一种电梯安全防控云平台及运行状态评估和处理方法

1.本发明涉及电梯安全防控技术领域，具体涉及一种电梯安全防控云平台及运行状态评估和处理方法。


背景技术：

2.传统的定期上门保养，发生故障再电话通知的维保方式，已经越来越无法适应时代发展的需求，主要由以下几个方面的原因：
①
电梯的数量增多，维保人员和监管人员的负责的电梯越来越多，传统的监管模式效率低下；
②
日常运行检测数据的缺乏，增加故障分析与排除的难度，也延迟了对电梯故障的及时排除，增加电梯使用的安全隐患。
③
现有的维保方式无法做到视情维修，容易造成维修不足、维修过剩等问题。


技术实现要素：

3.本发明为了克服以上技术的不足，提供的一种电梯安全防控云平台及运行状态评估和处理方法，可实现实时监测电梯运行状态并对其进行故障预测和健康管理，解决电梯安全防控存在的监管效率低下、故障数据缺失的问题，
4.为了实现本发明的目的，第一方面，本发明提出的一种电梯安全防控云平台，至少包括采集终端，后台服务器和远程防控网站，所述采集终端用于采集原始电梯数据，并将原始电梯数据上传至后台服务器；所述远程防控网站用于用户远程登录，从而访问后台服务器，监控电梯运行状态；所述后台服务器用于对原始电梯数据进行分析和处理，从而进行故障判断，故障预测，生成维保策略，以及，用于响应远程防控网站；其中，所述后台服务器包括用于存储和转发原始电梯数据的数据处理模块、用于响应远程防控网站实时查看电梯运行情况的实时监控模块，以及，接收数据处理模块转发原始电梯数据的统计分析模块；所述统计分析模块包括电梯故障诊断单元、设备健康状态单元和安全防控策略单元，所述电梯故障诊断单元用于分析原始电梯数据，并基于原始电梯数据监测电梯工作状态，若电梯工作不正常，则基于监测的原始电梯数据的异常部分判断电梯故障发生的位置和程度；所述设备健康状态单元至少包括寿命预测模型，用于将原始电梯数据输入至寿命预测模型并预测电梯重要部件的性能退化趋势，并与预防性维修阈值比较，从而预测电梯部件的剩余寿命；所述安全防控策略单元用于基于电梯发送故障的位置和程度，以及电梯部件的剩余寿命，从而制定电梯的维修方案。
5.进一步的，所述后台服务器还包括故障报警模块，用于基于电梯故障诊断单元检测的电梯故障或设备健康状态单元预测的在预设时间段内大于预设概率发生电梯故障，发送告警信息至电梯管理人员。
6.进一步的，所述后台服务器还包括系统管理模块，所述系统管理模块包括权限管理子模块和信息管理子模块，其中，权限管理子模块用于将用户账号分为用于维护后台服务器并对其他账号进行权限控制的系统管理员账号、用于接入后台服务器的单位管理员账号，以及，用于绑定电梯设备的电梯维修保养员账号；所述信息管理子模块包括用于管理接
入后台服务器的电梯的电梯基础信息管理子模块、用于管理接入后台服务器的电梯的制造厂家的厂商信息管理子模块，以及，用于管理参与维保工作的维保单位的基本信息的维保单位信息管理子模块。
7.进一步的，所述后台服务器还包括实时监控模块,所述实时监控模块至少用于视频监控、设备运行状态监控和设备健康状态功能，其中，视频监控至少包括通过网络摄像头在远程监控网站实时观看电梯轿厢内部情况；设备运行状态监控至少包括远程防控网站上实时显示电梯运行数据；设备健康状态功能至少包括结合电梯各部件故障预测结果、电梯维保数据和电梯基本运行数据对电梯的健康状态进行打分，从而实时评估电梯健康状态。
8.进一步的，所述统计分析模块还包括历史数据统计单元，所述历史数据统计单元用于统计电梯历史数据，并基于统计电梯的历史数据直观反映电梯的使用强度和潜在的高价值信息。
9.其中，潜在的高价值信息是指使用数据挖掘技术，提取一些深层次信息，如电梯的故障频率，易坏部件等，帮助改进设计，优化备件存储策略。
10.进一步的，所述采集终端至少包括数据采集模块、数据传输模块、离线分析模块和故障告警模块，所述数据采集模块用于采集传感器数据、控制柜数据和维保数据，其中，数据采集模块通过接口读取控制柜数据；所述数据传输模块用于将数据采集模块采集的数据通过通信的方式上传至后台服务器；所述离线分析模块用于在离线状态下进行故障诊断和寿命预测，以及在在线状态下将分析结果上传至后台服务器；所述故障告警模块用于基于离线分析模块的分析结果，发送报警信息至管理人员。
