CN112811293B - 使用自动扶梯上物联网传感器和传感器位置分析构件频率 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及使用自动扶梯上物联网传感器和传感器位置分析构件频率。提供了一种用于监测自动扶梯的监测***，其包括：本地网关装置；以及感测设备，其通过短程无线协议与本地网关装置无线通信，感测设备包括：频率检测装置，其配置成检测自动扶梯的频率数据，其中，感测设备配置成获得自动扶梯的构件的具体频率并且响应于频率数据来检测构件的具体频率到子频率的改变、构件的具体频率的方向偏移以及构件的具体频率的谐波的改变中的至少一个。

Description

使用自动扶梯上物联网传感器和传感器位置分析构件频率
技术领域
本文中的实施例涉及输送***的领域，并且具体地涉及一种用于监测输送***的输送设备的方法和设备。
背景技术
诸如例如电梯***、自动扶梯***和移动走道的输送***内的输送设备的健康可能难以确定和/或确定成本高。
发明内容
根据实施例，提供了一种用于监测自动扶梯的监测***。监测***包括：本地网关装置；以及感测设备，其通过短程无线协议与本地网关装置无线通信，感测设备包括：频率检测装置，其配置成检测自动扶梯的频率数据，其中感测设备配置成获得自动扶梯的构件的具体频率并且响应于频率数据来检测构件的具体频率到子频率的改变、构件的具体频率的方向偏移以及构件的具体频率的谐波的改变中的至少一个。
除了本文中所描述的特征中的一个或多个之外或者作为备选方案，另外的实施例可包括：频率检测装置可包括配置成检测自动扶梯的加速度数据的惯性测量单元传感器中的至少一个，并且其中频率数据响应于加速度数据来确定。
除了本文中所描述的特征中的一个或多个之外或者作为备选方案，另外的实施例可包括：频率检测装置可包括配置成检测自动扶梯的声音数据的麦克风中的至少一个，并且其中频率数据响应于声音数据来确定。
除了本文中所描述的特征中的一个或多个之外或者作为备选方案，另外的实施例可包括：感测设备配置成响应于构件的具体频率到子频率的改变、构件的具体频率的方向偏移以及构件的具体频率的谐波的改变中的至少一个来确定基于状况的监测(CBM)健康分数。
除了本文中所描述的特征中的一个或多个之外或者作为备选方案，另外的实施例可包括：感测设备配置成将频率数据传输到本地网关装置，并且本地网关装置配置成响应于构件的具体频率到子频率的改变、构件的具体频率的方向偏移以及构件的具体频率的谐波的改变中的至少一个来确定CBM健康分数。
除了本文中所描述的特征中的一个或多个之外或者作为备选方案，另外的实施例可包括：分析引擎，其通过云计算网络与本地网关装置通信，其中感测设备配置成通过本地网关装置和云计算网络将频率数据传输到分析引擎，并且其中分析引擎配置成响应于构件的具体频率到子频率的改变、构件的具体频率的方向偏移以及构件的具体频率的谐波的改变中的至少一个来确定CBM健康分数。
除了本文中所描述的特征中的一个或多个之外或者作为备选方案，另外的实施例可包括：感测设备定位于自动扶梯的扶手内，并且与扶手一起移动。
除了本文中所描述的特征中的一个或多个之外或者作为备选方案，另外的实施例可包括：感测设备附接到自动扶梯的梯级链，并且与梯级链一起移动。
除了本文中所描述的特征中的一个或多个之外或者作为备选方案，另外的实施例可包括：感测设备附接到自动扶梯的踏板，并且与踏板一起移动。
除了本文中所描述的特征中的一个或多个之外或者作为备选方案，另外的实施例可包括：感测设备是静止的并且定位于自动扶梯的梯级链或者自动扶梯的驱动机器附近。
除了本文中所描述的特征中的一个或多个之外或者作为备选方案，另外的实施例可包括：感测设备附接到自动扶梯的驱动机器的移动构件。
除了本文中所描述的特征中的一个或多个之外或者作为备选方案，另外的实施例可包括：驱动机器的移动构件是驱动自动扶梯的梯级链的输出绳轮。
除了本文中所描述的特征中的一个或多个之外或者作为备选方案，另外的实施例可包括：感测设备使用惯性测量单元传感器中的至少一个来检测小于10 Hz的低频振动，并且使用麦克风来检测大于10 Hz的高频振动。
根据另一个实施例，提供了一种监测自动扶梯的方法。该方法包括：获得自动扶梯的频率数据；获得自动扶梯的构件的具体频率；以及响应于频率数据来检测构件的具体频率到子频率的改变、构件的具体频率的方向偏移以及构件的具体频率的谐波的改变中的至少一个。
除了本文中所描述的特征中的一个或多个之外或者作为备选方案，另外的实施例可包括：获得自动扶梯的频率数据进一步包括：使用定位于感测设备中的惯性测量单元传感器来检测自动扶梯的加速度数据；以及响应于加速度数据来确定自动扶梯的频率数据。
除了本文中所描述的特征中的一个或多个之外或者作为备选方案，另外的实施例可包括：获得自动扶梯的频率数据进一步包括：使用定位于感测设备中的麦克风来检测自动扶梯的声音数据；以及响应于声音数据来确定自动扶梯的频率数据。
除了本文中所描述的特征中的一个或多个之外或者作为备选方案，另外的实施例可包括：确定自动扶梯的踏板上的负载；以及响应于踏板上的负载来将具体频率标准化。
除了本文中所描述的特征中的一个或多个之外或者作为备选方案，另外的实施例可包括：响应于构件的具体频率到子频率的改变、构件的具体频率的方向偏移以及构件的具体频率的谐波的改变中的至少一个来确定基于状况的监测(CBM)健康分数。
除了本文中所描述的特征中的一个或多个之外或者作为备选方案，另外的实施例可包括：感测设备配置成响应于构件的具体频率到子频率的改变、构件的具体频率的方向偏移以及构件的具体频率的谐波的改变中的至少一个来确定CBM健康分数。
除了本文中所描述的特征中的一个或多个之外或者作为备选方案，另外的实施例可包括：通过短程无线协议将加速度数据和声音数据传输到与感测设备无线通信的本地网关装置，其中本地网关装置配置成响应于构件的具体频率到子频率的改变、构件的具体频率的方向偏移以及构件的具体频率的谐波的改变中的至少一个来确定CBM健康分数。
