CN203333099U - 电梯故障诊断和预警*** - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种电梯故障诊断和预警***，包括声音和振动信号采集器、声音和振动信号分析服务器，所述声音和振动信号采集器设置在电梯轿厢；所述声音和振动信号采集器与所述声音和振动信号分析服务器连接，并向所述声音和振动信号分析服务器传递采集到的声音和/或振动信号；所述声音和振动信号分析服务器对所述声音和/或振动信号进行处理。本实用新型的电梯故障诊断和预警***能够及早发现电梯的故障隐患，给维修留出充裕的时间，避免了重大损失的发生。本实用新型应用于电梯物联网领域会极大提升区域范围内电梯运行的安全性与可靠性。

Description

电梯故障诊断和预警***

技术领域

本实用新型涉及电梯运行安全监控技术领域，特别是对电梯运行进行安全监控与预警的技术领域。

背景技术

随着城市高层建筑的增多，越来越多的电梯投入了运营。电梯在给人们带来便利的同时，电梯故障也对人们的生命安全产生了影响。2007年全国共发生电梯事故33起，占特种设备安全事故总数的13%，其中电梯死亡事故22起，造成25人死亡，10人重伤；2008年发生电梯事故38起；2010年，我国有记录的严重电梯事故就超过了44起，死亡43人。

为了保证电梯安全可靠的运行，人们设计并投入使用了多种安全措施。其中，普遍采用的一种安全措施是在电梯上设置监控装置，实时监控电梯的运行状况，在电梯发生故障后及时发出报警信息，以便电梯管理人员及时救援。

现有的电梯安全监控措施，往往是将电梯的视频图像，或者是从电梯机房采集到的运行数据，传输到小区值班室或者是电梯管理单位的监控平台上。这些技术手段，往往传输的数据量会很大，需要光纤之类的专用网络，建设成本高昂，而且，这些技术手段，都是在故障发生时或者发生后才发出报警信息，此时故障已经发生，很多情况下留给人们救援的时间微乎其微，往往不能及时阻止损害的发生。能否采用低成本的技术手段，及早发现甚至***电梯运行的故障，以便人们有充裕的时间进行维护，避免大的损害发生，成为电梯运行安全监控领域的一个难题。

实用新型内容

为了能够及早发现、预测电梯运行的故障，避免电梯故障导致大的损害发生，本实用新型提供了一种电梯故障诊断和预警***。

本实用新型的技术方案如下：

电梯故障诊断和预警***，包括声音和振动信号采集器、声音和振动信号分析服务器，所述声音和振动信号采集器设置在电梯轿厢；所述声音和振动信号采集器与所述声音和振动信号分析服务器连接，并向所述声音和振动信号分析服务器传递采集到的声音和/或振动信号；所述声音和振动信号分析服务器对所述声音和/或振动信号进行处理。

所述声音和振动信号分析服务器对所述声音和/或振动信号的处理包括：对所述声音和/或振动信号进行分析判断，得出所述声音和振动信号采集器所在电梯是否存在故障或故障隐患的结论。

所述声音和振动信号采集器设置在所述电梯轿厢的话机上，并通过所述话机的通讯线路进行所述声音和/或振动信号的传输。

所述话机至少包括如下之一：电梯轿顶话机、电梯轿厢话机。

所述电梯故障诊断和预警***还包括声音和振动信号数据库，所述声音和振动信号数据库用于存储声音和/或振动信号数据；所述声音和振动信号分析服务器与所述声音和振动信号数据库连接。

所述电梯故障诊断和预警***还包括上层电梯安全监控服务器，所述声音和振动信号分析服务器与所述上层电梯安全监控服务器连接；所述上层电梯安全监控服务器接收所述声音和振动信号分析服务器发送的信息。

