自动扶梯安全运行在线监测和预警系统的制作方法

本实用新型总体而言涉及自动扶梯的监测预警领域，具体而言，涉及一种自动扶梯安全运行在线监测和预警系统。

背景技术：

自动扶梯已广泛应用于城市轨道交通站点、机场、车站、写字楼、商场、居民区等诸多场所，然而自动扶梯发生溜梯、停机等恶性故障，以至造成人员伤亡的情况时有发生；而目前城市轨道交通建设项目中设有环境与设备监控系统和综合监控系统，实现对自动扶梯以及其他所有机电设备远程监控，但是，环境与设备监控系统和综合监控系统的功能偏重于设备的运行管理，不具备对设备状态趋势的计算分析能力，不能对设备可能出现的故障进行预测，不能对设备的维修养护提供必要的数据支持；维修技术人员对设备进行检查时，主要依靠手摸、耳听等主观标准进行诊断判别，设备检查情况记录也多采用手工填写的方式，不仅效率不高，而且还存在误判的可能性。

因此，业界亟需一种高效自动且可靠性高的自动扶梯安全运行在线监测和预警系统。

技术实现要素：

本实用新型的一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种高效自动且可靠性高的自动扶梯安全运行在线监测和预警系统。

为实现上述发明目的，本实用新型采用如下技术方案：

根据本实用新型的一个方面，提供了一种自动扶梯安全运行在线监测和预警系统，所述系统包括振动传感器组、温度传感器组、电参数测量装置、原始信号采集处理装置、数据存储装置、诊断预警装置，

所述振动传感器组包括用于测量驱动电机振动值的第一振动传感器、用于测量驱动电机固定座的振动值的第二振动传感器、用于测量梯级链张紧轮轴承的振动值的第三振动传感器、用于测量主驱动轮轴承的振动值的第四振动传感器；

所述温度传感器组包括用于测量扶手带温度的第一温度传感器、用于测量制动器温度的第二温度传感器、用于测量桁架温度的第三温度传感器；

所述电参数测量装置用于测量所述驱动电机的电参数；

所述原始信号采集处理装置与所述振动传感器组、所述温度传感器组和所述电参数测量装置信号连接，用于对所述振动传感器组、所述温度传感器组和所述电参数测量装置的原始测量信号进行采集、转换和传送；

所述数据存储装置用于接收并存储所述原始信号采集处理装置传送的状态数据；

所述诊断预警装置用于对所述数据存储装置中存储的状态数据进行运算分析，从而对自动扶梯进行故障的诊断、预测和报警。

根据本实用新型的一实施方式，所述振动传感器组还包括第五振动传感器，所述第五振动传感器用于测量驱动电机减速器的振动值。

根据本实用新型的一实施方式，所述第一温度传感器设置两个以上，两个以上所述第一温度传感器分别设置于自动扶梯的左侧扶手带和右侧扶手带上。

根据本实用新型的一实施方式，所述驱动电机的电参数包括所述驱动电机的三相电压、三相电流、有功功率和无功功率。

根据本实用新型的一实施方式，所述原始信号采集处理装置与所述数据存储装置通讯相连，所述数据存储装置与所述诊断预警装置通讯相连。

根据本实用新型的一实施方式，所述通讯相连为通过以太网相连。

根据本实用新型的一实施方式，所述系统包括至少一个所述原始信号采集处理装置和至少一部自动扶梯，所述原始信号采集处理装置与所述自动扶梯一一对应设置。

根据本实用新型的一实施方式，所述数据存储装置为云端存储器。

根据本实用新型的一实施方式，所述诊断预警装置包括短信模块，所述短信模块用于向移动通讯终端发送报警信息短信和状态数据短信。

根据本实用新型的一实施方式，所述诊断预警装置与声光报警器通讯相连，所述声光报警器用于发出报警提示音和报警光信号。

由上述技术方案可知，本实用新型的自动扶梯安全运行在线监测和预警系统的优点和积极效果在于：

本实用新型中，通过对自动扶梯的关键部件进行振动、温度和电参数的实时测量，再由诊断预警装置对状态数据进行运算分析，从而实现对自动扶梯运行状态的实时监测以及故障的诊断、预测和报警，全程自动化无需人工介入，减少了检修人员的工作量，提高了监测、诊断预警的效率和可靠度，具有很高的经济性，极为适合在业界推广使用。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，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地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，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，还可以如这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型一实施例自动扶梯安全运行在线监测和预警系统的整体结构示意图。

