一种用于电梯的安全监控方法与流程

1.本发明涉及电梯安全预警技术领域，具体涉及一种用于电梯的安全监控方法。


背景技术：

2.随着现代社会的发展，高楼大厦建立越来越快，而电梯作为一种交通工具与我们的生活连接越来越紧密，生活中电梯在使用的过程中不仅能够带来很大程度上的方便，而且也存在一定的安全风险。
3.近年来，电梯出现事故屡见不鲜，很多事故的发生是由于对电梯的监测不及时导致，即过度依赖人工的检查，当一些人力紧张的情况下，就无法实现对电梯运行安全状况的实时评估，以至于只有电梯发生事故之后才会加紧维护，因此实现电梯的及时监控预警是目前亟待解决的问题。


技术实现要素：

4.为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种用于电梯的安全监控方法，所采用的技术方案具体如下：根据电梯齿轮箱的振动加速度数据和温度数据、每个曳引轮槽的磨损量数据计算设定时段内当前电梯的运行危险指数，将当前电梯在设定时长中的多个所述运行危险指数构成运行危险指数序列，根据所述运行危险指数序列计算当前电梯的运行危险上升趋势值；根据电梯的所述运行危险上升趋势值和所述每个曳引轮槽的磨损量数据计算任意两个电梯之间的运行相似度，基于所述运行相似度将多个电梯分为异常电梯组和正常电梯组；基于正常电梯组内每个正常电梯的所述运行危险指数序列，计算每个设定时段内所有正常电梯的所述运行危险指数的平均运行危险指数，以将设定时长内每个设定时段的平均运行危险指数构成平均运行危险指数序列；将所述平均运行危险指数序列输入tcn预测网络，得到下一时段内所述正常电梯组的运行危险指数预测值；根据下一时段内当前正常电梯的制动弹簧的位移数据计算制动同步率，计算下一时段内当前正常电梯的所述运行危险指数与所述运行危险指数预测值的运行危险指数差值，结合所述制动同步率和所述运行危险指数差值计算当前正常电梯的安全报警系数，以完成安全预警。
5.进一步的，所述根据电梯齿轮箱的振动加速度数据和温度数据、每个曳引轮槽的磨损量数据计算设定时段内当前电梯的运行危险指数的方法，包括：基于设定的采样频率采集电梯齿轮箱的振动加速度和温度，分别得到设定时段内当前电梯的振动加速度序列和温度序列；分别计算所述振动加速度序列的振动加速度方差和振动加速度极差以及所述温度序列的温度方差；基于设定的采样频率分别采集每个曳引轮槽的磨损量，对应得到设定时段内每个曳引轮槽的磨损量序列；分别计算每个磨损量序列的平均磨损量，对平均磨损量进行相加
得到整体平均磨损量；结合所述振动加速度方差、所述振动加速度极差、所述温度方差和所述整体平均磨损量得到设定时段内当前电梯的所述运行危险指数，其中，所述运行危险指数的计算公式为：其中，为所述运行危险指数；为所述振动加速度方差；为所述振动加速度极差；为所述整体平均磨损量；为曳引轮槽的数量；为所述温度方差；为第个曳引轮槽的磨损量序列；为曳引轮槽的数量。
6.进一步的，所述根据所述运行危险指数序列计算当前电梯的运行危险上升趋势值的方法，包括：获取所述运行危险指数序列的运行危险指数方差和最大运行危险指数，结合运行危险指数方差和最大运行危险指数计算当前电梯的所述运行上升趋势值，其中，运行危险指数方差与所述运行上升趋势值呈正相关关系、最大运行危险指数与所述运行上升趋势值呈正相关关系。
7.进一步的，所述运行相似度的计算公式为：其中，为电梯a和电梯b之间的所述运行相似度；为电梯a的所述运行危险上升趋势值；为电梯b的所述运行危险上升趋势值；为电梯a对应设定时长内所有曳引轮槽的磨损量序列所构成的向量的模；为电梯b对应设定时长内所有曳引轮槽的磨损量序列所构成的向量的模。
8.进一步的，所述基于所述运行相似度将多个电梯分为异常电梯组和正常电梯组的方法，包括：根据所述运行相似度计算对应两个电梯之间的样本距离；基于样本距离，利用lof算法将多个电梯分为异常电梯组和正常电梯组。
9.进一步的，所述根据下一时段内当前正常电梯的制动弹簧的位移数据计算制动同步率的方法，包括：基于设定采样频率分别采集当前正常电梯的左制动弹簧的左位移和右制动弹簧的右位移，得到设定时段内的左位移序列和右位移序列；分别计算左位移序列的左位移极差和左位移标准差、右位移序列的右位移极差和右位移标准差，结合左位移标准差与右位移标准差之间的差值、左位移极差与右位移极差之间的差值得到所述制动同步率，其中，所述制动同步率的计算公式为：
其中，为所述制动同步率；为所述左位移标准差；为所述右位移标准差；为所述左位移极差；为所述右位移极差。
