，通过***自身的感知层获取电梯部件基础运行数据并通过边缘层实时上传到平台层进行数据分析得到电梯运行预警监控结果，因此独立于电梯的控制***，不必受限于电梯控制***本身安装的传感器获取监控数据，所以本***能兼容不同品牌的电梯，方便使用。且本实施例通过AI智能分析技术，实现电梯自我感知、自我诊断、可进行独立思考的一套智能监控预警体系，能适用所有品牌的电梯，不会对原有的电梯控制***有影响，且能判断特殊工况环境下电梯运行的异常趋势，预警准确度高。
本实施例还公开了基于云端AIoT技术的电梯预警维保方法，包括如下步骤：
S101，感知层1获取电梯部件基础运行数据。
本步骤中，感知层1通过传感器模块11将包含电梯部件基础运行数据的物理信号转换成模拟弱电信号，通过隔离模块12将模拟弱电信号隔离整合成统一格式的电信号，通过信号调理模块13将统一格式的电信号转换成数字量数据，从而有效获取到电梯部件基础运行数据。
S102，边缘层2从所述感知层1获取电梯部件基础运行数据并对数据进行边缘计算。
本步骤中，具体包括以下步骤：
无线传输模块21将所述感知层1所获取到的电梯部件基础运行数据传输至数据网关模块22。
边缘计算模块23对传输至数据网关模块22的电梯部件基础运行数据进行边缘计算。
若经边缘计算后的电梯部件基础运行数据符合预定的传感器测量范围，则数据网关模块22将符合预定的传感器测量范围的电梯部件基础运行数据转换成对接平台层3的协议。
若经边缘计算后的电梯部件基础运行数据超出预定的传感器测量范围，则重启模块24向对应的传感器模块11输出重启信号使对应的传感器模块11重启。
若在所述传感器模块11重启后于预定的时间后如1分钟经边缘计算得到的电梯部件基础运行数据依旧超出预定的传感器测量范围，则报障模块25向对应的传感器模块11输出屏蔽信号以屏蔽对应的传感器模块11以及向所述平台层3上报对应的传感器模块11故障信息。
S103、平台层3通过IoT接入模块31接入经边缘计算后的电梯部件基础运行数据，并通过数据库模块32滚动存储经所述IoT接入模块31所接入的数据以及通过AI分析模块33调用数据库模块32里的数据进行AI建模分析。
本步骤中，所述AI分析模块33通过调用数据库模块32里的电梯部件基础运行数据还原成电梯运行模型，并与预设的理想运行模型进行曲线离散比对，对一定时间内的电梯运行曲线离散度加权平均后得出电梯运行健康分值，且在电梯运行健康分值低于预设的预警阈值时输出预警分析结果。
S104、应用层4接收并显示AI建模分析的分析结果。
本步骤中，所述应用层4包括Web端41和APP端42。
如上所述是结合具体内容提供的一种实施方式，并不认定本申请的具体实施只局限于这些说明。凡与本申请的方法、结构等近似、雷同，或是对于本申请构思前提下做出若干技术推演或替换，都应当视为本申请的保护范围。

Claims (4)

1.基于云端AIoT技术的电梯预警维保***，其特征在于，包括：
感知层，其用于获取电梯部件基础运行数据；
边缘层，其用于从所述感知层获取电梯部件基础运行数据并对数据进行边缘计算；
平台层，其包括用于接入经边缘计算后的电梯部件基础运行数据的IoT接入模块、用于滚动存储所述IoT接入模块所接入的数据的数据库模块以及用于调用数据库模块里的数据进行AI建模分析的AI分析模块；
应用层，其用于接收并显示AI建模分析的分析结果；
所述感知层包括用于将包含电梯部件基础运行数据的物理信号转换成模拟弱电信号的传感器模块、用于将模拟弱电信号隔离整合成统一格式的电信号的隔离模块以及将统一格式的电信号转换成数字量数据的信号调理模块，传感器模块分布于电梯机房、井道中、轿厢和底坑四个区域；
