基于物联网分布式分析的升降机维护分析系统的制作方法

1.本发明涉及电数字数据处理技术领域，具体涉及基于物联网分布式分析的升降机维护分析系统。


背景技术：

2.升降机是一种用于升降的机械设备，其中包括写字楼或者住宅区的电梯。随着高层建筑越来越多，人们对电梯的需求也日益增加，同时随着电梯的广泛应用，出现了很多电梯问题，例如人们对电梯的体验感极大影响电梯的实际应用价值，现在很多电梯的管理较为粗放，一般都是出现问题之后紧急维护或是定时维护，不能在及时对电梯可能出现的问题进行预警，避免出现电梯事故。


技术实现要素：

3.为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种基于物联网分布式分析的升降机维护分析系统，所采用的技术方案具体如下：本发明一个实施例提供了一种基于物联网分布式分析的升降机维护分析系统，该系统包括以下模块：数据采集模块，用于在升降机运行过程中实时采集升降机的振动幅度、每条钢丝绳的张力以及升降机多个部位的噪音；平稳程度获取模块，根据不同钢丝绳之间的张力差异和振动幅度获取升降机的平稳程度，所述张力差异和所述振动幅度均与所述平稳程度呈负相关关系；噪音分析模块，用于计算每个部位的噪音与其他部位的噪音之间的相似度，以所有部位对应的相似度的平均值作为舒适度系数；维护分析模块，用于获取整体噪音产生的影响系数，根据所述平稳程度、所述影响系数以及所述舒适度系数获取升降机的乘坐舒适度，依据乘坐舒适度评估升降机的工作状态是否异常。
4.优选的，所述数据采集模块包括：振动幅度采集单元，用于通过惯性传感器分别采集水平方向的水平振动幅度和竖直方向的竖直振动幅度。
5.优选的，所述平稳程度获取模块包括：张力差异获取单元，用于对不同钢丝绳进行编号，获取相邻编号钢丝绳的张力差，以所有张力差的平均值作为所述张力差异。
6.优选的，所述平稳程度获取模块还包括：平稳程度计算单元，用于获取第一预设时间内所述水平振动幅度的第一平均幅度，和所述竖直振动幅度的第二平均幅度，以第一平均幅度和第二平均幅度的乘积作为振动程度，以张力差异和振动程度的和作为预设值的负指数，得到所述平稳程度。
7.优选的，所述噪音分析模块包括：
相似度获取单元，用于获取第二预设时间内每个部位的噪音序列与其他部位的噪音序列之间的皮尔逊相关系数以及余弦相似度，进而获取所述相似度。
8.优选的，所述维护分析模块包括：影响系数获取单元，用于当整体噪音大于舒适阈值时，当前时刻的实时影响系数为第一预设值；当整体噪音不大于舒适阈值时，当前时刻的实时影响系数为第二预设值；以第二预设时间内所有实时影响系数的平均值作为所述影响系数。
9.优选的，所述维护分析模块还包括：乘坐舒适度获取单元，用于获取第二预设时间内的平均平稳程度，以平均平稳程度、影响系数以及舒适度系数的乘积作为所述乘坐舒适度；所述第二预设时间包括多个第一预设时间。
10.本发明实施例至少具有如下有益效果：利用电梯的振动数据获取平稳程度，利用不同部位的噪音数据获取影响系数和舒适度系数，根据平稳程度、影响系数以及舒适度系数获取升降机的乘坐舒适度，依据乘坐舒适度评估升降机的工作状态是否异常，本发明实施例能够及时反馈升降机的异常情况，存在乘坐体验差的可能时及时维护，避免造成乘坐不舒适或者事故发生。
附图说明
11.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。
12.图1为本发明一个实施例提供的基于物联网分布式分析的升降机维护分析系统的系统框图。
具体实施方式
13.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基于物联网分布式分析的升降机维护分析系统，其具体实施方式、结构、特征及其功效，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。
14.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。
15.下面结合附图具体的说明本发明所提供的基于物联网分布式分析的升降机维护分析系统的具体方案。
16.需要说明的是，本发明实施例中的升降机均指电梯。
17.请参阅图1，其示出了本发明一个实施例提供的基于物联网分布式分析的升降机维护分析系统的系统框图，该系统包括以下模块：数据采集模块100、平稳程度获取模块200、噪音分析模块300以及维护分析模块400。
18.数据采集模块100，用于在升降机运行过程中实时采集升降机的振动幅度、每条钢丝绳的张力以及升降机多个部位的噪音。
19.具体的，数据采集模块100包括：振动幅度采集单元110、张力采集单元120以及噪音采集单元130。
