设备运行异常判断系统的制作方法
本发明属于自动化设备技术领域，涉及一种异常判断系统，尤其涉及一种设备运行异常判断系统。
背景技术：
电梯是现代高层建筑中最常用的一种垂直运输交通工具，它节省了人们的时间和体力，为日常生活提供了方便。电梯作为一种与大众生命安全密切相关的特种设备，其安全运行越来越受到社会的关注。但由于电梯结构复杂，因此要保证电梯安全可靠的运行，检测其运行状态和故障情况成为电梯管理、维护和安全运行的迫切需要。
根据中国产业信息网统计，目前，中国是全球最大的电梯成产国和消费国，也是最大的电梯出口国。2017年我国新增电梯81万台，全国电梯保有量为562.7万台。
我国电梯行业在经历了70年的发展后，目前已经颇具规模。在未来，整个行业将呈现出以下的发展趋势：
(1)国产电梯将逐步扩大市场份；(2)电梯维护保修市场将逐步规范并扩大；(3)电梯监管将实现智能化。
目前国内已经有一些企业研发出了多款远程监控系统，物业、电梯运营公司、政府部门可以在远程实时监控电梯的状态，发现异常情况，可以及时获取相关信息；但由于这些系统均是基于gprs/gsm或3g/4g等无线网络基础，因此普遍存在着以下缺点：
a、系统采集的电梯实时运行信息是通过移动、联通或电信等无线通讯网络实现传输，故数据流量相当大，加之无线网络运营商的收费是按流量收费，使这种电梯远程监控系统的运营成本高居不下，无法实现24小时不间断监控。
b、功能简单，无数据库管理功能，只能进行简单的电梯运行状态监控，无维保质量管理监控功能，不能进行电梯故障的早期预警。
c、系统兼容性差，只能针对少数梯种进行布控，且不能精确地对电梯故障进行分析、判断，无法准确给出电梯具体故障部位。
现有监测方式通常是通过安装于电梯中的摄像头，或者通过接收电梯内发送的报警信号了解电梯内的状况；无法预判电梯故障。
有鉴于此，如今迫切需要设计一种新的电梯等设备异常识别方式，以便克服现有电梯等设备监测方式存在的上述缺陷。
技术实现要素：
本发明提供一种设备运行异常判断系统，可根据设备运行过程中的加速度数据对设备异常情况进行识别，有效保障设备使用安全。
为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，采用如下技术方案：
一种设备运行异常判断系统，所述设备运行异常判断系统包括：
加速度获取模块，用以获取设备在设定方向上运行的加速度数据；对获取的加速度数据进行过滤，将设备处于静止状态的数据过滤掉；
异常判断模块，用以根据对应设备的加速度数据，判断各设备是否有产生故障的隐患；所述异常判断模块包括：
-加速度数据截取单元，用以根据在设定方向上所采集到的加速度数据，截取一个运行动作的加速度数据；
-加速度分段单元，用以根据一个动作的加速度数据，将一个动作的加速度数据分为若干分段；
-异常判断单元，用以根据每个分段中加速度数据中表征的加速度特征，判断设备运行是否有异常。
作为本发明的一种实施方式，所述加速度数据截取单元用以根据加速度数据生成设定方向上的加速度曲线，截取一个运行动作的加速度曲线；
所述加速度分段单元用以根据每组单次的加速度曲线的斜率变化及加速度方向变化，将加速度曲线分为若干分段；
所述异常判断单元用以根据每个分段中加速度曲线中表征的加速度特征，判断设备运行是否有异常。
作为本发明的一种实施方式，所述加速度获取模块将经过过滤的加速度数据上传到云端的数据库；所述异常判断模块通过云端的软件处理各设备的加速度数据，判断各设备是否有产生故障的隐患。
作为本发明的一种实施方式，所述加速度获取模块获取的加速度数据为三轴加速度，包括第一轴、第二轴、第三轴三个方向的加速度数据。
作为本发明的一种实施方式，所述设备为电梯，通过在电梯光幕设置加速度传感器，获取电梯运行的加速度信息。
作为本发明的一种实施方式，所述加速度获取模块获取的加速度数据包括第一轴方向加速度数据；
所述异常判断模块根据对应设备的第一轴方向加速度数据，判断设备在第一轴方向运行过程中是否有隐患。
作为本发明的一种实施方式，所述加速度获取模块获取的加速度数据为三轴加速度，包括第一轴、第二轴、第三轴三个方向的加速度数据；第三轴方向垂直于第一轴方向与第二轴方向形成的平面；
根据对应设备的第三轴方向加速度数据，监测设备垂直于第一轴与第二轴形成的平面的方向上的振动，判断设备运行过程中的设备横向振动幅度是否异常，辅助排查隐患。
作为本发明的一种实施方式，所述加速度获取模块获取的加速度数据包括多个离散数据点的加速度数据，多个离散数据点的加速度数据拟合成加速度曲线；
根据加速度曲线获取波峰曲线及波谷曲线；将一个波峰曲线及对应的波谷曲线认定为一个动作单元，将至少一个动作单元作为一个运行动作。
作为本发明的一种实施方式，所述加速度数据截取单元包括：
第一批加速度信号获取子单元，用以找出设备运行方向上所有加速度信号中的最大值及最小值，将加速度信号最大值、加速度信号最小值及其之间的加速度信号作为一次运行动作内的部分数据，将该部分数据作为第一批加速度信号；