本公开的实施例的技术效果包括通过频率检测来监测自动扶梯的操作。
除非另外明确地指示，否则前述特征和元件可不排他地以多种组合进行组合。根据以下描述和附图，这些特征和元件及其操作将变得更加显而易见。然而，应当理解，以下描述和附图旨在本质上是说明性和解释性的，而非限制性的。
附图说明
本公开在附图中通过示例的方式图示而不受限，在附图中，相似的参考数字指示类似的元件。
图1是根据本公开的实施例的自动扶梯***和监测***的示意性图示；
图2是根据本公开的实施例的图1的监测***的感测设备的示意性图示；以及
图3是根据本公开的实施例的监测自动扶梯的方法的流程图。
具体实施方式
图1图示了自动扶梯10。在随后的描述中，应当变得显而易见的是，本发明可适用于诸如移动走道的其它乘客输送机***。自动扶梯10大体上包括在下层站14和上层站16之间延伸的桁架12。多个顺序连接的梯级或踏板18连接到梯级链20，并在桁架12内行进通过闭环路径。成对的栏杆22包括移动扶手24。驱动机器26或驱动***典型地定位于上层站16下方的机器空间28中；然而，额外的机器空间28'可定位于下层站14下方。驱动机器26配置成通过梯级链20驱动踏板18和/或扶手24。驱动机器26操作以在正常操作状况下以期望的速度在选定的方向上移动踏板18。
踏板18在定位于下层站14和上层站16下方的转弯区域19中进行180度的前进方向改变。踏板18枢转地附接到梯级链20，并遵循梯级链20的闭环路径，从一个层站运行到另一个层站，并且再次返回。
驱动机器26包括诸如马达输出绳轮的第一驱动部件32，其通过皮带减速组件36连接到驱动马达34，皮带减速组件36包括诸如输出绳轮的第二驱动部件38，其由诸如输出皮带的张紧部件39驱动。在一些实施例中，第一驱动部件32是驱动部件，并且第二驱动部件38是从动部件。
如本文中所使用的，在多种实施例中，第一驱动部件32和/或第二驱动部件可为任何类型的旋转装置，诸如绳轮、滑轮、齿轮、轮子、链轮、嵌齿、小齿轮等。在多种实施例中，张紧部件39可配置为链、皮带、线缆、带子、带、条带或任何其它类似的装置，其操作性地连接两个元件以提供从一个元件到另一个元件的驱动力。例如，张紧部件39可为在第一驱动部件32和第二驱动部件38之间延伸并操作性地连接第一驱动部件32和第二驱动部件38的任何类型的互连部件。在一些实施例中，如图1中所示出的，第一驱动部件32和第二驱动部件可提供皮带减速。例如，第一驱动部件32的直径可为近似75 mm(2.95英寸)，而第二驱动部件38的直径可为近似750 mm(29.53英寸)。例如，皮带减速允许更换绳轮，以改变针对50或60 Hz电源功率应用的速度或不同的梯级速度。然而，在其它实施例中，第二驱动部件38可基本上类似于第一驱动部件32。
如所注意到的，第一驱动部件32由驱动马达34驱动，并且因此配置成驱动张紧部件39和第二驱动部件38。在一些实施例中，第二驱动部件38可为惰齿轮或类似装置，其借助于张紧部件39通过第一驱动部件32和第二驱动部件38之间的操作连接驱动。张紧部件39围绕由第一驱动部件32和第二驱动部件38设定的环行进，该环在下文中可被称为小环。提供小环以用于驱动更大的环，更大的环由梯级链20组成，并由例如输出绳轮40驱动。在正常操作状况下，基于如由驱动马达34驱动的第一驱动部件32的移动速度，张紧部件39和梯级链20一致地移动。
自动扶梯10还包括与驱动马达34电子通信的控制器115。如所示出的，控制器115可定位于自动扶梯10的机器空间28中，并且配置成控制自动扶梯10的操作。例如，控制器115可向驱动马达34提供驱动信号，以通过梯级链20控制踏板18的加速度、减速度、停止等。控制器115可为包括处理器和相关联的存储器的电子控制器，该存储器包括计算机可执行指令，当由处理器执行时，这些指令使处理器执行多种操作。处理器可为但不限于各种各样的可能架构中的任何架构的单处理器或多处理器***，其包括同类地或异类地布置的现场可编程门阵列(FPGA)、中央处理单元(CPU)、专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)或图形处理单元(GPU)硬件。存储器可为但不限于随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)或其它电子、光学、磁性或任何其它计算机可读介质。
尽管在本文中描述为特定的自动扶梯驱动***和特定的构件，但这仅仅是示例性的，并且本领域技术人员将认识到，其它自动扶梯***配置可与本文中所公开的本发明一起操作。
自动扶梯10的元件和构件可能遭受疲劳、磨损和破损或其它损坏，使得损害自动扶梯10的健康。本文中所公开的实施例寻求提供一种用于图1的自动扶梯10的监测***200。
根据本公开的实施例，在图1中图示了监测***200。监测***200包括一个或多个感测设备210，其配置成：检测自动扶梯10的传感器数据202，处理传感器数据202，并将经处理的传感器数据202a(例如，基于状况的监测(CBM)健康分数318)传输到云连接的分析引擎280。备选地，传感器数据202可被原始发送到本地网关装置240和分析引擎280中的至少一个，在该处，原始传感器数据202b将被处理。经处理的传感器数据202a可简单地是CBM健康分数318。
原始传感器数据202b和/或经处理的传感器数据202a可在本地网关装置240和网络250之间在数据包207中传输。数据包207可使用具有有效载荷和消息加密(例如，AES256)的安全互联网协议(例如，UDP、TCP)来传输。数据包207可以以选定的频率以高效的方式传输。例如，数据包207可每2分钟传输一次，以使用动态IP地址或静态IP地址建立不间断的连接。数据包207可使用数据压缩(例如，MQTT)来传输，从而必须与网络250进行双向通信。可对诸如例如心跳数据、远程(干预)命令、固件的无线更新的信息进行通信。心跳数据可包括关于自动扶梯10的状态的信息。干预命令可包括可发送到装置以改变装置的操作的命令。在实施例中，数据压缩是MQTT数据压缩。
