一种基于物联网的电梯运行监控系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于物联网的电梯运行监控系统及方法，通过获取各电梯发生各类电梯故障信息，根据电梯故障信息的故障类型进行数据预处理得到电梯故障数据集，对电梯故障数据集进行特征提取得到训练数据集，根据训练数据集构建故障预测模型，接收用户向电梯发送的指令并获取电梯的运动状态，基于指令和电梯的运动状态确定指令的分配决策，根据电梯处于运行状态的电梯运行模式和运行参数构建电梯的运行评价指标，基于电梯的运行评价指标和电梯故障预测模型完成电梯运行实时监控，根据电梯故障预测模型和尚未执行的用户乘梯信息自动调整系统内电梯最优运行模式，在提高用户乘梯舒适程度，降低电梯损耗，提高电梯运行的安全性和用户乘梯效率

【技术实现步骤摘要】
一种基于物联网的电梯运行监控系统及方法


[0001]本专利技术属于电梯监控
，尤其涉及一种基于物联网的电梯运行监控系统及方法
。

技术介绍

[0002]随着电梯物联网技术的快速发展，电梯领域沿着智能化与互联互通方向迅速发展
。
对电梯物联网网关进行智能化改造，能够有效提升电梯网关智能化程度，将传统数据终端改造成物联网中的微数据中心，在一定程度上去中心化，提高整体抗风险能力，以保证电梯稳定安全运行
。
然而，电梯在为人们带来方便的同时，也难以避免地存在安全风险，电梯普遍存在大容流
、
大负载的使用现状，这导致电梯故障率逐年增加，故障间隔时间明显缩短，一旦发生故障，就会带来巨大的损失
。
由于传统电梯运维模式主要依靠人工巡查实现，存在电梯维保人员构成复杂和电梯维保信息传递延迟的问题，因此，亟需提供一种实时监控电梯运行系统，以实现降低电梯故障率和保障电梯运行安全
。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术提供了一种可以实时监控电梯运行状态
、
保证电梯运行安全和增加用户乘梯的舒适程度的基于物联网的电梯运行监控系统及方法，来解决上述存在的技术问题，具体采用以下技术方案来实现
。
[0004]第一方面，本专利技术提供了一种基于物联网的电梯运行监控系统，包括：
[0005]数据采集单元，用于获取各电梯发生各类电梯故障时间段的电梯故障信息，根据电梯故障信息的故障类型进行数据预处理得到电梯故障数据集，其中，电梯故障类型包括安全回路断开
、
门锁故障和换层停靠故障，数据预处理包括异常数据处理和数据增强；
[0006]特征提取单元，用于对电梯故障数据集进行特征提取得到训练数据集，根据训练数据集构建故障预测模型，其中，构建故障预测模型的过程包括：对电梯故障数据集进行
t
步时移操作得到训练数据集，模型输入为预测时刻的前
t
步数据，输出为使用前
t
步的输入预测当前的输出，通过构建
LSTM
网络进行训练的到前
t
步的输入信息作用下当前时刻的电梯状态以实现电梯故障预测；
[0007]决策分配单元，用于接收用户向电梯发送的指令，并获取电梯的运动状态，基于指令和电梯的运动状态确定指令的分配决策，其中，电梯的运动状态包括电梯处于运行状态
、
停止状态和空闲状态；
[0008]运行监控单元，用于根据电梯处于运行状态的电梯运行模式和运行参数构建电梯的运行评价指标，基于电梯的运行评价指标和电梯故障预测模型完成电梯运行实时监控，其中，电梯的运行评价指标包括平均候梯时间
、
平均乘梯时间
、
电梯拥挤度和电梯运行能耗
。
[0009]作为上述技术方案的进一步优选，基于电梯的运行评价指标和电梯故障预测模型完成电梯运行实时监控，包括：
[0010]平均候梯时间
AWT
为预设时间内用户发出指令到电梯接到用户过程中所消耗的时间的总和与该段时间内指令总数
n
的比值，其对应的表达式为其中
T
s
(i)
表示电梯接到用户的时间，
T
g
(i)
表示电梯指令生成的时间；
[0011]平均乘梯时间
ART