起始点及终止点获取子单元，用以根据第一批加速度信号周边加速度信号的变化率确定一次运行动作对应加速度数据的起始点和终止点。
作为本发明的一种实施方式，所述起始点及终止点获取子单元用以获取第一批加速度信号前后加速度变化率的情况，获取第一批加速度信号前加速度信号开始变化的点，将其作为起始点；获取第一批加速度信号后加速度信号结束变化的点，将其作为终止点。
作为本发明的一种实施方式，所述加速度数据截取单元包括：
标准线获取子单元，用以找到对应加速度数据段数据的中位数x1，作为加速度曲线图中的第三标准线，x1+e为第二标准线，x1+f为第一标准线；其中，e、f为设定值；
连续段端点获取子单元，用以在第一标准线和第二标准线之间出现连续的至少设定个点时，认为有一个波峰或波谷在此处出现，记这个连续段的第一个点为a，最后一个点为b；
波谷或波峰获取子单元，用以对a、b两点求对应斜率ka、kb，用相似度ka＝(data[a]-x1)/d和kb＝(x1-data[b])/d求得d，得出波峰或波谷应开始于a点之前第几个点结束于b点之后第几个点；其中，data[a]代表a点的数据值，d代表与a、b距离的点的数量；ka、kb分别由a点、b点向前或向后第i个点的值与a，b点的差除以i得到，其中，i为设定值；
波峰波谷配对子单元，用以在获取所有波峰、波谷后对波峰及波谷进行配对；若出现两个相邻同向波峰，则认定两个波峰属于两个单次上下行运行曲线；对于长度超过设定阈值的平稳数据段两端的波峰和波谷，认定属于两个单次上下行运行；将一个连续数据段的波峰与相邻的位于其后面一个波谷组合；其中，平稳数据段指加速度的绝对值低于设定值的一段数据段，此时，设备加速度趋近于零。
作为本发明的一种实施方式，所述加速度分段单元包括：
每点加加速度计算子单元，用以计算一个运行动作中对应区域的每一点的加加速度；
三区域段获取子单元，用以在一个运行动作对应加速度曲线时间轴上识别计算出加加速度值小于设定值的所有区域段，过滤启动、停止区域段，得到3个区域段，分别为匀加速段、匀速段及匀减速度段；
七区域段划分子单元，用以依据所述三区域段获取子单元得到的区域段将整段区域划分为7段，依此为加加速段、匀加速段、减加速段、匀速段、加减速段、匀减速段、减减速段；其中，加加速段为加速度增大的加速时段，减加速段为加速度减小的加速时段，匀加速段为加速度不变的加速时段，加减速段为加速度增大的减速时段，减减速段为加速度减小的减速时段。
作为本发明的一种实施方式，所述加速度分段单元判断设备上行或下行的方式为；若一次运行动作加速度信号起始变化方向与设备静止时加速度方向同向，则判断设备上行，反之判断设备下行。
作为本发明的一种实施方式，所述加速度获取模块用以获取的加速度数据包括第二轴方向加速度数据；
所述异常判断模块用以根据对应设备的第二轴方向加速度数据，判断设备在开门、关门运行过程中是否有隐患。
作为本发明的一种实施方式，所述加速度获取模块用以获取的加速度数据为三轴加速度，包括第一轴、第二轴、第三轴三个方向的加速度数据；第三轴方向垂直于第一轴方向与第二轴方向形成的平面；
根据对应设备的第三轴方向加速度数据，监测设备垂直于第一轴与第二轴形成的平面的方向上的振动，判断设备运行过程中的设备横向振动幅度是否异常，辅助排查隐患。
作为本发明的一种实施方式，所述加速度数据截取单元获取的加速度数据包括多个离散数据点的加速度数据，多个离散数据点的加速度数据拟合成加速度曲线；
根据加速度曲线获取波峰曲线及波谷曲线；将一个波峰曲线及对应的波谷曲线认定为一个动作单元，将至少一个动作单元作为一个运行动作。
作为本发明的一种实施方式，所述加速度分段单元处理的加速度数据包括多个离散数据点的加速度数据，多个离散数据点的加速度数据拟合成加速度曲线；获取加速度曲线中各关键点的曲线斜率，以及各关键点的加速度值；若曲线斜率的正负值变化或者加速度值的正负值发生变化，则将发生变化的点作为分段节点；其中，正负值的变化包括正值、零、负值之间的任意变化。
作为本发明的一种实施方式，所述加速度数据截取单元用以找出第二轴所有加速度信号中的最大值及最小值，组合为开门或关门区域；组合找出的区域形成开-关门组合；判定相邻开-关门组合是否属于同一次开关门运动，确定所有开关门区域。
作为本发明的一种实施方式，所述加速度数据截取单元包括：
第一批加速度信号获取子单元，用以找出第二轴所有加速度信号曲线中的波峰波谷，找到波峰与波谷之间距离小于设定个数采样点的波峰与波谷，将对应的波峰、波谷及其之间的加速度信号作为一次开门或关门组合内的部分数据，将该部分数据作为第一批加速度信号；开门组合为波峰-波谷或波谷-波峰，关门组合为波谷-波峰或波峰-波谷；