20.振动幅度采集单元110，用于通过惯性传感器分别采集水平方向的水平振动幅度和竖直方向的竖直振动幅度。
21.电梯在运行过程中可能会出现振动，振动分为水平振动和竖直振动，电梯振动表明运行过程中的稳定性较差，通过安装在不同位置处的惯性传感器（imu）分别采集电梯运行过程中的振动幅度，每0.5秒采集一次，以5秒为一个时间长度，得到电梯运行中的水平振动幅度序列，上下振动幅度序列。
22.张力采集单元120，用于采集每条钢丝绳的张力。
23.曳引电梯的钢丝绳承受着电梯的几乎所有悬挂重量，钢丝绳与曳引轮槽之间产生的摩擦力驱使轿厢上下运动。由于每台电梯只有一个曳引轮，而传递动力的钢丝绳有好几条，理论上要求每根钢丝绳之间的张紧力、速度快慢必须一致。如果钢丝绳张紧力不均会造成钢丝绳运行速度出现快慢偏差，这将引起运行中轿厢的抖动，给乘客一种顿挫感，也有可能会产生噪音，影响乘坐电梯的舒适度。
24.使用张力传感器采集电梯每条钢丝绳的张紧力数据，在每一条钢丝绳上分别安装张力传感器，每0.5秒采集一次，同样以5秒为一个时间长度，得到一个张力序列f。
25.噪音采集单元130，用于采集升降机多个部位的噪音。
26.电梯噪声的传播以振动形式为主，是通过固体传播的。使用声音传感器采集电梯运行过程中的噪音数据，将传感器分别安装于曳引轮、导轨、导靴、轿厢等电梯能产生噪音的部位。每1秒钟采集一次，以5秒为一个时间长度，每个时间长度下得到一个噪音序列d，并对得到的噪音序列进行滤波处理，去除一些干扰的数据信息。
27.平稳程度获取模块200，用于根据不同钢丝绳之间的张力差异和振动幅度获取升降机的平稳程度，张力差异与平稳程度呈负相关关系，振动幅度与平稳程度呈负相关关系。
28.具体的，平稳程度获取模块200包括：张力差异获取单元210和平稳程度计算单元220。
29.张力差异获取单元210，用于对不同钢丝绳进行编号，获取相邻编号钢丝绳的张力差，以所有张力差的平均值作为张力差异。
30.按照一定顺序对钢丝绳进行编号，作为一个示例，在本发明实施例中，以顺时针方向对不同钢丝绳进行编号。获取每个钢丝绳在第一预设时间内的平均张力，并计算相邻编号的钢丝绳的平均张力的差值作为张力差，再以所有张力差的平均值作为张力差异。
31.具体的计算公式为：其中，表示张力差异，表示编号为g的钢丝绳在第一预设时间内的平均张力，
表示编号为g-1的钢丝绳在第一预设时间内的平均张力，t表示钢丝绳的总数量。
32.作为一个示例，本发明实施例中第一预设时间为5秒。
33.平稳程度计算单元220，用于获取第一预设时间内水平振动幅度的第一平均幅度，和竖直振动幅度的第二平均幅度，以第一平均幅度和第二平均幅度的乘积作为振动程度，以张力差异和振动程度的和作为预设值的负指数，得到平稳程度。
34.同样以5秒作为第一预设时间，获取水平振动幅度在5秒内的平均值作为第一平均幅度，以及竖直振动幅度在5秒内的平均值作为第二平均幅度，振动程度，进而计算平稳程度：其中，u表示平稳程度，为自然常数，即预设值。
35.需要说明的是，在其他实施例中预设值还可以采用e等其他大于1的自然常数。
36.平稳程度u的值域为[0,1]，u越接近1，表明电梯运行平稳度越好，意味着电梯运行姿态越稳定，对乘客乘坐电梯时的舒适度的影响较小；反之越差，运行状态越不稳定。
[0037]
噪音分析模块300，用于计算每个部位的噪音与其他部位的噪音之间的相似度，以所有部位对应的相似度的平均值作为舒适度系数。
[0038]
具体的，噪音分析模块300包括：相似度获取单元310和舒适度系数获取单元320。
[0039]
相似度获取单元310，用于获取第二预设时间内每个部位的噪音序列与其他部位的噪音序列之间的皮尔逊相关系数以及余弦相似度，进而获取相似度。
[0040]
电梯每天的运载次数较多，如果仅仅在某一次采集的数据中出现噪音较大就判定电梯舒适度较差是不合理的，存在一定的偶然性，因此在每天的早上八至九点和晚上六至七点两个时段进行数据采集，即第二预设时间为一个小时，每天包括两个第二预设时间。
[0041]
获取特定的一个小时内每个部位的噪音序列，计算每个部位的噪音序列与其他部位的噪音序列之间的相似度z：其中，表示第i个部位的噪音序列，表示除了第i个部位以外的某个其他部位的噪音序列，表示第i个部位与某个其他部位之间的皮尔逊相关系数，表示第i个部位与所有其他部位之间的皮尔逊相关系数的平均值；表示第i个部位与某个其他部位之间的余弦相似度，表示第i个部位与所有其他部位之间的余弦相似度的平均值。
[0042]
需要说明的是，两个序列之间的皮尔逊相关系数和余弦相似度的计算方法为公知的现有技术。
[0043]