所述声音和振动信号分析服务器在得出电梯发生故障的结论后，记录相应的电梯标识。

所述声音和振动信号采集器包括加速度传感器。

所述声音和振动信号采集器为外置声音和振动信号采集器，设置在所述电梯轿厢顶部。

所述外置声音和振动信号采集器与所述声音和振动信号分析服务器以无线方式进行通讯。

本实用新型的技术效果：

在安全领域有一个广为认可的“海恩法则”，即每一起严重事故的背后，必然有29次轻微事故和300起未遂先兆以及1000起事故隐患。也就是说电梯发生的故障一定在故障发生前会有所征兆。与医生用听诊器聆听人体内部的声音而诊断病情类似，对于电梯这种机电设备，实际上，声音或振动信号同样可以反映电梯的“健康程度”。电梯的故障隐患，比如轴承磨损之类，发生在电梯内部，无法直接看到，或者不容易直接用肉眼观察清楚，往往会耽误维修的最佳时机，而电梯的声音或振动则是很直观的表象。有经验的维修工在检测电梯时，往往会从最低楼层坐到最高楼层，再从最高楼层坐到最低楼层，在这一过程中认真聆听，根据听到的声音就可以判断电梯的钢丝绳、导靴、门刀、主机、限速器等配件是否有问题，而根据自身感觉到的抖动，能够判断电梯的变频器、编码器等配件的工作状态。

本实用新型的电梯故障诊断和预警***通过在电梯轿厢上设置声音和振动信号采集器对电梯运行中的声音和/或振动信号进行采集，并将采集到的声音和/或振动信号发送到声音和振动信号分析服务器进行处理，以便从中发现异常的声音或振动信号，从而判断是否有故障的预兆。在故障的预兆出现时往往离故障真正发生还会有相当长的时间，从而人们可以根据所述预兆及时对电梯进行检修与维护，避免重大损害的发生，实现了本实用新型的目的。

本实用新型应用于电梯物联网领域会极大提升区域范围内电梯运行的安全性与可靠性。

附图说明

图1为本实用新型电梯故障诊断和预警***的第一个实例的原理图。

图2为本实用新型电梯故障诊断和预警***的第二个实例的原理图。

图3为本实用新型电梯故障诊断和预警***的第三个实例的原理图。

图4为电梯行业五方对讲机制原理图。

具体实施方式

在对本实用新型的技术方案进行详细说明前，对其中涉及的技术名词进行说明。

声音和振动信号采集器是指能够采集振动源振动产生的声波信号和/或振动信号的传感器，例如加速度传感器。

声音和振动信号分析服务器是指能够对振动源振动产生的声波信号和/或振动信号进行处理、分析的计算机。

声音和振动信号数据库是指能够存储声波信号和/或振动信号的数据库。

电梯轿厢的话机，是指设置在电梯轿厢上的话机，包括电梯轿顶话机、电梯轿厢话机。

以下结合附图对本实用新型的技术方案进行详细说明。

图1显示的电梯故障诊断和预警***的实例包括设置在电梯轿厢的若干声音和振动信号采集器，图1中的虚线框表示在电梯轿厢的范围内。电梯故障诊断和预警***还包括与声音和振动信号采集器连接的声音和振动信号分析服务器。声音和振动信号采集器主要包括加速度传感器，采集电梯轿厢内的声音和/或振动信号。之所以将声音和振动信号采集器设置在电梯轿厢，主要原因在于声音或振动的产生都来源于电梯的运动，而电梯中的核心运动部件就是电梯轿厢，另外，声音和振动信号采集器随电梯轿厢的运动能够到达电梯井的绝大部分位置，相应部分的声音和/或振动信号均可以采集到。对采集到的声音和/或振动信号进行放大和滤波等初级处理后，可以直接用模拟方式传输，也可以转换为数字信号后再传输给声音和振动信号分析服务器。声音和振动信号分析服务器接收声音和振动信号采集器采集到的电梯轿厢的声音和/或振动信号，对声音和/或振动信号进行处理。声音和振动信号分析服务器对声音或振动信号的处理方式有多种，包括信号显示或信号的数字化处理或数字化信号的比较等。声音和振动信号分析服务器对声音或振动信号的处理结果可以供人工进行故障或故障隐患的判断，也可以利用计算机分析软件对声音或振动信号进行分析与判断，得到是否发现故障或故障隐患并报警的结论。本实用新型中提及的故障隐患包括利用声音或振动信号判断出的电梯部件的疲劳程度（例如轴承磨损程度），从而得出电梯存在故障隐患的结论。

