基于大数据分析的电梯故障远程诊断模式探讨
摘要：提出了一种实时监测我国电梯安全的方法。针对电梯故障研究中缺乏对海量数据的深度挖掘和价值提取，提出引入大数据方法来探索电梯故障的发生和概率，以及电梯故障数据的远程传输方法。引入基于大数据分析的电梯故障远程诊断概念，科学优化电梯风险及隐患管理模式，突出电梯监管重点，有利于政府及企业的风险监管。
关键词：大数据、安全监管、诊断模型、电梯故障、电梯物联网 引言
电梯作为一种安全、可靠、方便的载人载物工具，在生产生活中得到了广泛的应用。截止2018年底，我国约有627.83万台电梯在运行服务。大规模电梯设备分布在城市的各种位置，电梯故障管理需要大量的人力资源投入，远程诊断可以提高诊断效率，降低维修成本。结合大数据分析，可以辅助诊断故障，快速解决故障。
1 电梯机械故障
电梯的机械故障主要可归结为以下几点：（1）由于润滑系统的缺乏，或润滑系统故障引起的机械传动、滚动或长期摩擦部件产生过热或过度接触、磨损和损坏。（2）由于电梯使用时间长，使用频率高，许多部件磨损老化，缺乏科学的维修保养，损坏部件不及时更新或维修，受损坏程度不断扩大，造成电梯停了下来。（3）电梯在使用过程中，会在轿厢、轿顶、曳引机、机房制动器等产生各种振动。振动容易使电梯零部件松动脱落，使电梯的机械部分性能丢失，从而导致电梯的不安全。（4）电梯在使用过程中，由于负载不平衡，轿厢出现侧重偏向运行，容易加剧零部件的磨损，从而造成运行振动日趋严重，或者速度难以控制，导致上下碰撞。 2 电梯电气故障
2.1 电器元件绝缘失效所引起的电梯故障频率高
由于受使用环境影响，电气组件经常会暴露在炎热和潮湿的环境中，从而不可避免地加剧电气组件不断老化现象等因素。这种现象会导致绝缘击穿、短路、断路，进而引发电梯故障发生。 2.2 电气触点断开或短路
接触器、继电器、电气开关等部件是电梯控制电路中的主要部件。电梯在运行过程中，由于电压不稳定等原因，可能会在整个电路中产生电弧或大电流。大电流可能会导致整个电路元件的烧蚀损伤、焊接现象，可能会导致短路。然而，在电梯曳引机械运行过程中，经常会产生粉尘和飞灰；粉尘的积聚容易导致电子触头的氧化、电路断裂，电路元件的松弛和非弹性接触也会导致电路断裂，造成电梯运行故障。
2.3 运行回路或安全回路故障
运行回路（电梯门自动开闭系统、相关联锁电路、电梯启动、加减速、停止电路等）和安全回路（门安全电路、超速控制电路、缓冲电路等）是电梯运行中最常用的电路。每天因为电梯门开关频繁，一旦电路元件由于人为错误操作的（常见的有电梯维修人员在检测门系统时出现非安全短接测试）安全短路，造成外接触偏差或由于各式各样的干预或灰尘积累造成的接触不良，会造成电梯运行故障或安全回路故障或严重的电梯事故发生。 2.4电磁场干扰引起的故障
电梯在运行过程中容易受到电磁（输入性信号、电源信号、电磁诱导信号、静态信号等）干扰，破坏了正常的信号传输和电气回路。各种各样的电磁场干扰电梯和电路的安全运行，甚至破坏了电梯电路的元器件。 3远程诊断数据收集和传输
电梯实现远程故障异地诊断，必须依托电梯物联网系统。电梯物联网系统由数据采集设备、数据传输设备，数据存储中心构成。 3.1数据采集设备
远程诊断的基础是电梯的各类运行状态信息、各种各样开关状态。该类信息汇聚在电梯的主控电子板上，通过数据采集设备与电梯电子板通讯，获取电梯的状态信息，开关状态是电梯远程诊断的基础。 3.2数据传输设备
实现电梯远程诊断，必须将现场的数据传输到数据存储中心供后台诊断。一般远程传输设备是实现由GPRS网络或Internet网络传输数据的设备。 3.3数据存储中心