传感器数据202可包括但不限于压力数据314、振动特征(vibratory signature)(即，在一段时间内的振动)或加速度数据312和声音数据316。加速度数据312可为自动扶梯10的加速度数据312的导数或积分，诸如例如位置距离、速度、加加速度、加加加速度、加加加加速度...等。传感器数据202还可包括光、湿度和温度数据，或者任何其它期望的数据参数。应当认识到，尽管在示意性框图中分开限定特定***，但是***中的每个或任何***可经由硬件和/或软件以其它方式组合或分开。例如，感测设备210可为单个传感器或者可为多个分开的传感器。
监测***200可包括定位于自动扶梯10的多种位置中的一个或多个感测设备210。在一个示例中，感测设备210可定位成附接到扶手24或在扶手24内，并且与扶手24一起移动。在另一个示例中，感测设备210是静止的，并且定位于驱动机器26或梯级链20附近。在另一个示例中，感测设备210可附接到梯级链20，并且与移动的梯级链20一起移动。在另一个示例中，感测设备210可附接到踏板18，并且与踏板18一起移动。在另一个示例中，感测设备210可附接到驱动机器26，并且相对于移动的梯级链20移动。在另一个实施例中，感测设备210可附接到驱动机器26的移动构件。驱动机器26的移动构件可为驱动自动扶梯10的梯级链20的输出绳轮40。
在实施例中，感测设备210配置成在将传感器数据202传输到分析引擎280之前通过处理方法(诸如例如边缘处理)处理传感器数据202。有利地，利用边缘处理有助于通过减少需要传送的数据量来节省能量。在另一个实施例中，感测设备210配置成将原始的且未处理的原始传感器数据202b传输到分析引擎280以用于处理。
传感器数据202的处理可揭示数据，诸如例如振动、振动特征、声音、温度、自动扶梯10的加速度、自动扶梯的减速度、自动扶梯乘坐性能、紧急停止等。
分析引擎280可为计算装置，诸如例如台式计算机、基于云的计算机和/或基于云的人工智能(AI)计算***。分析引擎280也可为典型地由人携带的计算装置，诸如例如智能电话、PDA、智能手表、平板电脑、膝上型电脑等。分析引擎280也可为同步在一起的两个分开的装置，诸如例如通过互联网连接同步的蜂窝电话和台式计算机。
分析引擎280可为电子控制器，其包括处理器282和相关联的存储器284，存储器284包括计算机可执行指令，当由处理器282执行时，这些指令使处理器282执行多种操作。处理器282可为但不限于各种各样的可能架构中的任何架构的单处理器或多处理器***，其包括同类地或异类地布置的现场可编程门阵列(FPGA)、中央处理单元(CPU)、专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)或图形处理单元(GPU)硬件。存储器284可为但不限于随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)或其它电子、光学、磁性或任何其它计算机可读介质。
感测设备210配置成经由短程无线协议203将原始传感器数据202b或经处理的传感器数据202a传输到本地网关装置240。短程无线协议203可包括但不限于蓝牙、BLE、Wi-Fi、LoRa、insignu、enOcean、Sigfox、HaLow (801.11ah)、zWave、ZigBee、无线M-Bus或本领域技术人员已知的其它短程无线协议。在实施例中，本地网关装置240可利用消息队列遥测传输(MQTT或MQTT SN)来与感测设备210通信。有利地，MQTT使网络带宽和装置资源需求最小化，这有助于降低本地网关装置240和感测设备210之中的功率消耗，同时有助于确保可靠性和消息递送。通过使用短程无线协议203，感测设备210配置成将原始的或经处理的传感器数据202直接传输到本地网关装置240，并且本地网关装置240配置成将原始的或经处理的传感器数据202通过网络250传输到分析引擎280或传输到控制器115。网络250可为计算网络，诸如例如云计算网络、蜂窝网络或本领域技术人员已知的任何其它计算网络。通过使用长程无线协议204，感测设备210配置成通过网络250将传感器数据202传输到分析引擎280。长程无线协议204可包括但不限于蜂窝、3G、4G、5G、Cat M1、Weightless、LTE (NB-IoT、CAT M1)、LoRa、Satellite、Ingenu或SigFox。本地网关装置240可使用短程无线协议203通过硬连线和/或无线连接来与控制器115通信。
感测设备210可配置成检测包括在任何数量的方向上的加速度的传感器数据202。在实施例中，感测设备210可检测包括沿着三个轴线(X轴线、Y轴线和Z轴线)的加速度数据312的传感器数据202。如图1中所图示的，X轴线和Y轴线可形成平行于踏板18的平面，并且Z轴线垂直于踏板18。Z轴线平行于竖直方向或重力的方向。X平行于踏板18的水平移动，而Y轴线垂直于踏板18的水平移动。
图1中还示出了计算装置400。计算装置400可属于在自动扶梯10上工作或监测自动扶梯10的自动扶梯机械师/技师。计算装置400可为典型地由人携带的诸如台式计算机或移动计算装置的计算装置，诸如例如智能电话、PDA、智能手表、平板电脑、膝上型电脑等。计算装置400可包括显示装置，使得机械师可在视觉上看到自动扶梯10的CBM健康分数318或传感器数据202。计算装置400可包括处理器420、存储器410、通信模块430和应用程序440，如图1中所示出的。处理器420可为任何类型或组合的计算机处理器，诸如微处理器、微控制器、数字信号处理器、专用集成电路、可编程逻辑装置和/或现场可编程门阵列。存储器410是有形地体现在计算装置400中的非暂时性计算机可读存储介质的示例，其包括例如作为固件存储在其中的可执行指令。通信模块430可实施一个或多个通信协议，诸如例如短程无线协议203和长程无线协议204。通信模块430可与控制器115、感测设备210、网络250和分析引擎280中的至少一个通信。在实施例中，通信模块430可通过网络250与分析引擎280通信。
