一种基于小波变换的电梯运动异常实时检测方法技术

本发明专利技术公开了一种基于小波变换的电梯运动异常实时检测方法，该方法包括以下步骤：利用小波变换将电梯运动的加速度数据与角速度数据转化为相应的频域数据，在频域对电梯运动数据进行与运动状态结合的阈值分析等数据分析，实时获得电梯运动的安全水平评估结果；所述的阈值分析，其阈值可根据运动状态的不同调整，并且通过调整小波变换的参数，使得检测方法可根据不同的需求具有不同的时间分辨率与频率分辨率。本发明专利技术方法实现了一种角度新颖、符合实际情况、准确度高、分辨率可调的电梯安全评估方法，且对硬件要求低、可移植性高。

A real time detection method for elevator motion anomaly based on Wavelet Transform

The invention discloses a real-time detection method for elevator motion anomaly based on wavelet transform, which comprises the following steps: converting the acceleration data and angular velocity data of elevator motion into corresponding frequency domain data by using wavelet transform, and analyzing the threshold value of elevator motion data combined with motion state in frequency domain, etc. The threshold analysis can be adjusted according to different motion states, and by adjusting the parameters of wavelet transform, the detection method can have different time resolution and frequency resolution according to different requirements. The method of the invention realizes an elevator safety assessment method with novel angle, conforming to actual situation, high accuracy and adjustable resolution, and has low hardware requirements and high portability.

【技术实现步骤摘要】
一种基于小波变换的电梯运动异常实时检测方法
本专利技术涉及电梯故障检测技术，尤其涉及一种基于小波变换的电梯运动异常实时检测方法。
技术介绍
就目前国内电梯行业现状而言，电梯轿厢运动状态监测方面仍存在诸多问题。我国由于电梯基数庞大，尽管电梯行业发展平稳，但与之密切相关的电梯维修与保养水平却难以跟上行业前进的步伐，这是导致我国电梯安全事故发生频率居高不下的重要原因。而目前大多楼宇电梯工作在独立封闭的环境中，维保人员无法实时掌握电梯工作状态并及时处理电梯运行中产生的问题。且国家在电梯的监测环节中缺乏高效准确的监测技术手段和设备，检验机构尚未建立完善远程监控网络。而对电梯高频率的维护检查会使维护成本大大增加，给用户带来很大的经济负担。目前的国内电梯安全检测方法有很多不完善的地方：1)大多以电梯电机系统中的数据柜为数据源，因此依赖于具体的电梯种类与型号，可移植性差；2)故障的判断方法为简单地检查电梯运动数据是否超过一个固定的阈值，不能根据电梯所处的不同运动状态调整该阈值，因此无法结合运动状态进行判断，准确性差；3)故障的判断方法基于对信号在时域的数据分析，没有考虑信号在频域所提供的信息，因此信息来源单一，准确性差。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种基于小波变换的电梯运动异常实时检测方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于小波变换的电梯运动异常实时检测方法，包括以下步骤：1)采集电梯运动的加速度数据与角速度数据；所述加速度数据与角速度数据为三维数据，以反映电梯轿厢的三维运动。2)使用小波变换，将上述数据转化为相应的频域数据，获得与原始电梯运动时域数据相对应的电梯运动频域数据；对三维加速度数据代入下式进行小波变换，将三维加速度数据转化为相应的频域数据：所述小波变换的母小波需满足以下条件：其中，参数a代表时间变量，参数b代表频率变量，ψ(t)代表母小波；因此经小波变换后的频域数据既包含了时域的信息，又包含了频域的信息；对于任一给定数据点，通过分析该时间点a处X(a,b)随b的变化，进而获得该数据点的频域分布情况；相同方法，将三维角速度数据进行小波变换，转化为相应的频域数据；3)在频域对上述频域数据进行与运动状态结合的阈值分析等数据分析；其中，所述的电梯运动状态由有限状态机获得，包括：静止、向上加速、向下加速、向上减速、向下减速、向上匀速运动、向下匀速运动。所述的有限状态机是指表示有限个状态以及在这些状态之间的转移和动作等行为的数学模型，有限状态机的下一个状态和输出是由输入和当前状态决定的。本方法中使用的有限状态机没有输出，仅用于决定运动状态；输入为电梯运动的加速度数据与角速度数据。其中，与运动状态结合的阈值分析是指将上述电梯运动频域数据中数据值大于阈值的数据点标记为异常数据点，上述阈值根据该数据点所对应的电梯运动状态不同而选取不同的值。阈值分析中的一个或多个参数可以根据实际要求调整。实际要求包括：对计算速度的要求、对计算量的要求、对时间分辨率的要求、对频率分辨率的要求等。4)实时获得电梯运动的安全水平评估结果其中，所述的实时是指对任一数据点的安全水平评估结果相对该数据点的时间延迟在实际要求范围内。实际要求包括：对计算速度的要求、对计算量的要求、对时间分辨率的要求、对频率分辨率的要求等。其中，安全水平评估结果的表现形式为，对应异常运动的数据点序号。按上述方案，所述步骤3)中阈值根据对时间分辨率与频率分辨率的具体要求设置不同的初始阈值。按上述方案，所述步骤4)中实时获得电梯运动的安全水平评估结果是将设定时间长度的电梯运动数据作为一段数据进行分析获得结果，所述设定时间长度为对任一数据点的安全水平评估结果相对该数据点的最大时间延迟值。本专利技术产生的有益效果是：1.本方法使用小波变换对数据进行时-频域的转换，在频域进行数据分析，角度新颖；小波变换的参数可调，因此分辨率可调，可满足不同的实际要求；2.所用的与运动状态结合的阈值分析等数据分析将对独立数据点的分析与该点处电梯的运动状态相结合，因此符合实际情况、准确度高；阈值大小可调，因此分辨率可调，可满足不同的实际要求；3.由于不依赖于电梯原有的电机系统，因此可适用于不同种类的电梯，可移植性高；4.所使用的计算方法为成熟的计算方法，有经过优化的程序实现方式，因此对硬件要求低。附图说明下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：图1是本专利技术实施例的方法流程图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。如图1所示，一种基于小波变换的电梯运动异常实时检测方法，包括以下步骤：一种基于小波变换的电梯运动异常实时检测方法，包括以下步骤：1)采集电梯运动的加速度数据与角速度数据；所述加速度数据与角速度数据为三维数据，以反映电梯轿厢的三维运动。2)使用小波变换，将上述数据转化为相应的频域数据所述的小波变换是指用有限长或快速衰减的、称为母小波的振荡波形来表示信号。该波形被缩放和平移以匹配输入的信号。小波变换中的一个或多个参数可以根据实际要求调整。实际要求包括：对计算速度的要求、对计算量的要求、对时间分辨率的要求、对频率分辨率的要求等。所述的时间分辨率是指可被区分的最小时间间隔；所述的频率分辨率是指可被区分的最小频率间隔。时间分辨率越高，则可被区分的最小时间间隔越短；频率分辨率越高，则可被区分的最小频率间隔越小。小波变换的数学形式为所述的母小波需满足以下条件：在小波变换的数学形式中，参数a代表时间变量，参数b代表频率变量，因此经小波变换后的频域数据既包含了时域的信息，又包含了频域的信息。对于任一给定数据点，可分析该时间点a处X(a,b)随b的变化，进而获得该数据点的频域分布情况。本专利技术中，使用小波变换，将上述数据转化为相应的频域数据，获得与原始电梯运动时域数据相对应的电梯运动频域数据；对三维加速度数据代入下式进行小波变换，将三维加速度数据转化为相应的频域数据：其中，参数a代表时间变量，参数b代表频率变量，ψ(t)代表母小波；因此经小波变换后的频域数据既包含了时域的信息，又包含了频域的信息；对于任一给定数据点，可分析该时间点a处X(a,b)随b的变化，进而获得该数据点的频域分布情况；相同方法，将三维角速度数据进行小波变换，转化为相应的频域数据；3)在频域对上述频域数据进行与运动状态结合的阈值分析；其中，所述电梯运动状态通过有限状态机对加速度数据与角速度数据处理获得，电梯运动状态包括：静止、向上加速、向下加速、向上减速、向下减速、向上匀速运动、向下匀速运动；所述的有限状态机是指表示有限个状态以及在这些状态之间的转移和动作等行为的数学模型，有限状态机的下一个状态和输出是由输入和当前状态决定的；所述与运动状态结合的阈值分析过程如下：将上述电梯运动频域数据中数据值大于预设定阈值的数据点标记为异常数据点，上述预设定阈值根据该数据点所对应的电梯运动状态不同而选取不同的值；一个或多个电梯运动状态所对应的一个或多个上述预设定阈值可以根据实际要求调整；实际要求包括：对计算速度的要求、对计算量的要求、对时间分辨率的要求、对频率分辨本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于小波变换的电梯运动异常实时检测方法，其特征在于，包括以下步骤：1)采集电梯运动的加速度数据与角速度数据；所述加速度数据与角速度数据为三维数据，以反映电梯轿厢的三维运动。2)使用小波变换，将上述数据转化为相应的频域数据，获得与原始电梯运动时域数据相对应的电梯运动频域数据；对三维加速度数据代入下式进行小波变换，将三维加速度数据转化为相应的频域数据：

