自動(dòng)扶梯在線監(jiān)測(cè)及故障診斷技術(shù)現(xiàn)狀綜述

吳占穩(wěn) 劉佳璐 于鳳國(guó)

（1.中國(guó)特種設(shè)備檢測(cè)研究院 北京 100029）

（2.國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)管重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（特種設(shè)備安全與節(jié)能） 北京 100029）

在GB 16899—2011《自動(dòng)扶梯和自動(dòng)人行道的制造與安裝安全規(guī)范》中，對(duì)自動(dòng)扶梯作了明確的定義：“自動(dòng)扶梯是由一臺(tái)特種結(jié)構(gòu)的鏈?zhǔn)津?qū)動(dòng)機(jī)通過驅(qū)動(dòng)主軸帶動(dòng)梯級(jí)鏈和扶手帶驅(qū)動(dòng)鏈同時(shí)運(yùn)動(dòng)，并帶有循環(huán)運(yùn)行梯級(jí)，用于向上或向下傾斜運(yùn)輸乘客的機(jī)電一體化設(shè)備。”自動(dòng)扶梯建筑中的布置模式包括單獨(dú)上行、單獨(dú)下行以及上下并行運(yùn)行。因?yàn)樽詣?dòng)扶梯結(jié)構(gòu)緊湊、安全可靠的優(yōu)點(diǎn)，并且可以連續(xù)不斷地承載大量客流，這樣自動(dòng)扶梯就具有連續(xù)快速疏散大量人流的優(yōu)越性。因此，在人流量大且人流集中的場(chǎng)所得以廣泛應(yīng)用，如交通樞紐、大型商場(chǎng)等，如圖1所示。

圖1 自動(dòng)扶梯外觀照片和結(jié)構(gòu)示意圖

隨著自動(dòng)扶梯的應(yīng)用范圍越來越廣，其本身的安全性能對(duì)于人們的生命財(cái)產(chǎn)安全便有了愈加重要的意義。為了進(jìn)一步提升自動(dòng)扶梯的安全性，同時(shí)應(yīng)對(duì)快速發(fā)展過程中新的挑戰(zhàn)，對(duì)扶梯進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)與故障診斷正在逐步成為“必選項(xiàng)”。

由于近年來物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的快速發(fā)展，上海三菱、迅達(dá)、通力、奧的斯等具有A1資質(zhì)的電梯制造單位建立自有的電梯遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[1]。考慮自動(dòng)扶梯的特點(diǎn)，例如部署在公共場(chǎng)所、重載荷運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)、不易直接觀測(cè)重要部件運(yùn)行狀態(tài)、事故社會(huì)影響較大等，運(yùn)營(yíng)管理單位更加重視自動(dòng)扶梯運(yùn)行安全狀況，通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)建立自動(dòng)扶梯智慧化管理系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)扶梯實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與監(jiān)視、智能應(yīng)急預(yù)警、故障識(shí)別與分析預(yù)警和常態(tài)化管理等目的，降低人工管理成本，提高設(shè)備運(yùn)營(yíng)安全與智能化水平。

工業(yè)4.0時(shí)代的到來，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、5G等技術(shù)出現(xiàn)，特種設(shè)備行業(yè)逐漸擁抱互聯(lián)網(wǎng)，整個(gè)行業(yè)智慧化水平得到提升[2]。特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測(cè)從傳統(tǒng)模式逐步向?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)與故障智能預(yù)警發(fā)展，成為行業(yè)研究熱點(diǎn)之一。通過對(duì)國(guó)內(nèi)外故障預(yù)警相關(guān)研究分析，主要分3個(gè)層次：第一個(gè)層次是實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)機(jī)電設(shè)備重要部件和子系統(tǒng)，獲取與關(guān)鍵性參數(shù)和指標(biāo)對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)，判定設(shè)備是否運(yùn)行正常；第二個(gè)層次是設(shè)備故障診斷與分析，確定故障發(fā)生原因；第三個(gè)層次是設(shè)備故障和失效預(yù)警，預(yù)測(cè)時(shí)間依賴型、漸進(jìn)型等故障，從而提前維修或者更換即將發(fā)生故障或者報(bào)廢的部件。

