電梯物聯網故障識別方法專利技術研究與應用

賈小愛 陳玉軍 黃瑩瑩 樊曉翠

摘 要：目前，基于電梯物聯網故障識別的技術方案主要是通過外加的各種傳感器采集電梯運行狀態及故障信息，獲取的數據信息有限，且故障誤報率高，給電梯相關人員造成很大的困擾。本專利技術通過直接采集電梯主板內的電梯運行狀態及故障信息，并根據故障信息、急停信號和鎖梯信號的邏輯組合，自動識別電梯是否發生停梯故障，故障信息真實有效，可靠性高，誤報率低。

關鍵詞：電梯;物聯網;監測;故障

中圖分類號：TP277 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2019）17-0047-03

Research and Application of Patent Technology for Fault

Identification Method of Elevator Internet of Things

JIA Xiaoai1 CHEN Yunjun2 HUANG Yingying3 FAN Xiaocui2

（1.Henan Zhongsheng Internet of Things Co.， Ltd.，Zhengzhou Henan 450001;2.Zhengzhou Chunquan Energy-saving Co.， Ltd.，Zhengzhou Henan 450001;3.Henan University of Technology，Zhengzhou Henan 450001）

Abstract： At present， the technical scheme of fault identification based on the elevator Internet of Things mainly is to collect the elevators state information and fault information through various additional sensors. The limited data obtained and the high false alarm rate caused great troubles to the elevator related personnel. The patented technology can automatically identify whether the elevator has stopped by collecting the elevator running status and fault information directly in the elevator motherboard， and according to the logical combination of fault information， emergency stop signal and lock signal， the fault information is real and effective， high reliability and low false alarm rate.

Keywords： elevator;internet of things;monitoring;fault

1 研究背景

隨著社會和城鎮化的加速發展，電梯已成為高層建筑物中必備的“交通”工具[1]。截至2017年底，我國電梯總量達562.7萬臺，占特種設備總量的43.4%[2]。電梯在給人們帶來便利的同時，也存在著較大的安全隱患，電梯安全問題已經成為備受關注的社會問題。目前，傳統的電梯安全管理方式已經暴露出很多問題，如電梯安全“先天不足”、維保不到位、使用管理不善、老齡化電梯更新改造大修資金難落實等問題尤為突出[3]。因此，可將物聯網應用于電梯領域，改變傳統的人工管理和按次維保模式，實現對電梯運行狀態及故障信息的實時監測，并對運行狀態大數據進行統計分析，為電梯安全管理提供數據依據。

物聯網作為構建經濟社會發展新模式和重塑國家長期競爭力的先導領域，已被我國確立為國家重點發展的戰略性新興產業[4]。電梯物聯網已經受到國家的重點關注，國家也出臺了相應標準和政策。2019年5月，國家市場監管總局特種設備局頒發了《關于進一步做好改進電梯維護保養模式和調整電梯檢驗檢測方式試點工作的指導意見（征求意見稿）》公開征求意見[5]。該意見明確指出，鼓勵推廣電梯裝設具備條件的基于物聯網的遠程監測系統，由維保單位通過實時線上檢查和監測維護，通過先進信息化技術措施，采取科學有效的維護保養，最大程度地保障電梯安全運行。2017年發布實施的《電梯、自動扶梯和自動人行道物聯網的技術規范》（GB/T 24476—2017）[4]，對電梯、自動扶梯和自動人行道物聯網的技術規范進行統一，是引導電梯物聯網的推進和發展綱領性技術文件。

本文主要針對降低故障誤報率、降低故障率、提高電梯安全性目標，進行了故障識別方法專利技術研究。通過安裝在電梯現場的智能采集設備實時監測電梯運行狀態及故障信息，當識別停梯故障后，通過短信或其他方式第一時間自動報警，提高故障響應時效。云端根據采集的電梯運行狀態及故障信息的大數據進行統計分析，可進一步實現電梯故障診斷預警，變被動服務為主動檢修，提前預防，提高電梯的安全性，降低故障率。

2 智能采集設備設計

當前的電梯物聯網數據采集主要是通過外加傳感器實現的，存在故障誤報率高、安裝復雜、維護成本高、數據不可靠等問題。本專利技術是結合電梯主板的通信接口研究出一種智能采集設備，采集電梯內部的運行數據，真實反映電梯的運行狀態，故障信息采集準確可靠、反饋及時，安裝使用方便，有效提高了電梯運行的安全性。

智能采集設備的系統結構如圖1所示。其主要包括主控模塊、存儲模塊、有線通信模塊、無線通信模塊、電源模塊、485/232通信接口模塊和輸入、輸出接口模塊。

其中，485/232通信接口模塊與電梯主板連接，用于獲取電梯運行狀態的數據，實時采集電梯主板內部信息。總線接口模塊用于與外接傳感器相連接，獲取外接傳感器的數據信息，如機房溫度傳感器、濕度傳感器、人體感應傳感器等，用于擴展補充電梯主板內部沒有的數據信息，實現對電梯運行情況的全方位監測。設備提供了兩種通信模塊，即無線和有線，用于上傳采集的信息。存儲模塊包括EEPROM存儲模塊或SD卡，用于存儲設備地址信息和電梯運行的備份數據。主控模塊負責對采集的數據進行邏輯處理，識別電梯故障信息。

