導(dǎo)語：電梯和自動扶梯作為現(xiàn)代建筑關(guān)鍵交通工具，其安全性關(guān)乎人們生命財產(chǎn)安全。因此，對電梯類設(shè)備實時安全監(jiān)測和故障預(yù)警、降低突發(fā)故障等安全風(fēng)險至關(guān)重要。本期轉(zhuǎn)化果平臺推薦《電梯類設(shè)備聲紋監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)研究》通過采用聲紋識別和深度學(xué)習(xí)算法能夠?qū)崟r監(jiān)測電梯或自動扶梯的運行狀態(tài)，實現(xiàn)故障診斷和預(yù)警，確保此類設(shè)備高效可靠運行。
一、研究背景
電梯是公共交通工具之一，屬于特種設(shè)備，由市場監(jiān)管總局監(jiān)督管理。近幾年來為提升公眾乘梯出行安全，減少電梯安全隱患，國家市場監(jiān)管總局及各級主管部門發(fā)布了一系列政策文件，支持電梯使用各環(huán)節(jié)及監(jiān)管模式改革。
2023年6月18日，國家市場監(jiān)督管理總局發(fā)布《電梯安全筑底三年行動方案（2023—2025年）》，提出提高電梯的應(yīng)急救援能力，實現(xiàn)乘客電梯應(yīng)急處置平臺100%覆蓋的目標；同時提出持續(xù)改進電梯維保模式，優(yōu)化維保市場、持續(xù)推進按需維保等內(nèi)容。
因此，電梯類設(shè)備的安全運行至關(guān)重要，需要相應(yīng)的先進技術(shù)支持。
二、研究內(nèi)容
1.聲學(xué)故障監(jiān)測原理
聲紋監(jiān)測：利用聲音采集裝置捕捉設(shè)備運行時產(chǎn)生的聲音信號，結(jié)合聲學(xué)分析與機器學(xué)習(xí)技術(shù)，檢測機電設(shè)備的異常噪聲，如軸承磨損、機械松動、表面裂縫、轉(zhuǎn)子摩擦、齒輪故障等。
（1）機械設(shè)備在運行的過程中會產(chǎn)生設(shè)備獨有的振動聲紋，利用信號處理方法可從聲音信號提取頻譜、聲壓級、倒譜、時頻譜、能量譜、峭度系數(shù)等聲學(xué)特征。利用這種獨有的聲學(xué)特征，將被監(jiān)測設(shè)備的聲紋信息與正常的聲紋信息進行對比來識別機械設(shè)備的運行狀態(tài)，可對機械設(shè)備的早期故障進行識別與預(yù)警；
（2）在設(shè)備故障診斷的感知應(yīng)用中，聲紋數(shù)據(jù)是最有價值的，也是目前設(shè)備診斷應(yīng)用的發(fā)展趨勢之一；
（3）聲音信號具有豐富的信息量，在很多視覺、觸覺、嗅覺不合適的場合下，具有獨特的優(yōu)勢?；诼暭y監(jiān)測的機械故障診斷系統(tǒng)使用工業(yè)聲紋引擎提取特定狀態(tài)下的聲紋特征，可快速區(qū)分故障狀態(tài)，也可以識別出機械、電氣設(shè)備上難以用其他手段識別的各種類型故障。
2.聲學(xué)故障監(jiān)測核心技術(shù)
3.基于聲紋監(jiān)測的電梯運行監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)
該系統(tǒng)結(jié)合了邊緣計算、人工智能、機器學(xué)習(xí)等先進技術(shù)，通過搭建機理模型和工業(yè)大數(shù)據(jù)雙驅(qū)動的云平臺軟件架構(gòu)，實現(xiàn)對電梯的多維度全景可視化監(jiān)控。
系統(tǒng)可提供對電/扶梯的實時監(jiān)控、智能診斷、機械故障報警、故障趨勢預(yù)測、統(tǒng)計分析、遠程配置、遠程升級、電梯維修維護等功能，為用戶提供高效的電/扶梯智能運維管理途徑，指導(dǎo)運維人員對設(shè)備故障進行及時排查和處理，降低設(shè)備運維成本，保障電梯設(shè)備安全運行。
4.電梯運行監(jiān)測與故障診斷流程
電梯運行監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)通過對電梯、自動扶梯設(shè)備本體和關(guān)鍵部件的聲紋、振動、視頻等多維度數(shù)據(jù)的實時采集、特征提取，可實現(xiàn)對電梯運行狀態(tài)的識別與監(jiān)測，電梯關(guān)鍵部件的隱患識別、故障診斷、故障告警。系統(tǒng)還可以對電梯關(guān)鍵部件隱患及故障趨勢進行分析與預(yù)測，輔助運維人員提高電梯運維效率，降低運維成本，降低電梯安全事故。
5.電梯運行監(jiān)測與故障診斷整體架構(gòu)
6.垂直類電梯監(jiān)測點
7.垂直類電梯現(xiàn)場設(shè)備部署方案
8.垂直類電梯監(jiān)測內(nèi)容及故障告警類型
（1）電梯運行狀態(tài)
運行模式、運行方向、運行狀態(tài)、當前樓層、轎門狀態(tài)、轎廂人員、檢修狀態(tài)、安全回路、井道溫度；
（2）電梯常見故障