声音和振动信号分析服务器对声音或振动信号进行分析与判断的方法和手段主要有：小波分析、神经网络、隐马尔可夫模型、希尔伯特黄变换、遗传算法等。在进行诊断之前，收集大量的原始故障振动信号和音频信号的数据来训练信号样本模型。即首先建立一个电梯轿厢的振动信号和音频信号数据库，包括了电梯在各种故障下的表现状态。由于电梯的故障信号是典型的非稳态信号，而小波分析正适合分析非稳态信号，小波分析能够有效去除故障信号中的噪声干扰，提取故障信号特征，为故障诊断的准确性提供了可靠的保证。例如，电梯设备发出的各种声音都值得深入研究，而电梯乘客在轿厢内闲聊的语音对电梯故障诊断来讲，往往就是一种不需要的干扰或噪声，可以利用小波分析把人的声音剔除出去。

图2显示的电梯故障诊断和预警***与图1所示电梯故障诊断和预警***的结构原理基本相同，区别就在于还设置了声音和振动信号数据库。声音和振动信号数据库与声音和振动信号分析服务器连接并进行数据通讯。声音和振动信号数据库存储声音或振动信号数据，包括各种典型的故障或故障隐患的声音或振动信号。声音和振动信号分析服务器将处理的声音或振动信号数据与声音和振动信号数据库中的典型数据进行比对，如果采集到的声音或振动信号与声音和振动信号数据库中保存的故障或故障隐患的声音或振动信号一致，则判断电梯会发生故障或存在故障隐患，发出报警信息。当然，声音和振动信号分析服务器处理的声音或振动信号经过验证为新的典型故障或故障隐患的声音或振动信号，则该声音或振动信号会被存入声音和振动信号数据库中保存，丰富和提升了电梯故障诊断和预警***的判断能力。

声音和振动信号分析服务器在得出电梯发生故障的结论后，记录相应的发生故障电梯标识，该标识为声音和振动信号分析服务器监控范围内电梯的唯一标识。该标识至少与电梯的品牌和型号对应，当然，也可以与电梯的其他属性信息对应，例如安装时间、维护单位等。上述电梯标识与电梯属性信息的对应可以通过声音和振动信号数据库的结构设计实现，在声音和振动信号数据库中将电梯标识与电梯属性信息关联。

将电梯标识与电梯属性信息对应的意义在于：1、跟踪电梯故障的后期处理情况；2、便于电梯生产厂家对发生同类故障问题的电梯进行召回；3、便于电梯生产厂家对典型故障提出解决方案，利于后续产品技术升级。

图3所示的电梯故障诊断和预警***与图2所示电梯故障诊断和预警***的结构原理基本相同，不同之处仅在于声音和振动信号分析服务器还与上层电梯安全监控服务器连接并进行数据通讯。上层电梯安全监控服务器接收所述声音和振动信号分析服务器发送的数据信息。图3所示的电梯故障诊断和预警***具有更大的监管范围，例如声音和振动信号分析服务器设置在居民小区的电梯管理机房（小区值班室），同时声音和振动信号分析服务器还与全市的电梯安全监控服务器（即上层电梯安全监控服务器）进行连接，向全市的电梯安全监控服务器发送本小区电梯运行情况，如果出现紧急情况，可以调动全市的资源进行协助。

