电梯故障预测系统的设计与实现

发布时间：2020-07-19 16:08

【摘要】：近年来,随着我国电梯数量持续高速增长,电梯困人、夹人、坠梯等恶性事故被频频曝出。电梯事故对乘客的生命安全造成了巨大威胁,因此电梯安全问题受到越来越多的关注。电梯的所有权、管理权和使用权涉及到多个主体,任何一方的疏忽都有可能导致电梯发生安全事故。实际上,在绝大多数严重事故发生之前,电梯都会出现不同程度的异常状态。通过监测电梯运行状态,对电梯进行预测性维护,可极大降低电梯的故障率。因此设计并实现一种电梯故障预测系统将具有重要的研究意义和实用价值。本文从电梯安全角度出发,设计并开发了一套电梯故障预测系统,有效实现了电梯运行状态监测、故障告警、故障预测、紧急视频通话及乘客身份识别等功能,云端的自动消息推送功能为乘客、物业公司和维保单位提供了便利、高效的信息沟通渠道。本文主要工作内容如下:(1)提出了一种乘客身份识别和紧急视频通话的方案,设计并开发了一套数据采集终端。数据采集终端实现了电梯运行状态监测、乘客身份识别、边缘计算和数据传输等功能。数据采集终端上的微控制器读取传感器的数据,并通过串口将数据发送至数据采集终端上的RT5350模块。RT5350模块对数据进行实时处理,判断电梯健康状态,将处理后的数据通过HTTP协议发送到服务器。数据采集终端上的身份识别模块使用WiFi/蓝牙探针来获取乘客移动设备的MAC地址,电梯故障预测系统根据获取的MAC地址识别乘客身份。电梯发生故障时,RT5350模块自动开启WiFi使用权限,被困乘客将手机连接WiFi后可通过手机浏览器与物业人员进行视频通话。数据采集终端配有功能仿真软件,可通过软件模拟电梯运行状态和故障状态。(2)设计并开发了一套系统管理平台软件,实现了对数据采集终端的集中管理。系统管理平台接收数据采集终端上传的电梯运行数据,通过人机交互界面显示电梯实时运行状态、故障告警信息、故障预测结果,并对数据采集终端进行远程集中管理与远程统一配置。系统管理平台主要为物业提供服务,物业工作人员可以通过系统管理平台对电梯进行统一监管。电梯乘客通过物业在系统中注册个人信息后即可使用系统提供的消息推送、故障查看、身份识别和自助求救四种功能。系统管理平台保存了电梯的历史故障信息,并将实时运行数据转发至云端。(3)设计并开发了一套云平台系统。云平台依托阿里云进行开发,实现了故障预测、消息推送和数据备份功能。系统管理平台将待发送的故障告警信息上传至云平台,云平台将故障告警信息以微信或短信的方式发送给相关人员。本文还研究了一种电梯故障预测模型,可预测卡层、冲顶、蹲底、超速及开门走梯故障。故障预测模型部署在云平台上,云平台接收系统管理平台转发的电梯运行数据并通过故障预测模型预测电梯的健康状态。当云平台预测电梯将发生故障时,会及时向相关人员发送故障预警通知。
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU857
【图文】：

用户群体,预测系统,电梯

Ｚ１系统需求分析逡逑电梯故障预测系统是一种融合了物联网、大数据、边缘计算、人工智能等前逡逑沿技术的电梯运行状态在线监测平台和电梯故障预测平台。如图２－１所示，系统逡逑面向的用户分为三大群体，分别包括电梯乘客、物业公司和维保单位。其中，物逡逑业公司具有电梯故障预测系统的管理和使用权限，可以授权乘客和维保人员使用逡逑系统的部分功能。逡逑／乘客＼逡逑Ａ￣电梯故￣Ａ逡逑／邋＼障预测／邋＼逡逑／邋Ｖ７邋＼逡逑图２－１电梯故障预测系统的用户群体逦《逡逑物业工作人员可以在电梯中控室显示屏上方便查看小区内所有电梯的安装逡逑位置、实时运行数据、故障告警状态、故障预测结果和轿厢内监控视频等信息；逡逑一旦某台电梯出现故障，故障电梯的信息将置顶显示，系统发出警报声，以便值逡逑班人员及时发现故障情况。如果系统预测某电梯即将发生故障，该电梯的信息将逡逑在故障电梯之后显示，若此时无故障电梯信息，故障预测信息将置顶显示。电梯逡逑乘客可在物业注册个人信息，日后一旦被困电梯，系统可识别出被困乘客的身份，逡逑并将被困信息通知乘客指定的紧急联系人。注册用户被困电梯后，可临时使用轿逡逑厢专用ＷｉＦｉ网络

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电梯井的指定位置，通过各种传感器监测电梯运行状态，不与电梯原有控制系统逡逑产生直接关联［２２］，每台电梯上均需安装一套数据采集终端。逡逑如图２－３所示，数据采集终端由控制模块、通信模块、语音模块、身份识别逡逑模块、电源模块、传感器接口、传感器等部分组成。控制模块负责控制和协调整逡逑个数据采集终端的正常工作；通信模块用于实现数据采集终端与外界的通信，可逡逑以通过网络将经过处理后的电梯运行数据发送到系统管理平台；语音模块负责数逡逑据采集终端和乘客之间的语音交互，可在紧急情况下指导乘客使用视频通话和自逡逑助求救功能；身份识别模块内置的ＷｉＦｉ／蓝牙探针可以探测到用户携带的智能手逡逑机、平板电脑等移动设备的物理地址，该地址具有唯一性，可与用户身份建立映逡逑射关系；电源模块采用双电源接口设计，其中一个电源接口对数据采集终端供电，逡逑另一个电源接口可对轿厢中的摄像机供电；传感器模块由分布在电梯井道和电梯逡逑轿厢上的多个传感器节点组成，负责采集电梯运行过程中的数据。数据采集终端逡逑配备了后备式电源，当停电时，后备电源可支持数据采集终端继续工作３个小时。逡逑身份识别模块电源模块逦ｋ逦会工夕卜Zf帷麟逡逑逦下１下逦传ｉ逦１楼层检测传感ｆ逡逑一＾ｉ逦１开关门传感器逡逑控制模块＾逦＾器逦＝－：，逡逑丨逦１逦接＾逦１温湿度传感器逡逑逦ｉ＿＿ｊ－ｉ逦邋口邋＾逦邋加速度传感器逡逑３１信模块逦ｉ吾音模块逦＾逦上下极限传感器逡逑图２－３数据采集终端各硬件模块间的连接示意图逡逑２．２．２系统管理平台逡逑系统管理平台可以对局域网内所有电梯进行统一管理［２３－２５］。平台部署在本地逡逑服务器上

【参考文献】