國(guó)外一些相關(guān)研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了自動(dòng)扶梯故障信息收集、處理、預(yù)測(cè)、預(yù)警以及相關(guān)信息管理系統(tǒng)的開發(fā)工作，并提出以故障預(yù)測(cè)為核心的預(yù)測(cè)和健康管理概念[3]。預(yù)測(cè)和健康管理是指建立設(shè)備健康關(guān)鍵性參數(shù)和指標(biāo)，獲取反映設(shè)備故障發(fā)展趨勢(shì)的特征數(shù)據(jù)，分析并預(yù)測(cè)故障的發(fā)展趨勢(shì)，展示和預(yù)測(cè)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí)根據(jù)惡化程度進(jìn)行設(shè)備健康的評(píng)價(jià)，進(jìn)而制定適合的安全保護(hù)措施及設(shè)備維修計(jì)劃。國(guó)內(nèi)的自動(dòng)扶梯在線監(jiān)測(cè)診斷預(yù)警系統(tǒng)相關(guān)研究還處于起步階段，主要研究?jī)?nèi)容是故障診斷。

目前國(guó)內(nèi)外的相關(guān)研究針對(duì)自動(dòng)扶梯已經(jīng)提出了一些狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法，但大部分還處在試驗(yàn)或者離線階段，并且重點(diǎn)不突出。國(guó)內(nèi)一些機(jī)構(gòu)在極少數(shù)自動(dòng)扶梯安裝了在線監(jiān)測(cè)裝置，尚處于探索研究階段。當(dāng)前的研究主要集中在以下幾個(gè)方面：1）故障模式、機(jī)理和失效標(biāo)準(zhǔn)研究；2）故障信號(hào)采集、處理與特征提取方法研究；3）機(jī)電耦合的在線監(jiān)測(cè)裝置設(shè)計(jì)與研制；4）研發(fā)可編程的軟硬件系統(tǒng)。本文首先對(duì)以上研究進(jìn)行了系統(tǒng)性的介紹，然后對(duì)自動(dòng)扶梯在線監(jiān)測(cè)技術(shù)現(xiàn)狀進(jìn)行了綜述。

1 自動(dòng)扶梯在線監(jiān)測(cè)技術(shù)

隨著科技的發(fā)展，為了對(duì)自動(dòng)扶梯實(shí)施更加有效的監(jiān)測(cè)，全面降低檢測(cè)人員的工作量，當(dāng)前進(jìn)一步加大了對(duì)自動(dòng)扶梯遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)技術(shù)的研究力度。該項(xiàng)技術(shù)是計(jì)算機(jī)控制技術(shù)與通信技術(shù)相結(jié)合的一個(gè)整體，是自動(dòng)扶梯領(lǐng)域的前沿技術(shù)。各類自動(dòng)扶梯數(shù)據(jù)的傳輸是以通信工作來進(jìn)行的，屬于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)范疇。經(jīng)過長(zhǎng)期發(fā)展，當(dāng)前無線傳輸技術(shù)種類越來越多，各種技術(shù)都有不同的應(yīng)用范圍。日本富士達(dá)所研制的vebEMIS PLUS系統(tǒng)在對(duì)電梯進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、自動(dòng)記錄相關(guān)數(shù)據(jù)等功能[4]。

范卿研究了應(yīng)用于智慧地鐵車站的自動(dòng)扶梯在線監(jiān)測(cè)功能[5]。其研究首先記錄和儲(chǔ)存自動(dòng)扶梯的運(yùn)行及故障等信息，通過無線傳輸方式將信息發(fā)送到廠家的遠(yuǎn)程安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，并且采用有線方式將信息同步上傳到車站綜合監(jiān)控系統(tǒng)，達(dá)到對(duì)扶梯運(yùn)行和故障信息等數(shù)據(jù)管理的目的。該研究的重點(diǎn)是采集扶梯的運(yùn)行狀況及故障信息，匯總分析，形成各種統(tǒng)計(jì)報(bào)表和設(shè)備運(yùn)營(yíng)狀況評(píng)估報(bào)告，從而更好地制定維護(hù)維修計(jì)劃，還可以同步自動(dòng)通知專業(yè)技術(shù)人員到現(xiàn)場(chǎng)排除故障，及時(shí)解救被困乘客。并且實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)維保人員的遠(yuǎn)程監(jiān)督和技術(shù)支持，確保其及時(shí)、準(zhǔn)確、高效地完成維保工作。