第i个部位的噪音序列与其他部位的噪音序列之间的皮尔逊相关系数平均值越大，第i个部位与其他部位的噪音序列越相似，第i个部位对应的相似度z越大；同样的，第i个部位的噪音序列与其他部位的噪音序列之间的余弦相似度平均值越大，第i个部位与其他部位的噪音序列越相似，第i个部位对应的相似度z越大。
[0044]
舒适度系数获取单元320，用于以所有部位对应的相似度的平均值作为舒适度系数。
[0045]
计算所有部位对应的相似度的平均值作为舒适度系数，舒适度系数的值越大，说明所有部位之间的噪音分贝比较相似，而电梯运行时一般不会多处位置都出现噪音，因此意味着噪音较小，乘坐电梯时舒适度较高。
[0046]
维护分析模块400，用于获取整体噪音产生的影响系数，根据平稳程度、影响系数以及舒适度系数获取升降机的乘坐舒适度，依据乘坐舒适度评估升降机的工作状态是否异常。
[0047]
具体的，维护分析模块400包括：影响系数获取单元410、乘坐舒适度获取单元420以及异常分析单元430。
[0048]
影响系数获取单元410，用于当整体噪音大于舒适阈值时，当前时刻的实时影响系数为第一预设值；当整体噪音不大于舒适阈值时，当前时刻的实时影响系数为第二预设值；以第二预设时间内所有实时影响系数的平均值作为影响系数。
[0049]
对传感器采集到的电梯噪音进行处理，由于每个电梯有多个传感器，将每个传感器在第一预设时间内采集的数据求均值，所有传感器的噪音数据均值组成一个序列，计算该序列中所有元素的和作为整体噪音，记为，当整体噪音大于舒适阈值时，当前的噪音会对乘坐舒适度产生影响，当前时刻的实时影响系数k为第一预设值0；当整体噪音不大于舒适阈值时，当前的噪音不会对乘坐舒适度产生影响，当前时刻的实时影响系数k为第二预设值1。
[0050]
作为一个示例，本发明实施例中舒适阈值的取值为80。
[0051]
噪音信息每5秒采集完成一次，第二预设时间即一个小时内会得到720个样本信息，对应得到720个k，获取这720个k值的平均值k作为影响系数。
[0052]
乘坐舒适度获取单元420，用于获取第二预设时间内的平均平稳程度，以平均平稳程度、影响系数以及舒适度系数的乘积作为乘坐舒适度；第二预设时间包括多个第一预设时间。
[0053]
每个第一预设时间获取一个平稳程度，第一预设时间为5秒，在第二预设时间内包括720个平稳程度，获取第二预设时间内所有平稳程度的平均值，计算乘坐舒适度w：乘坐舒适度w的值越大，说明电梯运行过程中舒适度越好，越不会影响乘客的乘坐体验；乘坐舒适度w的值越小，说明运行过程中舒适度越差，越有可能影响乘客的乘坐体验。
[0054]
异常分析单元430，用于依据乘坐舒适度评估升降机的工作状态是否异常。
[0055]
当乘坐舒适度w小于预设阈值时，说明电梯运行过程中已经造成乘客的乘坐体验
较差，电梯运行异常，可能电梯运行不平稳或是噪音过大，需要暂停使用并进行维护。
[0056]
作为一个示例，本发明实施例中预设阈值的取值为0.5。
[0057]
在一个小时内采集的所有数据都会暂时存储起来，并在最后进行结果分析，得到最终指标后，可进行删除操作。
[0058]
需要说明的是，此系统可以在电梯安装之后的试运行中进行问题监测，提前排除因安装不当产生的影响舒适度因素，从而减少后期的维护工作量。应用于不同型号的电梯时，要考虑到一些其它的影响因素，例如速度变化也会对舒适度产生影响，所以要结合系统指标综合判断。
[0059]
综上所述，本发明实施例包括以下模块：数据采集模块100、平稳程度获取模块200、噪音分析模块300以及维护分析模块400。
[0060]
具体的，通过数据采集模块在升降机运行过程中实时采集升降机的振动幅度、每条钢丝绳的张力以及升降机多个部位的噪音；通过平稳程度获取模块根据不同钢丝绳之间的张力差异和振动幅度获取升降机的平稳程度；通过噪音分析模块计算每个部位的噪音与其他部位的噪音之间的相似度，以所有部位对应的相似度的平均值作为舒适度系数；通过维护分析模块获取整体噪音产生的影响系数，根据平稳程度、影响系数以及舒适度系数获取升降机的乘坐舒适度，依据乘坐舒适度评估升降机的工作状态是否异常。本发明实施例能够及时反馈电梯的异常情况，存在乘坐体验差的可能时及时维护，避免造成乘坐不舒适或者事故发生。
[0061]
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。且上述对本说明书特定实施例进行了描述。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。
[0062]
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。
[0063]
以上所述实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的范围，均应包含在本技术的保护范围之内。