为预设时间内从用户开始乘电梯到用户到达目标层的过程中电梯运行每层所消耗的时间之和与该段时间内指令总数
n
的比值，对应的表达式为其中
T
f
(i)
表示用户出电梯的时间，
F
s
(i)
表示用户乘电梯所在楼层，
F
f
(i)
表示用户出电梯的楼层；
[0012]电梯拥挤度
D
为在预设时间内所有层用户拥挤程度的时间积分之和与花费总时间的比值，当
D
低于
0.5
时，用户感到不拥挤，电梯拥挤度
D
的表达式为其中
N
表示电梯预设时间内运行的总楼层数，
P
p
表示电梯内人数，
N
p
表示轿厢可承载人数上限，
t
N
表示电梯运行了
N
层的时间，
t1表示电梯运行了一层的时间；
[0013]电梯运行能耗
E
e
可分为上行运行能耗和下行运行能耗，上行电梯运行能耗
E
up
为电梯上行过程中平均每层运送负载做功所消耗的能量，下行运行能耗
E
dn
为电梯下行过程中平均每层运送负载做功所消耗的能量，则计算表达式为其中
S
f
表示电梯预设周期内运行的总层数，
M
g
表示电梯重量，
M
e
表示电梯轿厢重量，
M
p
表示每个乘客重量
。
[0014]作为上述技术方案的进一步优选，根据电梯处于运行状态的电梯运行模式和运行参数构建电梯的运行评价指标，包括：
[0015]当各电梯处于普通运行模式时，电梯可接收所有指令，且每层均可停靠上下用户；当各电梯处于单双运行模式时，部分电梯接收单层停靠信息，另一部分电梯接收双层停层信息，若出现指令起始层和目标层分别为单层和双层或双层和单层，指令起始层下一层乘梯；当各电梯处于上下行运行模式时，部分电梯接收上行指令，另一部分电梯接收下行指令；
[0016]电梯运行参数包括电梯可承载人数
、
楼层高度
、
电梯运行一层时的时间速度和电梯运行多层时的时间速度中的至少一种
。
[0017]作为上述技术方案的进一步优选，接收用户向电梯发送的指令，并获取电梯的运动状态，基于指令和电梯的运动状态确定指令的分配决策，包括：
[0018]当用户向电梯发出指令后，指令处于未被分配的状态，需要对指令进行分配决策，将指令分配给目标电梯；当未被分配的指令进入程序时，依次查询全部电梯，当程序处在查询阶段，先判断被查电梯是否满足参与分配决策的条件；
[0019]若满足，则求出分配决策的指标，再查询下一部电梯；
[0020]若不满足，则直接查询下一部电梯，直到全部电梯查询完成，根据决策指标对指令进行分配决策
。
[0021]作为上述技术方案的进一步优选，接收用户向电梯发送的指令，并获取电梯的运动状态，包括：
[0022]电梯处于运行状态：当电梯因上行指令而上行时，电梯接收上行指令，电梯指令起始层比电梯当前层至少高两层且指令起始层不高于电梯目标层，电梯参与分配决策的指标
Δ
T
的表达式为其中
Δ
F
＝...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于物联网的电梯运行监控系统，其特征在于，包括：数据采集单元，用于获取各电梯发生各类电梯故障时间段的电梯故障信息，根据电梯故障信息的故障类型进行数据预处理得到电梯故障数据集，其中，电梯故障类型包括安全回路断开
、
门锁故障和换层停靠故障，数据预处理包括异常数据处理和数据增强；特征提取单元，用于对电梯故障数据集进行特征提取得到训练数据集，根据训练数据集构建故障预测模型，其中，构建故障预测模型的过程包括：对电梯故障数据集进行
t
步时移操作得到训练数据集，模型输入为预测时刻的前
t
步数据，输出为使用前
t
步的输入预测当前的输出，通过构建
LSTM
网络进行训练的到前
t
步的输入信息作用下当前时刻的电梯状态以实现电梯故障预测；决策分配单元，用于接收用户向电梯发送的指令，并获取电梯的运动状态，基于指令和电梯的运动状态确定指令的分配决策，其中，电梯的运动状态包括电梯处于运行状态
、
停止状态和空闲状态；运行监控单元，用于根据电梯处于运行状态的电梯运行模式和运行参数构建电梯的运行评价指标，基于电梯的运行评价指标和电梯故障预测模型完成电梯运行实时监控，其中，电梯的运行评价指标包括平均候梯时间
