基于物联网技术的电梯运行状态监测与故障诊断研究.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期：2023 年 12 月 26 日 作者简介：滕瑞平（1992），男，壮族，广西南宁人，本科，广西壮族自治区特种设备检验研究院，助理工程师，研究方向为机械。-113-基于物联网技术的电梯运行状态监测与故障诊断研究 滕瑞平 蓝 权 广西壮族自治区特种设备检验研究院，广西 南宁 530219 摘要：摘要：随着物联网技术的快速发展，电梯行业也逐渐引入了物联网技术，以实现电梯运行状态的实时监测和故障诊断，电梯作为现代城市交通的重要组成部分，其安全性和可靠性是至关重要的。但是由于电梯运行环境复杂，故障频繁发生，传统的人工巡检和故障排除方法已经无法满足需求，所以基于物联网技术的电梯运行状态监测与故障诊断研究成为了当前的热点问题。本文旨在提出一种基于物联网技术的电梯运行状态监测与故障诊断方法，为电梯行业的安全运营提供技术支持和保障。关键词：关键词：物联网技术；电梯运行；状态监测；故障诊断 中图分类号：中图分类号：TM7 基于物联网技术的电梯运行状态监测与故障诊断研究一直以来都备受关注，随着经济的快速发展和城市化进程的加快，电梯作为现代城市中不可或缺的交通工具，其安全性和可靠性越来越受到人们的关注。但是电梯故障频发和运行状态的监测成为了一个亟待解决的问题，传统的电梯监测方法存在着监测范围狭窄、实时性差、故障诊断效率低等问题，所以基于物联网技术的电梯运行状态监测与故障诊断研究成为了解决这些问题的重要途径。1 物联网技术的特点 1.1 智能化和自动化 物联网技术的智能化表现在它能够通过感知、识别和分析大里的数据，从而实现智能决策和智能控制。通过传感器和设备的连接，物联网系统能 够实时监测和收集各种环境和物体的数据，包括温度、湿度光照等信息，并将这些 教据进行分析和处理，从而实现对环境和物体的智能化管理和控制。而自动化表现在它能够实现设备之间的自动交互和协作，通过无线通信和互联网技术，将各种设备和系统连接在一起，实现设备之间的实时通信和数据交换，这种自动化的特点使得物联网系统能够自动完成各种任务，减少人工干预，提高工作效率和精度。例如在农业领域的应用，可以实现灌溉方面的实时监控管理，提高农业效益。1.2 实时性和大数据处理能力 物联网技术能够实时感知和收集各种数据，然后将这些数据传输到云端进行处理和分析，这种实时性使得物联网系统能够快速响应并做出决策，从而实现自动化和智能化的功能。利用大数据分析技术，对海里数据进行实时处理和挖掘，从而发现隐藏在数据背后的模式和规律，为决策提供准确和可靠的支持。例如，物流公司可以通过分析物联网设备收集的运输数据，优化货物配送路线和运输计划，提高运输效率和客户满意度。1.3 开放性和可扩展性 物联网技术采用开放的标准和协议，不同的设备和系统可以相互连接和交互，这使得物联网技术具有很强的可扩展性，可以随着需求的变化不断增加新的设备和功能，例如，智能家居系统可以通过物联网技术实现家电设备的互联互通，实现智能化的家居控制1。2 物联网技术在电梯监测和故障诊断中应用的优势 2.1 物联网技术可以实现电梯数据的实时收集和分析 传统的电梯监测设备只能提供有限的数据，而物联网技术可以将电梯的各项数据实时传输到云端，实现对电梯运行状态的全面监测，通过数据的实时收集和分析，可以及时发现电梯运行中的异常情况和故障，为维修人员提供准确的故障诊断和处理建议。2.2 物联网技术可以实现电梯故障的预警和预测 中国科技期刊数据库 工业 A-114-通过对大量的电梯运行数据进行分析和建模，物联网技术可以提供更准确的故障预警和预测，当电梯出现潜在故障迹象时，系统可以发出警报并提供相应的维修建议，避免故障的发生和对乘客的不便，这种主动的故障预警和预测，可以大大提高电梯的可靠性和安全性。2.3 物联网技术可以提升电梯维修的效率 传统的电梯维修需要依赖维修人员的经验和判断，而物联网技术可以通过远程监控和诊断，减少对维修人员的依赖，当电梯出现故障时，系统可以自动发出警报并提供故障诊断的建议，维修人员可以根据这些信息迅速定位和解决问题，大大提高维修效率和响应速度。2.4 物联网技术还可以实现电梯监测和诊断的可视化和智能化 通过可视化的界面和操作，监测人员和维修人员可以直观地了解电梯的运行状态和故障信息，并且智能化的监测系统可以通过数据分析和模型建立，提供更加准确的预测和预警，帮助管理者和维修人员进行决策和计划。2.5 物联网技术的应用还可以减少维修成本和提高电梯的可持续发展 在实时监测与故障预警模式辅助下，能第一时间发现电梯出现的故障，并进行有效处理，防止故障问题扩大造成严重损失或者是意外情况等。