【技术特征摘要】
1.一种基于小波变换的电梯运动异常实时检测方法，其特征在于，包括以下步骤：1)采集电梯运动的加速度数据与角速度数据；所述加速度数据与角速度数据为三维数据，以反映电梯轿厢的三维运动。2)使用小波变换，将上述数据转化为相应的频域数据，获得与原始电梯运动时域数据相对应的电梯运动频域数据；对三维加速度数据代入下式进行小波变换，将三维加速度数据转化为相应的频域数据：所述小波变换的母小波需满足以下条件：其中，参数a代表时间变量，参数b代表频率变量，ψ(t)代表母小波；因此经小波变换后的频域数据既包含了时域的信息，又包含了频域的信息；对于任一给定数据点，通过分析该时间点a处X(a,b)随b的变化，进而获得该数据点的频域分布情况；相同方法，将三维角速度数据进行小波变换，转化为相应的频域数据；3)在频域对上述频域数据进行与运动状态结合的阈值分析；其中，所述电梯运动状态通过有限状态机对加速度数据与角速度数据处理获得，电梯运动状态包括：静止、向上加速、向下加速、向上减速、向下减速、向上匀速运动、向下匀速运动；所述的有限状态机是指表示有限个状态以及在这些状态之间的转移和动作等行为的数学模型，有限状态机的下一个状态和输出是由输入和当前状态决定的；所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：李立，文治，黄睿，付子豪，王碧杉，高懿凝，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42