10.进一步的，所述安全报警系数的计算公式为：其中，为第个正常电梯的所述安全报警系数；为所述运行危险指数预测值；为第个正常电梯的所述运行危险指数；为第个正常电梯的所述制动同步率。
11.本发明实施例具有如下有益效果：基于每个电梯的齿轮箱数据和曳引轮数据分析任意两个电梯之间的运行相似度，以将多个电梯分为正常电梯组和异常电梯组，进而利用正常电梯组中所有正常电梯在每个时段的平均运行指数对正常电梯组在未来时段的运行危险指数进行预测，结合待检测正常电梯的实际运行危险指数和正常电梯组的运行危险指数预测值之间的差值、待检测正常电梯的左右制动弹簧的制动同步率分析待检测正常电梯的安全报警系数，利用正常电梯发生危险的长期性因素和瞬时性因素进行准确安全预警，提高了预警及时性，保证了电梯运行的安全性，减少危险事故的发生。
附图说明
12.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案和优点，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。
13.图1为本发明一个实施例所提供的一种用于电梯的安全监控方法的步骤流程图。
具体实施方式
14.为了更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的一种用于电梯的安全监控方法，其具体实施方式、结构、特征及其作用，详细说明如下。在下述说明中，不同的“一个实施例”或“另一个实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。
15.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。
16.下面结合附图具体的说明本发明所提供的一种用于电梯的安全监控方法的具体方案。
17.本发明实施例所针对的场景是：对刚安装上的多个新电梯进行安全监控。
18.请参阅图1，其示出了本发明一个实施例提供的一种用于电梯的安全监控方法的步骤流程图，该方法包括以下具体步骤：步骤s001,根据电梯齿轮箱的振动加速度数据和温度数据、每个曳引轮槽的磨损量数据计算设定时段内当前电梯的运行危险指数，将当前电梯在设定时长中的多个运行危险指数构成运行危险指数序列，根据运行危险指数序列计算当前电梯的运行危险上升趋势
值。
19.具体的，电梯的齿轮箱承担了对电机进行变速进而调节电梯运行速度的功能，电梯在使用过程中，齿轮箱可能会出现机械故障导致电梯运行中遇到危险，那么在电梯运行过程中对齿轮箱状态进行监控，则基于设定的采样频率采集电梯齿轮箱的振动加速度和温度，分别得到设定时段内每个电梯对应齿轮箱的振动加速度序列和温度序列。
20.优选的，本发明实施例中以1分钟为设定采样频率、一天为设定时段，利用加速度传感器进行每分钟一次的电梯齿轮箱的振动加速度的采集，进而将一天内采集的振动加速度构成一个振动加速度序列，其中，为第1次采集的振动加速度，为第2次采集的振动加速度，为第次采集的振动加速度；同理，利用温度传感器进行每分钟一次的电梯齿轮箱的温度的采集，进而将一天内采集的温度构成一个温度序列，其中，为第1次采集的温度，为第2次采集的温度，为第次采集的温度。
21.电梯在具体使用时，会遭受部分外界因素带来的影响，导致电梯的曳引轮槽受到磨损，而在没有及时发现并维护的情况下，会导致电梯的运行质量以及安全程度下降，进而引发安全隐患，因此基于设定的采样频率分别采集电梯的每个曳引轮槽的磨损量，对应得到设定时段内每个曳引轮槽的磨损量序列。
22.优选的，本发明实施例中以1分钟为设定采样频率、一天为设定时段，采用分布式安装红外线传感器以进行每分钟一次的曳引轮槽的磨损量采集，且基于电梯的曳引轮数量，对分别对每个曳引轮槽的磨损量进行采集，将一天内每个曳引轮槽所采集的磨损量分别构成对应曳引轮槽的一个磨损量序列，其中，为第1次采集的磨损量，为第2次采集的磨损量，为第次采集的磨损量，进而得到每个曳引轮槽的磨损量序列。
23.进一步地，根据电梯的出轮箱和曳引轮的运行数据分析一天内电梯的运行危险指数，具体分析方法为：分别计算振动加速度序列的振动加速度方差和振动加速度极差以及温度序列的温度方差；分别计算每个磨损量序列的平均磨损量，对平均磨损量进行相加得到整体平均磨损量；结合振动加速度方差、振动加速度极差、温度方差和整体平均磨损量得到设定时段内当前电梯的运行危险指数，其中，运行危险指数的计算公式为：其中，为运行危险指数；为振动加速度方差；为振动加速度极差；为整体平均磨损量；为曳引轮槽的数量；为温度方差；为第个曳引轮槽的磨损量序列；为曳引轮槽的数量。
