基于地鐵車站自動扶梯智能監控系統的設計分析

王承

摘要：本文首先分析自動扶梯智能監控系統的組成與功能，然后借助自動扶梯智能監控系統的總體架構，詳細論述了自動扶梯智能監控系統數據采集方法，主要包括基于智能傳感器的數據采集、基于智能錄像設備的數據采集，最后總結地鐵車站自動扶梯智能監控系統的控制模式，通過不斷分析旨在充分彰顯出自動扶梯智能監控系統的應用優勢，切實維護好乘客的乘梯安全。

關鍵詞：地鐵車站;自動扶梯;智能監控系統

一、自動扶梯智能監控系統的組成與功能

在地鐵車站乘客的運輸工具中，自動扶梯的作用不容忽視，其持續的承載能力幫助盡快疏散客流，為乘客安全和舒適出行提供便捷。其中，自動扶梯智能監控系統，其構成模塊主要體現在自動扶梯在線監測、自動扶梯智能視頻分析。首先，針對于前者，通過非侵入式加裝傳感器，即不改變自動扶梯既有結構，也不改造其內部電路結構及控制系統，監測自動扶梯核心部件的健康狀態，在線監測設備運行狀態，實現故障預判，實時預警。通過事故樣本分析，易造成重大安全危害的部件有驅動電機、驅動主軸、梯級系統、扶手系統及電氣安全回路，對這些自動扶梯的重要組成部件，進行從噪聲、振動、溫度等多維度進行監測，以便于及時了解部件亞健康狀態。在具體功能方面：首先，遠程監視，可以滿足全面監管需求，實現與設備狀態、故障等信息的緊密融合，確保扶梯設備管理水平的穩步提升;其次，將傳統的被動監控報警革新為主動預測、風險預防，實現本質安全。最后，針對于自動扶梯智能視頻分析功能，借助智能攝像頭，可以對自動扶梯上的乘客狀態進行動態化監控，及時預警突發情況，尤其在乘客跌倒、逆行識別、入口擁堵識別等方面。

二、自動扶梯智能監控系統的總體架構

通常來說，物聯網系統在基本數據的采集處理方面，多層次特點顯著，其中，底層、頂層分別負責采集底層數據、數據的分析處理。在底層和頂層之間的數據傳輸方面，RS485總線得到了廣泛應用，而對于分析處理的數據，應借助TCP/IP 協議傳輸至終端設備，為相關人員的調用提供便捷。

在系統內部，傳統分層方法具有較強的適用性，在底層采集相應數據，在頂層的數據分析處理方面，則需要借助處理器來進行。具體來說，針對于系統底層結構，首先，通過傳感器，可以發揮出實時檢測的功能，尤其對于自動扶梯重要安全部件的運行狀態，以此來高度掌握其故障趨勢，同時滿足智能化診斷需求，實現對自動扶梯設備不良情況的及時監測。其次，在對自動扶梯上的乘客進行監控時，加裝智能攝像頭可以實現實時化監控，一旦出現不良事件，系統便會第一時間發出預警，加快應急處置相應。

三、自動扶梯智能監控系統數據采集方法

（一）基于智能傳感器的數據采集

1.硬件結構設計

在這一方面，通過各種傳感器的應用，可以自動化檢測自動扶梯相關數據。如運用加速度傳感器監測驅動主機異常移位，振動傳感器監測驅動主軸的異常振動，噪聲傳感器監測梯級系統異響，溫度傳感器監測扶手帶過緊發熱。加速度傳感器、振動傳感器等具有較高的應用價值，也包括的噪聲和溫度，系統底層數據采集過程，從而促進自動扶梯數據采集工作的順利進行。通過不同傳感器的使用，可以及時將潛在的安全隱患挖掘出來，使自動扶梯的管理與精細化需求相一致，并且實現傳統故障修向狀態修的順利過渡。在搜集自動扶梯周邊的噪聲情況時，噪聲傳感器的適用性較強，將語音播報的音量控制在合理范圍內，避免其音量過大引起乘客的不適。根據系統硬件結構框圖了解到，對于中央處理器來說，可以對振動傳感器、加速度傳感器等相關數據進行同時采集，為數據處理后向上位機的傳輸創造有利條件，從而使地鐵車站管理人員高度了解情況。系統硬件結構框圖如圖1所示：

