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一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的電梯安全監(jiān)控與故障預(yù)測(cè)系統(tǒng)的制作方法

文檔序號(hào):40655971發(fā)布日期:2025-01-10 19:07閱讀:8來(lái)源:國(guó)知局
一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的電梯安全監(jiān)控與故障預(yù)測(cè)系統(tǒng)的制作方法

本發(fā)明涉及電梯安全監(jiān)控,具體是指一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的電梯安全監(jiān)控與故障預(yù)測(cè)系統(tǒng)。


背景技術(shù):

1、隨著城市化進(jìn)程的加快,電梯已成為現(xiàn)代建筑中不可或缺的垂直交通工具。然而,電梯在運(yùn)行過(guò)程中常因各種原因發(fā)生故障,如機(jī)械磨損、電氣故障、環(huán)境因素等,這些故障不僅影響人們的日常生活和工作,還可能造成人身傷害和財(cái)產(chǎn)損失。傳統(tǒng)的電梯監(jiān)控系統(tǒng)主要依賴(lài)于人工巡檢和事后維修,存在響應(yīng)速度慢、維修成本高、預(yù)防性差等問(wèn)題。因此,開(kāi)發(fā)一種能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)電梯運(yùn)行狀態(tài)、預(yù)測(cè)潛在故障并提前預(yù)警的智能化系統(tǒng)顯得尤為重要。


技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明要解決現(xiàn)有電梯監(jiān)控系統(tǒng)中存在的響應(yīng)速度慢、維修成本高、預(yù)防性差等問(wèn)題,通過(guò)集成物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、數(shù)據(jù)處理技術(shù)和預(yù)測(cè)算法,實(shí)現(xiàn)對(duì)電梯運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、故障預(yù)警和故障預(yù)測(cè),提高電梯的安全性和可靠性,降低維護(hù)成本。

2、為解決上述技術(shù)問(wèn)題,本發(fā)明提供的技術(shù)方案為:一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的電梯安全監(jiān)控與故障預(yù)測(cè)系統(tǒng),包括基于系統(tǒng)架構(gòu)的數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、故障預(yù)警模塊、故障預(yù)測(cè)模塊、信息展示與交互模塊,數(shù)據(jù)采集模塊采集電梯運(yùn)行時(shí)的各種物理量數(shù)據(jù),包括但不限于電梯轎廂的振動(dòng)信息、鋼絲繩的拉力信息、氣壓信息、加速度信息及電梯門(mén)開(kāi)關(guān)狀態(tài);數(shù)據(jù)處理模塊接收數(shù)據(jù)采集模塊傳輸?shù)臄?shù)據(jù),進(jìn)行預(yù)處理、特征提取和數(shù)據(jù)分析,以識(shí)別電梯運(yùn)行中的異常情況;故障預(yù)警模塊根據(jù)數(shù)據(jù)處理模塊的分析結(jié)果,對(duì)電梯運(yùn)行中可能出現(xiàn)的故障進(jìn)行預(yù)警,并向監(jiān)控中心發(fā)送預(yù)警信號(hào);故障預(yù)測(cè)模塊基于歷史數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù),運(yùn)用預(yù)測(cè)算法對(duì)電梯未來(lái)可能發(fā)生的故障進(jìn)行預(yù)測(cè),并生成預(yù)測(cè)報(bào)告;信息展示與交互模塊提供用戶(hù)界面,用于展示電梯運(yùn)行狀態(tài)、故障預(yù)警及預(yù)測(cè)信息,支持用戶(hù)查詢(xún)歷史數(shù)據(jù)、設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)及接收系統(tǒng)通知等功能。

3、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于:1)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與預(yù)警:通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)電梯運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),結(jié)合故障預(yù)警模塊,能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)并預(yù)警潛在的故障隱患,提高電梯運(yùn)行的安全性;

4、2)精準(zhǔn)預(yù)測(cè)與預(yù)防:利用機(jī)器學(xué)習(xí)或深度學(xué)習(xí)算法對(duì)電梯未來(lái)可能發(fā)生的故障進(jìn)行預(yù)測(cè),并提供詳細(xì)的預(yù)測(cè)報(bào)告和建議措施,有助于提前制定維修計(jì)劃,降低維修成本和非計(jì)劃停機(jī)時(shí)間;