暂定开关门区域获取子单元，用以计算所述第一批加速度信号的信号值中位数y，将其作为第三标准线，做第一标准线平行于时间轴值大小为y+c，第二标准线值大小为y+d,第四标准线为y-d，第五标准线为y-c，第一标准线和第五标准线用于过滤极值点；通过第二标准线确定波峰的起点，并向前取n个点作为开门起始点，通过第四标准线确定波谷的终止点，并向后取m个点作为关门结束点；从开门起始点到关门结束点之间的区域为暂定开关门区域；其中，n个点包含开门前短时间的信号值，m个点包含关门后短时间的信号点；其中,c、d为设定值；
真实电梯开关门区域获取子单元，由于电梯门存在重开门，所述暂定开关门区域获取子单元获得的暂定开关门区域并不一定是完整的一次门机开启-完全闭合的过程，所述真实电梯开关门区域获取子单元将所有暂定开关门区域有重合或相隔时间过近的组合，得到真实的电梯开关门区域。
作为本发明的一种实施方式，所述加速度分段单元包括：
每点加加速度计算子单元，用以计算区域内每一点的加加速度；
关键区域段获取子单元，用以在时间轴上识别计算出加加速度值小于设定值的所有区域段，得到若干区域段，包括：门机启动区、若干加加速度变化间隔区域、门机停止区；其中，若干加加速度变化间隔区域至少包括第一加加速度变化间隔区域、第二加加速度变化间隔区域，第一加加速度变化间隔区域、第二加加速度变化间隔区域之间的曲线与加速度中位线之间形成交点；
曲线划分子单元，用以根据所述关键区域段获取子单元得到的门机启动区、门机停止区、若干加加速度变化间隔区域以及所述交点将整个运行曲线划分成若干段。
作为本发明的一种实施方式，所述异常判断单元用以分别计算每一段数据的最大加加速度、平均加加速度、平均振幅、用时，以及总体的最大速度、最大加速度、静止时加速度传感器返回的在三轴上的值；
罗列设备所有异常参数，根据设备参数-故障表现-故障原因三者关系推测设备可能出现了哪些异常表现及其概率，进一步推测设备可能出现或存在哪一些故障或隐患。
本发明的有益效果在于：本发明提出的设备运行异常判断系统，可根据设备(如电梯)的运行情况获取其加速度数据，而后能根据加速度数据判断设备(如电梯)运行是否有异常情况(如电梯开关门被异物卡住，导致开关门时间变长，本发明可判断该异常情况)，能判断设备故障，同时可以发现可能引发设备故障的异常情况，有效保障设备使用安全。
附图说明
图1为本发明一实施例中设备异常判断系统的组成示意图。
图2为本发明一实施例中电梯上下行过程中加速度曲线及标准线示意图。
图3为本发明一实施例中电梯开关门过程中加速度曲线示意图。
图4为本发明一实施例中电梯开关门过程中加速度曲线分段示意图。
图5为本发明一实施例中电梯上下行过程中速度及加速度曲线示意图。
图6为本发明一实施例中电梯开门或关门过程中速度及加速度曲线示意图。
图7为本发明一实施例中开门区域分段示意图。
图8为本发明一实施例中上行区域分段示意图。
图9为本发明一实施例中设备异常判断系统判断方法的流程图。
图10为本发明一实施例中加速度数据截取单元的组成示意图。
图11为本发明一实施例中加速度数据截取单元的组成示意图。
图12为本发明一实施例中加速度分段单元的组成示意图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
该部分的描述只针对几个典型的实施例，本发明并不仅局限于实施例描述的范围。相同或相近的现有技术手段与实施例中的一些技术特征进行相互替换也在本发明描述和保护的范围内。
在说明书中，“一个运行动作”指设备运行过程中的一个动作，如可以是一次上行或下行的动作，可以是一次开门动作或一次关门动作，也可以是一次开关门动作。
本发明揭示了一种设备运行异常判断系统，图1为本发明一实施例中设备异常判断系统的组成示意图；请参阅图1，在本发明的一实施例中，所述设备运行异常判断系统包括：加速度获取模块1、异常判断模块2。
加速度获取模块1获取设备在设定方向上运行的加速度数据；对获取的加速度数据进行过滤，将设备处于静止状态的数据过滤掉；
异常判断模块2根据对应设备的加速度数据，判断各设备是否有产生故障的隐患。所述异常判断模块2包括加速度数据截取单元21、加速度分段单元22、异常判断单元23。加速度数据截取单元21用以根据在设定方向上所采集到的加速度数据，截取一个运行动作的加速度数据；加速度分段单元22用以根据一个动作的加速度数据，将一个动作的加速度数据分为若干分段；异常判断单元23用以根据每个分段中加速度数据中表征的加速度特征，判断设备运行是否有异常。
在本发明的一实施例中，在本发明的一实施例中，所述设备为电梯，通过在电梯光幕设置加速度传感器，获取电梯运行的加速度信息；所述设备运行异常判断系统为一种电梯异常判断系统。
在本发明的一实施例中，加速度获取模块1将经过过滤的加速度数据上传到云端的数据库；异常判断模块通过云端的软件处理各设备的加速度数据，判断各设备是否有产生故障的隐患。
在本发明的一实施例中，加速度获取模块1获取的加速度数据为三轴加速度，包括第一轴、第二轴、第三轴三个方向的加速度数据。
