導語：電梯和自動扶梯作為現(xiàn)代建筑關鍵交通工具，其安全性關乎人們生命財產(chǎn)安全。因此，對電梯類設備實時安全監(jiān)測和故障預警、降低突發(fā)故障等安全風險至關重要。本期轉(zhuǎn)化果平臺推薦《電梯類設備聲紋監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)研究》通過采用聲紋識別和深度學習算法能夠?qū)崟r監(jiān)測電梯或自動扶梯的運行狀態(tài)，實現(xiàn)故障診斷和預警，確保此類設備高效可靠運行。
一、研究背景
電梯是公共交通工具之一，屬于特種設備，由市場監(jiān)管總局監(jiān)督管理。近幾年來為提升公眾乘梯出行安全，減少電梯安全隱患，國家市場監(jiān)管總局及各級主管部門發(fā)布了一系列政策文件，支持電梯使用各環(huán)節(jié)及監(jiān)管模式改革。
2023年6月18日，國家市場監(jiān)督管理總局發(fā)布《電梯安全筑底三年行動方案（2023—2025年）》，提出提高電梯的應急救援能力，實現(xiàn)乘客電梯應急處置平臺100%覆蓋的目標；同時提出持續(xù)改進電梯維保模式，優(yōu)化維保市場、持續(xù)推進按需維保等內(nèi)容。
因此，電梯類設備的安全運行至關重要，需要相應的先進技術(shù)支持。
二、研究內(nèi)容
1.聲學故障監(jiān)測原理
聲紋監(jiān)測：利用聲音采集裝置捕捉設備運行時產(chǎn)生的聲音信號，結(jié)合聲學分析與機器學習技術(shù)，檢測機電設備的異常噪聲，如軸承磨損、機械松動、表面裂縫、轉(zhuǎn)子摩擦、齒輪故障等。
（1）機械設備在運行的過程中會產(chǎn)生設備獨有的振動聲紋，利用信號處理方法可從聲音信號提取頻譜、聲壓級、倒譜、時頻譜、能量譜、峭度系數(shù)等聲學特征。利用這種獨有的聲學特征，將被監(jiān)測設備的聲紋信息與正常的聲紋信息進行對比來識別機械設備的運行狀態(tài)，可對機械設備的早期故障進行識別與預警；
（2）在設備故障診斷的感知應用中，聲紋數(shù)據(jù)是最有價值的，也是目前設備診斷應用的發(fā)展趨勢之一；
（3）聲音信號具有豐富的信息量，在很多視覺、觸覺、嗅覺不合適的場合下，具有獨特的優(yōu)勢?；诼暭y監(jiān)測的機械故障診斷系統(tǒng)使用工業(yè)聲紋引擎提取特定狀態(tài)下的聲紋特征，可快速區(qū)分故障狀態(tài)，也可以識別出機械、電氣設備上難以用其他手段識別的各種類型故障。
2.聲學故障監(jiān)測核心技術(shù)
3.基于聲紋監(jiān)測的電梯運行監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)
該系統(tǒng)結(jié)合了邊緣計算、人工智能、機器學習等先進技術(shù)，通過搭建機理模型和工業(yè)大數(shù)據(jù)雙驅(qū)動的云平臺軟件架構(gòu)，實現(xiàn)對電梯的多維度全景可視化監(jiān)控。
系統(tǒng)可提供對電/扶梯的實時監(jiān)控、智能診斷、機械故障報警、故障趨勢預測、統(tǒng)計分析、遠程配置、遠程升級、電梯維修維護等功能，為用戶提供高效的電/扶梯智能運維管理途徑，指導運維人員對設備故障進行及時排查和處理，降低設備運維成本，保障電梯設備安全運行。
4.電梯運行監(jiān)測與故障診斷流程
電梯運行監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)通過對電梯、自動扶梯設備本體和關鍵部件的聲紋、振動、視頻等多維度數(shù)據(jù)的實時采集、特征提取，可實現(xiàn)對電梯運行狀態(tài)的識別與監(jiān)測，電梯關鍵部件的隱患識別、故障診斷、故障告警。系統(tǒng)還可以對電梯關鍵部件隱患及故障趨勢進行分析與預測，輔助運維人員提高電梯運維效率，降低運維成本，降低電梯安全事故。
5.電梯運行監(jiān)測與故障診斷整體架構(gòu)
6.垂直類電梯監(jiān)測點
7.垂直類電梯現(xiàn)場設備部署方案
8.垂直類電梯監(jiān)測內(nèi)容及故障告警類型
（1）電梯運行狀態(tài)
運行模式、運行方向、運行狀態(tài)、當前樓層、轎門狀態(tài)、轎廂人員、檢修狀態(tài)、安全回路、井道溫度；
