CN113916358A - 基于振动信号分析的自动扶梯危险监测与响应方法、装置和设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及提出了一种基于振动信号分析的自动扶梯危险监测与响应方法，包括通过采集第一振动信号，得到待监测自动扶梯振动的时域范围阈值和频域范围阈值；实时采集第二振动信号，得到第二振动信号的当前时域特征值和当前频域特征值；根据当前时域特征值和时域范围阈值，判断待监测自动扶梯上是否有物品跌落，根据当前频域特征值和频域范围阈值，判断待监测自动扶梯是否有人员摔倒。本发明根据物品跌落、人员摔倒时振动信号的典型特征进行模式识别，结合自动扶梯垂直距离、运行时间、安装位置等差异化特征综合提出自动扶梯危险情况应急处置机制。本发明还涉及一种基于振动信号分析的自动扶梯危险监测与响应装置和设备。
Description
技术领域
本发明涉及自动扶梯应用安全技术领域，尤其涉及基于振动信号分析的自动扶梯危险监测与响应方法、装置和设备。
背景技术
自动扶梯是一种通过循环运行阶梯向上或向下倾斜运送乘客的固定电力驱动设备。作为一种承担转运功能的特殊交通工具，自动扶梯具有长时间不间断运行的特点。如果在自动扶梯运行过程中发生物品跌落或人员摔倒等意外情况，自动扶梯的机械结构可能对人身造成持续严重伤害。因此研究自动扶梯危险监测与响应系统对降低自动扶梯人工运维成本和促进产业升级具有重要意义。
自动扶梯作为一种升降设备，通常具有较高的直升高度。国内外通用标准均规定自动扶梯的倾斜角度通常不应超过30°，最大不应超过35°，故自动扶梯的长度通常超过直升高度的两倍。等直升距离和高度修建人行步梯时，据建设标准会修建缓步台提高建筑结构的稳定性，同时减少人员摔倒时受到的人身伤害。自动扶梯主要由梯级、牵引链条及链轮、导轨系统、主传动系统和电气系统组成，不因直升高度和长度设计缓步台。国内外自动扶梯检测系统的研究主要聚焦于机械运行状况如扶手带相对梯级运行差速、制动器可靠性等检测，无法对物品跌落、人员摔倒等自动扶梯危险情况做出响应和报警。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供基于振动信号分析的自动扶梯危险监测与响应方法、装置和设备。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
一种基于振动信号分析的自动扶梯危险监测与响应方法，所述方法包括：
通过在待监测自动扶梯上设置的数据采样设备阵列采集的所述待监测自动扶梯正常工作时梯级踏面垂直方向的第一振动信号，并根据所述第一振动信号，得到所述待监测自动扶梯振动的时域范围阈值和频域范围阈值；
实时采集所述待监测自动扶梯的梯级踏面垂直方向的第二振动信号，并计算所述第二振动信号的一阶导数，以及所述第二振动信号的波形因子，根据所述一阶导数和所述波形因子，得到所述第二振动信号的当前时域特征值，对所述第二振动信号进行傅立叶变换，得到所述第二振动信号的当前频域特征值；
根据所述当前时域特征值和所述时域范围阈值，判断所述待监测自动扶梯上是否有物品跌落，根据所述当前频域特征值和所述频域范围阈值，判断所述待监测自动扶梯是否有人员摔倒；
当所述待监测自动扶梯上有物品跌落或人员摔倒时，发出报警并提醒人员进行避险。
本方法发明的有益效果是：提出了一种基于振动信号分析的自动扶梯危险监测与响应方法，包括通过在待监测自动扶梯上设置的数据采样设备阵列采集的待监测自动扶梯正常工作时梯级踏面垂直方向的第一振动信号，并根据第一振动信号，得到待监测自动扶梯振动的时域范围阈值和频域范围阈值；实时采集待监测自动扶梯的梯级踏面垂直方向的第二振动信号，并计算第二振动信号的一阶导数，以及第二振动信号的波形因子，根据一阶导数和所述波形因子，得到第二振动信号的当前时域特征值，对第二振动信号进行傅立叶变换，得到第二振动信号的当前频域特征值；根据当前时域特征值和时域范围阈值，判断待监测自动扶梯上是否有物品跌落，根据当前频域特征值和频域范围阈值，判断待监测自动扶梯是否有人员摔倒；当待监测自动扶梯上有物品跌落或人员摔倒时，发出报警并提醒人员进行避险。本发明根据物品跌落、人员摔倒时振动信号的典型特征进行模式识别，结合自动扶梯垂直距离、运行时间、安装位置等差异化特征综合提出自动扶梯危险情况应急处置机制。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步地，所述计算所述第二振动信号的一阶导数，以及所述第二振动信号的波形因子，根据所述一阶导数和所述波形因子，得到所述第二振动信号的当前时域特征值，具体包括：
