一种电梯状态监控显示系统的制作方法

技术领域

本发明涉及电梯综合管理及信息安全技术领域，具体涉及一种检测电梯运行数据以及如非平层开关门、超速、震动等异常告警的电梯状态监控显示系统。

背景技术：

随着高层建筑的不断涌现，新增电梯数量每年以20%的速率增长，而之前存留的电梯老化问题日益突出，缺少统一的规划和调度，管理手段单一，技术实现方式单一，应急管理信息化手段落后，维护保养不到位，电梯的安全问题已经成为人民群众关注的焦点，中国质检总局特种设备技术监督局连续发文要求各地加快建设电梯安全和电梯监控，在这样的大环境下，针对目前现有技术中存在的上述缺陷，有必要进行研究，以提供一种方案，解决现有技术中存在的缺陷，克服现有电梯综合管理与状态监测简单以及带有安全隐患的问题，在不改变电梯现有结构与内部装置的前提下，使得电梯运行数据与状态监测更加的细致，具备更为安全可靠的系统解决方案。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种检测电梯运行数据、准确异常告警的电梯状态监控显示系统。

为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现：

一种电梯状态监控显示系统，包括PLC电力载波局端、PLC电力载波终端、PLC交换机、视频分析主机、光电感应装置、智能显示终端以及数字摄像装置，

所述PLC电力载波局端通过电力线与PLC电力载波终端连接通信；

PLC交换机通过网络连接线与所述智能显示终端、所述数字摄像装置、所述PLC电力载波终端、所述光电感应装置和所述视频分析主机通信；

所述视频分析主机包括视频编码电路和视频分析电路，所述视频编码电路和所述视频分析电路对数字摄像装置采集的图像数据进行采集、分析处理，并根据需要进行报警；

所述PLC电子载波终端、PLC交换机、所述视频分析主机设置于电梯轿厢顶部；所述显示终端和数字摄像装置设于电梯轿厢内部；所述光电感应装置设置于电梯导轨的每个平层。

进一步地，所述智能显示终端包括CPU，六轴陀螺仪，与CPU连接并受其控制的AudioIN接口电路、AudioOUT接口电路、Camera1接口电路、Key接口电路、LCD_LVDS电路、DDR电路和FLASH电路；

所述AudioIN接口电路、AudioOUT接口电路、Camera1接口电路和Key接口电路组成视频对讲系统，通过PLC交换机与外界通信；所述LCD_LVDS电路为高清视频显示器提供驱动；所述DDR电路作为内存交换，处理系统缓存，加快运行速度；所述FLASH电路用于存储系统和监管电梯数据信息；

所述六轴陀螺仪为加速度与重力传感器。

进一步地，还包括后备电源，所述后备电源为PLC电力载波局端、PLC电力载波终端、PLC交换机供电。

进一步的，所述六轴陀螺仪根据X、Y、Z轴的运动轨迹推算电梯上下的运动速度和运动轨迹，通过角速度与角度推算电梯的振动频率与倾斜度，当所述智能显示终端的CPU监测到六轴陀螺仪传送过来的电梯实际运行速度超过额定设置的标称值时，CPU会判定为超速，并将异常数据通过PLC交换机上报云平台，且其所述智能显示终端的显示屏显示异常状态，起到警示作用；当CPU收到六轴陀螺仪传送过来的电梯的震动频率、倾斜角度数据超出额定标称值即发出告警并通过PLC交换机上报云平台。

进一步的，所述电梯导轨的每个平层位置安装光电感应的反光膜，通过设置在电梯轿厢顶的光电感应开关，由通过PLC交换机将数据传输至智能显示终端的CPU，CPU通过光电开关返回的数据计算楼层位置，将楼层信息即时发送显示屏，当到达最高层或者最低层，通过所述六轴陀螺仪推算电梯仍然以一定速度继续向上或向下运动时，即判定为冲顶或者蹲底。

进一步的，所述智能显示终端视频对讲系统为全双工视频对讲系统，当遇到突发故障时，可一键启动视频对讲，与应急中心或物业建立联系，远程也可主动启动对讲与轿厢内人员进行沟通。

