基于多信息融合的電梯故障診斷系統研究

【摘 要】 電梯是現代城市樓宇中重要的垂直運輸工具，為了保證電梯系統長期、安全、穩定的運行，通過傳感器采集電梯系統的各部位信號，采用可編程序控制器進行數據處理，再通過數據總線遠傳至上位機，上位機采用Power Builder9.0軟件構建電梯的故障診斷專家系統，通過對不同故障數據信息的融合分析，實現對電梯系統故障的精確定位，大大縮短故障排查時間，提高了電梯系統的使用壽命。

【關鍵詞】 電梯 傳感器 故障診斷 融合

【DOI編碼】 10.3969/j.issn.1674-4977.2015.09.018

1 引言

隨著社會的快速發展和人民生活水平的提高，致使眾多大城市人口快速膨脹，對樓房的需求量急劇增長，因此，大城市的高層樓房建筑也急劇增加，電梯的數量也在迅猛的增長。隨著大量電梯的投入使用，其安全性、穩定性就成為了人們關注的焦點，電梯發生故障時，往往不能及時地確定故障原因和具體故障部位，使得救援的及時性大打折扣。因此，為了實現對電梯系統故障的快速、精確定位，構建電梯系統的遠程故障診斷專家系統，采用多信息融合技術實現對電梯系統故障的精確定位，大大提高了故障救援的時效性，保證了電梯的安全穩定運行和乘客的安全。

2 故障診斷系統結構分析

電梯系統的故障診斷專家系統總體結構可分為數據采集層、數據處理層和信息融合故障分析層三個層次，其總體結構如圖1所示，在電梯系統各數據采集部位安裝一體化變送器，實現對電梯系統各項檢測參數的實時采集，一體化變送器與PLC的模擬量擴展模塊相連接，將采集到的電梯系統實時數據通過擴展模塊傳送給可編程序控制器的CPU，在CPU內編寫電梯運行參數的A/D轉換程序，將一體化變送器采集到的4mA～20mA電流信號轉換為上位機系統可識別的數字量信號，通過數據總線遠傳給上位機。上位機距離采集系統較近時，可采用RS485總線進行傳輸，距離較遠時則應采用光纖進行傳輸。

3 數據采集與處理系統

數據采集與處理系統是整個電梯故障診斷專家系統的核心，上位機一切數據分析的依據全部以此為根基，其結構如圖2所示。對于速度、振動、壓力、溫度以及位移數據的采集均可采用一體化變送器來實現，一體化變送器輸出的信號為4mA～20mA電流信號，通過模擬量擴展模塊EM231或者EM235模塊進行采集，再傳送給PLC的CPU，而對電梯系統三相電參數的采集則采用EDA9033A電參數采集模塊，它將采集到的數據通過RS485總線直接與CPU的串口相連接，在CPU內部還要專門編寫電參數的采集程序，實現對電梯系統的電壓、電流、有功功率、無功功率以及功率因數等數據的采集。

4 電梯故障診斷專家系統

4.1 電梯故障診斷信息融合技術

電梯故障診斷專家系統采用多信息融合技術，將每個傳感器采集到的數據作為一個檢測統計量，提煉出系統故障的特征信息，融合中心基于一定的準則進行融合處理，對系統故障進行決策。決策級融合是一種高層次的融合，先由每個傳感器基于自己的數據做出決策，然后在融合中心完成局部決策的融合處理。決策級融合是三級融合的最終結果，其故障信息融合決策分析過程如圖3所示。

4.2 電梯系統故障實例分析

以電梯不能啟動運行為例，進入系統后，選擇電梯運行故障分析界面，故障類型選擇“電梯不能啟動運行”，點擊“故障分析”按鈕，此時系統給出多個故障原因及其可信度，如層門或轎門未關閉；門鎖觸點接觸不良；電源錯相、缺相以及電源電壓過低等等多個故障分析結果。點擊“數據分析”按鈕，系統開始進行各分項數據分析，并在后臺推理出各數據分析出來的結果，當系統顯示數據分析完成后，點擊“數據決策融合”按鈕，系統開始進行決策層信息融合，綜合分析后給出最準確的故障診斷結果。

5 結論

采用多信息融合技術的電梯故障診斷專家系統能夠實現對電梯系統故障的實時、精確定位，大大提高了電梯系統故障分析的精度和可信度，保證了電梯系統的安全穩定運行。

作者簡介

黃宇，本科，工程師，現于沈陽特種設備檢測研究院從事特種設備檢驗工作。

（責任編輯：張曉明）