CN111675062A - 基于多轴传感器技术的电梯轿厢故障判定方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种基于多轴传感器技术的电梯轿厢故障判定方法及系统，该系统包括多轴传感器单元，用于实时获取轿厢的加减速度、运行速度、以及XYZ三轴方向的振动数据；数据采集单元，用于获取该多轴传感器单元反馈的数据并上传至平台处理单元，其具连接网络的无线模块；平台处理单元，用于对数据进行存储及分析，并对分析发现的数据异常情况启动预警；以及故障预警单元，用于显示轿厢运行状况异常时的预警提醒，其包括WEB应用和APP应用。该方法是基于上述系统实现电梯轿厢运行时在加减速度、实时速度、位置偏差、XYZ三轴方向的异常振动等故障的自我监测、自我诊断和智能预警。
Description
技术领域
本发明属于电梯技术领域，具体涉及一种基于多轴传感器技术的电梯轿厢故障判定方法及系统。
背景技术
目前，针对电梯轿厢故障的判定方式主要有两种，一种是通过使用专门的振动测试仪器采集数据分析轿厢的运行曲线，但其存在的局限性和问题：每次测试前需人工重新设定校准相关参数，操作流程较复杂；测试时为了避免人为干扰，电梯不能承载乘客，测试过程会打断电梯的正常使用。测试仪器只能测试当前短时间内电梯轿厢的运行状态，不能长时间全天候的在同一台电梯上运行使用；测试完成后，需人工把数据拷贝保存到电脑上，安装相应的的分析软件才能读取数据，具体结果需人工对数据进行分析判定，数据结果对技术人员的专业性依赖度较大。数据结果不精准，易造成误判。故障判定没有形成一个闭环的预警流程，人为感知到轿厢运行异常时才去检测，故障检测处理的效率较低。另一种是通过基于云端计算得出拟合曲线，在拟合曲线上寻找振动异常点，进而将振动异常点前后各取一段形成振动异常段，该异常振动段代表电梯故障。该方案存在的问题和不足：在数据处理上没有预先的筛选流程，根据未筛选过的数据建立的拟合曲线，无效的数据大大降低故障分析的精准性和故障预警的准确性；而且需要数据上传到服务器分析后才能判断故障。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明提出一种基于多轴传感器技术的电梯轿厢故障判定方法及系统，实现电梯轿厢运行时在加减速度、实时速度、位置偏差、XYZ三轴方向的异常振动等故障的自我监测、自我诊断和智能预警；其具体技术内容如下：
本发明的基于多轴传感器技术的电梯轿厢故障判定系统，其包括多轴传感器单元、数据采集单元、平台处理单元和故障预警单元；所述多轴传感器单元用于实时获取轿厢的加减速度、运行速度、以及XYZ三轴方向的振动数据；所述数据采集单元用于获取该多轴传感器单元反馈的数据并上传至平台处理单元，其具连接网络的无线模块；所述平台处理单元用于对数据进行存储及分析，并对分析发现的数据异常情况启动预警；所述故障预警单元用于显示轿厢运行状况异常时的预警提醒，其包括WEB应用和APP应用。
于本发明的一个或多个实施例当中，所述多轴传感器单元包括加速度传感器和陀螺仪。
于本发明的一个或多个实施例当中，所述多轴传感器单元还包括气压传感器。
于本发明的一个或多个实施例当中，所述多轴传感器单元与数据采集单元之间设置有信号转换单元，其用于将多轴传感器单元输出的TTL信号转换为串口信号，再输出至数据采集单元。
于本发明的一个或多个实施例当中，所述多轴传感器单元设置于轿顶平台或轿顶梁之上。
本发明的基于多轴传感器技术的电梯轿厢故障判定方法，其包括振动幅度判定步骤，其具体操作是：
设定XYZ三轴方向的加速度阈值分别为Xmax、Ymax、Zmax；