何東山等利用智能傳感、大數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)、聚類分析等先進(jìn)技術(shù)，建立了一套面向線網(wǎng)內(nèi)所有自動(dòng)扶梯運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[6]。該系統(tǒng)方案如圖2所示，該系統(tǒng)主要包括4個(gè)構(gòu)成部分：線網(wǎng)云平臺(tái)、線網(wǎng)中央級(jí)數(shù)據(jù)綜合服務(wù)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、車站級(jí)前端監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)。該系統(tǒng)依據(jù)自動(dòng)扶梯內(nèi)各關(guān)鍵部件的特性，耦合長(zhǎng)期運(yùn)維過程中總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)，通過傳感器和智能分析技術(shù)對(duì)自動(dòng)扶梯主機(jī)、梯級(jí)鏈、主驅(qū)動(dòng)鏈、扶手帶、制動(dòng)器、桁架、潤(rùn)滑系統(tǒng)及控制柜在運(yùn)行中的主要特征參量進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)。

圖2 自動(dòng)扶梯實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及預(yù)警系統(tǒng)組網(wǎng)方案示意圖

李欣等建立了一套針對(duì)地鐵車站自動(dòng)扶梯運(yùn)行安全風(fēng)險(xiǎn)和養(yǎng)護(hù)維修問題的在線監(jiān)測(cè)和智能診斷系統(tǒng)，采用數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、狀態(tài)量化、智能診斷、應(yīng)用信息化等方法，達(dá)到了對(duì)設(shè)備運(yùn)行和養(yǎng)護(hù)的有效管理[7]。該系統(tǒng)的平臺(tái)架構(gòu)如圖3所示，主要架構(gòu)由數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)中心、數(shù)據(jù)應(yīng)用、數(shù)據(jù)傳輸4部分邏輯關(guān)系組成。該系統(tǒng)的基礎(chǔ)是功能設(shè)計(jì)和狀態(tài)監(jiān)測(cè)，具有設(shè)備狀態(tài)統(tǒng)計(jì)、測(cè)點(diǎn)狀態(tài)統(tǒng)計(jì)、智能診斷、可視化狀態(tài)管理、故障檢維修及維修保養(yǎng)記錄等多種功能。

圖3 自動(dòng)扶梯在線監(jiān)測(cè)與智能診斷系統(tǒng)平臺(tái)架構(gòu)圖

針對(duì)自動(dòng)扶梯主要事故原因，李欣等還對(duì)自動(dòng)扶梯關(guān)鍵傳動(dòng)設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)采集和智能診斷[8-9]。如圖4所示，采集驅(qū)動(dòng)電機(jī)、齒輪箱、主驅(qū)動(dòng)輪、梯級(jí)鏈張緊輪等關(guān)鍵部件振動(dòng)數(shù)據(jù)以及扶手帶、自動(dòng)扶梯運(yùn)行環(huán)境溫度數(shù)據(jù)，并對(duì)振動(dòng)數(shù)據(jù)體現(xiàn)出的峭度、峰值、峰峰值、高頻值、低頻值等關(guān)鍵參數(shù)轉(zhuǎn)換得到包絡(luò)圖譜、倒譜、頻譜等分析圖譜，從而獲取故障的早期顯性信息。這些信息反映出關(guān)鍵部件以及整個(gè)設(shè)備的狀態(tài)信息，尚無統(tǒng)一的故障診斷判定標(biāo)準(zhǔn)。

圖4 自動(dòng)扶梯在線監(jiān)測(cè)原理圖

馬建文建立了一種基于建筑信息模型（Building Information Modeling，簡(jiǎn)稱BIM）的自動(dòng)扶梯智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[10]。該系統(tǒng)如圖5所示，首先對(duì)扶梯運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和加工，然后將其狀態(tài)實(shí)時(shí)反饋到BIM模型中，接下來運(yùn)行BIM模型信息進(jìn)行故障預(yù)測(cè)，最后將維修信息反饋到移動(dòng)終端，以便現(xiàn)場(chǎng)維修人員進(jìn)行查閱和使用。如圖6所示，這個(gè)系統(tǒng)使用光纖光柵傳感器采集扶梯運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了非接觸式數(shù)據(jù)采集，達(dá)到了實(shí)時(shí)、精確、順暢的信息采集效果。

