电梯块式制动器状态监测系统及分级故障诊断方法

本发明属于电梯检测，尤其涉及一种电梯块式制动器状态监测系统及分级故障诊断方法。

背景技术：

1、电梯作为高层建筑中必不可少的处置交通工具，其数量也在不断增多，电梯曳引机的制动器是电梯安全系统的核心组件，也是动作最频繁的安全部件之一，能使电梯曳引机在没有电源供应的情况下停止转动，使轿厢有效地制停。但是制动器在使用的时候会因为闸瓦磨损、销轴卡阻、安装不当等原因出现抱闸不及时、制动力不足、抱闸运行等故障，进而造成电梯出现异常振动、噪音影响乘运质量，甚至发生溜车或倒拉的严重安全事故。

2、目前应对制动器的失效，只能通过人工定期检修，难以预防故障的发生，大多只能在故障发生后停机后进行检修，排查故障的过程费时费力，还有一定的危险性。

3、关于现有的电梯曳引机制动器故障诊断方案，大多还是通过专家经验设置合理的预设值，当监测的信号超过预设值则判断制动器处于故障状态；还有经过复杂信号处理后，将提取到的特征经人工挑选后结合支持向量机等浅层的机器学习网络进行故障诊断；但是由于这些方法依赖专家经验，且电梯制动器状态数据难以获取，故障数据样本和正常数据样本比例不平衡，导致故障诊断不准确。

4、电梯曳引机制动器主要分为鼓式制动器、块式制动器和碟式制动器，目前应用最多的为块式制动器，因此，提出一种针对电梯曳引机块式制动器的故障自动诊断的装置和方法很有必要。

技术实现思路

1、针对现有技术不足，本发明提供了一种电梯块式制动器状态监测系统及分级故障诊断方法。

2、第一方面，本发明实施例提供了一种电梯块式制动器分级故障诊断方法，所述方法包括：

3、采集制动器状态信号，并进行预处理；其中，所述制动器状态信号包括：曳引机在z轴方向的振动数据、曳引机制动器回路的电流数据、制动器闸瓦的温度数据和曳引轮的转速数据；

4、将制动器状态信号输入至预先训练好的异常检测模型，通过异常检测模型判定当前制动器是否处于异常状态；

5、当异常检测模型判定当前制动器处于异常状态时，分离制动器状态信号后输入至对应的预先训练好的故障诊断模型中，得到故障类型；其中，所述故障诊断模型包括：抱闸运行故障诊断模型、松闸时刻异常故障诊断模型、抱闸时刻异常故障诊断模型和制动力异常故障诊断模型；

6、响应于故障类型，生成报警信号。

7、第二方面，本发明实施例提供了一种电梯块式制动器状态监测系统，所述系统用于实现上述的电梯块式制动器分级故障诊断方法，所述系统包括：

8、制动器状态信号采集装置，用于采集制动器状态数据并传输至后台服务器；所述制动器状态信号采集装置包括：

9、信号采集模块，用于通过振动传感器采集曳引机在z轴方向的振动数据，通过电流传感器采集曳引机制动器回路的电流数据，通过温度传感器采集制动器闸瓦的温度数据，通过转速传感器采集曳引轮的转速数据；

10、信号转换模块，用于将信号采集模块采集制动器状态数据的原始信号转换成数字信号；

11、通讯模块，用于将信号转换模块输出制动器状态数据的数字信号传输至后台服务器；

12、后台服务器，获取并处理制动器状态数据，当制动器发生故障时发出预警信号；所述后台服务器包括：

13、数据预处理模块，用于对制动器状态数据进行预处理；

14、数据存储模块，用于存储预处理后的制动器状态数据；

15、异常检测模块，用于对制动器状态数据进行处理，判断块式制动器是否处于异常状态；

16、故障诊断模块，当异常检测模块判定块式制动器处于异常状态时，根据制动器状态数据判断故障类型；

17、报警模块，响应于故障诊断模块输出的故障类型，生成报警信号。

18、第三方面，本发明实施例提供了一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器与所述处理器耦接；其中，所述存储器用于存储程序数据，所述处理器用于执行所述程序数据以实现上述的电梯块式制动器分级故障诊断方法。