11.进一步的，所述传感器数据至少包括曳引轮槽和钢丝绳之间的相对蠕动量、急停时制动轮的制动距离、曳引电机的三相电流、门机电流、轿厢三向加速度、轿厢声音和视频画面，控制柜数据至少包括电梯速度，门状态和运行方向，维保数据至少包括半月检记录、季度检记录、半年检记录、年检记录以及故障信息。
12.进一步的，所述远程防控网站还用于基于浏览器远程登录后台服务器，从而通过网页展示统计分析结果，对电梯设备进行统一管理。
13.远程防控网站基于b/s(browser/server)架构，用户可以远程登录安全防控云平台对设备进行管理，不必下载客户端，利用浏览器直接访问服务器。
14.第三方面，本发明提出的一种运行状态评估和处理方法，具体包括：
15.s1，采集终端采集原始电梯数据并上传至后台服务器；s2，后台服务器验证原始电梯数据的有效性，并将验证后的原始电梯数据转发至电梯故障诊断单元和设备健康状态单元，基于电梯故障诊断单元的数据训练故障诊断模型和设备健康状态单元的寿命预测模型，分别进行故障诊断和寿命预测；s3，将故障诊断结果和寿命预测结果进行整体评判，并将评判结果和故障标准比较，从而判断电梯是否故障以及判断电梯的故障位置和程度；s4,若电梯已经故障，则发送报警信息至电梯管理人员，并执行s6，否则执行s5；s5，若电梯处于正常运行状态，且任一关键部件的性能退化程度达到其对应的预防性维修阈值，并在预设时间段内大于预设概率发生故障，则制定电梯维修策略，并生产维保任务，推送至电梯管理人员，否则不进行维修；s6,将未达到预防性维修阈值的数据作为正常数据，添加到数据库中，达到预防性维修阈值或故障阈值的数据被暂时保存，并等待维保人员反馈，若维保人员的反馈结果和暂时保存的数据一致，则将该数据作为预防性维修数据或故障数据，并被添
加至数据库中用于优化数据训练故障诊断模型或寿命预测模型，否则该数据被抛弃。
16.本发明的有益效果是：
17.1、通过浏览器远程登录电梯安全防控云平台的远程访问网站，从而远程监测电梯运行状态，而不必安装专客户端软件，降低监管电梯的门槛；
18.2、实时监测辖区内电梯运行状态，直观把握电梯的健康状态，同样的人数配置可以监管更多电梯，同时降低电梯监管人员的劳动强度；
19.3、可以通过分析采集的数据，对电梯进行故障诊断，预测出电梯的故障位置以及故障程度，为维保人员进行维修作业提供指导；
20.4、结合传感器采集的数据，可以实现电梯相关部件的寿命预测，在部件达到预防性维修阈值时进行维修，避免其突然失效造成重大后果。
21.5、可以对每台电梯检测信息和故障预测结果进行打分，合理制定维修保养策略，有效降低维保人员的劳动强度，真正做到“一梯一策”；
22.6、实现了电梯数据的实时、高效、广泛采集，可以对电梯的历史数据进行分析，挖掘有价值的电梯信息，为电梯设计和改进提供参考。
23.7、检测出故障或预防性维修数据，经维保人员的现场确认后，可作为有效数据参与故障诊断和寿命预测模块的模型的优化，有利于提高模型预测的准确性。
附图说明
24.图1为本发明实施例的电梯安全防控云平台架构示意图；
25.图2为本发明实施例的采集终端功能结构框图；
26.图3为本发明实施例的数据采集模块采集的数据类型；
27.图4为本发明实施例的采集的原始电梯数据对应的采集方法示意图；
28.图5为本发明实施例的后台服务器功能结构框图；
29.图6为本发明实施例的实时监控模块功能结构框图；
30.图7为本发明实施例的统计分析模块功能结构框图；
31.图8为本发明实施例的系统管理模块的账号功能分布图；
32.图9为本发明实施例的信息管理模块的功能结构框图；
33.图10为本发明实施例的电梯安全防控云平台层次架构示意图；
34.图11为本发明实施例的电梯运行状态评估和处理方法流程示意图。
具体实施方式
35.为了便于本领域人员更好的理解本发明，下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明，下述仅是示例性的不限定本发明的保护范围。
36.实施例1
