基于大数据的电梯故障预测新模式

发表时间:2020/9/8   来源:《中国电气工程学报》2020年4期   作者:张伟健
[导读] 随着经济的发展和科技的进步,电梯在人们生产生活中的应用更加普遍,需要切实做好故障检测和运行维护工作
        摘要:随着经济的发展和科技的进步,电梯在人们生产生活中的应用更加普遍,需要切实做好故障检测和运行维护工作,降低电梯故障的发生几率,保障电梯运行的安全性和稳定性,更好的为人们的生活提供便利。
        关键词:大数据;电梯;故障预测;新模式?
        引言
        随着社会的发展,科技的进步,我国电梯总量直线上升。针对电梯的安全管理和维修保养问题日益突出。以下为了研究大数据时代下电梯故障诊断和预测的可行性,对其海量的电梯检验数据以及有关电梯轿厢振动的数据进行了相应的提取,依靠大数据分析的方法预测电梯故障的方式。利用电梯运行特征的大数据不断挖掘电梯出现故障的相关信息,针对电梯出现故障进行有效的诊断。希望不断提高电梯故障预测的能力和检修的水平,提升人们的生活质量。
        1电梯运行故障概述
        电梯作为特种设备之一,主要是由机械设备、电气控制系统以及电力拖动等多部分所组成的。电梯在长时间的运行中,由于受到众多因素的影响,往往会导致出现一系列的故障问题,主要包括两个方面。其一是机械故障,例如:轴承出现损伤,钢丝绳出现严重磨损,开关门变形或卡阻,轿厢出现晃动等等。导致出现机械故障的原因有机械部件疲劳,运行磨损以及连接部件松脱变形等等。其二是电气故障,主要包括突然停机,选层按钮失灵,无法自动关闭轿厢门,突然停止运行,开关门速度过快或过慢等等。导致出现电气故障的原因有接触点氧化,线路短路或者断路,绝缘失效,安全装置误动作,电子元器件出现损坏等等。
        2电梯系统故障的常用检测技术
        2.1以系统数学模型为基础的故障检测诊断技术
        这项故障诊断技术主要就是掌握构造观察器的输出情况,得到输出值之后,需要仔细地进行比较和研究,确保可以正确掌握各种故障信息。这个措施和电梯控制系统有着紧密的联系,其中电梯系统的各项操作都需要参考这些故障信息,借助现代化的完善措施和控制理论来进行落实。在这个过程中,需要设置一个完善的参数模型,正确地进行预估,掌握是否存在残差的情况。不仅如此,需要参考相关的阈值和准则来进行评价,掌握决策时期存在的残差情况。
        2.2程序检测法
        所谓的程序检查法,指的就是结合电梯在运行中的状态,明确故障发生区间,并确定故障位置,并在此基础之上解决故障所在。现阶段,程序检测法无论是在有触电的控制系统中,还是在无触点的控制系统中,均实现了广泛有效的应用。
        2.3万用表测试法
        万用表测试法在电梯故障检测中的应用非常广泛,具体来说,主要包括以下几种检测方法:首先是电压测量法,在应用该法的过程当中,需要对电梯电路电压进行测量,并将测量数据和电梯正常运行状态下的电压值进行比较,进而掌握电路工作状态,对元器件设备正常与否进行判断,实现对电路故障的准确判断。在实际的应用过程当中,要重点做好对关键点电压的检测工作,缩小检测范围,提高工作效率,及时的确定故障点。其次是电阻测量法,该法适用于电路短路检测,利用万用表的电阻档,测量电梯电路以及电路自身电阻,然后对比正常电路电阻值,进而判断元器件的好坏,确定故障点。
        2.4振动诊断分析技术
        械设备在运行期间不可避免地会产生振动。即使被普遍认为不运动的工程建筑,在周围环境的激励下,也会发生振动。振动信号可以反映机械的运行状态和结构的损伤。机械在运行过程中,内部的零件和部件受到力、热、摩擦、磨损、腐蚀等多方面作用,其运行状态将不断地变化。这种运行状态的变化表现为各种物理信号的变化,检测这些信号的变化来判断机械是否已经或即将发生运行故障,称为故障诊断。只要机械在运行时保持稳定,或者其运行变化仅在一定范围之内,那么机械的振动也将是保持稳定的,而且当机械运行处于良好状态时,其振动频谱具有某些特征。当机械发生故障时,或者机械存在潜在的故障时,运行状态将有变化,其振动量和振动频谱也将发生变化。因此振动测试和分析振动信号的时域和频域变化是机械故障诊断的基础。


        3基于大数据的电梯故障预测模式
        现代大数据的内涵所谓的现代大数据,实际上主要是指不能在规定的一段时间内利用常规的计算机软件工具完成捕捉、管理以及处理等综合数据集合,其主要依靠新的技术和处理方式,整合具有优秀的决策力和洞察能力的丰富网络信息资产。就现在的战略意义层面来讲,现代的大数据技术不仅仅是掌握更多、更完善的数据信息,还要根据这一技术进行更加行之有效的处理方式。
        3.1电梯信息数据采集
        在电梯的设计、安装、维保和检验的生命周期中,通过开展各个环节的信息数据采集,应用数据挖掘技术的典型分析方法,分析电梯检验相关特征信息对在用电梯设备故障的影响,并基于电梯的信息数据来预测电梯的典型故障。首先,将电梯设计、安装、维保和检验环节的多源异构数据进行采集;通过数据清理、分类等方式对上述数据进行预处理;然后将处理过的数据进行聚类分析和关联性分析,通过训练模型,加以应用,从而对电梯设备进行故障预测。
        3.2人工神经网络故障诊断技术。
        这项技术产生于20世纪90年代,最开始出现时整体的实用性较差,没有得到人们的重视。不过,随着越来越多的科学技术人员进行创新和完善,促进了人工神经网络诊断技术的发展和进步。神经网络具备比较完善的功能,能够合理地处理复杂的故障。针对复杂且庞大的系统以及机器开展检测工作的过程中,要是控制系统存在故障或者是突发性故障,可以选择这项技术来进行应对,如此能够保证电梯系统运行的安全和稳定。
        3.3利用专家系统通过对电梯进行对应的检测及预测的措施
        所谓的专家系统是人工智能的一个分区,他能够根据知识库工作对所提出的问题进行有效的推理,进而得出正确的答案。通过知识库按照一定的程序进行规划来解决电梯故障的预测。电梯故障诊断专家系统主要有知识库、数据库、人机接口、推理机、知识获取机、解释机六个部分组成。将故障诊断专家系统采用正反向推混合推理结合,推理思路近似于一个人们日常决策的思维方式。例如当电梯门系统故障时,专家系统可以通过故障树对此进行推理。
        3.4电梯数据的聚类分析与设备故障的关联性分析
        聚类分析通过将大量数据点的集合分为若干个种类,使得每个类中的数据之间最大程度地相似,而不同类中的数据最大程度地不同。在对海量数据进行采集、处理和挖掘的过程中,在聚类分析的基础之上,辅助以物理机理分析,研究电梯设计、安装、维保和检验数据与电梯的设备故障数据的关联,从而建立相对准确的数据库索引,提高相对快速的数据检索,为电梯故障的预测预防提供基础研究。
        结语
        在生活中,电梯的质量问题关乎用户的生命财产安全,在我们的社会生活中发挥着不容小觑的作用。电梯性能的安全检测以及故障问题的诊断也逐渐受到了人们的重视,及时建立大数据分析故障预判平台,使用并借鉴先进的科学技术对电梯故障进行先前预判,进而有效地提高电梯的运行可靠性.
        参考文献
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