在本发明的一实施例中，本发明系统用于对电梯运行状况进行异常判断，加速度获取模块通过在电梯光幕设置加速度传感器，获取电梯运行的加速度信息。在本发明的另一实施例中，加速度传感器可以设置于电梯的其他位置，而不设置于电梯光幕。
在本发明的一实施例中，加速度获取模块1获取的加速度数据为三轴加速度，包括第一轴、第二轴、第三轴三个方向的加速度数据；第三轴方向垂直于第一轴方向与第二轴方向形成的平面；根据对应设备的第三轴方向加速度数据，监测设备垂直于第一轴与第二轴形成的平面的方向上的振动，判断设备运行过程中的设备横向振动幅度是否异常，辅助排查隐患。
在本发明的一实施例中，加速度传感器芯片(可以作为加速度获取模块的一部分)采用bosch的bma421三轴加速度传感器，其测量精度约为0.98mg/lsb，传感器单轴值范围为+-2048lsb。三轴加速度传感器加装在电梯光幕上，x轴采集电梯上下行加速度数据，y轴采集开关门数据，z轴采集电梯轿厢在与开关门垂直的水平方向上的数据。
在本发明的一实施例中，加速度获取模块1获取的加速度数据为三轴加速度，包括x轴、y轴、z轴三个方向的加速度数据。当然，也可以根据需要设定获取加速度数据的方向，如可以只获取x轴方向(对应电梯上行、下行方向)上的加速度数据，也可以只获取y轴方向(对应电梯左右方向)的加速度数据，还可以只获取z轴方向(对应电梯前后方向)的加速度；也可以获取z轴方向、x轴方向、y轴方向中至少两个方向的加速度数据。
在本发明的一实施例中，加速度获取模块1获取的加速度数据包括第一轴方向加速度数据；异常判断模块2根据对应设备的第一轴方向加速度数据，判断设备在第一轴方向运行过程中是否有隐患。
在本发明的一实施例中，加速度获取模块1将经过过滤的加速度数据上传到云端的数据库；异常判断模块2通过云端的软件处理各电梯的加速度数据，判断各电梯是否有产生故障的隐患。当然，也可以由电梯端进行数据处理。
在本发明的一实施例中，加速度模块每5ms采集一次三轴数据，同一轴每采集6点数据的平均值作为一个采样点，即每轴采样频率为30ms/point。数据从单片机上传到云端之前，需要先判断其有效性，即数据是否载有电梯运动的信息，电梯保持静止时数据舍弃，具体方法如下。每当采集到三轴各100个采样点(三轴同时采集)后，将之作为一个包并分配一个包id(每次包id自增1)，分别计算三轴数据的均方差。若任意一轴数据均方差值超过设定阈值(100)，则认为该数据有效需要保留并上传云端，记录每次满足条件上传的包id为n(每次更新此值)。若不满足条件，求得目前包id与n的差，若小于18则上传，若大于则舍弃。此方法可以在电梯停止运行54s后，停止上传数据，以减少下位机上传到云端的数据量以及云端所需的存储量。在云端接收到的数据先用butterworth的一阶低通滤波器，截止频率设为1/15采样频率。对加速度采样数据进行平滑。
图10为本发明一实施例中加速度数据截取单元的组成示意图；请参阅图10，在本发明的一实施例中，所述加速度数据截取单元21具体包括：第一批加速度信号获取子单元、起始点及终止点获取子单元，第一批加速度信号获取子单元连接起始点及终止点获取子单元。
第一批加速度信号获取子单元用以找出设备运行方向上所有加速度信号中的最大值及最小值，将加速度信号最大值、加速度信号最小值及其之间的加速度信号作为一次运行动作内的部分数据，将该部分数据作为第一批加速度信号。
起始点及终止点获取子单元用以根据第一批加速度信号周边加速度信号的变化率确定一次运行动作对应加速度数据的起始点和终止点。
在本发明的一实施例中，起始点及终止点获取子单元用以获取第一批加速度信号前后加速度变化率的情况，获取第一批加速度信号前加速度信号开始变化的点，将其作为起始点；获取第一批加速度信号后加速度信号结束变化的点，将其作为终止点。
图11为本发明一实施例中加速度数据截取单元的组成示意图；请参阅图11，在本发明的一实施例中，所述加速度数据截取单元具体包括：标准线获取子单元、连续段端点获取子单元、波谷或波峰获取子单元、波峰波谷配对子单元。
标准线获取子单元用以找到对应加速度数据段数据的中位数x1，作为加速度曲线图中的第三标准线，x1+e为第二标准线，x1+f为第一标准线；其中，e、f为设定值。
连续段端点获取子单元用以在第一标准线和第二标准线之间出现连续的至少设定个点(在本发明的一实施例中，可设定至少10个点)时，认为有一个波峰或波谷在此处出现，记这个连续段的第一个点为a，最后一个点为b。
波谷或波峰获取子单元用以对a、b两点求对应斜率ka、kb，用相似度ka＝(data[a]-x1)/d和kb＝(x1-data[b])/d求得d，得出波峰或波谷应开始于a点之前第几个点结束于b点之后第几个点；其中，data[a]代表a点的数据值，d代表与a、b距离的点的数量；ka、kb分别由a点、b点向前或向后第i个点的值与a，b点的差除以i得到，其中，i为设定值。在本发明的一实施例中，i＝5。