3 電梯物聯網故障識別方法專利技術研究

電梯物聯網除了監測電梯運行情況外，還能夠識別故障信息，自動報警，及時維修解困。為了解決當前電梯物聯網存在的問題，通過對電梯物聯網故障識別進行研究，發明了一種有效、準確、可靠的電梯物聯網故障識別方法，申請發明專利2項，其中一項發明專利“一種電梯物聯網故障識別方法（ZL201810108533.X）”已于2019年5月授權并取得了發明證書，另外一項發明專利已受理。

3.1 電梯故障識別方法

由于電梯主板內部故障區的故障信息一直存在，除非人為清除，否則每次采集都能夠采集到故障信息。接下來介紹一種識別是否為新故障信息的專利技術方法。

智能采集設備實時采集電梯主板內故障區的故障碼d和對應的故障發生時間t。故障碼和故障發生時間為電梯的故障信息。

故障碼d和對應的故障發生時間t依次與存儲區的故障碼D和故障發生時間T進行比對[1]，流程如圖3所示。

從圖2可知，當tT時，則判定電梯發生新的故障，將采集的故障信息更新到存儲區中。

當判定為新發生的故障信息，則進行存儲和上傳，非新發生的故障信息直接過濾。

3.2 停梯故障識別方法

電梯上報的新故障信息不一定都是停梯故障，其中包含一些預警信息（沒有導致電梯停止運行的故障信息），因此，需要準確識別停梯故障，進行精準報警，減少對用戶的騷擾，節省報警資源。針對這些問題，進行了專利技術研究，于2019年4月申請了發明專利。

通過采集電梯運行狀態及故障信息，并根據其中的故障信息、急停信號和鎖梯信號的邏輯組合，自動識別電梯發生的故障是否為停梯故障，停梯故障識別流程如圖3所示。

同時，還能自動識別停梯故障是否解除，即電梯是否恢復正常運行。

4 應用實踐

本文設計的智能采集設備以及故障識別方法專利技術已經在多個項目電梯上實施應用。通過如圖4所示的智能采集設備，對電梯運行情況進行實時監測、識別故障并自動報警，同時將故障信息實時上傳到云平臺，對故障信息進行記錄，并在第一時間發送短信或借助客戶端APP推送報警消息，提高故障響應時效。

故障識別方法專利技術的應用，有效解決了故障誤報問題，并能準確區分停梯故障和非停梯故障，效果顯著。

5 結語

本技術是通過直接采集電梯主板內部電梯運行數據獲取電梯運行狀態及故障信息，針對電梯主板內部存儲數據的規律，設計了識別電梯新發生故障的方法和停梯故障識別方法的流程，并申請了2項發明專利，其中一項已經授權。智能采集設備結合云端以及用戶終端，組成電梯物聯網監測系統，實現“物聯網+維保+安全”的新型維護模式，大大提高了電梯運行的安全性。同時，為電梯安全監督管理部門實行“雙隨機、一公開”監管[6]工作機制提供了應用方案和技術支撐。運用大數據、物聯網等信息技術，建立以故障率、使用壽命為主要指標的電梯質量安全評價體系，推進電梯全生命周期質量安全追溯體系的建立[7]。

參考文獻：

[1]楊東，賈小愛.一種電梯物聯網故障識別方法：201810108533.X[P].2018-02-02.

[2]國家市場監督管理總局.關于2017年全國特種設備安全狀況情況的通報[EB/OL]. （2018-04-02）[2019-05-20].http：//tzsbaqjcj.aqsiq.gov.cn/zxzx/201804/t20180423_515539.htm.

[3]王麗麗.物聯網安全體系和防范措施研究[J].自動化技術與應用，2016（4）：56-59.

[4]國家質檢總局，國家標準委員會.電梯、自動扶梯和自動人行道物聯網的技術規范：GB/T 24476—2017.北京：中國標準出版社，2017.

[5]市場監管總局特種設備局.市場監管總局特種設備局關于《關于進一步做好改進電梯維護保養模式和調整電梯檢驗檢測方式試點工作的指導意見（征求意見稿）》[EB/OL].（2019-05-20）[2019-05-20].http：//www.saic.gov.cn/hd/zjdc/201905/t20190523_296681.html.

[6]國務院.國務院關于在市場監管領域全面推行部門聯合“雙隨機、一公開”監管的意見[EB/OL].（2019-02-15）[2019-05-20].http：//www.gov.cn/zhengce/content/2019-02/15/content_5365945.htm.

[7]國務院辦公廳.國務院辦公廳關于加強電梯質量安全工作的意見[EB/OL]. （2018-02-09）[2019-05-20].http：//www.gov.cn/zhengce/content/2018-02/09/content_5265380.htm.