圖5 基于BIM模型的自動(dòng)扶梯智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)示意圖

圖6 基于光纖光柵傳感器的扶梯狀態(tài)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架圖

張毅等研究了自動(dòng)扶梯狀態(tài)監(jiān)測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)，該系統(tǒng)由傳感器、數(shù)據(jù)采集器和數(shù)據(jù)分析軟件等組成，采用振動(dòng)分析原理，實(shí)現(xiàn)故障預(yù)警及維修部件指導(dǎo)，預(yù)防故障或事故的發(fā)生[11]。該系統(tǒng)已在北京軌道交通項(xiàng)目中使用，通過對(duì)項(xiàng)目中的典型案例進(jìn)行分析，詳細(xì)闡述該系統(tǒng)應(yīng)用及運(yùn)行模式，并結(jié)合北京軌道交通某些地鐵線的使用情況，驗(yàn)證了采用振動(dòng)分析方法的自動(dòng)扶梯狀態(tài)監(jiān)測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)的有效性及在實(shí)際工程中的意義。

江錦濤結(jié)合軌道交通自動(dòng)扶梯與電梯既有監(jiān)視系統(tǒng)的現(xiàn)狀、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用以及故障智能診斷系統(tǒng)的應(yīng)用，提出自動(dòng)扶梯與電梯的物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)視系統(tǒng)[12]。從自動(dòng)扶梯與電梯設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息采集、故障信息采集、維保信息采集到綜合管理平臺(tái)的應(yīng)用，建立運(yùn)行狀態(tài)、監(jiān)視狀態(tài)、故障信息、維保信息、應(yīng)急報(bào)警以及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估管理，最終建立自動(dòng)扶梯與電梯現(xiàn)代運(yùn)營(yíng)管理制度。通過對(duì)各類數(shù)據(jù)的采集、分類、整合分析，實(shí)時(shí)掌握自動(dòng)扶梯與電梯各主要關(guān)鍵部件的使用狀況、維護(hù)狀態(tài)，提出風(fēng)險(xiǎn)預(yù)防報(bào)警措施，提高自動(dòng)扶梯與電梯的安全性和可靠性，為城市軌道交通的安全運(yùn)行提供保障。自動(dòng)扶梯物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)視系統(tǒng)構(gòu)成如圖7所示。該系統(tǒng)包括3層：綜合管理層、網(wǎng)絡(luò)層和感知識(shí)別層。其中，感知識(shí)別層主要包括電扶梯設(shè)備、數(shù)據(jù)采集及傳輸裝置、視頻監(jiān)視系統(tǒng)和電話等；網(wǎng)絡(luò)層主要包括通信傳輸設(shè)備、傳輸線路、無線傳輸設(shè)備及其接口連接裝置等；綜合管理層主要包括設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、故障信息、故障診斷信息、維保信息等信息管理。

圖7 自動(dòng)扶梯物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)視系統(tǒng)構(gòu)成圖

殷彥斌等為了預(yù)防自動(dòng)扶梯發(fā)生安全事故，設(shè)計(jì)了一種基于人工智能的自動(dòng)扶梯智能安防系統(tǒng)[13]。該系統(tǒng)如圖8和圖9所示，它首先利用視頻數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)獲得乘客數(shù)據(jù)，接下來采用機(jī)器視覺和人工智能技術(shù)主要對(duì)乘客的姿態(tài)與行為進(jìn)行主動(dòng)識(shí)別分析，然后，將乘客的危險(xiǎn)行為輸出異常報(bào)警，并且在處于危險(xiǎn)狀態(tài)時(shí)，觸發(fā)聲光報(bào)警器，進(jìn)而控制自動(dòng)扶梯減速或停止運(yùn)行。該系統(tǒng)具有支持無線和有線2種數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸方式、AI智能危險(xiǎn)狀況視頻識(shí)別、自動(dòng)報(bào)警等特色功能。

圖8 自動(dòng)扶梯智能安防系統(tǒng)平臺(tái)總體結(jié)構(gòu)示意圖

圖9 自動(dòng)扶梯智能安防系統(tǒng)基本框架結(jié)構(gòu)圖

2 自動(dòng)扶梯故障診斷技術(shù)

自動(dòng)扶梯等機(jī)電設(shè)備的故障最主要特征是其時(shí)間依賴性，普遍存在發(fā)展演變的特征，是一個(gè)過程參數(shù)，典型特點(diǎn)是趨勢(shì)性、漸變性，因此通過對(duì)漸變故障進(jìn)行趨勢(shì)研究，利于提前采取風(fēng)險(xiǎn)控制措施、排除事故隱患、有效避免事故的發(fā)生。