24.需要说明的是，对于齿轮箱来说，随着电梯工作时间的延长，其振动加速度和温度都会有所变化，如果其振动和温度变化异常意味着此电梯可能存在异常；因为电梯有多个
曳引轮，所对每个曳引轮槽的平均磨损量进行累加再求均值以作为电梯曳引轮槽的整体平均磨损程度。
25.为了观测电梯长时间内的运行危险变化情况，本发明实施例以一个月为设定时长，将每个电梯在一个月内每天的运行危险指数组成一个运行危险指数序列，其中，为第1天电梯的运行危险指数，为第2天电梯的运行危险指数，为第30天电梯的运行危险指数，则一个电梯对应一个运行危险指数序列；基于每个电梯的运行危险指数序列计算对应电梯在一个月内的运行危险上升趋势值，一个电梯对应一个运行危险上升趋势值，则运行危险上升趋势值的获取方法为：获取运行危险指数序列的运行危险指数方差和最大运行危险指数，结合运行危险指数方差和最大运行危险指数计算当前电梯的运行上升趋势值，其中，运行危险指数方差与运行上升趋势值呈正相关关系、最大运行危险指数与运行上升趋势值呈正相关关系。
26.作为一个示例，运行危险上升趋势值的计算公式为：，其中，为电梯的运行危险上升趋势值，为最大运行危险指数，为运行危险指数方差。
27.步骤s002,根据电梯的运行危险上升趋势值和每个曳引轮槽的磨损量数据计算任意两个电梯之间的运行相似度，基于运行相似度将多个电梯分为异常电梯组和正常电梯组；基于正常电梯组内每个正常电梯的运行危险指数序列，计算每个设定时段内所有正常电梯的运行危险指数的平均运行危险指数，以将设定时长内每个设定时段的平均运行危险指数构成平均运行危险指数序列。
28.具体的，由于电梯是一个高频使用工具，每个电梯的使用负荷是较为接近的，理论情况下，如果电梯每天的工况接近，那么电梯的工作磨损程度也应是接近的，其对应的危险上升趋势也是接近的，因此基于每个电梯的工作危险上升趋势值和每个曳引轮槽的磨损情况分析不同电梯之间的工作差异性，其具体分析方法为：根据步骤s001能够得到每个电梯在一个月内的运行危险上升趋势值和每个曳引轮槽每天的磨损量序列，进而结合任意两个电梯的运行危险上升趋势值和每个曳引轮槽每天的磨损量序列计算对应两个电梯之间的运行相似度，运行相似度的计算公式为：其中，为电梯a和电梯b之间的所述运行相似度；为电梯a的所述运行危险上升趋势值；为电梯b的所述运行危险上升趋势值；为电梯a对应设定时长内所有曳引轮槽的磨损量序列所构成的向量的模；为电梯b对应设定时长内所有曳引轮槽的磨损量序列所构成的向量的模。
29.需要说明的是，运行相似度r的值域为[0,1], 当两个电梯的运行状态越相似，r的值越趋近于1，反之越趋近于0。
[0030]
利用上述运行相似度的计算公式能够得到任意两个电梯之间的运行相似度，进而
根据运行相似度计算对应两个电梯之间的样本距离，则电梯a和电梯b之间的样本距离。
[0031]
为了避免电梯的初始质量存在参差不齐的情况，对所有的电梯进行分组，将电梯分为异常电梯和正常电梯，本发明实施例中基于样本距离利用lof算法将所有电梯分为正常电梯组和异常电梯组。
[0032]
需要说明的是，lof算法能够发现其他分组算法遗漏的离群电梯，使得分组结果更加准确。
[0033]
进一步的，异常电梯组的每个异常电梯并不意味着其不能进行工作，而是这些异常电梯的运行危险上升趋势和其它电梯出现较大差异。由于电梯的工作环境基本一致，出现异常电梯的原因很大程度上可能是电梯的安装不当或者电梯的原始品质出现了差异，因此需要安排检修人员对异常电梯组的每个异常电梯进行检修，以排除存在的问题，避免电梯在之后的运行中出现恶性损坏事件。
[0034]
对于正常电梯组的每个正常电梯，根据每个正常电梯的运行危险指数序列，计算每天所有正常电梯的运行危险指数的平均运行危险指数，将一个月内每天的平均运行危险指数组成一个平均运行危险指数序列。
[0035]
作为一个示例，假设有三个正常电梯，令第1个正常电梯三天对应的运行危险指数序列为，其中，为第1个电梯对应第1天的运行危险指数，为第1个电梯对应第2天的运行危险指数，为第1个电梯对应第3天的运行危险指数；同理，第2个正常电梯三天对应的的运行危险指数序列为，其中，为第2个电梯对应第1天的运行危险指数，为第2个电梯对应第2天的运行危险指数，为第2个电梯对应第3天的运行危险指数；第3个正常电梯三天对应的的运行危险指数序列为，其中，为第3个电梯对应第1天的运行危险指数，为第3个电梯对应第2天的运行危险指数，为第3个电梯对应第3天的运行危险指数；对三个正常电梯对应第1天的运行危险指数计算均值，得到平均运行危险指数，同理得到第2天的平均运行危险指数、第3天的平均运行危险指数，这些平均运行危险指数构成三天的平均运行危险指数序列。
