基于物联网的电梯典型故障监测与预警系统研究

作     者：黄健鹏 

作者单位：南京理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：童一飞;李向东

授予年度：2021年

学科分类：080904[工学-电磁场与微波技术] 13[艺术学] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 1305[艺术学-设计学（可授艺术学、工学学位）] 0810[工学-信息与通信工程] 081104[工学-模式识别与智能系统] 080402[工学-测试计量技术及仪器] 0804[工学-仪器科学与技术] 081001[工学-通信与信息系统] 0813[工学-建筑学] 081101[工学-控制理论与控制工程] 0814[工学-土木工程] 0811[工学-控制科学与工程] 

主      题：电梯 故障监测与预警 物联网 有限状态机 Flink DAE-t SNE 

摘      要：随着我国电梯保有数量的急剧上升,电梯与日常生产生活的联系越发紧密,如何保障电梯正常运行及时对故障进行诊断与预警,成为了政府与相关学者重点关注的问题。与此同时,物联网技术的兴起带来了先进的智能感知技术,因此能够采集到的电梯运行数据在数量与实时性上都得到巨大的提升,种类也越来越繁多。这些数据的背后隐藏着巨大的待发掘知识,为电梯故障监测与预警技术的发展提供了更多的机遇。在此背景下,本文对曳引式电梯主要组成部分（控制系统、机械系统）中的相应故障进行监测与预警,并将监测与预警结果进行可视化展示,主要研究内容如下:（1）对电梯典型故障监测与预警系统进行需求分析,在此基础上对系统进行了整体架构设计,包括数据采集传输模块、数据分发模块、数据与业务逻辑处理模块以及结果可视化模块。同时对系统整体工作流程进行了详细的介绍。（2）针对电梯运行数据采集传输系统的设计,本文通过对物联网传输技术性能的对比并结合电梯运行数据自身及其采集环境的特点选择相应的物联网传输技术,并在此基础上设计了一套完整的电梯运行数据采集传输系统,将从传感器采集到的数据存储至本地服务器集群的数据库当中。（3）针对电梯控制系统故障,本文提出一种基于有限状态机（FSM）的电梯控制系统故障监测方法。首先通过有限状态机对电梯控制系统运行状态转移过程进行建模,其次对数据流处理框架进行性能的比较与选择,然后通过性能较优的Flink计算框架结合有限状态机对电梯运行数据进行数据处理与逻辑判断,当监测出非法状态转移时,判断其相应的故障类型并将诊断结果与故障数据存入数据库中进行管理与进一步的展示。（4）针对电梯轿厢系统故障,本文提出一种基于深度自编码器（DAE）与t-SNE结合算法的电梯轿厢系统故障预警方法。通过线下模型训练以及在线故障预警两个步骤对轿厢系统的故障以及健康状态进行实时预警,并将结果进行可视化展示。该模型能够帮助电梯管理人员实时掌握电梯轿厢系统的健康状况,对性能退化的轿厢系统进行预防性（5）详细设计与开发了基于物联网的电梯典型故障监测与预警系统,该系统集成开发了电梯故障监测与预警的功能并可将结果进行可视化展示。