最关键的是可以减少维修或者是设备更换方面的成本支出，保障电梯使用寿命延长，促进持续发展2。3 电梯运行状态监测技术 3.1 传感器技术在电梯监测中的应用 将传感器技术应用到电梯运行监测中，能实时监测电梯加速度和速度的变化情况。通过监测轿厢的加速度，可以实时了解电梯的运行状态，包括起动、运行和停止等各个阶段的状态，这有助于及时发现电梯运行中的异常情况，例如过快或过慢的运行速度，以及突然的加速或减速等。如果发现异常，可以及时采取措施，确保乘客的安全3。传感器技术还可以用来监测电梯的负载情况，通过在电梯底部安装负载传感器，能做到对电梯载重量的测量，从而有效避免电梯超重问题，提高电梯运行的稳定性，甚至发生故障，通过传感器技术，我们可以及时掌握电梯的负载情况，避免超载带来的安全隐患。传感器技术还可以用来监测电梯的电力消耗情况，通过在电梯上安装电能传感器，可以实时测量电梯的电力消耗，这对于电梯的能源管理和节能减排非常重要，在传感器技术辅助下可以实时监测电梯能源消耗情况，比如通过定期数据对比的方式，检查电梯能源消耗的差异性变化，如果发现短期内能源消耗过大，系统会报警，便于及时采取解决措施，提高能源利用率。在监测电梯温度和湿度方面，传感器技术也有非常良好的效益，通过在电梯内部安装温湿度传感器，可以实时监测电梯的环境状态，这对于电梯的维护保养非常重要，如果电梯内部温度过高或湿度过大，可能会导致电梯设备的损坏，甚至引发火灾，通过传感器技术，可以及时掌握电梯的环境情况，采取相应的措施，确保电梯的正常运行。3.2 数据采集与处理方法 数据采集是电梯运行状态监测的关键环节，传感器的应用成为了物联网技术实现数据采集的有效手段之一，在整个电梯运行系统当中，传感器可以安装在任何关键位置，比如电梯井道、机房、轿厢等，系统会根据预先设定的程序对电梯运行参数进行记录，比如电梯的加速度变化、电梯内部温度和湿度的变化、电梯运行速度的变化等等，都有指定的传感器，目的就是可以直观看到整个电梯系统的状态，从而保障使用安全性4。然后通过物联网技术的引入，与各类传感器之间建立关联，并创建数据平台，从平台内部实现数据的分类整理，最后通过计算机进行详细运算，得出具体措施或者是数据参考等。这样一方面是可以随时判断电梯运行情况，另一方面则是可以及时查看到发生故障的位置，从而采取针对性解决措施，也便于工作人员制定预防措施，比如，当加速度传感器监测到电梯的加速度异常变化时，可能意味着电梯存在故障或者受到外力干扰；当温湿度传感器监测到电梯内部的温度或湿度超过安全范围时，可能导致电梯设备的损坏，通过物联网技术的数据处理，可以及时发现这些异常情况，并及时采取措施，提高电梯的安全性。中国科技期刊数据库 工业 A-115-物联网技术还可以对电梯运行数据进行历史分析和趋势预测，再把物联网技术应用到电梯运行监测中以后，通过各种数据的累积分析，能了解电梯运行规律和特点，从而制定预防方案，这样做的目的是可以减少故障隐患和损害性，提高日后电梯故障监测效益，比如在运行期间，对电梯负载的数据进行比对，能够检测出电梯的负载峰值或者是负载时段，以此来制定维护方案；通过对电梯温湿度数据的分析，可以预测电梯内部设备的寿命和维护周期，这些数据分析和趋势预测，为电梯的管理和维护提供了重要依据。3.3 电梯运行状态监测系统的设计与实现 电梯运行状态监测系统主要包括数据采集、数据传输、数据处理和数据展示等方面，首先，数据采集是整个系统的基础，可以通过传感器等装置来采集电梯的运行数据，传感器可以安装在电梯井道、机房、轿厢等关键位置，实时监测电梯的各项参数，如速度、加速度、温度、湿度等5。在获取到详细的数据信息以后，系统会自动将其传输到中央控制系统当中，然后综合电梯运行模式以及设置要求等因素，来处理和分析数据，这也是保障后期动态监测工作落实的关键因素之一。在数据传输过程中，可以采用的传输方式有很多种，其中比较常用的就是有线或者是无线传输，其中，有线传输主要是将网线或者是专用电缆等作出数据传输介质；而无线传输则使用的是目前广泛普及的各种无线通信技术，比如 Wi-Fi、蓝牙等。结合具体工作要求，选择正确的传输方式，不仅能提高数据传输效率和质量，同时还能保障数据传输及时性，便于在第一时间作出处理，这样也会提高后期故障辨别或者是处理效益。另外，在处理数据，判断电梯运行状况时，可以尝试采用人工加自动化处理的方式，通过计算机辅助程序和算法预先处理数据，人工进行后期核实，可以进一步保障数据处理的高效性。而自动化处理的方式，会根据事先设定好的规则和算法，完成各种自动化监测工作。