本发明的有益效果在于：通过电力载波技术，使得电梯不需要额外的布线就可以实现对外通信，将PLC电子载波终端、PLC交换机、智能显示终端以及数字摄像装置组网，并连接视频分析主机和光电感应装置，将数字摄像装置拍摄的照片分两路进行传输，一路传输至视频分析主机，另一路发送至外网；视频分析主机通过图像处理，发现异常情况进行实时报警，而另一路则在控制终端予以分析，并根据异常情况提醒远程终端的技术人员；在智能显示终端设置视频对讲系统，利用PLC与外界通信，解决了现有电梯中手机信号缺失、电梯设置的视频对话装置通信不畅的问题；利用后备电源，即使发生断电现象，远程终端的技术人员仍然能监测电梯里的突发状况，从而有针对地做出应急方案。

附图说明

图1为本发明一种电梯状态监控显示系统的结构示意图。

图2为本发明一种电梯状态监控显示系统中智能显示终端的内部结构示意图。

图3为本发明一种电梯状态监控显示系统中视频分析主机的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的实施例作进一步详细的描述。

如图1所示，整个系统包括：基于安卓平台的智能显示终端、嵌入式数字摄像装置、视频分析主机、光电感应装置、PLC电力载波局端、PLC电力载波终端和PLC交换机。

PLC电力载波局端通过电力线与PLC电力载波终端通信；PLC电力载波终端与基于安卓平台的智能显示终端、嵌入式数字摄像装置、视频分析主机、光电感应装置通过网线连接在PLC交换机上进行通信。

为了最大限度保障生命财产安全，整套系统采用后备电源供电，后备电源分别为PLC电力载波局端、PLC电力载波终端和PLC交换机以及视频分析主机和光电感应装置进行供电，当发生停电异常故障时，能保证整个系统仍然正常工作两个小时，给应急救援提供足够的时间。

本系统中，将PLC电力载波局端设置在机房处，并为其提供一个后备电源；将PLC电力载波终端、PLC交换机和视频分析主机设置在电梯轿厢顶处，并为其提供后备电源；将光电感应装置设置在电梯导轨的每个平层，通过电梯轿厢顶的后备电源供电；将基于安卓平台的智能显示终端、嵌入式数字摄像装置设置在电梯轿厢内部，同样通过处于电梯轿厢顶的后备电源为其供电。从而实现在不改变原有电梯结构的基础上，将本系统的各个部件进行安装。

上述系统中，根据实际功能的需要，智能显示终端、嵌入式数字摄像装置或视频分析主机均为可选部件。

基于安卓平台的智能显示终端，采用基于ARM-A17八核处理器，辅以六轴陀螺仪（加速度与重力传感器），主要用来实现不改变电梯结构的状态下去监测电梯运行速度、运动方向、震动频率、倾斜角度、冲顶、蹲底等电梯重大隐患。智能显示终端的具体功能实现方式如下：1、六轴陀螺仪可以实时监测电梯的运动速度、运动轨迹（根据X、Y、Z轴的运动轨迹推算电梯上下）、振动频率与倾斜度（可通过角速度与角度推算），当CPU监测到六轴陀螺仪传送过来的电梯实际运行速度超过额定标称值时，CPU会立即判定为超速，并将异常数据实时上报云平台与屏幕，起到警示作用；同理，电梯的震动频率、倾斜角度均有正常应用环境下的初始值，一旦CPU收到六轴陀螺仪传送过来的数据超出额定标称值即发出告警并上报云平台。2、电梯导轨的每个平层位置安装光电感应的反光膜，配合轿厢顶的光电感应开关，由PLC交换机将数据传输至智能显示终端的CPU，CPU通过光电开关返回的数据计算楼层位置，将楼层信息即时发送智能屏，当到达最高层或者最低层，通过六轴陀螺仪推算电梯仍然以一定速度继续向上或向下运动时，即判定为冲顶或者蹲底。3、智能屏配有全双工视频对讲系统，该全双工视频对讲系统通过PLC进行通信，当遇到突发故障时，用户可一键启动视频对讲，与应急中心或物业建立联系，远程也可主动启动对讲与轿厢内人员及时沟通；进一步地，如果智能屏监测到电梯有重大故障隐患，即使在没有人为启动一键呼叫功能，智能屏也会自行与服务中心联系，启动视频对讲，便于监控中心及时确认第一现场，将风险降到最低。