波峰波谷配对子单元用以在获取所有波峰、波谷后对波峰及波谷进行配对；若出现两个相邻同向波峰，则认定两个波峰属于两个单次上下行运行曲线；对于长度超过设定阈值(在本发明的一实施例中，设定阈值可选择1500，当然也可以是其他阈值，如500、2000、3000等等)的平稳数据段两端的波峰和波谷，认定属于两个单次上下行运行；将一个连续数据段的波峰与相邻的位于其后面一个波谷组合；其中，平稳数据段指加速度的绝对值低于设定值的一段数据段，此时，设备加速度趋近于零。
图8为本发明一实施例中上行区域分段示意图，图12为本发明一实施例中加速度分段单元的组成示意图；请参阅图8、图12，在本发明的一实施例中，加速度分段单元具体包括：每点加加速度计算子单元、三区域段获取子单元、七区域段划分子单元。
每点加加速度计算子单元用以计算一个运行动作中对应区域(上行区域)的每一点的加加速度。
三区域段获取子单元，用以在一个运行动作对应加速度曲线时间轴上识别计算出加加速度值小于设定值(如0.05m/s2)的所有区域段，过滤启动、停止区域段，得到3个区域段，分别为匀加速段、匀速段及匀减速度段。
七区域段划分子单元用以依据所述三区域段获取子单元得到的区域段将整段上行区域划分为7段，依此为加加速段、匀加速段、减加速段、匀速段、加减速段、匀减速段、减减速段；其中，加加速段为加速度增大的加速时段，减加速段为加速度减小的加速时段，匀加速段为加速度不变的加速时段；加减速段为加速度增大的减速时段，减减速段为加速度减小的减速时段。
图8中，被标记的点为加加速度值小于0.05m/s2的所有区域段，图7、图8均为经过低通滤波处理后的数据曲线。
在本发明的一实施例中，加速度分段单元判断设备上行或下行的方式为；若一次运行动作加速度信号起始变化方向与设备静止时加速度方向同向，则判断设备上行，反之判断设备下行。
在本发明的一实施例中，异常判断模块根据对应设备的加速度数据对应的加速度曲线，判断各设备是否有产生故障的隐患；所述异常判断模块具体包括：加速度数据截取单元、加速度分段单元、异常判断单元。加速度数据截取单元用以根据加速度数据生成设定方向上的加速度曲线，截取一个运行动作的加速度曲线；加速度分段单元用以根据每组单次的加速度曲线的斜率变化及加速度方向变化，将加速度曲线分为若干分段；异常判断单元用以根据每个分段中加速度曲线中表征的加速度特征，判断设备运行是否有异常。
在本发明的一实施例中，所述加速度数据截取单元针对一个运行动作的截取方式为：若加速度信号开始变化(在本发明的一实施例中，变化幅度需要达到设定阈值才开始截取，从而过滤并非运行动作的细微变化)，则启动截取加速度信号的动作，加速度设定时间内结束变化，结束截取动作。此期间获取的加速度数据为一个运行动作的加速度数据。
在本发明的一实施例中，可以分别依次截取设备的各个运行动作，分别对设备的各个运行动作进行判断。
在本发明的一实施例中，加速度数据包括多个离散数据点的加速度数据，多个离散数据点的加速度数据拟合成加速度曲线；根据加速度曲线获取波峰曲线及波谷曲线；将一个波峰曲线及对应的波谷曲线认定为一个动作单元，将至少一个动作单元作为一个运行动作。
在本发明的一实施例中，本发明系统用于对电梯设备的运行状况进行检测；因电梯信号等问题，单片机数据有时会出现丢包现象导致无法全部上传到云端。因此云端产生很多不连续的数据段，即包id(数据包的标识)不连续。此外，因加速度获取模块的初步过滤也可使包id不连续。因此在云端找出连续的数据段后对每个数据段分别进行数据处理及判断，并将每段数据产生的结果汇总。
在本发明的一实施例中，加速度获取模块获取的加速度数据包括z轴方向(对应电梯上下运行的方向，当然可以是加速度传感器的y轴或x轴方向，也可以是加速度传感器的z轴方向)加速度数据；异常判断模块的判断过程中，根据对应电梯的z轴方向加速度数据，判断电梯在上下运行过程中是否有隐患。
在本发明的一实施例中，加速度数据截取单元用以根据加速度曲线获取波峰曲线及波谷曲线；将一个波峰曲线及对应的波谷曲线认定为一个动作单元，将至少一个动作单元作为一个运行动作。
在本发明的一实施例中，加速度数据截取单元的处理过程中，电梯平滑后的向上运行单次加速度曲线如图2所示，它表示了电梯从静止，向x轴正方向加速，匀速，向x轴正方向减速的过程。向下运行的单次加速度曲线近似于由图2上下翻转的曲线。为了能够在连续的数据段中找到上下行单次运行曲线，需找出朝上或者朝下的波峰，再利用两个规则对波峰进行组合。以找一个向上的波峰为例，首先找到此数据段数据的中位数x1，作为图2中的标准线3，x1+20lsb为线2，x1+160lsb为标准线1。倘若出现连续的10点以上在标准线1和2之间则认为有一个向上的波在此处出现，记这个连续段的第一个点为a，最后一个点为b。然后对a，b两点求斜率ka,kb，用相似度ka＝(data[a]-x1)/d和kb＝(x1-data[b])/d求d得出波峰应开始于a点之前第几个点结束于b点之后第几个点。其中data[a]代表a点的数据值，d代表与a，b距离的点的数量。ka,kb可由a，b点向前或向后第5个点的值与a，b点的差除以5得到。以此方式找出所有波峰后，以规则①两个相邻同向波峰必定属于两个单次上下行运行曲线,②点的数量大于1500个的平稳数据段的两端波峰必定属于两个单次上下行运行曲线,将一个连续数据段的波峰两两组合，能识别出绝大部分的数据段。但连续数据段中也会有数据失误比如认为是一段上下行曲线的两个波峰是同向的。在此情况下默认为第一个波峰为异常数据予以舍弃，第二个波峰与后面的波峰相结合。