通过加速度传感器实时获取轿厢在XYZ三轴方向上的加速度数据，当任意一个方向上的加速度峰值的绝对值超过上述加速度阈值时，则判定轿厢在该方向上振动幅度过大，进行预警。
于本发明的一个或多个实施例当中，在轿厢运行经过T1时间后再执行所述振动幅度判定步骤。
于本发明的一个或多个实施例当中，包括速度判定步骤，其具体操作是：
设定电梯运行速度阈值为Vmax；
实时获取轿厢Y轴方向的速度，当其速度的绝对值超过上述运行速度阈值时，则判断轿厢速度异常，进行预警。
于本发明的一个或多个实施例当中，所述速度判定步骤中，在一定时间段T2内检测到Y轴方向的速度超过阀值时，则判定轿厢速度超速异常。
于本发明的一个或多个实施例当中，通过气压传感器获取轿厢的当前位置高度，便于定位轿厢运行状态故障时轿厢所处位置。
本发明的有益效果是：利用物联网无线传输技术，实时将电梯轿厢的运行数据经过信号转换单元、数据采集单元自动筛选、再计算处理后上传到云端的平台处理单元，结合云端AI人工智能分析技术，实现电梯轿厢运行时在加减速度、实时速度、位置偏差、XYZ三轴方向的异常振动等故障的自我监测、自我诊断和智能预警。其优点包括：
1)本发明仅首次安装调试时，人工对设备进行校准；后续经过多轴传感器单元先进的动力学解算与卡尔曼动态滤波算法，能够快速求解出模块当前的实时运动姿态。
2)设备全时段实时检测电梯轿厢运行状况，独立于电梯的控制系统，不影响电梯日常的正常使用。
3)传感器实时向数据采集单元发送数据，平台处理单元就可以进行数据分析、数据对比，故障判定。
4)具有丰富的故障预警功能，能预警电梯运行时的异常振动、异常加减速度、异常运行速度等功能。
附图说明
图1为本发明的系统框架示意图。
图2为本发明的系统安装结构示意图。
图3为本发明的方法流程图。
图4为本发明的加速度曲线图。
图5为本发明的速度曲线图。
具体实施方式
如下对本申请方案作进一步描述：
参见附图1和2，本发明的基于多轴传感器技术的电梯轿厢故障判定系统，其包括多轴传感器单元1、信号转换单元2、数据采集单元3、平台处理单4以及故障预警单元5；
所述多轴传感器单元1包括气压传感器、加速度传感器和陀螺仪，用于实时获取轿厢的加减速度、运行速度、以及XYZ三轴方向的振动数据，即把轿厢运行的物理信号转换为模拟信号；
所述信号转换单元2连接于多轴传感器单元1与数据采集单元2之间，用于将多轴传感器单元1输出的TTL信号转换为RS232串口信号，再通过DB9数据线输出至数据采集单元3；
所述数据采集单元3用于获取该多轴传感器单元1反馈的数据，在对所采集的数据进行筛选，整合有效数据并处理为对接平台处理单元的协议，再上传至平台处理单元4，其具连接网络的无线模块；
所述平台处理单元4用于对数据进行存储及分析，包括物联网接入单元、数据库单元和AI人工智能分析单元，所述物联网接入单元接收数据采集单元3发送的数据，所述数据库单元负责滚动存储实时上报的传感器数据，所述AI人工智能分析单元将调用数据库里面的数据实现建模，建立电梯轿厢正常运行状况的模型，实时对比传感器发送的数据，出现异常情况，立即向预警单元发送预警信号；
所述故障预警单元5用于显示轿厢运行状况异常时的预警提醒，其包括WEB应用和APP应用。其中Web应用是给电梯维保单位或者物业单位的监控中心使用，APP应用是给维保人员手机配备，两种应用都能够看到电梯轿厢的实时体检报告，并显示轿厢运行状况异常时的预警提醒。
所述多轴传感单元1固定在轿顶上梁部件6的垂直平整的面上，所述信号转换单元2和数据采集单元3放置在轿顶7适当位置，不与轿顶部件干涉且不影响维修即可。