所述AI分析模块通过调用数据库模块里的电梯部件基础运行数据还原成电梯运行模型，并与预设的理想运行模型进行曲线离散比对，对一定时间内的电梯运行曲线离散度加权平均后得出电梯运行健康分值，且在电梯运行健康分值低于预设的预警阈值时输出预警分析结果，AI分析模块建立主机运行模型、轿厢运行模型、井道环境模型、钢绳张力模型和门机运行模型；
所述边缘层包括：
边缘计算模块，其用于对电梯部件基础运行数据进行边缘计算；
数据网关模块，其用于整合接收所述感知层获取的电梯部件基础运行数据并在边缘计算后将符合预定的传感器测量范围的电梯部件基础运行数据转换成对接平台层的协议；
无线传输模块，其用于将所述感知层所获取到的电梯部件基础运行数据传输至所述数据网关模块；
重启模块，其用于在边缘计算后电梯部件基础运行数据超出预定的传感器测量范围时向对应的传感器模块输出重启信号使对应的传感器模块重启；
报障模块，其用于在所述传感器模块重启后并于预定的时间后经边缘计算得到的电梯部件基础运行数据依旧超出预定的传感器测量范围时向对应的传感器模块输出屏蔽信号以屏蔽对应的传感器模块以及向所述平台层上报对应的传感器模块故障信息。
2.根据权利要求1所述的基于云端AIoT技术的电梯预警维保***，其特征在于，所述应用层包括Web端和APP端。
3.基于云端AIoT技术的电梯预警维保方法，其特征在于，包括如下步骤：
感知层获取电梯部件基础运行数据；
边缘层从所述感知层获取电梯部件基础运行数据并对数据进行边缘计算；
平台层通过IoT接入模块接入经边缘计算后的电梯部件基础运行数据，并通过数据库模块滚动存储经所述IoT接入模块所接入的数据以及通过AI分析模块调用数据库模块里的数据进行AI建模分析；
应用层接收并显示AI建模分析的分析结果；
在所述感知层获取电梯部件基础运行数据的步骤中，包括以下步骤：
传感器模块分布于电梯机房、井道中、轿厢和底坑四个区域，传感器模块将包含电梯部件基础运行数据的物理信号转换成模拟弱电信号；
隔离模块将模拟弱电信号隔离整合成统一格式的电信号；
信号调理模块将统一格式的电信号转换成数字量数据；
在所述平台层通过IoT接入模块接入经边缘计算后的电梯部件基础运行数据，并通过数据库模块滚动存储经所述IoT接入模块所接入的数据以及通过AI分析模块调用数据库模块里的数据进行AI建模分析的步骤中，包括以下步骤：
所述AI分析模块通过调用数据库模块里的电梯部件基础运行数据还原成电梯运行模型，并与预设的理想运行模型进行曲线离散比对，对一定时间内的电梯运行曲线离散度加权平均后得出电梯运行健康分值，且在电梯运行健康分值低于预设的预警阈值时输出预警分析结果，AI分析模块建立主机运行模型、轿厢运行模型、井道环境模型、钢绳张力模型和门机运行模型；
所述边缘层从所述感知层获取电梯部件基础运行数据并对数据进行边缘计算的步骤中，包括以下步骤：
无线传输模块将所述感知层所获取到的电梯部件基础运行数据传输至数据网关模块；
边缘计算模块对传输至数据网关模块的电梯部件基础运行数据进行边缘计算；
若经边缘计算后的电梯部件基础运行数据符合预定的传感器测量范围，则数据网关模块将符合预定的传感器测量范围的电梯部件基础运行数据转换成对接平台层的协议；
若经边缘计算后的电梯部件基础运行数据超出预定的传感器测量范围，则重启模块向对应的传感器模块输出重启信号使对应的传感器模块重启；
若在所述传感器模块重启后并于预定的时间后经边缘计算得到的电梯部件基础运行数据依旧超出预定的传感器测量范围，则报障模块向对应的传感器模块输出屏蔽信号以屏蔽对应的传感器模块以及向所述平台层上报对应的传感器模块故障信息。
4.根据权利要求3所述的基于云端AIoT技术的电梯预警维保方法，其特征在于，所述应用层包括Web端和APP端。
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