圖1 ?系統硬件結構框圖

2.軟件設計

在底層數據采集的軟件編程過程中，傳感器的應用主要涵蓋模擬信號處理、數據分配等環節。首先，模擬信號處理。要求中央處理器通過相應的模擬輸入口，以此來采集各種傳感器的數據，然后開展數據處理工作，確保數據的使用價值。其次，數據分配。要求在中央處理器的不同存儲單元中，應獨立化存放處理后的模擬數據，以便于順利傳輸后期數據。再次，通信配置。要求中央處理器的通信格式應高度符合上位機的通信格式配置，確保良好的通信效果。

3.應用分析

借助C/S架構，可以使相關數據實現向復式工作站的順利傳輸，如采集的振動、噪聲和溫度等信號。正常狀態和故障狀態在振動、噪聲和溫度信號波形上有明顯差異，基于多維數據進行周期性追蹤，進而判斷趨勢是否異常。進而實現自動扶梯主要部件故障的預測與診斷。數據周期性追蹤流程如圖2所示：

圖2 ?數據周期性追蹤流程圖

（二）基于智能錄像設備的數據采集

1.圖像處理方法

通過對智能錄像設備的應用，可以使自動扶梯周圍的影像實現向工作站的順利傳輸，然后通過特定的算法，將重要的特征數據提取出來，從而可以為車站管理人員及時處理突發情況提供極大的便捷。一般來說，圖像采集、圖像標記、圖像特征提取等，是圖像處理的重要流程。首先，圖像采集。要求加強專用攝像機的應用，對相關圖像予以拍攝，然后向相應的數據處理器進行傳輸。其次，圖像標記。要求及時提取并標記好圖像中價值性較高的部分，為后期圖像特征提取提供便捷。在圖像特征提取方面，應側重于提取自動扶梯周圍的狀態。在選定標準圖像方面，應借助多個樣例來進行，然后在圖像對比處理的作用下，實時對比分析于標準圖像，面對異常情況的發生，會在相應工作站中得到展示，使得車站管理人員了解情況。

2.應用分析

面對乘客跌倒、出入口擁堵等緊急情況時，可借助扶梯語音系統提醒乘客，或通過系統顯示器的彈窗警告，及時的提醒車站工作人員，提高應急響應速度，提高地鐵自動扶梯運行安全。

四、地鐵車站自動扶梯智能監控系統控制模式

（一）工頻控制

針對于工頻使用的交流電，主要包括50Hz或60Hz，因為電流頻率的固定性較強，所以基于工頻控制模式，應控制扶梯速度的調節頻率，這時，扶梯的運行速度是比較恒定的。工頻控制的加速較快，且滿足成本節約化需求，但是對速度的控制的單一程度較高，很難順應電梯運行多種情況的趨勢。

（二）變頻控制

為了與不同的運行速度相互契合，變頻應運而生，通過合理調整電流的頻率，不斷提高扶梯運行速度的調控水平。在具體操作過程中，實現了交流電向直流電的順利轉變，再通過逆變，確保頻率的順利獲取。基于變頻控制模式，由于電梯所處的運行狀態有著明顯的區別，所以應合理調整其速度。在扶梯上沒有乘客的情況下，對于其速度在較低的節能狀態提出了明確的要求;如果在正常載客的情況下，應恢復到普通模式;一旦出現緊急情況，由于需要對乘客進行疏散，這時應適度提升其速度。總之，速度的調節，對于變頻控制具有較強的依賴性。變頻的加速調整的平穩性較強，不易嚴重沖擊到電梯，故非常適用于地鐵車站自動扶梯控制系統。

（三）制動控制

面對突發情況的出現，緊急制動對于地鐵車站自動扶梯來說非常重要，所以應加強制動控制系統的構建。要想不斷提高制動控制水平，應在變頻器上與制動單元進行連接，再與制動電阻進行連接，展現出制動電阻在自動扶梯控制方面的作用，從而為快速制動目標的實現創造條件。制動電阻，不僅可以避免變頻器出現受損現象，同時還可以將電路的穩定性發揮出來。

結束語

綜上所述，在地鐵車站內，加強自動扶梯智能監控系統的構建至關重要。在安裝與調試過程中，該智能監控系統的應用價值已經得到了顯著驗證。通過本次研究結果了解發現，在自動扶梯出現突發情況時，系統能及時給予乘客和車站人員警示，便于快速響應，確保自動扶梯運行安全。同時，該系統的傳感器采集系統，可以為維修人員迅速確定故障點提供極大的便捷，為故障的迅速解決創造有利條件。此外，加速度傳感器、振動傳感器等應用，實現主動預測和預防風險，為狀態維修和按需維保提供依據。

參考文獻：

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