将所述第二振动信号输入至导数公式
中，得到所述第二振动信号的一阶导数指征变化率
，其中
是第i个数据采样设备所采集的振动信号；
将所述第二振动信号输入至波形因子公式
中，得到所述待监测自动扶梯的波形因子指征偏移量
，其中N是所述待监测自动扶梯中设置的数据采样设备的数量；
根据所述一阶导数指征变化率
和所述波形因子指征偏移量
，得到所述第二振动信号的当前偏移畸变程度综合度量值，即所述当前时域特征值。
进一步地，所述对所述第二振动信号进行傅立叶变换，得到所述第二振动信号的当前频域特征值，具体包括：
S1、对所述第二振动信号
进行求导
，
的傅立叶变换表示为
，其中
是傅立叶变换的算子；
S2、若
，则
，故所述第二振动信号
的傅立叶变换是
=
；
S3、以Δt表示采样间隔时间，所述第二振动信号为
，那么
=
。
进一步地，所述根据所述第一振动信号，得到所述待监测自动扶梯振动的时域范围阈值和频域范围阈值，具体包括：
计算所述第一振动信号的一阶导数的平均值，得到所述第一振动信号的偏移量变化率；
计算所述第一振动信号的波形因子；
根据所述第一振动信号的偏移量变化率和所述第一振动信号的波形因子，得到所述待监测自动扶梯的时域范围阈值；
以傅里叶变换的方式绘制所述第一振动信号的幅频特性曲线，得到所述待监测自动扶梯的频域范围阈值。
进一步地，参考人行步梯建设标准中的缓步台建设规范，确定所述待监测自动扶梯中的数据采样设备阵列的数量。
进一步地，所述数据采样设备阵列中包括预设数量的振动传感器，所述振动传感器以预设方式设置于所述待监测自动扶梯的连续梯级上。
进一步地，所述根据所述当前时域特征值和所述时域范围阈值，判断所述待监测自动扶梯上是否有物品跌落，根据所述当前频域特征值和所述频域范围阈值，判断所述待监测自动扶梯是否有人员摔倒，具体包括：
当所述当前时域特征值超过所述时域范围阈值时，则所述待监测自动扶梯上有物品跌落；
当所述当前频域特征值超过所述频域范围阈值时，则所述待监测自动扶梯是否有人员摔倒。
本发明还解决上述技术问题的另一种技术方案如下：
一种基于振动信号分析的自动扶梯危险监测与响应装置，所述装置包括：
采集模块，用于通过在待监测自动扶梯上设置的数据采样设备阵列采集的所述待监测自动扶梯正常工作时梯级踏面垂直方向的第一振动信号，并根据所述第一振动信号，得到所述待监测自动扶梯振动的时域范围阈值和频域范围阈值；
处理模块，用于实时采集所述待监测自动扶梯的梯级踏面垂直方向的第二振动信号，并计算所述第二振动信号的一阶导数，以及所述第二振动信号的波形因子，根据所述一阶导数和所述波形因子，得到所述第二振动信号的当前时域特征值，对所述第二振动信号进行傅立叶变换，得到所述第二振动信号的当前频域特征值；
判断模块，用于根据所述当前时域特征值和所述时域范围阈值，判断所述待监测自动扶梯上是否有物品跌落，根据所述当前频域特征值和所述频域范围阈值，判断所述待监测自动扶梯是否有人员摔倒；
报警模块，用于当所述待监测自动扶梯上有物品跌落或人员摔倒时，发出报警并提醒人员进行避险。
此外，本发明提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述技术方案中任一项所述的基于振动信号分析的自动扶梯危险监测与响应方法的步骤。
本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述技术方案中任一项所述的基于振动信号分析的自动扶梯危险监测与响应方法的步骤。
本发明附加的方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明实践了解到。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例所述的一种基于振动信号分析的自动扶梯危险监测与响应方法的流程示意图；
图2为本发明另一实施例所述的一种基于振动信号分析的自动扶梯危险监测与响应装置的模块示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
如图1本发明实施例所述的一种基于振动信号分析的自动扶梯危险监测与响应方法的流程示意图所示，包括以下步骤：