在电梯行业，有一个五方对讲的强制标准，即小区值班室话机与电梯机房话机、电梯轿顶话机、电梯轿厢话机、电梯井底话机必须相连，可以一对一对讲，也可以多方同时对讲，这是为了电梯安装和维护的方便而采取的强制措施。图4显示了五方对讲的原理，即小区值班室话机与电梯机房话机、电梯轿顶话机、电梯轿厢话机、电梯井底话机互联，能够进行通话。

图1至图3所示的实例还可以进行如下的方案变更，以获得相应的技术效果。

声音和振动信号采集器设置在所述电梯轿厢的话机上，并通过所述话机的通讯线路进行声音或振动信号的传输。所述话机至少包括如下之一：电梯轿顶话机、电梯轿厢话机。本实用新型的声音和振动信号采集器设置在上述话机上（仅需对现有的话机电路进行简单改造即可），并通过这些话机的通讯线路传输信号给设置在小区值班室的声音和振动信号分析服务器。这样充分利用电梯已有的设施实施本实用新型的技术方案，成本低廉。

当然，出于获得更好的信号传输效率等方面的考虑，也可以将声音和振动信号采集器设置成外置声音和振动信号采集器。即声音和振动信号采集器不设置在电梯轿厢的话机内，而是采取独立于所述话机的方式进行安装配置。优选的方案是将外置声音和振动信号采集器设置在所述电梯轿厢顶部，与电梯轿顶话机相邻，这方便外置声音和振动信号采集器的安装与维护。这种外置声音和振动信号采集器可以利用已有的电梯轿厢的话机的信号传输线路，也可以采用独立的、专属的信号传输线路。当然，随着无线技术的发展，任意如下数据传输线路均可以采用无线传输技术实现：声音和振动信号采集器与声音和振动信号分析服务器之间，声音和振动信号分析服务器与声音和振动信号数据库之间，声音和振动信号分析服务器与上层电梯安全监控服务器之间。

值得注意的是，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并非因此限定本实用新型的专利保护范围，本实用新型还可以采用等同技术进行替换。故凡运用本实用新型的说明书及图示内容所作的等效变化，或直接或间接运用于其他相关技术领域均同理皆包含于本实用新型所涵盖的范围内。

Claims (6)

1.电梯故障诊断和预警***，其特征在于：包括声音和振动信号采集器、声音和振动信号分析服务器，所述声音和振动信号采集器设置在电梯轿厢；所述声音和振动信号采集器与所述声音和振动信号分析服务器连接，并向所述声音和振动信号分析服务器传递采集到的声音和/或振动信号；所述声音和振动信号分析服务器对所述声音和/或振动信号进行处理； 

还包括声音和振动信号数据库，所述声音和振动信号数据库用于存储声音和/或振动信号数据；所述声音和振动信号分析服务器与所述声音和振动信号数据库连接； 

还包括上层电梯安全监控服务器，所述声音和振动信号分析服务器与所述上层电梯安全监控服务器连接；所述上层电梯安全监控服务器接收所述声音和振动信号分析服务器发送的信息。 

2.根据权利要求1所述电梯故障诊断和预警***，其特征在于：所述声音和振动信号采集器设置在所述电梯轿厢的话机上，并通过所述话机的通讯线路进行所述声音和/或振动信号的传输。 

3.根据权利要求2所述电梯故障诊断和预警***，其特征在于：所述话机至少包括如下之一：电梯轿顶话机、电梯轿厢话机。 

4.根据权利要求1所述电梯故障诊断和预警***，其特征在于：所述声音和振动信号采集器包括加速度传感器。 

5.根据权利要求1所述电梯故障诊断和预警***，其特征在于：所述声音和振动信号采集器为外置声音和振动信号采集器，设置在所述电梯轿厢顶部。 

6.根据权利要求5所述电梯故障诊断和预警***，其特征在于：所述外置声音和振动信号采集器与所述声音和振动信号分析服务器以无线方式进行通讯。 

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