（2）電梯常見故障
電梯轎廂困人、安全回路斷開、開鎖區(qū)域外停梯、運行中開門、開門故障、關門故障、運行速度、電源故障；
（3）違規(guī)乘梯行為
電動車入梯、長時間阻門；
（4）關鍵部件狀態(tài)
曳引機、制動器、門機、導軌；
（5）運行統(tǒng)計信息
累計運行時間、累計運行次數(shù)、累計開關門次數(shù)、累計運行里程。
9.垂直類電梯監(jiān)測設備安裝
10.自動扶梯設備安裝
（1）扶梯運行狀態(tài)監(jiān)測
運行方向、運行速度、梯級狀態(tài)、蓋板狀態(tài)、扶手帶溫度；
（2）扶梯常見故障監(jiān)測
扶梯逆轉(zhuǎn)、超速運行、梯級缺失、蓋板未到位、扶手帶溫度異常；
（3）扶梯關鍵部件運行監(jiān)測
驅(qū)動主機、制動器、減速箱、上/下梳齒板、梯級鏈漲緊輪。
三、主要產(chǎn)品
1.電梯運行監(jiān)測終端
通過內(nèi)置及外接傳感器件感知電梯運行狀態(tài)，對電梯運行狀態(tài)及實時監(jiān)測，對電梯常見故障進行告警。產(chǎn)品可用于電梯運行監(jiān)測、故障報警、困人救援等應用。
2.聲紋采集終端
通過高精度麥克風陣列采集設備運行聲音信號，內(nèi)置多種信號處理算法及特征提取算法。產(chǎn)品可適用于電/扶梯各關鍵部件的聲音信號采集與處理。
3.扶梯運行監(jiān)測終端
產(chǎn)品應用于自動扶梯運行狀態(tài)監(jiān)測與故障告警，可實時監(jiān)測多種扶梯運行狀態(tài)、常見故障、運行統(tǒng)計信息。產(chǎn)品可用于自動扶梯運行監(jiān)測、故障報警、故障聯(lián)動、日常管理等應用。
4.聲紋計算網(wǎng)關
該產(chǎn)品部署在邊緣端，通過接收聲紋特征參數(shù)并處理，支持對監(jiān)測設備的隱患預警、故障診斷等應用。產(chǎn)品支持多種故障診斷算法與模型，適用于電梯及扶梯多種關鍵部件的故障診斷應用。
5.電梯運行監(jiān)測與故障診斷平臺軟件
軟件支持對電梯及自動扶梯設備的在線運行監(jiān)測與故障診斷等功能。可提供對電梯及自動扶梯設備實時監(jiān)測、部件監(jiān)測、故障告警、隱患告警、風險分析、故障診斷、統(tǒng)計分析等應用。
四、技術(shù)特點
1.電梯設備運行狀態(tài)實時監(jiān)測；
2.電梯故障告警、隱患監(jiān)測及風險預警；
3.電梯關鍵部件實時監(jiān)測；
4.關鍵部件隱患監(jiān)測與故障診斷；
5.電梯健康狀態(tài)評估與風險分析；
6.豐富的運行統(tǒng)計信息，為設備運維提供數(shù)據(jù)支撐。
五、應用范圍
截至目前，該系統(tǒng)已經(jīng)成功推出了多款聲學監(jiān)測產(chǎn)品，其中智慧聲紋終端以及動車走行部異音監(jiān)測裝置，已經(jīng)在能源電力、軌道交通、智能制造、智慧城市及智慧園區(qū)等多個領域?qū)崿F(xiàn)了廣泛的落地應用。體現(xiàn)了技術(shù)的先進性和實用性，為各行業(yè)提供了高效、精準的聲學監(jiān)測解決方案。
六、推廣價值
1.優(yōu)化維保效率：本方案實施預測性維護策略于電梯系統(tǒng)，旨在顯著減少計劃外停梯時間。系統(tǒng)定期評估電梯運行狀態(tài)與健康指數(shù)，準確提示關鍵維護部件，確保維護工作的針對性與高效性，從而有效延長關鍵部件及電梯設備本體的使用壽命。
2.降低安全事故：本方案將傳統(tǒng)的事后維修模式轉(zhuǎn)變?yōu)轭A測性維護，旨在預防潛在的安全風險。通過對設備的實時監(jiān)測，能夠及時發(fā)現(xiàn)隱患，避免重大故障的發(fā)生。電梯在發(fā)生故障時能夠迅速發(fā)出告警，及時采取應對措施，有效避免安全事故的發(fā)生。
3.經(jīng)濟效益：本方案借助AI技術(shù)實現(xiàn)專家經(jīng)驗數(shù)字化模型，自動研判故障原因，降低對專家經(jīng)驗的依賴，從而降低維保成本。通過預測性維護，能夠有效延長電梯關鍵部件及設備的使用壽命，避免嚴重故障導致的高昂維修成本，從而為企業(yè)帶來顯著的經(jīng)濟效益。
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