5、3)智能化處理與展示:數(shù)據(jù)處理模塊采用先進(jìn)的信號(hào)處理技術(shù)和數(shù)據(jù)分析算法,對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行高效處理;信息展示與交互模塊提供直觀、易用的用戶(hù)界面,方便用戶(hù)隨時(shí)了解電梯的運(yùn)行情況和系統(tǒng)狀態(tài);

6、4)提高維護(hù)效率:通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、預(yù)警和預(yù)測(cè)功能,使維修人員能夠迅速定位并處理故障,提高維護(hù)效率和響應(yīng)速度;

7、5)降低維護(hù)成本:通過(guò)提前預(yù)警和預(yù)測(cè)故障,減少非計(jì)劃停機(jī)時(shí)間和維修次數(shù),從而降低維護(hù)成本。

8、進(jìn)一步的,數(shù)據(jù)采集模塊包括:1)振動(dòng)傳感器,用于采集電梯轎廂的振動(dòng)信息;2)拉力傳感器,用于采集電梯鋼絲繩的拉力信息;3)氣壓傳感器,用于采集電梯轎廂所在位置的氣壓信息;4)加速度傳感器,用于檢測(cè)電梯轎廂的加速度;5)門(mén)狀態(tài)傳感器,用于檢測(cè)電梯門(mén)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)。

9、進(jìn)一步的,數(shù)據(jù)處理模塊包括信號(hào)處理電路和數(shù)據(jù)分析算法,用于對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波、去噪、特征提取和模式識(shí)別等處理,以提取出反映電梯運(yùn)行狀態(tài)的關(guān)鍵特征。

10、進(jìn)一步的,故障預(yù)警模塊根據(jù)預(yù)設(shè)的預(yù)警規(guī)則,對(duì)數(shù)據(jù)處理模塊輸出的異常數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷,一旦觸發(fā)預(yù)警條件,則立即向監(jiān)控中心發(fā)送預(yù)警信號(hào),并通過(guò)信息展示與交互模塊向用戶(hù)展示預(yù)警信息。

11、進(jìn)一步的,故障預(yù)測(cè)模塊采用機(jī)器學(xué)習(xí)或深度學(xué)習(xí)算法,結(jié)合歷史數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù),對(duì)電梯未來(lái)可能發(fā)生的故障進(jìn)行預(yù)測(cè),并生成詳細(xì)的預(yù)測(cè)報(bào)告,包括故障類(lèi)型、預(yù)測(cè)時(shí)間、可能原因及建議措施。

12、進(jìn)一步的,數(shù)據(jù)處理模塊的進(jìn)行濾波處理通過(guò)數(shù)字濾波算法實(shí)現(xiàn),以去除或削弱噪聲成分,同時(shí)保留信號(hào)中的有用信息,具體步驟包括:

13、1)設(shè)計(jì)濾波器:首先,根據(jù)截止頻率、通帶和阻帶衰減設(shè)計(jì)fir濾波器的系數(shù),通過(guò)窗函數(shù)法或頻率采樣法來(lái)完成,假設(shè)設(shè)計(jì)得到的濾波器系數(shù)向量為h[n],其中n的取值范圍是0到n-1,n是濾波器的階數(shù);

14、2)初始化:初始化一個(gè)緩沖區(qū)來(lái)存儲(chǔ)最近的n個(gè)輸入樣本,這個(gè)緩沖區(qū)在算法開(kāi)始時(shí)通常被初始化為零或特定的初始條件,初始化輸出y[m]為零;

15、3)濾波過(guò)程:將新的輸入樣本x[m]放入緩沖區(qū)的最前端,并移除緩沖區(qū)中最舊的樣本,即緩沖區(qū)左移一位,計(jì)算當(dāng)前輸出y[m],它是當(dāng)前輸入和濾波器系數(shù)的卷積:

16、

17、其中,h[n]:fir濾波器的系數(shù),其中n是系數(shù)的索引,從0到n-1;

18、x[m]:在時(shí)刻m的輸入樣本;

19、y[m]:在時(shí)刻m的輸出樣本,它是輸入樣本和濾波器系數(shù)的卷積結(jié)果;

20、n:濾波器的階數(shù),即系數(shù)的數(shù)量;

21、當(dāng)m-n<0時(shí),x[m-n]應(yīng)視為零,這通常通過(guò)確保緩沖區(qū)在算法開(kāi)始時(shí)包含足夠的零或初始條件來(lái)實(shí)現(xiàn);

22、4)輸出結(jié)果:輸出計(jì)算得到的y[m],重復(fù)步驟3和4,對(duì)于每個(gè)新的輸入樣本x[m+1],x[m+2],…。

23、進(jìn)一步的,去噪處理中,圖像去噪采用快速中值濾波,而信號(hào)去噪則采用經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解,其中,快速中值濾波步驟包括:1)選擇窗口大?。捍_定濾波窗口的大小,3x3或5x5;2)滑動(dòng)窗口:遍歷圖像中的每個(gè)像素,以該像素為中心放置濾波窗口;3)排序與取中值:對(duì)窗口內(nèi)的像素值進(jìn)行排序,并取中值作為該中心像素的新值,表現(xiàn)為:

24、

25、median函數(shù)是計(jì)算中值的函數(shù),get_window函數(shù)用于從圖像中提取窗口內(nèi)的像素值;

26、經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解步驟包括:

27、1)初始化:設(shè)原始信號(hào)為x(t),第一個(gè)imf分量記為c1(t),殘差為r1(t)=x(t);

28、2)提取imf:找出rn(t)的所有局部極大值和極小值,使用三次樣條插值分別擬合這些極大值和極小值形成上包絡(luò)線un(t)和下包絡(luò)線ln(t),計(jì)算平均包絡(luò)線計(jì)算第一個(gè)imf分量:cn(t)=rn(t)-mn(t),檢查cn(t)是否滿(mǎn)足imf的條件,即極值點(diǎn)和過(guò)零點(diǎn)的數(shù)量相差不超過(guò)1,且局部對(duì)稱(chēng);如果不滿(mǎn)足,將cn(t)作為新的rn(t),重復(fù)上述步驟;

29、3)計(jì)算殘差:rn+1(t)=rn(t)-cn(t);

30、4)重復(fù)步驟2和3:直到殘差rn(t)變得足夠小或成為單調(diào)函數(shù),無(wú)法再提取imf為止;

31、5)重構(gòu)信號(hào):原始信號(hào)可以表示為所有imf分量和最終殘差的和:



技術(shù)特征:

1.一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的電梯安全監(jiān)控與故障預(yù)測(cè)系統(tǒng),包括基于系統(tǒng)架構(gòu)的數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、故障預(yù)警模塊、故障預(yù)測(cè)模塊、信息展示與交互模塊,其特征在于:所述數(shù)據(jù)采集模塊采集電梯運(yùn)行時(shí)的各種物理量數(shù)據(jù),包括但不限于電梯轎廂的振動(dòng)信息、鋼絲繩的拉力信息、氣壓信息、加速度信息及電梯門(mén)開(kāi)關(guān)狀態(tài);所述數(shù)據(jù)處理模塊接收數(shù)據(jù)采集模塊傳輸?shù)臄?shù)據(jù),進(jìn)行預(yù)處理、特征提取和數(shù)據(jù)分析,以識(shí)別電梯運(yùn)行中的異常情況;所述故障預(yù)警模塊根據(jù)數(shù)據(jù)處理模塊的分析結(jié)果,對(duì)電梯運(yùn)行中可能出現(xiàn)的故障進(jìn)行預(yù)警,并向監(jiān)控中心發(fā)送預(yù)警信號(hào);所述故障預(yù)測(cè)模塊基于歷史數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù),運(yùn)用預(yù)測(cè)算法對(duì)電梯未來(lái)可能發(fā)生的故障進(jìn)行預(yù)測(cè),并生成預(yù)測(cè)報(bào)告;所述信息展示與交互模塊提供用戶(hù)界面,用于展示電梯運(yùn)行狀態(tài)、故障預(yù)警及預(yù)測(cè)信息,支持用戶(hù)查詢(xún)歷史數(shù)據(jù)、設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)及接收系統(tǒng)通知等功能。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的電梯安全監(jiān)控與故障預(yù)測(cè)系統(tǒng),其特征在于所述數(shù)據(jù)采集模塊包括:1)振動(dòng)傳感器,用于采集電梯轎廂的振動(dòng)信息;2)拉力傳感器,用于采集電梯鋼絲繩的拉力信息;3)氣壓傳感器,用于采集電梯轎廂所在位置的氣壓信息;4)加速度傳感器,用于檢測(cè)電梯轎廂的加速度;5)門(mén)狀態(tài)傳感器,用于檢測(cè)電梯門(mén)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的電梯安全監(jiān)控與故障預(yù)測(cè)系統(tǒng),其特征在于:所述數(shù)據(jù)處理模塊包括信號(hào)處理電路和數(shù)據(jù)分析算法,用于對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波、去噪、特征提取和模式識(shí)別等處理,以提取出反映電梯運(yùn)行狀態(tài)的關(guān)鍵特征。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的電梯安全監(jiān)控與故障預(yù)測(cè)系統(tǒng),其特征在于:所述故障預(yù)警模塊根據(jù)預(yù)設(shè)的預(yù)警規(guī)則,對(duì)數(shù)據(jù)處理模塊輸出的異常數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷,一旦觸發(fā)預(yù)警條件,則立即向監(jiān)控中心發(fā)送預(yù)警信號(hào),并通過(guò)信息展示與交互模塊向用戶(hù)展示預(yù)警信息。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的電梯安全監(jiān)控與故障預(yù)測(cè)系統(tǒng),其特征在于:所述故障預(yù)測(cè)模塊采用機(jī)器學(xué)習(xí)或深度學(xué)習(xí)算法,結(jié)合歷史數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù),對(duì)電梯未來(lái)可能發(fā)生的故障進(jìn)行預(yù)測(cè),并生成詳細(xì)的預(yù)測(cè)報(bào)告,包括故障類(lèi)型、預(yù)測(cè)時(shí)間、可能原因及建議措施。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的電梯安全監(jiān)控與故障預(yù)測(cè)系統(tǒng),其特征在于所述數(shù)據(jù)處理模塊的進(jìn)行濾波處理通過(guò)數(shù)字濾波算法實(shí)現(xiàn),以去除或削弱噪聲成分,同時(shí)保留信號(hào)中的有用信息,具體步驟包括:

7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的電梯安全監(jiān)控與故障預(yù)測(cè)系統(tǒng),其特征在于所述去噪處理中,圖像去噪采用快速中值濾波,而信號(hào)去噪則采用經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解,其中,快速中值濾波步驟包括:1)選擇窗口大?。捍_定濾波窗口的大小,3x3或5x5;2)滑動(dòng)窗口:遍歷圖像中的每個(gè)像素,以該像素為中心放置濾波窗口;3)排序與取中值:對(duì)窗口內(nèi)的像素值進(jìn)行排序,并取中值作為該中心像素的新值,表現(xiàn)為:


技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的電梯安全監(jiān)控與故障預(yù)測(cè)系統(tǒng),包括基于系統(tǒng)架構(gòu)的數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、故障預(yù)警模塊、故障預(yù)測(cè)模塊、信息展示與交互模塊。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于:實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與預(yù)警;精準(zhǔn)預(yù)測(cè)與預(yù)防;智能化處理與展示;提高維護(hù)效率;降低維護(hù)成本。

技術(shù)研發(fā)人員:王澤京,魏韡,陳星,王立寧,任亮
受保護(hù)的技術(shù)使用者:西安特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測(cè)院
技術(shù)研發(fā)日:
技術(shù)公布日:2025/1/9
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