图2为本实用新型一实施例自动扶梯安全运行在线监测和预警系统的振动传感器组、温度传感器组、电参数测量装置在自动扶梯上的安装示意图。

其中，附图标记说明如下：

1、自动扶梯；11、驱动电机；12、梯级链；13、梯级；141、左侧扶手带；142、右侧扶手带；15、桁架；2、振动传感器组；21、第一振动传感器；22、第二振动传感器；23、第三振动传感器；24、第四振动传感器；25、第五振动传感器；3、温度传感器组；31、第一温度传感器；32、第二温度传感器；33、第三温度传感器；34、第四温度传感器；4、电参数测量装置；5、原始信号采集处理装置；6、数据存储装置；7、诊断预警装置；8、第三方监控装置；9、短信模块；91、移动通讯终端；92、声光报警器。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本实用新型将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。

在对本实用新型的不同示例的下面描述中，参照附图进行，所述附图形成本实用新型的一部分，并且其中以示例方式显示了可实现本实用新型的多个方面的不同示例性结构、系统和步骤。应理解，可以使用部件、结构、示例性装置、系统和步骤的其他特定方案，并且可在不偏离本实用新型范围的情况下进行结构和功能性修改。而且，虽然本说明书中可使用术语“顶部”、“底部”、“前部”、“后部”、“侧部”等来描述本实用新型的不同示例性特征和元件，但是这些术语用于本文中仅出于方便，例如如附图中所述的示例的方向。本说明书中的任何内容都不应理解为需要结构的特定三维方向才落入本实用新型的范围内。

图1为本实用新型一实施例自动扶梯安全运行在线监测和预警系统的整体结构示意图。图2为本实用新型一实施例自动扶梯安全运行在线监测和预警系统的振动传感器组、温度传感器组、电参数测量装置在自动扶梯上的安装示意图。

如图1和图2所示，该实施例的自动扶梯安全运行在线监测和预警系统包括振动传感器组2、温度传感器组3、电参数测量装置4、原始信号采集处理装置5、数据存储装置6、诊断预警装置7，振动传感器组2包括用于测量驱动电机11振动值的第一振动传感器21、用于测量驱动电机11固定座的振动值的第二振动传感器22、用于测量梯级链张紧轮轴承的振动值的第三振动传感器23、用于测量主驱动轮轴承的振动值的第四振动传感器24；温度传感器组3包括用于测量扶手带温度的第一温度传感器31、用于测量制动器温度的第二温度传感器32、用于测量桁架15温度的第三温度传感器33；电参数测量装置4用于测量驱动电机11的电参数；原始信号采集处理装置5与振动传感器组2、温度传感器组3和电参数测量装置4信号连接，用于对振动传感器组2、温度传感器组3和电参数测量装置4的原始测量信号进行采集、转换和传送；数据存储装置6用于接收并存储原始信号采集处理装置5传送的状态数据；诊断预警装置7用于对数据存储装置6中存储的状态数据进行运算分析，从而对自动扶梯1进行故障的诊断、预测和报警。

该实施例中的自动扶梯1以链条式自动扶梯为例，自动扶梯1的驱动电机11通过梯级链轮和梯级链12传动驱动自动扶梯1的梯级13运动，驱动电机11通过螺母固定安装在固定座上；梯级链12对应设置有梯级链张紧装置，用于张紧梯级链12，梯级链张紧装置包括梯级链张紧轮，梯级链张紧轮安装于张紧轮轴上，张紧轮轴由两个梯级链张紧轮轴承支承；驱动电机11的输出轴与减速器传动相连，减速器的输出轴与梯级链轮中的主驱动轮传动相连，主驱动轮安装于主驱动轮轴上，主驱动轮轴由两个主驱动轮轴承支承；驱动电机11还与制动器传动相连，制动器用于紧急情况下使驱动电机11停止运转；自动扶梯1的扶手带包括左侧扶手带141和右侧扶手带142，桁架15是自动扶梯1的基础构架，自动扶梯1的所有零部件都装配在这一金属结构的桁架15中。自动扶梯1的结构属于已有技术，在此不再赘述。

