[发明专利]一种基于功率边缘计算的扶梯健康诊断系统

说明书

本发明公开了一种基于功率边缘计算的扶梯健康诊断系统，所述系统包括电动机功率检测及计算单元、功率变化趋势计算单元和逻辑判断单元；电动机功率检测及计算单元用于计算电动机的实时有功功率P_motor；功率变化趋势计算单元用于计算有功功率P_motor随时间变化的功率变化率ΔP/Δt；逻辑判断单元用于根据有功功率P_motor和功率变化率ΔP/Δt，判断是否输出控制电动机制动的控制信号。本系统通过扶梯本身的功率特性来实现扶梯故障状态的检测，有效降低扶梯事故发生后的人员伤害。

技术领域

本发明涉及扶梯控制技术领域，特别是涉及一种基于功率边缘计算的扶梯健康诊断系统。

背景技术

自动扶梯和自动人行道是扶手式滚动电梯的简称，是指带有循环梯级用于向上或向下倾斜运输乘客的固定电力驱动设备。如图1所示，现有技术中的扶梯中电动机1作为驱动装置，减速箱2将电动机1的高速旋转运动转为低速旋转运动，减速箱2的输出轴与驱动链3相连，驱动链3的另一端连接驱动轮4产生低速的旋转运动，驱动轮4带动梯级链5使得梯级6形成循环往复运动，乘客站立在梯级的踏面上以实现沿预定方向的自动输送。自动扶梯在地铁站、商场、超市等场所应用已经极为普遍，是城市中不可或缺的交通工具。

近年来，自动扶梯安全事故频发，一部分扶梯安全事故的原因是自动扶梯在长期连续运行后，重要传动零部件发生机械磨损，造成电动扶梯运行振幅过大、电梯停止运行、电梯逆行等异常现象，此为第一类故障。另一部分原因是乘运期间一些意外事件导致的故障，如异物卡入梯级导轨处，严重时导致梯级脱出导轨；乘客意外掉入扶梯桁架内，扶梯对乘客造成剪切、挤压伤害；扶梯主机移位，梯级链与链轮无法产生驱动作用，造成扶梯倒溜等等。上述的意外情况在扶梯的长期使用过程中，均有实际的人员伤亡案例，造成了极大的影响，此为第二类故障。

随着自动扶梯的使用越来越广泛，其安全问题已经成为了一个拥有广泛意义的社会性问题。对于上述扶梯的第一类故障，可以通过加强日常保养来防止，但是人工日常保养一方面受制于工人的能力和水平，另一方面很多故障隐患较难发现；对于第二类故障的防护，常规的方法是加装各类传感器或者安全开关进行检测。例如在扶梯的裙板背面加装安全开关，当有异物卡在梯级和裙板之间造成裙板变形使安全开关动作；在梳齿板背面加装安全开关，当有异物卡入梳齿板会使梳齿板后退导致安全开关动作；梯级下陷、梯级缺失等都有相应的安全开关进行保护。上述的安全开关或者安全功能能够一定程度地保护乘客不受伤害，并且这些功能均纳入到自动扶梯的制造标准当中，但是，这种保护使得扶梯的安全开关达到数十种之多，对于这些开关的安装和日常维护等要求均较高，并且需要保护扶梯整个运动范围，仍然存在不少的盲点，因为维保的失误，或者设计或国家标准未考虑到的盲区，造成的故障甚至人员伤亡事故仍时有发生。如何尽可能地提高扶梯在各种环境下的安全性，仍是人们关注的重点。

为了解决上述问题，近年来，一种在扶梯重要部件上加装振动、环境传感器的方法开始获得应用，通过对扶梯重要部件实时的振动、噪音等参数的监测，通过对重要部件的频谱分析，确定扶梯重要部件的寿命情况，以决定部件是否更换。对于一些突发的振动情况，也能采取适当的保护措施，可以在一定程度上提高电动扶梯持续运行的安全度，降低维保要求，减少电动扶梯全寿命周期内的维修成本，方便电梯的安全管理。然而，基于振动分析的系统，需要加装多种传感器，采样频率要求非常高，对CPU的分析处理能力也要求很高，使得加装的设备成本动辄数万、甚至超过10万的配置成本，在普通扶梯上难以进行推广使用。

电动机是自动扶梯的动力装置，常规的扶梯系统不管是对电动机还是变频器都采用的是极限保护方式，即只有在电动机过热或者变频器过电流的时候，才会产生保护，然而这种极限保护方式在发生上述的意外事故的时候，例如乘客掉入扶梯桁架内，此时扶梯上的负载并不大，电动机或者变频器可能均未达到其额定电流，常规扶梯系统不能就此时的电动机或变频器状态产生保护性停梯。

发明内容