电梯采集到的数据，传输回到后台，形成现场信息事实记录在数据库。数据可以通过适当的数据处理技术转换为可视化监视页面，方便后台专家分析诊断。数据也可以应用专家系统，对收集到的信息处理、识别，对符合特征的信息给出专家诊断意见，对符合预设应用场景的信息，推送现场，实现故障报警，故障管理。
4 电梯故障的大数据分析诊断方法 4.1基于信号直接识别的故障诊断
基于直接信号识别的故障诊断模式是最常见的故障诊断方法，类似于统计推理方法、最大公主谱估计方法和谱峰自动识别方法。对于发射故障信号，采用信号模型（因变量、频谱、ARMA模型等）绘制故障曲线或直接分析，根据分析结果或异常频谱曲线对系统状态进行识别和评价。基于信号处理的故障诊断方法比解析数学模型的故障诊断方法简单实用。它不直接改变原始传输信号的模式和变化，但可以对故障信号进行详细的分析。该方法适用于线性和非线性系统，在实际工程中得到了广泛的应用，但也有一定的局限性。该模型只能在故障发生到一定程度时使用。对于弱故障信号，只能粗略地估计故障范围，而且在大多数情况下不能直接定位故障。
4.2基于数学模型的故障诊断
电梯故障识别的数学模型通常是一种分析模型（包括状态法、参数估计法和等效空间法）。通过对早期采集的大量数据的识别，利用电梯故障的一般分析模型计算故障概率和误差。首先设置诊断数学模型中的电梯参数、设备信息和初始条件，然后结合电梯故障大数据计算电梯信号的误差，并对电梯故障进行分析。 4.3基于知识系统的故障诊断
该方法利用专家数据库的知识体对故障数据进行诊断。国外许多电梯厂和大型电梯公司都有自己的电梯控制系统和诊断维修系统，都是采用这种方法。（1）专家系统故障诊断方法。该方法结合的思考和专家经验和分析大量数据，建立电梯故障数据库和规则库和推理机，但知识的方法狭窄，专家经验和知识范围仅限于电梯技术，不能与其他机电组合环境的知识和理论，做出完美的和准确的判断。（2）模糊故障诊断方法。该方法主要是在以往故障经验大数据的基础上构建模糊关系，以实际数据为输入，计算模糊矩阵，根据会计的模糊程度判断和考虑诊断。（3）模拟故障诊断方法。它是模拟外界刺激后人脑的活动，并在计算机数
据的世界中进行模拟计算数据。这种故障诊断方法虽然在许多领域得到了应用，但在实际操作中仍存在不足。该方法不能完全模拟大脑提取知识信息的方式，推理过程中各种经验和知识的爆炸结合，导致诊断效率低下。（4）支持向量机故障诊断方法。基于VC维理论和最小结构风险机制的支持向量机故障诊断方法。该故障诊断方法需要建立正态数模型和故障数据模型，并将所建立的支持向量分类器模型与SVDD相结合，扩展数据类型诊断，从而确定故障类型。该方法可以解决小范围的非线性样本情况，避免局部极值情况。 4.4 基于大数据分析的电梯故障远程诊断系统
结合电梯前端监控和远程传输技术，和基于电梯故障数据的深度挖掘和分析，开发了基于信号识别方法、数学模型和知识系统的电梯故障远程诊断系统，该系统可以根据每个电梯监视点将异常信号分离，鉴定，判断，和诊断电梯设备目前状态或失败，并对监控系统或监控管理人员进行实时报警；通过长时间对异常信号大数据的接收、记录和跟踪，设备容易出现故障和薄弱环节，可作为监理人员进行维修、救援、维修和更换的依据。
总之，提出了基于直接信号识别的电梯故障诊断方法、基于数学模型的电梯故障诊断方法和基于专家知识库的电梯故障诊断方法。引入基于大数据分析的电梯故障远程诊断概念，科学优化电梯风险隐患管理模式，方便企业和政府在工程实践中使用。 参考文献：
[1]林英．基于大数据分析的电梯故障远程诊断模式.2017.
[2]廖海生．浅谈大数据分析的电梯故障远程诊断模式探讨.2017.
基于大数据分析的电梯故障远程诊断模式探讨