110、通过在待监测自动扶梯上设置的数据采样设备阵列采集的所述待监测自动扶梯正常工作时梯级踏面垂直方向的第一振动信号，并根据所述第一振动信号，得到所述待监测自动扶梯振动的时域范围阈值和频域范围阈值。
120、实时采集所述待监测自动扶梯的梯级踏面垂直方向的第二振动信号，并计算所述第二振动信号的一阶导数，以及所述第二振动信号的波形因子，根据所述一阶导数和所述波形因子，得到所述第二振动信号的当前时域特征值，对所述第二振动信号进行傅立叶变换，得到所述第二振动信号的当前频域特征值。
130、根据所述当前时域特征值和所述时域范围阈值，判断所述待监测自动扶梯上是否有物品跌落，根据所述当前频域特征值和所述频域范围阈值，判断所述待监测自动扶梯是否有人员摔倒。
140、当所述待监测自动扶梯上有物品跌落或人员摔倒时，发出报警并提醒人员进行避险。
基于上述实施例所提出的一种基于振动信号分析的自动扶梯危险监测与响应方法，包括通过在待监测自动扶梯上设置的数据采样设备阵列采集的待监测自动扶梯正常工作时梯级踏面垂直方向的第一振动信号，并根据第一振动信号，得到待监测自动扶梯振动的时域范围阈值和频域范围阈值；实时采集待监测自动扶梯的梯级踏面垂直方向的第二振动信号，并计算第二振动信号的一阶导数，以及第二振动信号的波形因子，根据一阶导数和所述波形因子，得到第二振动信号的当前时域特征值，对第二振动信号进行傅立叶变换，得到第二振动信号的当前频域特征值；根据当前时域特征值和时域范围阈值，判断待监测自动扶梯上是否有物品跌落，根据当前频域特征值和频域范围阈值，判断待监测自动扶梯是否有人员摔倒；当待监测自动扶梯上有物品跌落或人员摔倒时，发出报警并提醒人员进行避险。本发明根据物品跌落、人员摔倒时振动信号的典型特征进行模式识别，结合自动扶梯垂直距离、运行时间、安装位置等差异化特征综合提出自动扶梯危险情况应急处置机制。
基于上述实施例，进一步地，步骤120中计算所述第二振动信号的一阶导数，以及所述第二振动信号的波形因子，根据所述一阶导数和所述波形因子，得到所述第二振动信号的当前时域特征值，具体包括：
将所述第二振动信号输入至导数公式
中，得到所述第二振动信号的一阶导数指征变化率
，其中
是第i个数据采样设备所采集的振动信号。
将所述第二振动信号输入至波形因子公式
中，得到所述待监测自动扶梯的波形因子指征偏移量
，其中N是所述待监测自动扶梯中设置的数据采样设备的数量。
根据所述一阶导数指征变化率
和所述波形因子指征偏移量
，得到所述第二振动信号的当前偏移畸变程度综合度量值，即所述当前时域特征值。
应理解，根据一阶导数指征变化率
和波形因子指征偏移量
，得到第二振动信号的当前偏移畸变程度综合度量值的方法有很多，可以根据实际情况通过设置权重值的方式，如设置一阶导数指征变化率
的权重值为0.4，波形因子指征偏移量
的权重值为0.6，则当前偏移畸变程度综合度量值即当前时域特征值是
。当然也可以采用其他的数学计算公式进行计算，本申请中不再赘述。
进一步地，步骤120中对所述第二振动信号进行傅立叶变换，得到所述第二振动信号的当前频域特征值，具体包括：
S1、对所述第二振动信号
进行求导
，
的傅立叶变换表示为
，其中
是傅立叶变换的算子。
S2、若
，则
，故所述第二振动信号
的傅立叶变换是
=
。
S3、以Δt表示采样间隔时间，所述第二振动信号为
，那么
=
。
进一步地，步骤110中根据所述第一振动信号，得到所述待监测自动扶梯振动的时域范围阈值和频域范围阈值，具体包括：
计算所述第一振动信号的一阶导数的平均值，得到所述第一振动信号的偏移量变化率。
计算所述第一振动信号的波形因子。
根据所述第一振动信号的偏移量变化率和所述第一振动信号的波形因子，得到所述待监测自动扶梯的时域范围阈值。
以傅里叶变换的方式绘制所述第一振动信号的幅频特性曲线，得到所述待监测自动扶梯的频域范围阈值。
进一步地，参考人行步梯建设标准中的缓步台建设规范，确定所述待监测自动扶梯中的数据采样设备阵列的数量。
所述数据采样设备阵列中包括预设数量的振动传感器，所述振动传感器以预设方式设置于所述待监测自动扶梯的连续梯级上。
应理解，本申请中的自动扶梯是指无缓步台设置的自动扶梯，而参考人行步梯建设标准中的缓步台建设规范，当垂直落差达到一定距离时，需要在人行步梯中需要设置缓步台。本申请中通过在自动扶梯中设置数据采样设备阵列达到实现替代缓步台所起到的安全功能，并且通过数据采用设备采集自动扶梯的振动情况。当所述待监测自动扶梯中满足需要设置的缓步台数量为m时，则部署2m+1个数据采用设备阵列。