電梯轎廂困人、安全回路斷開、開鎖區(qū)域外停梯、運行中開門、開門故障、關(guān)門故障、運行速度、電源故障；
（3）違規(guī)乘梯行為
電動車入梯、長時間阻門；
（4）關(guān)鍵部件狀態(tài)
曳引機、制動器、門機、導(dǎo)軌；
（5）運行統(tǒng)計信息
累計運行時間、累計運行次數(shù)、累計開關(guān)門次數(shù)、累計運行里程。
9.垂直類電梯監(jiān)測設(shè)備安裝
10.自動扶梯設(shè)備安裝
（1）扶梯運行狀態(tài)監(jiān)測
運行方向、運行速度、梯級狀態(tài)、蓋板狀態(tài)、扶手帶溫度；
（2）扶梯常見故障監(jiān)測
扶梯逆轉(zhuǎn)、超速運行、梯級缺失、蓋板未到位、扶手帶溫度異常；
（3）扶梯關(guān)鍵部件運行監(jiān)測
驅(qū)動主機、制動器、減速箱、上/下梳齒板、梯級鏈漲緊輪。
三、主要產(chǎn)品
1.電梯運行監(jiān)測終端
通過內(nèi)置及外接傳感器件感知電梯運行狀態(tài)，對電梯運行狀態(tài)及實時監(jiān)測，對電梯常見故障進行告警。產(chǎn)品可用于電梯運行監(jiān)測、故障報警、困人救援等應(yīng)用。
2.聲紋采集終端
通過高精度麥克風(fēng)陣列采集設(shè)備運行聲音信號，內(nèi)置多種信號處理算法及特征提取算法。產(chǎn)品可適用于電/扶梯各關(guān)鍵部件的聲音信號采集與處理。
3.扶梯運行監(jiān)測終端
產(chǎn)品應(yīng)用于自動扶梯運行狀態(tài)監(jiān)測與故障告警，可實時監(jiān)測多種扶梯運行狀態(tài)、常見故障、運行統(tǒng)計信息。產(chǎn)品可用于自動扶梯運行監(jiān)測、故障報警、故障聯(lián)動、日常管理等應(yīng)用。
4.聲紋計算網(wǎng)關(guān)
該產(chǎn)品部署在邊緣端，通過接收聲紋特征參數(shù)并處理，支持對監(jiān)測設(shè)備的隱患預(yù)警、故障診斷等應(yīng)用。產(chǎn)品支持多種故障診斷算法與模型，適用于電梯及扶梯多種關(guān)鍵部件的故障診斷應(yīng)用。
5.電梯運行監(jiān)測與故障診斷平臺軟件
軟件支持對電梯及自動扶梯設(shè)備的在線運行監(jiān)測與故障診斷等功能?？商峁﹄娞菁白詣臃鎏菰O(shè)備實時監(jiān)測、部件監(jiān)測、故障告警、隱患告警、風(fēng)險分析、故障診斷、統(tǒng)計分析等應(yīng)用。
四、技術(shù)特點
1.電梯設(shè)備運行狀態(tài)實時監(jiān)測；
2.電梯故障告警、隱患監(jiān)測及風(fēng)險預(yù)警；
3.電梯關(guān)鍵部件實時監(jiān)測；
4.關(guān)鍵部件隱患監(jiān)測與故障診斷；
5.電梯健康狀態(tài)評估與風(fēng)險分析；
6.豐富的運行統(tǒng)計信息，為設(shè)備運維提供數(shù)據(jù)支撐。
五、應(yīng)用范圍
截至目前，該系統(tǒng)已經(jīng)成功推出了多款聲學(xué)監(jiān)測產(chǎn)品，其中智慧聲紋終端以及動車走行部異音監(jiān)測裝置，已經(jīng)在能源電力、軌道交通、智能制造、智慧城市及智慧園區(qū)等多個領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了廣泛的落地應(yīng)用。體現(xiàn)了技術(shù)的先進性和實用性，為各行業(yè)提供了高效、精準的聲學(xué)監(jiān)測解決方案。
六、推廣價值
1.優(yōu)化維保效率：本方案實施預(yù)測性維護策略于電梯系統(tǒng)，旨在顯著減少計劃外停梯時間。系統(tǒng)定期評估電梯運行狀態(tài)與健康指數(shù)，準確提示關(guān)鍵維護部件，確保維護工作的針對性與高效性，從而有效延長關(guān)鍵部件及電梯設(shè)備本體的使用壽命。
2.降低安全事故：本方案將傳統(tǒng)的事后維修模式轉(zhuǎn)變?yōu)轭A(yù)測性維護，旨在預(yù)防潛在的安全風(fēng)險。通過對設(shè)備的實時監(jiān)測，能夠及時發(fā)現(xiàn)隱患，避免重大故障的發(fā)生。電梯在發(fā)生故障時能夠迅速發(fā)出告警，及時采取應(yīng)對措施，有效避免安全事故的發(fā)生。
3.經(jīng)濟效益：本方案借助AI技術(shù)實現(xiàn)專家經(jīng)驗數(shù)字化模型，自動研判故障原因，降低對專家經(jīng)驗的依賴，從而降低維保成本。通過預(yù)測性維護，能夠有效延長電梯關(guān)鍵部件及設(shè)備的使用壽命，避免嚴重故障導(dǎo)致的高昂維修成本，從而為企業(yè)帶來顯著的經(jīng)濟效益。
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