37.如图1所示，为本发明实施例的一种电梯安全防控云平台架构示意图，下面结合具体实施例对电梯安全防控云平台进行说明。
38.电梯安全防控云平台可以包括采集终端、后台服务器和远程防控网站。
39.采集终端用于采集原始电梯数据，并将原始电梯数据上传至后台服务器。例如：采集终端通过接口采集电梯控制柜中电梯速度、门状态、运行方向等原始电梯数据，并将采集
到的原始电梯数据上传至后台服务器。
40.其中采集终端基于c/s(client/server)架构，可分为四个模块：数据采集模块、数据传输模块、离线分析模块和故障告警模块。如图2所示，为为本发明实施例的一种采集终端的结构图。
41.其中数据采集模块采集的数据可以分为三类，如图3所示，包括传感器数据、控制柜数据和维保数据。传感器数据按其采集数据类型不同，又可以使用不同的传感器或者监控设备。如图4所示，为传感器数据采集量和对应的采集方法。例如利用加速度传感器采集轿厢三向加速度，利用电流互感器直接测量曳引电机的三相电流。电梯控制柜中包含大量设备运行所需的参数，即控制柜数据。例如电梯速度，门状态，运行方向，数据采集终端可通过相关接口直接读取控制柜数据。维保数据是指由维保人员填写的维保记录表，包括半月检、季度检、半年检、年检以及故障信息。
42.数据传输模块将采集到的数据上传至后台服务器，可使用无线或有线网络进行数据的传输。
43.离线分析模块可在离线状态下进行故障诊断和寿命预测，当网络恢复后即在线状态下，寻机将分析数据和结果上传至后台服务器。其中，故障诊断功能是结合机器学习或人工智能算法对收集到原始故障数据进行分析，判断故障发生的位置和严重程度。寿命预测功能是指通过向寿命预测模型输入电梯正常运行时采集的实时数据，预测电梯重要部件的性能退化趋势，并与预防性维修阈值比较，预测部件的剩余寿命。
44.故障告警模块是指离线分析模块在检测到故障时，提示电梯管理人员及时处理，例如，使用响铃等方式提示管理人员及时处理。
45.后台服务器用于对原始电梯数据进行分析和处理，从而进行故障判断，故障预测，生成维保策略，以及，用于响应远程防控网站。如图5所示，为后台服务器的功能结构框图，按其功能的不同可分为五个不同的模块：数据处理模块、实时监控模块、统计分析模块、故障告警模块和系统管理模块。
46.后台服务器的数据处理模块主要存储和转发数据，降低后台服务器各个功能模块之间的耦合程度，为后台服务器与采集终端和远程登录网站之间的服务提供数据支撑和备份，其中常用的数据库系统有mysql、oracle等。
47.后台服务器的实时监控模块的功能结构框图如图6所示，包括视频监控功能、设备运行状态监控功能和设备健康状态功能，视频监控功能是指通过网络摄像头在远程监控网站实时观看电梯轿厢内部情况；设备运行状态监控功能是指电梯运行数据在远程监控网站上实时显示，包括电梯当前速度，开关门情况，停靠楼层等；设备健康状态指的是指结合各部件故障预测结果、设备维保数据和基本的运行数据三方面信息，对电梯的健康状态进行打分，实时评估设备的健康状态，便于监管人员掌握电梯整体健康状态。
48.后台服务器的统计分析模块包括电梯故障诊断单元、设备健康状态单元、安全防控策略单元和历史数据统计单元，其功能结构框图如图7所示。
49.电梯故障诊断单元在对采集终端采集的原始电梯数据进行分析时，如果监测出电梯的状态指标异常，电梯处于不正常工作状态，则根据相应的异常状态指标所属的分析模块可反推出发生故障的部件；通过比较异常指标值和对应的故障阈值，可判断故障的程度。
50.设备健康状态单元至少包括寿命预测模型，用于寿命预测模型输入电梯正常运行
时采集的实时数据，预测电梯重要部件的性能退化趋势，并与预防性维修阈值比较，预测部件的剩余寿命。安全防控策略单元是指云平台根据设备实时数据分析的结果，合理的安排各部件维修间隔和力度，并生成维保任务，推送给维保人员和监管人员，其中设备零部件的小修、大修和更换策略对设备性能的恢复程度依次增加。历史数据统计是指过统计电梯历史数据，直观反映电梯的使用强度和潜在的高价值信息，包括电梯运行次数，开关门次数，故障预警次数等。
51.后台服务器的故障告警模块是指在当检测到电梯故障或预测到在较近的一段时间内有较大的概率会发生故障时，云平台会将详细的告警信息，通过短信等方式发送给管理人员进行处置。