在本发明的一实施例中，加速度获取模块获取的加速度数据包括第二轴方向加速度数据；步骤s2中，根据对应设备的第二轴方向加速度数据，判断设备(如电梯设备，当然也可以是需要开关门的其他设备)在开门、关门运行过程中是否有隐患。
在本发明的一实施例中，加速度获取模块获取的加速度数据为三轴加速度，包括第一轴、第二轴、第三轴三个方向的加速度数据；第三轴方向垂直于第一轴方向与第二轴方向形成的平面；根据对应设备的第三轴方向加速度数据，监测设备垂直于第一轴与第二轴形成的平面的方向上的振动，判断设备运行过程中的设备横向振动幅度是否异常，辅助排查隐患。
图7为本发明一实施例中开门区域分段示意图；请参阅图7，在本发明的一实施例中，加速度数据截取单元具体包括：每点加加速度计算子单元、关键区域段获取子单元、曲线划分子单元。
每点加加速度计算子单元用以计算区域(开门区域)内每一点的加加速度。关键区域段获取子单元用以在时间轴上识别计算出加加速度值小于设定值(0.05m/s2)的所有区域段，得到若干区域段，包括：门机启动区、若干加加速度变化间隔区域、门机停止区；其中，若干加加速度变化间隔区域至少包括第一加加速度变化间隔区域、第二加加速度变化间隔区域，第一加加速度变化间隔区域、第二加加速度变化间隔区域之间的曲线与加速度中位线之间形成交点。曲线划分子单元用以根据所述关键区域段获取子单元得到的门机启动区、门机停止区、若干加加速度变化间隔区域以及所述交点将整个运行曲线划分成若干段。
图7中，被标记段分别为门机启动区、第一换速区，第二换速区，第三换速区(波峰)，第四换速区(波谷)，第五换速区，第六换速区，门机停止区。中间点为波峰波谷之间曲线与中位线的交点。
在本发明的一实施例中，加速度数据截取单元截取的加速度数据包括多个离散数据点的加速度数据，多个离散数据点的加速度数据拟合成加速度曲线；根据加速度曲线获取波峰曲线及波谷曲线；将一个波峰曲线及对应的波谷曲线认定为一个动作单元，将至少一个动作单元作为一个运行动作。
在本发明的一实施例中，加速度分段单元处理的加速度数据包括多个离散数据点的加速度数据，多个离散数据点的加速度数据拟合成加速度曲线；获取加速度曲线中各关键点的曲线斜率，以及各关键点的加速度值；若曲线斜率的正负值变化或者加速度值的正负值发生变化，则将发生变化的点作为分段节点；其中，正负值的变化包括正值、零、负值之间的任意变化。
在本发明的一实施例中，加速度数据截取单元的处理过程包括：找出第二轴所有加速度信号中的最大值及最小值，组合为开门或关门区域；组合找到的区域形成开-关门组合；判定相邻开-关门组合是否属于同一次开关门运动，确定所有开关门区域。
在本发明的一实施例中，加速度数据截取单元具体包括：
第一批加速度信号获取子单元，用以找出第二轴所有加速度信号曲线中的波峰波谷，找到波峰与波谷之间距离小于设定个数采样点的波峰与波谷，将对应的波峰、波谷及其之间的加速度信号作为一次开门或关门组合内的部分数据，将该部分数据作为第一批加速度信号；开门组合为波峰-波谷或波谷-波峰，关门组合为波谷-波峰或波峰-波谷。波峰-波谷的含义是，加速度信号曲线中的一个波峰连接一个波谷，形成波峰-波谷；波谷-波峰的含义是，加速度信号曲线中的一个波谷连接一个波峰，形成波谷-波峰。
暂定开关门区域获取子单元，用以计算所述第一批加速度信号的信号值中位数y，将其作为第三标准线，做第一标准线平行于时间轴值大小为y+c，第二标准线值大小为y+d,第四标准线为y-d，第五标准线为y-c，第一标准线和第五标准线用于过滤极值点；通过第二标准线确定峰的起点，并向前取n个点作为开门起始点，通过第四标准线确定波谷的终止点，并向后取m个点作为关门结束点；从开门起始点到关门结束点之间的区域为暂定开关门区域；其中，n个点包含开门前短时间的信号值，m个点包含关门后短时间的信号点；
真实电梯开关门区域获取子单元，由于电梯门存在重开门，所述暂定开关门区域获取子单元获得的暂定开关门区域并不一定是完整的一次门机开启-完全闭合的过程，将所有暂定开关门区域有重合或相隔时间过近(相隔时间低于设定阈值)的合并，得到真实的电梯开关门区域。