参见附图3至5，基于上述系统的电梯轿厢故障判定方法，其包括
振动幅度判定步骤：
设定XYZ三轴方向的加速度阈值分别为Xmax、Ymax、Zmax；电梯运行时，不断给数据采集单元发送实时轿厢加速度数据，经过一段时间T1(如2秒)后,若检测到的某个方向加速度的绝对值峰值d超过阀值范围，则判定该方向的振动幅度过大，电梯运行状态异常，进行预警。
速度判定步骤：
设定电梯运行速度阈值为Vmax；电梯运行时，加速度传感器不断给数据采集模块发送实时轿厢速度数据，根据设定的电梯额定速度Ve实时生成电梯速度变化的动态曲线，在一定时间段T2(如3秒)内检测到Y轴方向的速度Vt超过阀值Vmax时，则判定轿厢速度超速异常，进行预警。
气压传感器直接输出当前轿厢位置高度，便于定位轿厢运行状态故障时轿厢所处位置。
上述优选实施方式应视为本申请方案实施方式的举例说明，凡与本申请方案雷同、近似或以此为基础作出的技术推演、替换、改进等，均应视为本专利的保护范围。
Claims (10)
1.一种基于多轴传感器技术的电梯轿厢故障判定系统，其特征在于：包括多轴传感器单元、数据采集单元、平台处理单元和故障预警单元；
所述多轴传感器单元用于实时获取轿厢的加减速度、运行速度、以及XYZ三轴方向的振动数据；
所述数据采集单元用于获取该多轴传感器单元反馈的数据并上传至平台处理单元，其具连接网络的无线模块；
所述平台处理单元用于对数据进行存储及分析，并对分析发现的数据异常情况启动预警；
所述故障预警单元用于显示轿厢运行状况异常时的预警提醒，其包括WEB应用和APP应用。
2.根据权利要求1所述的基于多轴传感器技术的电梯轿厢故障判定系统，其特征在于：所述多轴传感器单元包括加速度传感器和陀螺仪。
3.根据权利要求2所述的基于多轴传感器技术的电梯轿厢故障判定系统，其特征在于：所述多轴传感器单元还包括气压传感器。
4.根据权利要求1或2或3所述的基于多轴传感器技术的电梯轿厢故障判定系统，其特征在于：所述多轴传感器单元与数据采集单元之间设置有信号转换单元，其用于将多轴传感器单元输出的TTL信号转换为串口信号，再输出至数据采集单元。
5.根据权利要求1或2或3所述的基于多轴传感器技术的电梯轿厢故障判定系统，其特征在于：所述多轴传感器单元设置于轿顶平台或轿顶梁之上。
6.一种基于多轴传感器技术的电梯轿厢故障判定方法，其特征在于：包括振动幅度判定步骤，其具体操作是：
设定XYZ三轴方向的加速度阈值分别为Xmax、Ymax、Zmax；
通过加速度传感器实时获取轿厢在XYZ三轴方向上的加速度数据，当任意一个方向上的加速度峰值的绝对值超过上述加速度阈值时，则判定轿厢在该方向上振动幅度过大，进行预警。
7.根据权利要求6所述的基于多轴传感器技术的电梯轿厢故障判定方法，其特征在于：在轿厢运行经过T1时间后再执行所述振动幅度判定步骤。
8.根据权利要求6所述的基于多轴传感器技术的电梯轿厢故障判定方法，其特征在于：包括速度判定步骤，其具体操作是：
设定电梯运行速度阈值为Vmax；
实时获取轿厢Y轴方向的速度，当其速度的绝对值超过上述运行速度阈值时，则判断轿厢速度异常，进行预警。
9.根据权利要求8所述的基于多轴传感器技术的电梯轿厢故障判定方法，其特征在于：所述速度判定步骤中，在一定时间段T2内检测到Y轴方向的速度超过阀值时，则判定轿厢速度超速异常。
10.根据权利要求6-9任一项所述的基于多轴传感器技术的电梯轿厢故障判定方法，其特征在于：通过气压传感器获取轿厢的当前位置高度，便于定位轿厢运行状态故障时轿厢所处位置。
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