故障診斷是指系統(tǒng)在一定工作環(huán)境下，查明導(dǎo)致系統(tǒng)某種功能失調(diào)的原因或性質(zhì)，判斷劣化狀態(tài)發(fā)生的部位或部件，以及預(yù)測(cè)狀態(tài)劣化的發(fā)展趨勢(shì)的活動(dòng)[14]。故障診斷技術(shù)從依賴經(jīng)驗(yàn)、感官以及簡(jiǎn)單測(cè)試裝置向多學(xué)科、深層次和智能化方向發(fā)展，故障診斷研究在多方面都獲得了質(zhì)的提升。當(dāng)前的故障診斷主要包括規(guī)則、模型、案例、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、小波分析等多種機(jī)理、理論和先進(jìn)技術(shù)的模式[15-16]。對(duì)于應(yīng)用層面主要面向高端化、復(fù)雜化、大型化的關(guān)鍵機(jī)電設(shè)備，重點(diǎn)解決的難點(diǎn)問題包括變工況、重負(fù)載、惡劣環(huán)境、長(zhǎng)歷程機(jī)電設(shè)備非平穩(wěn)、非線性等復(fù)雜運(yùn)行狀態(tài)的故障預(yù)報(bào)。這些難點(diǎn)技術(shù)問題涉及故障信號(hào)分析方法和故障趨勢(shì)預(yù)示方法，主要包括以下幾方面內(nèi)容：故障發(fā)生的原因、種類、部位與程度的診斷分析；故障高信噪比、強(qiáng)信號(hào)的分析技術(shù)，比如揭示運(yùn)行狀態(tài)發(fā)展演變規(guī)律及提取故障趨勢(shì)信息等，針對(duì)許多設(shè)備運(yùn)行中往往受到工況、環(huán)境干擾等非故障因素影響，需要著重研究降低誤報(bào)；信號(hào)長(zhǎng)歷程、廣域、長(zhǎng)時(shí)范圍內(nèi)的故障預(yù)報(bào)。

奚文俊等研究了基于案例推理技術(shù)（CBR）的原理，其工作過程如圖10所示，主要包括：第一步，按照案例表示-案例的組織索引-案例檢索-相似度計(jì)算-案例修改-案例學(xué)習(xí)存儲(chǔ)順序開展研究；第二步，針對(duì)不同的電梯產(chǎn)品，研究適用的推理算法；第三步，分析和設(shè)計(jì)包括系統(tǒng)軟硬件平臺(tái)選用、各個(gè)子系統(tǒng)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫建模、業(yè)務(wù)邏輯設(shè)計(jì)等功能模塊的電梯故障診斷系統(tǒng)[17-19]。

圖10 基于案例推理技術(shù)的故障診斷的推理過程示意圖

鄧方華等針對(duì)自動(dòng)扶梯安全問題，應(yīng)用模糊故障樹分析方法研究自動(dòng)扶梯的可靠性[20]。如圖11所示，以自動(dòng)扶梯逆轉(zhuǎn)事故為頂事件的故障樹為例，采用上行法進(jìn)行定性分析，得到該故障樹的11個(gè)最小割集。最后，引入模糊集理論中的模糊數(shù)概念，采用三角模糊數(shù)描述故障樹中各底事件發(fā)生故障的概率區(qū)間，按照模糊算子定量計(jì)算各故障樹中間事件及頂事件發(fā)生的概率區(qū)間，最終得到自動(dòng)扶梯模糊故障率區(qū)間。

圖11 自動(dòng)扶梯逆行故障樹

穆彤等依據(jù)深度信念網(wǎng)絡(luò)理論，提出建立自動(dòng)扶梯制動(dòng)力預(yù)警模型和故障診斷模型并構(gòu)建自動(dòng)扶梯制動(dòng)力智能診斷平臺(tái)[21]。該平臺(tái)通過傳感器數(shù)據(jù)采集，多維時(shí)間序列的數(shù)據(jù)約減，深度學(xué)習(xí)故障診斷等過程，對(duì)制動(dòng)力的異常變化情況起到預(yù)警作用，為排查自動(dòng)扶梯制動(dòng)力存在的隱患提供了在線智能診斷技術(shù)。深度信念網(wǎng)絡(luò)（Deep Belief Network，簡(jiǎn)稱DBN)由輸入層、輸出層和若干個(gè)隱層構(gòu)成，其中DBN由若干個(gè)RBM串聯(lián)構(gòu)成，RBM是組成神經(jīng)元的元件，如圖12所示。在故障診斷方面，這個(gè)方法在面對(duì)復(fù)雜龐大的數(shù)據(jù)可以很好地克服傳統(tǒng)淺層學(xué)習(xí)方法特征表達(dá)能力弱的劣勢(shì)，主要原因也是該方法的優(yōu)勢(shì)是從故障的原始數(shù)據(jù)中直接提取有用的故障特征，并識(shí)別故障狀態(tài)，不會(huì)發(fā)生維數(shù)災(zāi)難和診斷能力不足[22]。故障診斷過程和智能診斷系統(tǒng)工作流程如圖13所示。