通信模块430配置成从网络250和分析引擎280接收CBM健康分数318和/或传感器数据202。应用程序440配置成在计算装置400上生成图形用户界面，以显示CBM健康分数318。应用程序440可为直接安装在计算装置400的存储器410上和/或远程安装并能够通过计算装置400访问的计算机软件(例如，软件即服务)。
图2图示了图1的监测***200的感测设备210的框图。应当认识到，尽管在图2的示意性框图中分开限定特定***，但是***中的每个或任何***可经由硬件和/或软件以其它方式组合或分开。如图2中所示出的，感测设备210可包括控制器212、与控制器212通信的多个传感器217、与控制器212通信的通信模块220以及电连接到控制器212的功率源222。
多个传感器217包括惯性测量单元(IMU)传感器218，其配置成检测包括感测设备210和自动扶梯10的加速度数据312的传感器数据202。IMU传感器218可为传感器，诸如例如加速度计、陀螺仪或本领域技术人员已知的类似传感器。由IMU传感器218检测的加速度数据312可包括加速度以及加速度的导数或积分，诸如例如速度、加加速度、加加加速度、加加加加速度...等。IMU传感器218与感测设备210的控制器212通信。
多个传感器217包括压力传感器228，其配置成检测包括压力数据314(诸如例如自动扶梯10附近的大气压力)的传感器数据202。在两个非限制性示例中，压力传感器228可为压力高度计或气压高度计。压力传感器228与控制器212通信。
多个传感器217包括麦克风230，其配置成检测包括诸如例如可听声音和声音水平的声音数据316的传感器数据202。麦克风230可为2D(例如，立体声)或3D麦克风。麦克风230与控制器212通信。
多个传感器217还可包括额外的传感器，其包括但不限于光传感器226、压力传感器228、湿度传感器232和温度传感器234。光传感器226配置成检测包括曝光的传感器数据202。光传感器226与控制器212通信。湿度传感器232配置成检测包括湿度水平的传感器数据202。湿度传感器232与控制器212通信。温度传感器234配置成检测包括温度水平的传感器数据202。温度传感器234与控制器212通信。
感测设备210的多个传感器217可用于确定自动扶梯10的多种操作模式。多个传感器217中的任何一个都可用于确定自动扶梯10正在运行。例如，麦克风230可检测指示自动扶梯10正在运行的特征噪声，或者IMU传感器218可检测指示自动扶梯10正在运行的特征加速度。压力传感器228可用于确定自动扶梯10的运行速度。例如，如果感测设备210定位于梯级链20或踏板18上，则连续或恒定的空气压力改变可指示梯级链20的移动，并且因此可响应于空气压力的改变来确定运行速度。IMU传感器218可用于确定自动扶梯10的高度。例如，如果感测设备210定位于扶手24或踏板18上，则速度方向的改变(例如，梯级正在向上移动并且然后突然向下移动)可指示扶手24或踏板18已达到最大高度。IMU传感器218可用于确定自动扶梯10的制动距离。例如，如果感测设备210定位于扶手24、梯级链20或踏板18上，则可计算感测设备210的减速度的第二积分来确定制动距离。制动距离可根据加速度数据312确定，该加速度数据312指示高于阈值达到经滤波的传感器数据的第一零交叉(来自加速度数据312的测量振动的积分速度)的加速度。IMU传感器218可用于确定自动扶梯10的占用状态。例如，如果感测设备210定位于梯级链20或踏板18上，则由感测设备210使用IMU传感器218检测到的振动可指示乘客进入到自动扶梯10上或乘客从自动扶梯10离开。
感测设备210的控制器212包括处理器214和相关联的存储器216，存储器216包括计算机可执行指令，当由处理器214执行时，这些指令使处理器214执行多种操作，诸如例如边缘预处理或处理由IMU传感器218、光传感器226、压力传感器228、麦克风230、湿度传感器232和温度传感器234收集的传感器数据202。在实施例中，控制器212可处理加速度数据312和/或压力数据314，以便确定感测设备210的标高(elevation)(如果感测设备210位于在自动扶梯10的操作期间上升或下降的构件上，诸如例如位于扶手24和梯级链20上)。在实施例中，感测设备210的控制器212可利用快速傅立叶变换(FFT)算法来处理传感器数据202。
处理器214可为但不限于各种各样的可能架构中的任何架构的单处理器或多处理器***，其包括同类地或异类地布置的现场可编程门阵列(FPGA)、中央处理单元(CPU)、专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)或图形处理单元(GPU)硬件。存储器216可为存储装置，诸如例如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)或其它电子、光学、磁性或任何其它计算机可读介质。
感测设备210的功率源222配置成存储电功率和/或向感测设备210供应电功率。功率源222可包括能量存储***，诸如例如电池***、电容器或本领域技术人员已知的其它能量存储***。功率源222还可生成用于感测设备210的电功率。功率源222还可包括能量生成或电力收集***，诸如例如同步发电机、感应发电机或本领域技术人员已知的其它类型的发电机。功率源222也可为硬连线电源，其硬连线到电网和/或自动扶梯10并从电网和/或自动扶梯10接收电力。