该实施例中，振动传感器组2的第一振动传感器21与驱动电机11连接设置，用于实时测量驱动电机11的振动值，第一振动传感器21可设置两个；第二振动传感器22与安装驱动电机11的固定座连接设置，用于实时测量驱动电机11固定座的振动值，第二振动传感器22可设置一个；第三振动传感器23与梯级链张紧轮轴承连接设置，用于实时测量梯级链张紧轮轴承的振动值，第三振动传感器23可设置两个且与两个梯级链张紧轮轴承一一对应设置；第四振动传感器24与主驱动轮轴承连接设置，用于实时测量主驱动轮轴承的振动值，第四振动传感器24可设置两个且与两个主驱动轮轴承一一对应设置；振动传感器组2还包括第五振动传感器25，第五振动传感器25与减速器连接设置，用于实时测量与驱动电机11相连的减速器的振动值，第五振动传感器25可设置两个。经调研，导致自动扶梯1恶性故障的常见原因包括:驱动电机11的固定座松脱、传动装置如梯级链12断裂、传动系统轴承损坏等，这些故障通过简单的人工观察很难在早期发现，当轴承出现损坏或驱动电机11的安装螺母松动、不对中、不平衡时，不仅会带来超常振动和噪声污染，影响乘梯舒适度，还可能导致扶梯驱动异常，发生溜梯、停机，振动传感器组2的设置则能够实时监测零部件的异常振动值。

该实施例中，温度传感器组3的第一温度传感器31与自动扶梯1的扶手带连接设置，用于实时测量扶手带的温度，第一温度传感器31设置两个以上，两个以上第一温度传感器31分别设置于自动扶梯1的左侧扶手带141和右侧扶手带142上，该实施例中以设置两个第一温度传感器31为例；第二温度传感器32与制动器连接设置，用于实时测量制动器的温度；第三温度传感器33与桁架15连接设置，用于实时测量桁架15的温度；温度传感器组3还可包括第四温度传感器34，用于测量自动扶梯1运行环境的温度。扶手带调整过紧，导致过度摩擦而超温将造成扶手带橡胶加速老化、开裂、磨损等后果，降低使用寿命，制动器超温则危害度更高，制动弹簧压缩过紧或在紧急制停时，可能导致制动器温度骤升而烧坏内部器件，引起制动失效，使用寿命缩短，严重时甚至造成扶梯溜梯的严重后果，温度传感器组3的设置则可实时监测上述温度的异常变化。

该实施例中，电参数测量装置4测量的驱动电机11的电参数包括驱动电机11的三相电压、三相电流、三相有功功率、总有功功率、三相无功功率、总无功功率、视在功率、三相功率因数、总有功电能和总无功电能等，电参数测量装置4可以是电参数测量模块，也可以是电参数测量仪，驱动电机11通过电流互感器与电参数测量装置4电连接，从而对驱动电机11的实时电参数进行监测。

该实施例中，原始信号采集处理装置5可以是数据采集箱，可安装于自动扶梯1的桁架15上，本申请的系统包括至少一个原始信号采集处理装置5和至少一部自动扶梯1，原始信号采集处理装置5与自动扶梯1一一对应设置，原始信号采集处理装置5的具体设置数目可视城市轨道交通站点内的自动扶梯1数目而定；每一原始信号采集处理装置5设置有16个测量通道，此16个测量通道分别与振动传感器组2和温度传感器组3的各传感器以及电参数测量装置4信号连接，可为前端的各传感器供电，免去单独供电带来的布线繁琐，所有测量通道同步采样，采样频率高达50khz，采样精度为16位a/d采样，采样频率和采样精度高；每一原始信号采集处理装置5设置有模/数转换模块，可对各测量通道输入的原始信号进行高速模/数转换；每一原始信号采集处理装置5设置有通讯模块，通讯模块通过以太网与数据存储装置6通讯相连，从而将转换后的状态数据传送给数据存储装置6。

该实施例中，数据存储装置6为云端存储器，设置于云计算数据中心，并通过以太网与诊断预警装置7通讯相连，数据存储装置6存储有原始信号采集处理装置5传送来的历史状态数据和实时状态数据；诊断预警装置7可设置于云计算数据中心，诊断预警装置7可包括硬件模块和运算模块，硬件模块可包括计算机及其附件，运算模块安装于硬件模块上，运算模块可将其运算分析后的图谱、报表、预警信息以及其他数据传送回数据存储装置6存储，运算模块可包括图谱分析单元，图谱分析单元对参量的长期和短期变化趋势进行分析，发现变化规律，便于分析和预测设备运行状况，同时也可以提取特征数据进行有针对性的分析，可跟踪一个或多个监测参量的变化动态，提供了波形图、频谱图、趋势图、瀑布图、振动轨迹图、数据列表，通过这些图表能够对自动扶梯1的运行状况进行全面的诊断，可通过振动轨迹图上的smax分析指示出旋转轴振动的最大矢量，可以同时打开一个测点对应的实时波形图、实时频谱图、实时振动轨迹图、实时趋势图，光标同步移动，可以使用户获得该测点更多振动分析的信息，可进行包络谱分析以识别出引起故障的频率，还可进行倒频谱分析以识别齿轮振动复杂频谱图上的周期结构，分离和提取出密集泛频信号中的周期成分、多成分边频等复杂信号，使系统的在线故障诊断更加快速准确。