、
平均乘梯时间
、
电梯拥挤度和电梯运行能耗
。2.
根据权利要求1所述的基于物联网的电梯运行监控系统，其特征在于，基于电梯的运行评价指标和电梯故障预测模型完成电梯运行实时监控，包括：平均候梯时间
AWT
为预设时间内用户发出指令到电梯接到用户过程中所消耗的时间的总和与该段时间内指令总数
n
的比值，其对应的表达式为其中
T
s
(i)
表示电梯接到用户的时间，
T
g
(i)
表示电梯指令生成的时间；平均乘梯时间
ART
为预设时间内从用户开始乘电梯到用户到达目标层的过程中电梯运行每层所消耗的时间之和与该段时间内指令总数
n
的比值，对应的表达式为其中
T
f
(i)
表示用户出电梯的时间，
F
s
(i)
表示用户乘电梯所在楼层，
F
f
(i)
表示用户出电梯的楼层；电梯拥挤度
D
为在预设时间内所有层用户拥挤程度的时间积分之和与花费总时间的比值，当
D
低于
0.5
时，用户感到不拥挤，电梯拥挤度
D
的表达式为其中
N
表示电梯预设时间内运行的总楼层数，
P
p
表示电梯内人数，
N
p
表示轿厢可承载人数上限，
t
N
表示电梯运行了
N
层的时间，
t1表示电梯运行了一层的时间；电梯运行能耗
E
e
可分为上行运行能耗和下行运行能耗，上行电梯运行能耗
E
up
为电梯上行过程中平均每层运送负载做功所消耗的能量，下行运行能耗
E
dn
为电梯下行过程中平均每
层运送负载做功所消耗的能量，则计算表达式为其中
S
f
表示电梯预设周期内运行的总层数，
M
g
表示电梯重量，
M
e
表示电梯轿厢重量，
M
p
表示每个乘客重量
。3.
根据权利要求1所述的基于物联网的电梯运行监控系统，其特征在于，根据电梯处于运行状态的电梯运行模式和运行参数构建电梯的运行评价指标，包括：当各电梯处于普通运行模式时，电梯可接收所有指令，且每层均可停靠上下用户；当各电梯处于单双运行模式时，部分电梯接收单层停靠信息，另一部分电梯接收双层停层信息，若出现指令起始层和目标层分别为单层和双层或双层和单层，指令起始层下一层乘梯；当各电梯处于上下行运行模式时，部分电梯接收上行指令，另一部分电梯接收下行指令；电梯运行参数包括电梯可承载人数
、
楼层高度
、
电梯运行一层时的时间速度和电梯运行多层时的时间速度中的至少一种
。4.
根据权利要求1所述的基于物联网的电梯运行监控系统，其特征在于，接收用户向电梯发送的指令，并获取电梯的运动状态，基于指令和电梯的运动状态确定指令的分配决策，包括：当用户向电梯发出指令后，指令处于未被分配的状态，需要对指令进行分配决策，将指令分配给目标电梯；当未被分配的指令进入程序时，依次查询全部电梯，当程序处在查询阶段，先判断被查电梯是否满足参与分配决策的条件；若满足，则求出分配决策的指标，再查询下一部电梯；若不满足，则直接查询下一部电梯，直到全部电梯查询完成，根据决策指标对指令进行分配决策
。5.
根据权利要求1所述的基于物联网的电梯运行监控系统，其特征在于，接收用户向电梯发送的指令，并获取电梯的运动状态，包括：电梯处于运行状态：当电梯因上行指令而上行时，电梯接收上行指令，电梯指令起始层比电梯当前层至少高两层且指令起始层不高于电梯目标层，电梯参与分配决策的指标
Δ
T
的表达式为其中
Δ
F
＝
|f
s
‑
F
c
|
‑1，
f
s
表示指令起始层，
F
c
表示电梯所在层，
H
e
表示每层电梯高度，
T
sN
表示多层电梯的停止时间，
V
maxN
表示多层电梯的最大运行速度；当电梯正在从比目标层低一层的楼层上行到目标层且指令起始层与电梯目标层相同，电梯参与分配决策的指标
Δ
T'
的表达式为的表达式为若用户指令为上行指令，满足指令起始层比电梯所处层至少高两层且电梯目标层与电梯所...

【专利技术属性】
技术研发人员：白维朝，马敏献，
申请(专利权)人：深圳市经纬纵横科技有限公司，
类型：发明
国别省市：