感测设备210包括通信模块220，其配置成允许感测设备210的控制器212通过短程无线协议203与本地网关装置240通信。通信模块220可配置成使用诸如下者的短程无线协议203来与本地网关装置240通信：例如蓝牙、BLE、Wi-Fi、LoRa、insignu、enOcean、Sigfox、HaLow (801.11ah)、zWave、ZigBee、无线M-Bus或本领域技术人员已知的其它短程无线协议。通过使用短程无线协议203，通信模块220配置成将传感器数据202传输到本地网关装置240，并且本地网关装置240配置成通过网络250将传感器数据202传输到分析引擎280，如上文中所描述的。
通信模块220还可允许感测设备210直接通过短程无线协议203或者间接通过本地网关装置240和/或云计算网络250来与其它感测设备210通信。有利地，这允许感测设备210协调传感器数据202的检测。
感测设备210包括标高确定模块330，其配置成确定感测设备210的标高或(即，高度)，该感测设备210定位于自动扶梯10的移动构件(诸如例如踏板18、梯级链20和/或扶手24)上。标高确定模块330可利用多种方法来确定感测设备210的标高或(即，高度)。标高确定模块330可配置成使用压力标高确定模块310和加速度标高确定模块320中的至少一个来确定感测设备210的标高。
加速度标高确定模块320配置成响应于沿着Z轴线检测到的感测设备210的加速度来确定感测设备的高度改变。感测设备210可检测在322处示出的沿着Z轴线的加速度，并且可在324处对加速度进行积分以获得感测设备的竖直速度。在326处，感测设备210还可对感测设备210的竖直速度进行积分，以确定在322处检测到的加速度数据312期间由感测设备210行进的竖直距离。感测设备210的行进方向也可响应于检测到的加速度数据312来确定。标高确定模块330然后可响应于起始标高和远离该起始标高而行进的距离来确定感测设备210的标高。起始标高可基于跟踪感测设备210的过去操作和/或移动。自动扶梯的加速度和/或速度的异常改变可指示差的CBM健康分数318。
压力标高确定模块310配置成使用压力传感器228在感测设备运动和/或静止时检测大气压力。在两个非限制性实施例中，由压力传感器228检测到的压力可通过查找表或使用大气压改变的海拔计算来与标高相关联。感测设备210的行进方向也可响应于经由压力数据314检测到的压力的改变来确定。例如，压力的改变可指示感测设备210正在向上或向下移动。压力传感器228可能需要周期性地检测基线压力，以考虑由于本地天气状况而引起的大气压力的改变。例如，在非限制性实施例中，可能需要每天、每小时或每周检测该基线压力。在一些实施例中，每当感测设备静止时，或者在感测设备210静止和/或处于已知标高时的某些间隔期间，可检测基线压力。还可能需要检测感测设备210的加速度，以获知感测设备210何时静止，并且然后当感测设备210静止时，感测设备210可能需要偏移以补偿传感器漂移和环境漂移。
在一个实施例中，压力标高确定模块310可用于验证和/或修改由加速度标高确定模块320确定的感测设备210的标高。在另一个实施例中，加速度标高确定模块320可用于验证和/或修改由压力标高确定模块310确定的感测设备的标高。在另一个实施例中，可提示压力标高确定模块310响应于由IMU传感器218检测到的加速度来确定感测设备210的标高。
健康确定模块311配置成确定自动扶梯10的CBM健康分数318。CBM健康分数318可与自动扶梯10的具体构件相关联，或者可为针对总体自动扶梯10的CBM健康分数318。健康确定模块311可定位于分析引擎280、本地网关装置240或感测设备210中。在实施例中，健康确定模块311定位于感测设备210中，以执行边缘处理。健康确定模块311可使用FFT算法来处理传感器数据202，以确定CBM健康分数318。在一个实施例中，健康确定模块311可处理由麦克风230检测到的声音数据316、由光传感器226检测到的光、由湿度传感器232检测到的湿度、由温度传感器234检测到的温度数据、由IMU传感器218检测到的加速度数据312和/或由压力传感器228检测到的压力数据314中的至少一个，以便确定自动扶梯10的CBM健康分数318。
在实施例中，健康确定模块311可处理由麦克风230检测到的声音数据316和由IMU传感器218检测到的加速度数据312中的至少一个，以确定自动扶梯10的CBM健康分数318。
可能需要不同的频率范围来检测自动扶梯10中的不同类型的振动，并且感测设备210的不同传感器(例如，麦克风、IMU传感器218...等)可更好地适合于检测不同的频率范围。在一个示例中，扶手24中的振动可由小于5 Hz的低频贡献振动和在扶手24中可发生摩擦的点上引起的较高频率的振动组成。低频振动可使用IMU传感器218来最好地检测，而较高频率的振动(例如，在kHz区域中)可使用麦克风230来最好地检测，这具有更高的功率效率。有利地，使用麦克风来检测较高频率的振动并使用IMU传感器218来检测较低频率的振动具有更高的能量效率。在实施例中，较高频率可包括大于或等于10 Hz的频率。在实施例中，较低频率可包括小于或等于10 Hz的频率。
感测设备210可放置在具体的位置中，以捕获来自不同构件的振动。在实施例中，感测设备210可放置在扶手24中(即，与扶手24一起移动)。当定位于扶手24中时，感测设备210可利用IMU传感器218来捕获低频振动。低频振动相对于基线的任何变化可指示低的CBM健康分数318。外来物体(例如，污垢、灰尘、卵石)可卡在扶手24中，因此导致振动增加。在一个示例中，由于灰尘或污垢引起摩擦，故可出现低频振荡。这些低频振荡可使用小于2 Hz的低通滤波器来识别。在另一个示例中，通过污垢卡在梯级链20的轨道或轮子上，可出现单尖峰或噪声。这些单尖峰或噪声可通过识别大于100 mg的振动中的尖峰来检测。