进一步地，步骤130中具体包括：
当所述当前时域特征值超过所述时域范围阈值时，则所述待监测自动扶梯上有物品跌落。
当所述当前频域特征值超过所述频域范围阈值时，则所述待监测自动扶梯是否有人员摔倒。
应理解，上述实施例中振动传感器阵列作为采样单元采集自动扶梯梯级踏面垂直方向的振动数据，根据物品跌落、人员摔倒时振动信号的典型特征进行模式识别，结合自动扶梯垂直距离、运行时间、安装位置等差异化特征综合提出自动扶梯危险情况应急处置机制。
上述实施例中结合振动信号的时频特征，提出一种指征自动扶梯危险情况与振动信号的相关关系分析。依据能量守恒定律，物品跌落时重力势能转化为动能，由于物品与地面接触时非弹性碰撞造成的能量损失，物品弹起高度逐步降低，其时域振动信号表征近似正弦衰减波。受限于自动扶梯的梯级宽度和高度，通常自动扶梯同一梯级上不会发生多人同时行进的情况。人员在自动扶梯上行进时，人体能量转化为动能即人做了功，其时域振动信号表征近似方波。如果人员在自动扶梯上摔倒，可能伴随人员倒地挣扎或摔下阶梯，其振动信号频域特征主要表现为低频分段和高频分段在同一时刻出现异常冲击响应。
通过在梯级踏面安装振动传感器采集其垂直方向上的振动数据，综合考虑数据采集的成本和效率，在连续5个梯级安装振动传感器组成阵列作为数据采样设备阵列。若等垂直距离需要修建m个缓步台，那么等高度自动扶梯需要部署2m+1个数据采样设备阵列。
针对数据采样设备阵列，若数据采用设备阵列中是多个振动传感器，在振动传感器安装调测阶段，对每个振动传感器进行阈值标定。若振动传感器采样间隔时间为T，在自动扶梯正常工作时实测并计算100T时间范围内各振动传感器一阶导数的平均值，并求取振动传感器阵列的波形因子。通过一阶导数的平均值和波形因子，确定时域范围阈值，其中，时域范围阈值可以通过权重值方法得到。
在自动扶梯正常运行时，在24小时内自动扶梯运行时间为单位时间，以傅里叶变换的方式绘制数据采样设备阵列的幅频特性曲线，得到频域范围阈值。
应理解，上述实施例可以结合自动扶梯垂直距离、运行时间、安装位置等差异化特征综合提出自动扶梯危险情况应急处置机制。
自动扶梯上物品跌落致使人员受伤情况，通常由于物品猝然跌落时人员不能及时避险，因此在自动扶梯上安装语音播报装置进行危险声音报警。若判断自动扶梯上物品跌落，自动扶梯立即发出报警提示，提醒沿扶梯运行方向乘客避险。
针对自动扶梯上人员摔倒情况，综合考虑室内外自动扶梯的主要差异采取不同策略。室外梯通常垂直高度大、受天气因素影响大、危险救援路径长，若判断人员摔倒，自动扶梯立即减速并缓慢停梯，同时语音播报装置报警提醒救援。对室内梯的综合客流量进行监控以区分自动扶梯运行高峰及闲时时段，在自动扶梯运行人流高峰时段，自动扶梯异常情况可以通过人工处置，此时自动扶梯仅通过语音播报装置报警提醒救援，不再自行停梯；在自动扶梯运行闲时时段，若判断自动扶梯上人员摔倒，语音播报装置报警提示的同时自动扶梯进入减速停梯阶段。
如图2所示，一种基于振动信号分析的自动扶梯危险监测与响应装置，所述装置包括：
采集模块，用于通过在待监测自动扶梯上设置的数据采样设备阵列采集的所述待监测自动扶梯正常工作时梯级踏面垂直方向的第一振动信号，并根据所述第一振动信号，得到所述待监测自动扶梯振动的时域范围阈值和频域范围阈值；
处理模块，用于实时采集所述待监测自动扶梯的梯级踏面垂直方向的第二振动信号，并计算所述第二振动信号的一阶导数，以及所述第二振动信号的波形因子，根据所述一阶导数和所述波形因子，得到所述第二振动信号的当前时域特征值，对所述第二振动信号进行傅立叶变换，得到所述第二振动信号的当前频域特征值；
判断模块，用于根据所述当前时域特征值和所述时域范围阈值，判断所述待监测自动扶梯上是否有物品跌落，根据所述当前频域特征值和所述频域范围阈值，判断所述待监测自动扶梯是否有人员摔倒；
报警模块，用于当所述待监测自动扶梯上有物品跌落或人员摔倒时，发出报警并提醒人员进行避险。
此外，本发明提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述技术方案中任一项所述的基于振动信号分析的自动扶梯危险监测与响应方法的步骤。