19、第四方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现上述的电梯块式制动器分级故障诊断方法。

20、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

21、1)本发明通过振动传感器采集曳引机在z轴方向的振动数据，通过电流传感器采集曳引机制动器回路的电流数据，通过温度传感器采集制动器闸瓦的温度数据，通过转速传感器采集曳引轮的转速数据，获取到电梯块式制动器的多个状态数据。

22、2)针对故障样本数据与正常样本数据比例不平衡问题，利用timegan生成更多故障样本数据，将生成的数据和原本的故障数据混合起到数据增强的作用，有助于提高训练出的故障诊断模型的识别能力。

23、3)提出一种分级故障诊断方案，其中，第一级诊断将预处理过的时序信号输入基于自编码器的制动器异常检测模型对采集的所有状态信号数据进行处理，观察是否存在信号超过异常阈值，若存在超过阈值的信号则判断制动器异常，启用第二级诊断，将不同故障对应的敏感信号时序数据输入不同的故障诊断模型，故障诊断模型判断当前存在哪些故障类型以及故障严重程度，能够有效诊断复合故障的情况，以故障对应的敏感信号作为输入，提高故障诊断的准确度。当制动器不存在异常时，后台服务器仅循环进行第一级诊断即异常检测模型的计算，当第一级诊断判断制动器异常时，才启用第二级多个故障诊断模型的计算，该方案减少了后台服务器在制动器正常状态下的计算量。

技术特征：

1.一种电梯块式制动器分级故障诊断方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的一种电梯块式制动器分级故障诊断方法，其特征在于，对制动器状态信号进行预处理包括：

3.根据权利要求1所述的一种电梯块式制动器分级故障诊断方法，其特征在于，所述异常检测模型采用自编码器模型。

4.根据权利要求1或3所述的一种电梯块式制动器分级故障诊断方法，其特征在于，异常检测模型的训练过程包括：

5.根据权利要求1所述的一种电梯块式制动器分级故障诊断方法，其特征在于，将制动器状态信号输入至预先训练好的异常检测模型，通过异常检测模型判定当前制动器是否处于异常状态包括：

6.根据权利要求1所述的一种电梯块式制动器分级故障诊断方法，其特征在于，所述故障诊断模型采用基于注意力机制的长短时记忆网络。

7.根据权利要求1所述的一种电梯块式制动器分级故障诊断方法，其特征在于，故障诊断模型的训练过程包括：

8.一种电梯块式制动器状态监测系统，其特征在于，所述系统用于实现上述权利要求1-7任一项所述的电梯块式制动器分级故障诊断方法，所述系统包括：

9.一种电子设备，包括存储器和处理器，其特征在于，所述存储器与所述处理器耦接；其中，所述存储器用于存储程序数据，所述处理器用于执行所述程序数据以实现上述权利要求1-7任一项所述的电梯块式制动器分级故障诊断方法。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现如权利要求1-7中任一所述的电梯块式制动器分级故障诊断方法。

技术总结
本发明公开了一种电梯块式制动器状态监测系统及分级故障诊断方法，包括：采集制动器状态信号，并进行预处理；其中，所述制动器状态信号包括：曳引机在Z轴方向的振动数据、曳引机制动器回路的电流数据、制动器闸瓦的温度数据和曳引轮的转速数据；将制动器状态信号输入至预先训练好的异常检测模型，通过异常检测模型判定当前制动器是否处于异常状态；当异常检测模型判定当前制动器处于异常状态时，将制动器状态信号输入至预先训练好的故障诊断模型中，得到故障类型；其中，所述故障诊断模型包括：抱闸运行故障诊断模型、松闸时刻异常故障诊断模型、抱闸时刻异常故障诊断模型和制动力异常故障诊断模型；响应于故障类型，生成报警信号。

技术研发人员：梁利华,郑海涛,唐闽琦,顾光辉,陈栋栋,许杨剑,刘万兵
受保护的技术使用者：浙江工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/22