一種基于神經網絡算法的電梯故障預測系統的設計

鄧 成

（安徽糧食工程職業學院，安徽 合肥 230011）

一種基于神經網絡算法的電梯故障預測系統的設計

鄧 成

（安徽糧食工程職業學院，安徽 合肥 230011）

針對目前我國城市化進程中電梯故障率居高不下，給人們的生命安全造成極大的威脅的情況，依據人工神經網絡預測算法按照系統功能設計了系統的框架結構、硬件結構、網絡拓撲結構，有很強的可實現性。

神經網絡；預警系統；設計實現

伴隨著目前城市中的人口密度逐年上升，城市中的大規模超大規模的建筑群應運而生，但是在實際運行過程中根據統計數據顯示一部電梯每年一般性的電氣、機械等故障可達到32次之多；發生對人身安全和設備危害較大的夾人、沖頂等故障也可達到15次。因此電梯的安全運行的問題已經受到了政府部門和社會各界的廣泛關注。目前如何實現一種能夠可靠準確地進行電梯故障預測系統的構建，已經成為一個非常具有應用價值的研究。文章介紹了一種基于神經網絡算法的電梯故障預警系統的架構極其實現方式。

1 人工神經網絡

人工神經網絡是一種基于人工智能的系統方法。人腦是宇宙中已知最復雜、最完善和最有效的信息處理系統,人工神經網絡正是在人對其大腦神經網絡認識理解的基礎上,人工構造的能夠實現某種功能的神經網絡。具有良好的自適應性、自組織及很強的學習、聯想、容錯和抗干擾能力。

2 系統組成

2.1 系統總體要求

電梯故障預警系統的首要功能就是要監控電梯運行時的各種狀態實時信息，對大量的運行狀態信息進行高效管理，這也是故障診斷最基礎的數據依據。對故障診斷部分，必須快速準確，及早確定故障原因及早排查。本系統應用的技術有模糊理論、神經網絡及遺傳算法。

2.2 系統功能架構

根據功能設計需要將故障預測系統劃分為數據采集與監控模塊、基于神經網絡算法的故障分析處理模塊、數據分析處理模塊和針對不同用戶提供個性化服務的服務子系統模塊等四個主要部分。

2.3 模塊功能分析

（1）參數采集監控模塊功能。參數采集監控模塊的主要功能是實時采集電梯運行參數，如轎廂運行噪聲、電梯垂直振動加速度、電梯載重、開關門噪聲、電梯水平振動加速度、電梯垂直方向加速度等參數。

（2）故障分析處理神經網絡模塊功能。故障處理分析神經網絡模塊是本系統的核心功能模塊，主要通過神經網絡分析系統中運行的狀態。對于此部分，又可分為曳引機故障、變頻器故障、門機故障、電梯控制器故障、安全回路故障、三相電源輸入單元故障等幾個故障預測子系統。

（3）數據處理模塊功能。數據處理模塊負責系統中所有數據的存檔、分析、查詢、調整等功能。隨著歷史故障信息越來越多，可以增加訓練數據的數量，再通過線下訓練模塊對神經網絡重新進行訓練，使其更加準確。

（4）服務子系統模塊功能。服務子系統主要是針對不同類型用戶提供不同服務的子系統，主要包括了為普通用戶提供的信息播報、交互處理服務，為工程技術人員提供的故障檢修服務，為廠商提供的重大故障預測服務等幾部分。

3 系統實現

（1）系統硬件組成及開發環境。由于本系統是基于廣域網面向不同服務對象同時提供服務的系統，考慮到系統的安全性要進行隔離。主要硬件設備有數據庫服務器、現場數據采集設備、應用服務器等級大部分組成。①數據庫服務器：數據庫服務器可根據系統規模選擇數據庫類型。常規系統建議采用SQL服務器，對于數據量較大的系統建議采用ORACLE數據庫服務器；②現場采集控制設備：現場采集控制設備對于數據傳輸速度要求不高，但是對于設備穩定性和抗干擾能力有非常高的要求。建議采用帶通訊功能的工業級采集控制設備；③應用服務器：對于產品處于開發運營時可以采用Windows系統的PC服務器或WEB服務器；如果服務規模較大是可以嘗試UNIX系統的WEB服務功能。

（2）系統的網絡拓撲圖。系統主網是基于電梯預警系統局域網構建的體系，考慮到外網用戶的實際需求，通過VPN的方式可通過Internet公網連接到服務子網。服務子網設備主要包括電梯控制器、監控大屏、數據庫服務器、應用服務器、監控終端等幾大部分。不同組成部分可通過不同協議連接到數據庫服務器。

（3）系統軟件設計。系統軟件設計主要包括數據庫結構設計、網絡環境搭建、神經網絡系統模型訓練、用戶界面開發等幾個主要方面。數據庫結構設計要根據神經系統模型需要構建，同時還應考慮用戶交互需要；網絡環境的搭建除了要滿足系統數據傳輸需求之外還應考慮系統運行的安全性問題。

5 結語

文章主要介紹了預警系統的預警機制、結構功能、硬件選擇、網絡架構、軟件設計等內容。目前電梯應用如此廣泛，對電梯系統故障診斷的研究是非常具有現實意義的。

[1]王海波.基于模糊神經網絡的電梯實時監控和在線故障診斷的研究[D].沈陽：東北大學，2013

安徽省教育廳2016年高校自然科學重點研究項目資助（課題編號：KJ2016A212）。

鄧成（1981-），男，安徽鳳陽人，碩士，講師，主要研究方向：自動控制。