在实施例中，感测设备210可附接到(例如，在其中或其上)梯级链20或踏板18(即，与梯级链20或踏板18一起移动)。在另一个实施例中，感测设备210静止地定位于驱动机器26附近。当感测设备210附接到驱动机器26时，温度传感器234可最好地测量驱动机器26的温度。当感测设备210附接到输出绳轮40时，IMU传感器218可最好地测量加速度。当附接到梯级链20或静止地定位于驱动机器26附近时，感测设备210可利用IMU传感器218来捕获低频振动，该低频振动可指示关于梯级链20的主枢轴、梯级链20的梯级辊或扶手24的扶手枢轴的轴承问题。备选地，当附接到梯级链20或静止地定位于驱动机器26附近时，感测设备210可利用麦克风230来捕获可指示轴承问题的高频振动。FFT算法可用于帮助分析由麦克风捕获的高频振动。有利地，FFT算法使用预限定的特殊电子硬件，从而造成用以检测偏差的容易、低成本且低功率消耗的方式。当附接到梯级链20或静止地定位于驱动机器26附近时，感测设备210可利用温度传感器234来测量温度。温度增加可指示驱动机器26上的机器负载增加或摩擦增加。当附接到梯级链20时，感测设备210可利用IMU传感器218来捕获多个轴线(例如，X轴线、Y轴线和Z轴线)上的加速度以确定踏板18的方向(例如，向上或向下)、踏板18的3D加速度分布，以尤其确定踏板18何时转弯、踏板18未对准以及可指示在梯级链20或踏板18中的外来物体(污垢、卵石、灰尘...等)的在梯级链20中的***。来自多个传感器217中的不同传感器的多个传感器信息的组合导致感测设备内的传感器融合的能力，因此允许传感器协同工作以确认、调整或拒绝数据读数。例如，加速度数据312内的加速度值的增加(在某些频率下(FFT))可与由温度传感器234检测到的温度的增加(例如，由于较高负载引起的驱动机器26的机器热)和由湿度传感器232检测到的相对湿度的增加(不包括由于外部天气状况引起的摩擦的变化)相关联。
CBM健康分数318可为指示自动扶梯10和/或自动扶梯10的构件的健康的分级标度。在非限制性示例中，可在一到十的标度上对CBM健康分数318进行分级，其中等效于一的CBM健康分数318是最低的CBM健康分数318，并且等效于十的CBM健康分数318是最高的CBM健康分数318。在另一个非限制性示例中，可在百分之一到百分之百的标度上对CBM健康分数318进行分级，其中等效于百分之一的CBM健康分数318是最低的CBM健康分数318，并且等效于百分之百的CBM健康分数318是最高的CBM健康分数318。在另一个非限制性示例中，可在颜色的标度上对CBM健康分数318进行分级，其中等效于红色的CBM健康分数318是最低的CBM健康分数318，并且等效于绿色的CBM健康分数318是最高的CBM健康分数318。可响应于加速度数据312、压力数据314和/或温度数据中的至少一个来确定CBM健康分数318。例如，高于在X轴线、Y轴线和Z轴线中的任何一个上的阈值加速度(例如，正常操作加速度)的加速度数据312可指示低的CBM健康分数318。在另一个示例中，高于针对构件的阈值温度的升高的温度数据可指示低的CBM健康分数318。在另一个示例中，高于针对构件的阈值声音水平的升高的声音数据316可指示低的CBM健康分数318。
另外，对于自动扶梯10的构件，具体频率由感测设备210监测。每个构件可具有相关联的具体频率。另外，感测设备210还监测振动中的相位偏移和方向偏移。构件的失效或构件的磨损(例如，由于老化或外来物体损坏)可将构件的具体频率改变为子频率，造成构件的具体频率的方向偏移，或者还造成具体频率的谐波的改变。在实施例中，感测设备正在寻找对具体频率的改变。在另一个实施例中，对具体频率的改变可包括但不限于构件的具体频率到子频率的改变、构件的具体频率的方向偏移以及具体频率的谐波的改变。用语“谐波的改变”可限定为所有谐波上的趋势或者是相同的或者是随时间改变的。可评估所有频率，包括但不限于频谱内的次谐波和任何谐波。对于一些构件，仅一次谐波重要，对于其它构件，频率是否出现在次谐波或高次谐波下可能重要。
对于梯级链20的每个速度，自动扶梯10的构件具有限定的频率组中的某个量值。因此，通过获知自动扶梯10的梯级链20的速度，可确定针对每个构件的在限定的频率组中的量值。
梯级链20可具有约3.7 Hz的具体频率。感测设备210可放置在梯级链20上或其附近，以检测具体频率。梯级链20的具体频率到子频率的改变、梯级链20的具体频率的方向偏移以及梯级链20的具体频率的谐波的改变可由梯级链20的未对准或梯级链20中的污垢引起。
定位于梯级链20内的梯级链辊可具有约2.1 Hz的具体频率。感测设备210可放置在梯级链辊上或其附近，或者放置在梯级链的轨道***中的任何位置上，以检测具体频率。梯级链辊的具体频率到子频率的改变、梯级链辊的具体频率的方向偏移以及梯级链辊的具体频率的谐波的改变可由梯级链辊的未对准或梯级链辊中的污垢引起。
扶手24可包括多个扶手构件，其各自具有具体频率。扶手构件的具体频率在约0.35和10.6 Hz之间。扶手构件可包括：具有0.4 Hz的具体频率的扶手驱动销轮、具有0.35Hz的具体频率的扶手驱动器互换轴、具有6.7 Hz的具体频率的扶手驱动链、具有10.6 Hz的具体频率的15 mm(0.59英寸)扶手辊、具有6.1 Hz的具体频率的26 mm(1.02英寸)扶手辊、具有5.3 Hz的具体频率的30 mm(1.18英寸)扶手辊、具有4.5 Hz的具体频率的35 mm(1.38英寸)扶手辊、具有3.2 Hz的具体频率的50 mm(1.97英寸)扶手辊、具有2.3 Hz的具体频率的70 mm(2.76英寸)扶手辊、具有2.1 Hz的具体频率的76 mm(2.99英寸)扶手辊和具有2.0Hz的具体频率的80 mm(3.15英寸)扶手辊。扶手构件的具体频率到子频率的改变、扶手构件的具体频率的方向偏移以及扶手构件的具体频率的谐波的改变可由扶手构件的未对准或扶手构件中的污垢引起。
驱动机器26可具有在3.8 Hz和4.7 Hz之间的具体频率。感测设备210可放置在驱动机器26上或其附近，以检测具体频率。驱动机器26的具体频率到子频率的改变、驱动机器26的具体频率的方向偏移以及驱动机器26的具体频率的谐波的改变可由驱动机器26的未对准或驱动机器26中的污垢或驱动机器内部的任何元件的磨损引起。