52.后台服务器的系统管理模块按功能的不同又可分为权限管理子模块和信息管理子模块。其中，权限管理子模块按照职能将用户划分为系统管理员账号、单位管理员账号和电梯维修保养员账号，各账号功能分布如图8所示。系统管理员账号拥有最高权限，用来维护云平台的后台服务器，并对下级账号的权限控制。单位管理员账号为接入电梯安全防控云平台的单位所拥有，是系统管理员账号的二级账号，可通过登录远程监控网站实时监管辖区内的电梯，包括查看统计信息、管理电梯设备、实时监控电梯和报警处理等，需要注意的是该账户不可跨辖区访问电梯设备。电梯维修保养员账号为电梯维修保养员所拥有，是系统管理员账号的二级账号，每台电梯设备可绑定一个电梯维保员账号，维保员可以查看电梯运行数据和登记维保信息。
53.信息管理模块按信息来源的不同，可分为电梯基础信息管理子模块、厂商信息管理子模块和维保单位信息管理子模块，其功能结构框图如图9所示。电梯基础信息管理子模块主要是管理接入云平台的电梯，例如电梯信息详情、电梯信息编辑和地图显示等功能。厂商信息管理子模块主要是管理接入设备的制造厂家基本信息，例如包括厂商信息统计、厂商信息查询、厂家信息编辑等功能。维保单位信息管理子模块主要是管理参与维保工作的维保单位的基本信息，例如维保单位详情、维保单位查询、维保单位编辑等功能。
54.远程防控网站基于b/s(browser/server)架构，用户可以远程登录安全防控云平台对设备进行管理，不必下载客户端，利用浏览器直接访问服务器。所述的远程防控网站主要作用是数据可视化，通过网页展示统计分析结果，对辖区内的电梯设备进行统一管理。
55.实施例2
56.如图10所示，为本发明实施例的一种电梯安全防控云平台层次架构示意图，下面结合具体实施例对电梯安全防控云平台进行说明。图10所示的电梯安全防控云平台按照数据的流向自底向上划分为五层，分为数据采集层、网络层、数据持久层、业务层和应用层，数据采集层利用采集终端将采集的实时数据通过网络层上传至数据持久层；数据持久层对来自数据采集层的原始数据进行存储和转发，为业务层服务提供数据支撑；业务层对电梯数据进行分析处理，为用户提供实时监控、统计分析、故障告警和系统管理等服务；应用层主要是利用可视化技术实现人机交互，用户通过浏览器远程登录云平台系统管理电梯。
57.实施例3
58.如图11所示，为基于电梯安全防控云平台运行状态评估和处理方法流程图，下面将结合流程图对运行状态评估和处理方法进行详细说明。
59.s1，根据图4所示的原始电梯数据对应的采集方法示意图，在电梯相关部位安装对
应的传感器，利用采集终端分别测量曳引轮槽和钢丝绳之间的相对蠕动量、急停时制动轮的制动距离、曳引电机的三相电流、门机电流、轿厢三向加速度、轿厢声音等数据并将其上传至后台服务器；
60.s2，后台服务器的数据处理模块对原始采集的数据进行简单的预处理，验证数据的有效性，然后转发至相应的电梯故障诊断单元和设备健康状态单元，进行故障诊断和寿命预测。
61.s3，将故障诊断结果和寿命预测结果利用相关综合算法进行整体评判，并将评判结果和故障标准比较，从而判断电梯是否故障以及判断电梯的故障位置和程度；
62.s4，若电梯已经故障，本发明实施例中的电梯安全防控云平台将会启动故障告警模块，通知该电梯的监管人员进行处理，并转入s6，否则转入s5；
63.s5，若分析结果显示电梯当前仍处于正常运行状态，但是部分关键部件的性能退化程度达到预防性维修阈值，并在预设时间段内大于预设概率发生故障，即在未来较短的一段时间内有较大的概率发生故障，则需要制定该电梯的维修策略，生成详细的维保任务，并推送给该电梯的监管人员和维保人员，否则不进行维修。
64.s6，未达到预防性维修条件的数据将被标记为正常数据，添加到该电梯的历史数据库中。达到预防性维修或故障条件的数据将被暂存，等待维保人员的反馈，若反馈结果显示诊断/预测结果正确，该数据将会被标记为预防性维修数据或故障数据，并被添加到该电梯的历史数据库中以优化故障诊断/预测模型，否则将会被丢弃。
65.总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。