一种基于模态分析的电梯运动状态分析方法与流程

本发明涉及电梯领域，更具体的说，它涉及一种基于模态分析的电梯运动状态分析方法。

背景技术：

电梯现已作为一款重要的楼宇交通工具，而电梯的正常运转可直接对电梯的运行加速度分析得到结果，且多数电梯困人发生于启动时刻或停止时刻，因而有必要对电梯轿厢的运动状态进行实时检测。现有电梯状态检测方式，仅依靠周期性的人工检测，无实时电梯系统加速度数据上报，精确判断电梯实时运行状态。现有技术：201410031239.5一种电梯振动检测报警方法。其包括以下步骤：该方法中设有微控制器、振动传感器以及声光报警装置，在电梯运作时，微控制器通过振动传感器对电梯的异常振动进行感应，如果有人在轿厢内动作幅度过大使电梯产生异常振动时，微控制器在收到传感器的感应信号后控制声光报警装置报警，以对轿厢内的乘客进行警示。本方案技术虽然能有效降低人为因素对电梯运行安全的威胁，提高了电梯的安全性。但该技术方案主要根据轿厢内的实时信号，特别提到的因乘客剧烈运动引起的电梯异常振动进行检测并给予报警。仅仅针对因乘客剧烈运动引起的异常振动进行处理，而对于电梯日常运转时的振动信号（比如电梯日常运转时的加速度等），若出现异常（比如电梯启动时刻、停止时刻等出现异常机械状态）并无从反馈。

技术实现要素：

本发明克服了现有技术的不足，提供了电梯可能发生困人等场景时，容易发生于启动或停止时刻，此类场景若出现非正常状态，宜进行反馈报警的一种基于模态分析的电梯运动状态分析方法。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种基于模态分析的电梯运动状态分析方法，包括振动采集单元、实时模态分析单元、特征比较单元、报警单元和大数据平台；振动采集单元、特征比较单元与实时模态分析单元电性连接，实时模态分析单元与大数据平台通过网络连接，特征比较单元与报警单元电性连接；

101）信号采集步骤：振动信号采集单元实时采集电梯轿厢振动信号，得到原始振动信息；

102）特征提取步骤：通过实时模态分析单元通过振动模态分析，将电梯轿厢振动信号中各阶模态特征分析出来，得到模态特征信息；

103）深度特征分析步骤：通过时频分析方法深度分析模态特征信息，得到电梯运动中各电梯运动时刻时频图，以及各状态下对应模态信号特征，形成深度模态特征信息；

104）参考特征获取步骤：将电梯轿厢日常运转状态时的深度模态特征信息传输到大数据平台，大数据平台综合日常运转状态时的深度模态特征信息得到参考特征信息；

105）信息判断步骤：将实时深度模态特征信息与参考特征信息进行比较，若相应参数存在异常，则电梯处在非正常工况，进行报警并自动发送信息给电梯维保部门。

进一步的，振动采集单元包括加速度计、拾振器、压电换能器，其安装在电梯轿厢的信息采集处。

进一步的，实时模态分析单元接收来自振动采集单元传入的振动信息，并进行分析，将分析得到的平台日常运转时各阶模态信号以及特征传送给大数据平台。

进一步的，特征比较单元将实时振动分析单元得到的平台日常运转时各阶模态信号以及特征，与平台参考特征进行比较；若达到报警阈值，或存在突变，则发送实时报警信号给报警单元，否则不发送报警信号。

进一步的，若实时深度模态特征信息中加速时刻或减速时刻信号特征存在异常，则发送检修信息给电梯维保部门。

本发明相比现有技术优点在于：

本发明对电梯日常运转时也进行了的振动分析，并通过进行模态分析，实时分析得到电梯平台运行时轿厢的各阶模态特征信息，根据信号的实时特征与平台的参考特征进行比较，综合判断后给出电梯实时运动状态是否正常，具有更高的对比参考价值。因为其平台参考信息为大数据平台根据采集得到的电梯日常运转的振动特征信息综合给出，能针对电梯的特异性进行是否正常的判定。

附图说明

图1为本发明的系统框图；

图2为本发明的系统位置示意图；

图3为本发明的电梯运行时刻功率谱图；

图4为本发明的电梯运行时时刻一阶模态图；

图5为本发明的电梯运行时刻时频图及对应的二阶模态图；

图6为本发明的电梯加速减速阶段时频图及对应的三阶模态图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

如图1至图6所示，一种基于模态分析的电梯运动状态分析方法，包括振动采集单元、实时模态分析单元、特征比较单元、报警单元和大数据平台。振动采集单元、特征比较单元与实时模态分析单元电性连接，实时模态分析单元与大数据平台通过网络连接，特征比较单元与报警单元电性连接。

101）信号采集步骤：振动信号采集单元实时采集电梯轿厢振动信号，得到原始振动信息。振动采集单元包括加速度计、拾振器、压电换能器，其安装在电梯轿厢的信息采集处。

102）特征提取步骤：通过实时模态分析单元通过振动模态分析，如emd（经验模态分解）其包括但不限于离散变换，计权滤波、功率谱计算、模态分解等分析方法。将电梯轿厢振动信号中各阶模态特征分析出来，得到各阶模态时域图与频谱图，如图4至图6所示。具体的实时模态分析单元接收来自振动采集单元传入的振动信息，并进行分析，将分析得到的平台日常运转时各阶模态信号以及特征传送给大数据平台。

103）深度特征分析步骤：通过时频分析方法获取各阶级模态信号的固有频率与能量峰值等，得到电梯运动中各电梯运动时刻时频图，以及各状态下对应模态信号特征，形成深度模态特征信息。

104）参考特征获取步骤：将电梯轿厢日常运转状态时的深度模态特征信息传输到大数据平台，大数据平台综合日常运转状态时的深度模态特征信息得到参考特征信息（包含日常运转时各阶模态信号固有频率、能量变化等）。

105）信息判断步骤：将实时深度模态特征信息（如频率、能量幅值等）与参考特征信息进行比较，若相应参数存在异常，则电梯处在非正常工况，进行报警并自动发送信息给电梯维保部门。具体的通过特征比较单元将实时振动分析单元得到的平台日常运转时各阶模态信号以及特征，与平台参考特征进行比较。若达到报警阈值，或存在突变，则发送实时报警信号给报警单元，否则不发送报警信号。其中若实时深度模态特征信息中加速时刻或减速时刻信号特征存在异常，则发送检修信息给电梯维保部门。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，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。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种基于模态分析的电梯运动状态分析方法，包括振动采集单元、实时模态分析单元、特征比较单元、报警单元和大数据平台；振动采集单元、特征比较单元与实时模态分析单元电性连接，实时模态分析单元与大数据平台通过网络连接，特征比较单元与报警单元电性连接；本发明提供了电梯可能发生困人等场景时，容易发生于启动或停止时刻，此类场景若出现非正常状态，宜进行反馈报警的一种基于模态分析的电梯运动状态分析方法。

技术研发人员：朱鲲;施行;王超;蔡巍伟;吴磊磊
受保护的技术使用者：浙江新再灵科技股份有限公司
技术研发日：2018.07.24
技术公布日：2019.07.12