构件的具体频率的量值也可通过踏板18上的负载(例如，定位于踏板18上的个体)来改变。通过首先确定踏板18上的负载量，确定该负载量对具体频率的影响，并且然后相应地调整具体频率，可补偿踏板18上的负载改变构件的具体频率的程度。换句话说，踏板18上的负载可被确定，并且然后具体频率可响应于所确定的负载而被标准化。踏板18上的负载可使用多种方法来确定。例如，踏板18上的负载可通过检测驱动机器26上的负载的改变来确定。驱动机器26上的负载的改变可与踏板18上的负载的改变相关。
现在参考图3，同时参考图1至图2的构件。图3示出了根据本公开的实施例的监测自动扶梯的方法500的流程图。在实施例中，方法500可由感测设备210、本地网关装置240、应用程序440和分析引擎280中的至少一个执行。
在框504处，可使用配置成检测频率数据的频率检测装置来获得频率数据。频率检测装置可为感测设备210。频率检测装置可包括配置成检测自动扶梯10的加速度数据312的IMU传感器218。频率数据可响应于加速度数据312来确定。自动扶梯10的加速度数据312使用定位于感测设备210中的IMU传感器218来检测。在一个实施例中，感测设备210定位于自动扶梯10的扶手24内，并且与扶手24一起移动。在另一个实施例中，感测设备210附接到自动扶梯10的梯级链20，并且与梯级链20一起移动。在另一个实施例中，感测设备210附接到自动扶梯10的踏板18，并且与踏板18一起移动。在另一个实施例中，感测设备210是静止的，并且定位于自动扶梯10的梯级链20或自动扶梯10的驱动机器26附近。频率检测装置可包括配置成检测自动扶梯10的声音数据316的麦克风230。频率数据可响应于声音数据316来确定。自动扶梯10的声音数据316使用定位于感测设备210中的麦克风230来检测。如上文中所描述的，感测设备210可包含多个传感器217中的一个或多个，并且感测设备210可定位于自动扶梯10的多种位置中。
在框508处，获得自动扶梯10的构件的具体频率。每个构件的具体频率可存储在感测设备210、本地网关装置240和分析引擎280中的至少一个中。在框510处，响应于加速度数据312和声音数据316来检测构件的具体频率到子频率的改变、构件的具体频率的方向偏移以及构件的具体频率的谐波的改变中的至少一个。
方法500还可包括确定自动扶梯10的踏板18上的负载以及响应于踏板18上的负载来将具体频率标准化。
方法500可进一步包括响应于构件的具体频率到子频率的改变、构件的具体频率的方向偏移以及构件的具体频率的谐波的改变中的至少一个来确定自动扶梯10的CBM健康分数318。在一个实施例中，感测设备210配置成响应于构件的具体频率到子频率的改变、构件的具体频率的方向偏移以及构件的具体频率的谐波的改变中的至少一个来确定自动扶梯10的CBM健康分数318。
在另一个实施例中，加速度数据312和声音数据316通过短程无线协议203传输到与感测设备210无线通信的本地网关装置240，并且本地网关装置240配置成响应于构件的具体频率到子频率的改变、构件的具体频率的方向偏移以及构件的具体频率的谐波的改变中的至少一个来确定自动扶梯10的CBM健康分数318。
在另一个实施例中，加速度数据312和声音数据316通过短程无线协议203传输到与感测设备210无线通信的本地网关装置240，并且本地网关装置240通过云计算网络250将加速度数据312和声音数据316传输到分析引擎280。分析引擎280配置成响应于构件的具体频率到子频率的改变、构件的具体频率的方向偏移以及构件的具体频率的谐波的改变中的至少一个来确定自动扶梯10的CBM健康分数318。
在实施例中，使用IMU传感器218来检测小于10 Hz的低频振动。在另一个实施例中，使用麦克风230来检测大于10 Hz的高频振动。在另一个实施例中，高频振动在10 Hz和1kHz之间。在另一个实施例中，高频振动大于1 kHz。
虽然上文中的描述已按特定顺序描述了图3的流程，但是应当认识到，除非在所附权利要求书中另外具体地要求，否则步骤的排序可变化。
如上文中所描述的，实施例可呈处理器实施的过程和用于实践那些过程的装置(诸如处理器)的形式。实施例也可呈如下的计算机程序代码(例如，计算机程序产品)的形式：该计算机程序代码包含体现在诸如软盘、CD ROM、硬盘驱动器或任何其它非暂时性计算机可读介质的有形介质(例如，非暂时性计算机可读介质)中的指令，其中，当计算机程序代码加载到计算机中并由计算机执行时，计算机变成用于实践实施例的装置。实施例也可呈如下的计算机程序代码的形式：例如，该计算机程序代码或者存储在存储介质中、加载到计算机中和/或由计算机执行，或者通过某一传输介质传输、加载到计算机中和/或由计算机执行，或者通过某一传输介质传输，诸如通过电线或电缆、通过光纤或经由电磁辐射传输，其中，当计算机程序代码加载到计算机中并由计算机执行时，计算机变成用于实践示例性实施例的装置。当在通用微处理器上实施时，计算机程序代码段将微处理器配置成创建具体的逻辑电路。
用语“约”旨在包括与基于在提交本申请时可用的设备来对特定量和/或制造公差进行的测量相关联的误差度。
本文中所使用的术语仅出于描述特定实施例的目的，而不旨在限制本公开。如本文中所使用的，除非上下文另外清楚地指示，否则单数形式“一”、“一种”和“该”旨在也包括复数形式。将进一步理解，用语“包括(comprises)”和/或“包含(comprising)”在用于本说明书中时表示存在所陈述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或构件，但不排除存在或添加一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件构件和/或其组合。