通过数据处理，可以及时发现电梯的故障和隐患，提高电梯的安全性和可靠性，最后，数据展示是电梯运行状态监测系统的重要功能。通过数据展示，可以直观地显示电梯的运行状态和各项参数，数据可以以图表、曲线等形式展示，方便管理人员和维修人员进行查看和分析，并且数据展示还可以提供历史数据和趋势分析，为电梯的维护管理提供参考依据。4 电梯故障诊断技术 4.1 电梯故障分类与诊断方法 在电梯故障类型中，最常见的就是机械故障，其次还包括电气故障、运行故障等多种类型，机械故障主要包括轿厢停滞、门无法打开和闭合、滑梯断裂等，轿厢停滞是指电梯在运行过程中突然停止，无法继续运行，可能是由于电梯设备的机械部件出现故障，如电机故障、轿厢导轨断裂等。其中，电机故障主要指的是负责电梯运行的驱动装置发生问题，常见原因主要包括电子负荷过大、绝缘位置损坏或者是短路等因素导致；而控制系统故障，则指的是内部软件发生问题，比如控制器受到外在因素影响出现故障，或者是因为传感器问题等导致其受牵连等。运行故障主要包括超载、速度异常和停梯报警等，超载是指电梯的载重超过了额定载重，可能是因为乘客过多或物品堆积导致，速度异常是指电梯的运行速度异常，可能是由于电机故障、制动器故障等原因引起，停梯报警是指电梯在运行过程中突然停止，并发出报警信号，可能是由于电梯控制系统故障、传感器故障等原因引起。针对不同的电梯故障，可以采用不同的诊断方法，对于机械故障，可以通过检查电梯的机械部件，如电机、导轨、门机等，来判断是否出现故障，并进行维修和更换，对于电气故障，可以通过检查电梯的电气线路和电器元件，如电缆、开关、控制器等，来判断是否出现故障，并进行修复和更换，对于运行故障，可以通过检查电梯的载重情况、运行速度和控制系统，来判断是否出现故障，并进行调整和修复。4.2 基于物联网技术的电梯故障诊断算法 基于物联网技术的电梯故障诊断算法利用传感器和互联网连接电梯的各个部件，实时监测电梯的运行状态和参数，通过收集和分析这些数据，可以准确判断电梯是否出现故障，并及时采取相应措施，保障乘客的安全。基于物联网技术的电梯故障诊断算法可以实时监测电梯的机械部件，如电机、导轨、门机等，通过传感器获取机械部件的运行状态和振动数据，可以判断是否存在故障，例如，如果电机发出异常的声音或振中国科技期刊数据库 工业 A-116-动，可能意味着电机出现故障，此时的算法会通过互联网将异常信息传输给维修人员，以便他们及时采取措施修复故障。基于物联网技术的电梯故障诊断算法可以监测电梯的电气部件，如电路、开关、控制器等。通过传感器获取电气部件的电流、电压等参数，可以判断是否存在故障，例如，如果电路出现短路或过载，算法会及时检测到并发送警报，以避免电梯发生故障或事故，同时算法还可以通过互联网将故障信息发送给相关人员，以便他们进行故障诊断和维修6。另外基于物联网技术的电梯故障诊断算法还可以监测电梯的运行状态和运行数据，通过传感器获取电梯的载重情况、运行速度、停梯报警等信息，可以判断电梯是否正常运行，例如，如果电梯的载重超过额定载重，算法会立即发出警报，并停止电梯的运行，并且算法还可以根据电梯的运行数据，预测电梯的维护周期和维护需求，以便提前安排维修工作，降低故障的发生率。基于物联网技术的电梯故障诊断算法不仅可以提高电梯的安全性和可靠性，还可以降低维修成本和维修时间，通过实时监测和诊断电梯的故障，可以及时采取措施修复故障，避免更大的损失和安全隐患，且算法还可以提供维修人员的指导和决策支持，提高维修效率和准确性。5 结束语 总之，通过基于物联网技术的电梯运行状态监测与故障诊断的研究，可以更好地实现对电梯运行状态的监控和故障的诊断，从而提高电梯的运行效率和安全性。这项研究为电梯行业的发展带来了新的可能性，并为提升人们生活质量和城市智能化建设做出了贡献，相信在不久的将来，基于物联网技术的电梯监测与故障诊断将成为电梯行业的新趋势，为人们的出行提供更加便捷和安全的选择。参考文献 1王毅.浅议电梯安全管理方法与维修保养措施J.新疆有色金属,2023,46(03):83-85.2陆莫庆,吴钟超,马俊.浅谈电梯安装与维修保养质量控制要点J.中国电梯,2022,33(24):51-54.3张敏渊.浅谈电梯安全管理方法与维修保养措施J.中国设备工程,2022(16):259-261.4余新文,高彩霞,方毅.电梯维修保养人员发生事故的原因及对策J.中国电梯,2022,33(16):52-55.5李超.论电梯维修保养中存在的问题及解决对策J.中国设备工程,2022(11):39-41.6杨燕萍.电梯安全管理与维修保养分析J.清洗世界,2021,37(09):138-139.