[0036]
步骤s003,将平均运行危险指数序列输入tcn预测网络，得到下一时段内正常电梯组的运行危险指数预测值；根据下一时段内当前正常电梯的制动弹簧的位移数据计算制动同步率，计算下一时段内当前正常电梯的运行危险指数与运行危险指数预测值的运行危险指数差值，结合制动同步率和运行危险指数差值计算当前正常电梯的安全报警系数，以完成安全预警。
[0037]
具体的，将平均运行危险指数序列输入训练好的tcn预测网络中，能够得到未来一天内正常电梯组的运行危险指数预测值，其中tcn预测网络的训练过程为：将平均运行危险
指数序列作为tcn预测网络的输入数据，运行危险指数预测值为tcn预测网络的输出数据；将平均运行危险指数序列中的部分平均运行危险指数构成特征序列，将下一个平均运行危险指数作为标签，进行重复训练；tcn预测网络的损失函数采用均方差损失函数。
[0038]
对于电梯来说，齿轮箱和曳引轮槽都是随着电梯的运行进而产生异常，但它们对电梯的安全运行的影响是长期的，当齿轮箱和曳引轮槽的异常达到一定程度时，电梯才会可能发生安全事故，这是一种经长期演变会出现的危险；而制动弹簧作为电梯制动系统的重要部件，如果左右制动弹簧不同步，会导致电梯的制动力不足，有可能发生严重的冲顶或墩底事故，这是一种瞬时危险，因此需要对电梯的制动弹簧的进行实时监控，即基于设定采样频率分别采集每个正常电梯的左制动弹簧的左位移和右制动弹簧的右位移，得到一天内的左位移序列和右位移序列。
[0039]
优先的，本发明实施例中以1s为采样频率分别采集左边制动弹簧的左位移和右制动弹簧的右位移，然后将一天内采集的左位移组成左位移序列、一天采集的右位移组成右位移序列。
[0040]
结合左位移序列和右位移序列分析电梯的左右制动弹簧的制动同步率，具体方法为：分别计算左位移序列的左位移极差和左位移标准差、右位移序列的右位移极差和右位移标准差，结合左位移标准差与右位移标准差之间的差值、左位移极差与右位移极差之间的差值得到所述制动同步率，其中，制动同步率的计算公式为：其中，为制动同步率；为左位移标准差；为右位移标准差；为左位移极差；为右位移极差。
[0041]
对未来一天内第个正常电梯的左右制动弹簧进行左位移序列和右位移序列的获取，以利用上述制动同步率的计算公式得到未来一天内第个正常电梯对应左右制动弹簧的制动同步率；根据未来一天内正常电梯组的运行危险指数预测值和第个正常电梯在未来一天的运行危险指数得到第个正常电梯的运行危险指数差值，结合第个正常电梯的制动同步率和运行危险指数差值计算第个正常电梯的安全报警系数，其中，安全报警系数的计算公式为：其中，为第个正常电梯的安全报警系数；为运行危险指数预测值；为第个正常电梯的运行危险指数；为第个正常电梯的制动同步率。
[0042]
需要说明的是，运行危险指数差值是指正常电梯组的运行危险指数预测值与任意一个正常电梯的实际测量的运行危险指数之间的差值。
[0043]
设置报警系数阈值，当安全报警系数小于报警系数阈值时，立即启动报警并及时对电梯进行检修。
[0044]
综上所述，本发明实施例提供了一种用于电梯的安全监控方法，基于每个电梯的齿轮箱数据和曳引轮数据分析任意两个电梯之间的运行相似度，以将多个电梯分为正常电
梯组和异常电梯组，进而利用正常电梯组中所有正常电梯在每个时段的平均运行指数对正常电梯组在未来时段的运行危险指数进行预测，结合待检测正常电梯的实际运行危险指数和正常电梯组的运行危险指数预测值之间的差值、待检测正常电梯的左右制动弹簧的制动同步率分析待检测正常电梯的安全报警系数，利用正常电梯发生危险的长期性因素和瞬时性因素进行准确安全预警，提高了预警及时性，保证了电梯运行的安全性，减少危险事故的发生。
[0045]
需要说明的是：上述本发明实施例先后顺序仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。
[0046]
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。
[0047]
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。