该实施例中，运算模块还可包括报表单元，报表单元对图谱分析单元的分析结果进行汇总和分类，并具有查询和保存的功能，可形成棒状图、状态列表，这两种图表中图形颜色变化情况直观反应出设备的实时测量值报警状态；还可形成报警列表，可以自动将设备的所有报警特征数据(包括测量值报警和频带报警)记录到数据库，并生成报警诊断报告，为设备的故障诊断提供数据参考；运算模块还可包括故障诊断专家系统，基于规则的故障诊断专家系统，对自动扶梯1的常见故障进行智能诊断，预警并给出故障原因；运算模块还可包括故障库，故障库可将已有的故障案例进行审核、整理并录入到故障诊断专家系统中的案例库管理模块，便于以后将发生的设备故障和案例库中的设备故障进行对比、参考。

该实施例中，诊断预警装置7可自动形成设备的检修决策分析报表，涉及监测参数、设备运行、诊断分析等三个指标，并记录检修维修相关信息，具体内容有：基本信息、故障基本概况、故障特征描述、故障检查及处理过程、故障的原因分析、故障的预控措施、故障处理消耗备件单、处理建议、故障处理人员等；诊断预警装置7通过综合运用多个时域参数所构成的、带权重比的特征向量来提高振动故障诊断的全面性和准确率，在智能判别算法上，利用系统训练模式和工作模式下所得信息差异性来判定振动是否异常，相比于目前大量使用bp神经网络分析，降低了算法复杂度，有利于编程实现，具有良好的工程应用价值。

该实施例中，诊断预警装置7包括短信模块9，短信模块9与移动通讯终端91通讯相连，用于向移动通讯终端91发送报警信息短信和状态数据短信，移动通讯终端91可以为相关工作人员的手机；诊断预警装置7与声光报警器92通讯相连，声光报警器92用于发出报警提示音和报警光信号；诊断预警装置7对自动扶梯1的运行状态可进行连续地、无遗漏地在线状态监测、记录和分析，为自动扶梯1的关键组成设备和零部件长期运行情况及变化趋势建立档案，自动形成状态特征综合数据库，无须人工干预；诊断预警装置7具有强大的分析与诊断功能，包括趋势分析、时域分析、频域分析、边倍频分析、谐波分析、瀑布分析、组合图分析、特征数据分析等多种分析手段。用户可以通过其强大的分析手段来监测自动扶梯1现有的运行状况，并对未来其可能出现的故障进行前期诊断；诊断预警装置7通过实时采集各个自动扶梯1的预警信息，并形成发展趋势曲线，对曲线异常的自动扶梯1进行重点维保，改变了传统的定期普查现状，减少工作量，提高效率，避免盲目维保。

该实施例中，自动扶梯安全运行在线监测和预警系统还可设置多个第三方监控装置8，第三方监控装置8通过以太网与云计算数据中心的数据存储装置6和诊断预警装置7通讯相连，用户可通过第三方监控装置8进行远程监测和数据分析；第三方监控装置8可设置在自动扶梯1的制造商处、维保商处或是其他需要的场所，具体可视需求而定。

本实用新型中，通过对自动扶梯1的关键部件进行振动、温度和电参数的实时测量，再由诊断预警装置7对状态数据进行运算分析，从而实现对自动扶梯1运行状态的实时监测以及故障的诊断、预测和报警，全程自动化无需人工介入，减少了检修人员的工作量，提高了监测、诊断预警的效率和可靠度，具有很高的经济性，极为适合在业界推广使用。

本实用新型所属技术领域的普通技术人员应当理解，上述具体实施方式部分中所示出的具体结构和工艺过程仅仅为示例性的，而非限制性的。而且，本实用新型所属技术领域的普通技术人员可对以上所述所示的各种技术特征按照各种可能的方式进行组合以构成新的技术方案，或者进行其它改动，而都属于本实用新型的范围之内。