在本发明的一实施例中，加速度分段单元中指出的一个运行动作，可以是一次上行或下行的动作，也可以是一次开门或/和关门的动作；可以根据需要自由设定。在本发明的一些实施例中，一个运行动作可以是一次上行的动作，可以是一次下行的动作，也可以是一次开门及关门这种组合的动作。
在本发明的一实施例中，加速度分段单元获取加速度曲线中各关键点的曲线斜率，以及各关键点的加速度值；若曲线斜率的正负值变化或者加速度值的正负值发生变化，则将发生变化的点作为分段节点；其中，正负值的变化包括正值、零、负值之间的任意变化。
图5为本发明一实施例中电梯上下行过程中速度及加速度曲线示意图；请参阅图5，在本发明的一实施例中，电梯上下行过程中速度及加速度的情况如图5所示。
在本发明的一实施例中，步骤s1中，获取的加速度数据包括x轴方向(对应电梯开关门方向，当然可以是加速度传感器的y轴或z轴方向，也可以是加速度传感器的x轴方向)加速度数据；步骤s2中，根据对应电梯的x轴方向加速度数据，判断电梯在开门、关门运行过程中是否有隐患。
在本发明的一实施例中，加速度获取模块根据加速度曲线获取波峰曲线及波谷曲线；将一个波峰曲线及对应的波谷曲线认定为一个动作单元，将至少一个动作单元作为一个运行动作。
在本发明的一实施例中，加速度分段单元获取加速度曲线中各关键点的曲线斜率，以及各关键点的加速度值；若曲线斜率的正负值变化或者加速度值的正负值发生变化，则将发生变化的点作为分段节点；其中，正负值的变化包括正值、零、负值之间的任意变化。
在本发明的一实施例中，加速度数据截取单元的处理过程中，电梯开关门的识别与上下行类似，但也有区别。电梯开关门的波形没有向上向下之分，曲线走势基本一致，但因电梯开门前后，传感器会产生一定程度上的偏转，因此波形会产生变化。图3为平滑后的传感器不偏转的开关门曲线图，图4为传感器会偏转的开关门曲线图。以图4为例，先找出电梯开关门曲线的中位数y1，截取的4条标准线分别为y1+400，y1+10，y1-10，y1-400，连续5点及以上在标准线12或45之内则截取这段连续的在区域内的曲线。然后，寻找波峰组合组成一次完整的开关门曲线，具体实施如下：首先判断开关门曲线是由向上波峰还是向下波峰开始的。因开关门的曲线受上下行干扰较大(加速度传感器相对与电梯会有一定程度上的偏斜，电梯上下行时y轴也会受其影响产生波动)，由一段非上下行区间的开关门直接确定开始的波峰方向具有偶然性，故以多段非上下行区间的第一个波峰走向统计，频数多的为实际开关门开始波峰。以图4为例，截取的波峰顺序为，开始时的向上波峰，向下波峰(在本系统中视在标准线4，5之内的整段为一个波峰)，向上波峰。因此在一段包id连续的数据中截取所有的波峰后，每两个相邻的波峰方向为向上向下则为开始端，向下向上则为结束端。将最近的两个开始端和结束端组成一段开关门曲线，也有两个规则判异：①两个异向波峰之间距离(如图4点a到点b，和点c到点d)不得超过100个点，②两个同向波的距离不超过4000个点(如图4点a到点d)。异常数据予以舍弃。
上述步骤得到了完整的开关门曲线，还需要将开门关分为具体的开门和关门曲线。还是以图4为例，上步骤后可得到若干条如同图3的曲线。由于电梯门存在重开门，所述暂定开关门区域获取子单元获得的暂定开关门区域并不一定是完整的一次门机开启-完全闭合的过程，所述真实电梯开关门区域获取子单元将所有暂定开关门区域有重合或相隔时间过近的组合，得到真实的电梯开关门区域。
以上处理过程已大致截取出电梯所有的开门和关门的曲线，接下来需要在此基础上对曲线做精确划分。判断原则为：电梯静止情况下加速度传感器返回的数据是一个有规律的振荡曲线，在经过低通滤波后会趋于平稳，在这种情况下，如果出现连续多点相邻数据点之差大于阈值，即不再平稳，就认为电梯门处于运动状态。在本发明的一实施例中，计算连续10个点每相邻两点加速度的差值，若存在1个差值超过阈值0.1就认为电梯处于运行状态(因为电梯开关门过程中存在短时间匀速以及加加速度方向变化，可能出现少数加加速度值小于阈值的情况)。由于曲线的振荡无法完全消除，在该步骤一般会将通过上述步骤得到的开门或关门曲线，截取成数段数据，取最长(即包含数据点最多)的一段作为精确的开(关)门数据曲线。
在本发明的一实施例中，加速度分段单元的处理过程中，以图4中m点之前的开门曲线为例，依据其加加速度方向的变化将其划分为8段。在时间轴上识别计算出加加速度值小于设定值的所有区域段，得到若干区域段，包括：门机启动区、若干加加速度变化间隔区域、门机停止区；其中，若干加加速度变化间隔区域至少包括第一加加速度变化间隔区域、第二加加速度变化间隔区域，第一加加速度变化间隔区域、第二加加速度变化间隔区域之间的曲线与加速度中位线之间形成交点。根据所述关键区域段获取子单元得到的门机启动区、门机停止区、若干加加速度变化间隔区域以及所述交点将整个运行曲线划分成若干段。
图6为本发明一实施例中电梯开关门过程中速度及加速度曲线示意图；请参阅图6，在本发明的一实施例中，开关门过程中的速度及加速度的情况如图6所示。