本领域技术人员将认识到，本文中示出并描述了多种示例实施例，示例实施例各自具有在特定实施例中的某些特征，但是本公开并不因此受限。相反，可对本公开进行修改，以将迄今为止尚未描述但与本公开的范围相称的任何数量的变型、变更、替换、组合、子组合或等效布置并入。另外，虽然已描述本公开的多种实施例，但是将理解，本公开的方面可仅包括所描述的实施例中的一些。因此，本公开将不被视为由前述描述限制，而是仅由所附权利要求书的范围限制。

Claims (19)

1.一种用于监测自动扶梯的监测***，所述监测***包括：
本地网关装置；以及
感测设备，其通过短程无线协议与所述本地网关装置无线通信，所述感测设备包括：
频率检测装置，其配置成检测所述自动扶梯的频率数据，
其中，所述感测设备配置成获得所述自动扶梯的构件的具体频率并且响应于所述频率数据来检测所述构件的所述具体频率到子频率的改变、所述构件的所述具体频率的方向偏移以及所述构件的所述具体频率的谐波的改变中的至少一个；
其中所述感测设备定位于所述自动扶梯的扶手内，并且与所述扶手一起移动。
2.根据权利要求1所述的监测***，其特征在于，所述频率检测装置包括配置成检测所述自动扶梯的加速度数据的惯性测量单元传感器中的至少一个，并且其中，所述频率数据响应于所述加速度数据来确定。
3.根据权利要求1所述的监测***，其特征在于，所述频率检测装置包括配置成检测所述自动扶梯的声音数据的麦克风中的至少一个，并且其中，所述频率数据响应于所述声音数据来确定。
4.根据权利要求1所述的监测***，其特征在于，所述感测设备配置成响应于所述构件的所述具体频率到所述子频率的所述改变、所述构件的所述具体频率的所述方向偏移以及所述构件的所述具体频率的所述谐波的所述改变中的至少一个来确定基于状况的监测CBM健康分数。
5.根据权利要求1所述的监测***，其特征在于，所述感测设备配置成将所述频率数据传输到所述本地网关装置，并且所述本地网关装置配置成响应于所述构件的所述具体频率到所述子频率的所述改变、所述构件的所述具体频率的所述方向偏移以及所述构件的所述具体频率的所述谐波的所述改变中的至少一个来确定CBM健康分数。
6.根据权利要求1所述的监测***，其特征在于，进一步包括：
分析引擎，其通过云计算网络与所述本地网关装置通信，
其中，所述感测设备配置成通过所述本地网关装置和所述云计算网络将所述频率数据传输到所述分析引擎，并且其中，所述分析引擎配置成响应于所述构件的所述具体频率到所述子频率的所述改变、所述构件的所述具体频率的所述方向偏移以及所述构件的所述具体频率的所述谐波的所述改变中的至少一个来确定CBM健康分数。
7.根据权利要求1所述的监测***，其特征在于，所述感测设备附接到所述自动扶梯的梯级链，并且与所述梯级链一起移动。
8.根据权利要求1所述的监测***，其特征在于，所述感测设备附接到所述自动扶梯的踏板，并且与所述踏板一起移动。
9.根据权利要求1所述的监测***，其特征在于，所述感测设备是静止的，并且定位于所述自动扶梯的梯级链或所述自动扶梯的驱动机器附近。
10.根据权利要求1所述的监测***，其特征在于，所述感测设备附接到所述自动扶梯的驱动机器的移动构件。
11.根据权利要求10所述的***，其特征在于，所述驱动机器的所述移动构件是驱动所述自动扶梯的梯级链的输出绳轮。
12.根据权利要求1所述的监测***，其特征在于，所述感测设备使用惯性测量单元传感器中的至少一个来检测小于10Hz的低频振动，并且使用麦克风来检测大于10Hz的高频振动。
13.一种监测自动扶梯的方法，所述方法包括：
获得所述自动扶梯的频率数据；
获得所述自动扶梯的构件的具体频率；以及
响应于所述频率数据来检测所述构件的所述具体频率到子频率的改变、所述构件的所述具体频率的方向偏移以及所述构件的所述具体频率的谐波的改变中的至少一个；
其中所述频率数据从以下获得：
感测设备，其定位于所述自动扶梯的扶手内，并且与所述扶手一起移动。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，获得所述自动扶梯的频率数据进一步包括：
使用定位于感测设备中的惯性测量单元传感器来检测所述自动扶梯的加速度数据；以及
响应于所述加速度数据来确定所述自动扶梯的所述频率数据。
15.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，获得所述自动扶梯的频率数据进一步包括：
使用定位于感测设备中的麦克风来检测所述自动扶梯的声音数据；以及
响应于所述声音数据来确定所述自动扶梯的所述频率数据。
16.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，进一步包括：
确定所述自动扶梯的踏板上的负载；以及
响应于所述踏板上的所述负载来将所述具体频率标准化。
17.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，进一步包括：
响应于所述构件的所述具体频率到所述子频率的所述改变、所述构件的所述具体频率的所述方向偏移以及所述构件的所述具体频率的所述谐波的所述改变中的至少一个来确定基于状况的监测CBM健康分数。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，感测设备配置成响应于所述构件的所述具体频率到所述子频率的所述改变、所述构件的所述具体频率的所述方向偏移以及所述构件的所述具体频率的所述谐波的所述改变中的至少一个来确定所述CBM健康分数。
19.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，进一步包括：
通过短程无线协议将加速度数据和声音数据传输到与感测设备无线通信的本地网关装置，其中，所述本地网关装置配置成响应于所述构件的所述具体频率到所述子频率的所述改变、所述构件的所述具体频率的所述方向偏移以及所述构件的所述具体频率的所述谐波的所述改变中的至少一个来确定所述CBM健康分数。
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