嵌入式数字摄像装置与视频分析主机：通过数字摄像装置将轿厢内部视频实时本地存储，当遇到异常告警时会将前后10帧视频数据通过PLC交换机通信上传到云服务器，另外对影响电梯正常使用引起隐患的行为通过视频分析主机进行识别，如物体挡门，脚踢门等动作，同时利用视频分析电梯门的开关状态与智能显示终端的各类传感器例如六轴陀螺仪、光电感应装置相结合，实现电梯非平层开关门的判断，并根据预设的异常行为发出警报。

如图2所示，智能显示终端包括FLASH芯片用于存储系统和监管电梯数据信息，DDR作为内存交换，用户处理系统缓存，加快运行速度，LCD-LVDS为高清视频显示器提供驱动，Camera1为视频输入，外接数字摄像机，AudioIN为麦克风输入，主要用来接收环境音量与人的声音信息，AudioOUT为音频输出，这三者与Key组合为视频对讲系统，通过采用六轴陀螺仪（加速度与重力传感器）采集数然后由CPU作姿态运算，计算出电梯运行方向信息、速度信息、倾斜信息等，CPU作为系统的心脏，该智能显示终端可以基于安卓系统进行开发。

如图3所示，视频分析采用视频编码电路与视频分析电路独立设计，这样可以极大根据用户需要灵活选择，采用基于H264的视频编码与图像识别算法来对电梯门的开关状态、乘梯人的言行举止进行采集与分析。当有异常告警时，如门区外听梯、打砸、物体挡门等影响电梯正常使用安全的行为，视频分析电路会将这些数据与图像通过RTSP一路转发智能显示终端，另一路通过PLC交换机通讯发送于云服务器，最后由智能显示终端和云端各自给出对应的信息提示或警告。

视频分析主机的视频处理程序可以采用如下步骤：将视频结构化为若干个图像处理管道，从输入图像开始，每个阶段都将视频转换为更有用的图像或不同的数据结构，接着将该图像转换为RGB图像，在该图像上做一些测量（如白平衡），将该测量应用到RGB图像上，用于产生一个新的RGB图像（例如，在应用中采取白平衡测量进行色彩校正），而后进行下一步图像处理并提取感兴趣的内容。使用图像处理管道，可以将每一步都看成独立的单元，同时交换步骤提高性能。

在图像到图像的操作过程中，采用了阈值法和直方图均衡化混合处理的方式，通过一系列“转换、减小、空间变换、过滤、分组等”数学运算，在使用连接组件作为视频组件的图像标记后，使用特征提取连通区域的描述信息，通过关键特征寻找特定对象的位置与将要发生或正在发生的动作或行为。

故障诊断过程判定逻辑如下：

冲顶故障：当智能屏接收到接近开关传输过来的楼层数据在接近顶楼而通过六轴陀螺仪监测到电梯运行方向依然以超过阈值一定的速度继续向上运动时判定为冲顶故障。

冲顶故障方法如下：(方向=上) & (速度>阈值) & (非平层) & (楼层=最高)。

蹲底故障：当智能屏接收到接近开关传输过来的楼层数据在接近底楼而通过六轴陀螺仪监测到电梯运行方向依然以超过阈值一定的速度继续向上运动时判定为蹲底故障

蹲底故障算法如下： (方向=下) & (速度>阈值) & (非平层) & (楼层=最低)

超速告警：速度传感器检测到电梯运行速度超过阈值时报警

超速告警算法如下：速度>(WEB端配置的额定速度*10%)。

震动告警：六轴陀螺仪检测到震动超过预设值；即六轴陀螺仪检测到震动，WEB端保存一个额定震动值（角速度），一旦超过额定值10%则判定为震动故障。

震动告警算法如下：震动>(WEB端配置的额定震动*10%)

门区外停梯：接近光电感应开关检测到非平层，且速度传感器无速度或小于某一个具体阈值。

门区外停梯算法如下：(非平层) & (速度<阈值) &(△t >20秒) ；△t：检测到 {(非平层) & (速度<阈值)} ，△t开始计时，否则清零。

运行中开门：视频分析主机检测到开门或接近光电感应开关处于非正常工作楼层，但速度传感器已然保持一定行驶速度。

运动中开门算法如下：(开门=1) & (速度>阈值)。

以上所述仅是本发明优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明保护范围内。