圖12 DBN模型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

圖13 故障診斷過程和智能診斷系統(tǒng)工作流程

圖13 故障診斷過程和智能診斷系統(tǒng)工作流程（續(xù)）

孟慶宇針對(duì)自動(dòng)扶梯由于長(zhǎng)期處于高員載運(yùn)行狀態(tài)而引起主驅(qū)動(dòng)軸軸承故障問題，提出一種基于EEMD-SVM的自動(dòng)扶梯主驅(qū)動(dòng)軸軸承故障診斷方法[23]。使用集合經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解（EEMD）對(duì)軸承異常的振動(dòng)加速度信號(hào)進(jìn)行分解來提取信號(hào)特征，然后基于支持向量機(jī)（SVM）構(gòu)建故障診斷模型對(duì)信號(hào)進(jìn)行診斷，從而確定故障狀態(tài)。基于SVM的故障診斷模型如圖14所示。

圖14 基于SVM的故障診斷模型圖

張毅針對(duì)滾動(dòng)軸承故障診斷問題，基于包絡(luò)解調(diào)方法，并結(jié)合譜峭度的帶通濾波優(yōu)化算法，對(duì)軸承故障進(jìn)行診斷分析，并將其應(yīng)用于自動(dòng)扶梯電機(jī)軸承故障診斷中[24]。如圖15所示，通過試驗(yàn)案例，采用包絡(luò)解調(diào)方法和譜峭度方法對(duì)自動(dòng)扶梯電機(jī)軸承進(jìn)行故障診斷分析和確定帶通濾波頻帶，有效提取出軸承外圈故障沖擊信號(hào)；并利用線性預(yù)測(cè)模型預(yù)白化方法進(jìn)行轉(zhuǎn)子、鏈條振動(dòng)等干擾信號(hào)處理，提高了軸承微弱故障沖擊信號(hào)信噪比。

圖15 包絡(luò)解調(diào)譜圖

3 結(jié)論及展望

通過自動(dòng)扶梯在線監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)，管理人員可以實(shí)時(shí)監(jiān)控自動(dòng)扶梯的運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)自動(dòng)扶梯運(yùn)行中存在的問題，并可以對(duì)故障進(jìn)行快速診斷，迅速找出故障原因，縮短故障停梯時(shí)間，為自動(dòng)扶梯安全提供可靠保障。隨著自動(dòng)扶梯在生產(chǎn)生活中的廣泛使用，作為自動(dòng)扶梯領(lǐng)域的快速發(fā)展的一個(gè)領(lǐng)域，電梯在線監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)必將在故障預(yù)警、設(shè)備健康狀況評(píng)估等方面獲得更大的發(fā)展，為人們生產(chǎn)生活的安全、健康和高質(zhì)量發(fā)展提供重要保障。

根據(jù)自動(dòng)扶梯安全保障需求、設(shè)備早期故障預(yù)報(bào)難點(diǎn)，結(jié)合典型故障預(yù)警及安全保障技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用，需要在以下幾個(gè)方面進(jìn)一步研究：

1）提高故障預(yù)警的實(shí)用性，建立設(shè)備信息庫、故障分類、案例及知識(shí)庫等信息資源庫及智能信息庫，實(shí)現(xiàn)智能決策；

2）提高故障預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性，研究多源信息集成、信息融合技術(shù)，獲得較理性的信息熵；

3）提高故障預(yù)警的實(shí)時(shí)性，研究開發(fā)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)及適于大數(shù)據(jù)處理的數(shù)字化、智能化等先進(jìn)信息技術(shù)，建設(shè)遠(yuǎn)程在線故障預(yù)警中心；

4）提升故障預(yù)警的可靠性，聚焦揭示故障發(fā)展演變的規(guī)律及特征，建立模型和新型數(shù)據(jù)庫，提升數(shù)據(jù)處理、分析、評(píng)估和應(yīng)用的綜合能力；

5）構(gòu)建面向系列監(jiān)測(cè)儀器系統(tǒng)的集成研發(fā)平臺(tái)，提升監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研發(fā)能力，開發(fā)監(jiān)測(cè)儀器系統(tǒng)先進(jìn)裝備。