在本发明的一实施例中，异常判断单元分别计算每一段数据的最大加加速度、平均加加速度、平均振幅、用时，以及总体的最大速度、最大加速度、静止时加速度传感器返回的在三轴上的值等值；罗列设备所有异常参数，根据设备参数-故障表现-故障原因三者关系推测设备可能出现了哪些异常表现及其概率，进一步推测设备可能出现或存在哪一些故障或隐患。
在本发明的一实施例中，本发明设有一数据表(或其他形式的数据或条件存储方式)，能记录：(1)在正常情况下，设备运行过程中各个方向上每一段数据的最大加加速度、平均加加速度、平均振幅、用时，以及总体的最大速度、最大加速度、静止时加速度传感器返回的在三轴上的值等数据范围；(2)在出现各个故障的情况下，设备运行过程中各个方向上每一段数据的最大加加速度、平均加加速度、平均振幅、用时，以及总体的最大速度、最大加速度、静止时加速度传感器返回的在三轴上的值等数据范围。
在本发明的一实施例中，通过对各个运行过程中各个方向上每一段数据的的加速度数据与数据表(或其他数据或条件存储形式)中的数据进行比对，从而判断设备运行过程中是否有故障、是否有故障隐患(如电梯门滑道内出现石子，能感应到电梯门在开关时的晃动信息，以及开关门速度会有影响，此时虽然可能不会被认为是故障，但属于故障隐患)，如果判断有故障或故障隐患，则进一步判断故障或故障隐患的类型，可以发送至服务器，由服务器发送至相关终端，做出必要提醒。
在本发明的一实施例中，异常判断单元划分完电梯上下行以及开关门数据后，将所有连续数据段的数据汇总，分别计算每一段数据的特征，包括最大加加速度、平均加加速度、平均振幅、用时，以及总体的最大速度、最大加速度、静止时加速度传感器返回的在三轴上的值等值。
分别对第一轴和第二轴的运动单元分别进行抽样。因每部电梯单位时间的运行次数不同，因此以电梯运行次数百分比抽样为宜。在此例中假设每个特征都符合正态分布，每30个运动单元抽取5个作为样本。得到5个样本所算出的特征的均值μ以及标准差s。
抽样25批次后得出25个这样的均值和标准差后再计算其平均值记为
先判断这25次抽样中，特征是否处于稳态，即不发生下列任意一个异常。假如有异常存在，则观察有那些参数存在异常，根据根据电梯参数-故障表现-故障原因三者关系图推测电梯可能出现了哪些异常表现及其概率，进一步推测电梯可能出现或存在哪一些故障或隐患。排除故障后，再进行25次抽样，查看特征是否处于稳态。如果特征都处于稳态，则继续抽样，观察每次抽样后的均值和标准差的平均
在本发明的一实施例中，异常判断单元采用8个判断异常的标准：
(1)有任意一个i抽样得到的
(2)连续9次抽样的μ或s全都大于或小于其对应的均值
(3)连续6次抽样的μ或s逐步递增或者递减；
(4)连续14次抽样的μ或s和相邻前一个值比较大小交替；
(5)连续3次抽样的μ或s中有2个值大于
(6)连续5次抽样的μ或s中有4个值大于
(7)连续15次抽样的μ或s中都在
(8)连续8次抽样的μ或s在
本发明还揭示了一种设备运行异常判断方法，图9为本发明一实施例中设备异常判断方法的流程图；请参阅图9，在本发明的一实施例中，所述设备运行异常判断方法包括：
【步骤s1】获取设备在设定方向上运行的加速度数据；对获取的加速度数据进行过滤，将设备处于静止状态的数据过滤掉；
【步骤s2】根据对应设备的加速度数据，判断各设备是否有产生故障的隐患；具体包括：
步骤s21、根据在设定方向上所采集到的加速度数据，截取一个运行动作的加速度数据；
步骤s22、根据一个动作的加速度数据，将一个动作的加速度数据分为若干分段；
步骤s23、根据每个分段中加速度数据中表征的加速度特征，判断设备运行是否有异常。
以上各方法的具体处理过程，可参见有关系统组成及各模块具体处理过程的描述。
综上所述，本发明提出的电梯异常判断系统，可根据电梯的运行情况获取其加速度数据，而后能根据加速度数据判断电梯运行是否有异常情况(如电梯开关门被异物卡住，导致开关门时间变长，本发明可判断该异常情况)，能判断电梯故障，同时可以发现可能引发电梯故障的异常情况，有效保障电梯使用安全。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
这里本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本发明的范围限制在上述实施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其它形式、结构、布置、比例，以及用其它组件、材料和部件来实现。在不脱离本发明范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变。
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