本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述技术方案中任一项所述的基于振动信号分析的自动扶梯危险监测与响应方法的步骤。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/终端设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/终端设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccessMemory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括是电载波信号和电信信号。
以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。
以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种基于振动信号分析的自动扶梯危险监测与响应方法，其特征在于，所述方法包括：
通过在待监测自动扶梯上设置的数据采样设备阵列采集的所述待监测自动扶梯正常工作时梯级踏面垂直方向的第一振动信号，并根据所述第一振动信号，得到所述待监测自动扶梯振动的时域范围阈值和频域范围阈值；
实时采集所述待监测自动扶梯的梯级踏面垂直方向的第二振动信号，并计算所述第二振动信号的一阶导数，以及所述第二振动信号的波形因子，根据所述一阶导数和所述波形因子得到所述第二振动信号的当前时域特征值，对所述第二振动信号进行傅立叶变换，得到所述第二振动信号的当前频域特征值；
根据所述当前时域特征值和所述时域范围阈值，判断所述待监测自动扶梯上是否有物品跌落，根据所述当前频域特征值和所述频域范围阈值，判断所述待监测自动扶梯是否有人员摔倒；
当所述待监测自动扶梯上有物品跌落或人员摔倒时，发出报警并提醒人员进行避险。
2.根据权利要求1所述的基于振动信号分析的自动扶梯危险监测与响应方法，其特征在于，所述计算所述第二振动信号的一阶导数，以及所述第二振动信号的波形因子，根据所述一阶导数和所述波形因子，得到所述第二振动信号的当前时域特征值，具体包括：
将所述第二振动信号输入至导数公式
中，得到所述第二振动信号的一阶导数指征变化率
，其中
是第i个数据采样设备所采集的振动信号；
将所述第二振动信号输入至波形因子公式
中，得到所述待监测自动扶梯的波形因子指征偏移量
，其中N是所述待监测自动扶梯中设置的数据采样设备的数量；
根据所述一阶导数指征变化率
和所述波形因子指征偏移量
，得到所述第二振动信号的当前偏移畸变程度综合度量值，即所述当前时域特征值。
3.根据权利要求2所述的基于振动信号分析的自动扶梯危险监测与响应方法，其特征在于，所述对所述第二振动信号进行傅立叶变换，得到所述第二振动信号的当前频域特征值，具体包括：
S1、对所述第二振动信号
进行求导
，
的傅立叶变换表示为
，其中
是傅立叶变换的算子；
S2、若
，则
，故所述第二振动信号
的傅立叶变换是
=
；
S3、以Δt表示采样间隔时间，所述第二振动信号为
，那么
=
。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的基于振动信号分析的自动扶梯危险监测与响应方法，其特征在于，所述根据所述第一振动信号，得到所述待监测自动扶梯振动的时域范围阈值和频域范围阈值，具体包括：
计算所述第一振动信号的一阶导数的平均值，得到所述第一振动信号的偏移量变化率；
计算所述第一振动信号的波形因子；
根据所述第一振动信号的偏移量变化率和所述第一振动信号的波形因子，得到所述待监测自动扶梯的时域范围阈值；
以傅里叶变换的方式绘制所述第一振动信号的幅频特性曲线，得到所述待监测自动扶梯的频域范围阈值。
5.根据权利要求1所述的基于振动信号分析的自动扶梯危险监测与响应方法，其特征在于，
参考人行步梯建设标准中的缓步台建设规范，确定所述待监测自动扶梯中的数据采样设备阵列的数量。
6.根据权利要求5所述的基于振动信号分析的自动扶梯危险监测与响应方法，其特征在于，
所述数据采样设备阵列中包括预设数量的振动传感器，所述振动传感器以预设方式设置于所述待监测自动扶梯的连续梯级上。
7.根据权利要求1所述的基于振动信号分析的自动扶梯危险监测与响应方法，其特征在于，所述根据所述当前时域特征值和所述时域范围阈值，判断所述待监测自动扶梯上是否有物品跌落，根据所述当前频域特征值和所述频域范围阈值，判断所述待监测自动扶梯是否有人员摔倒，具体包括：
当所述当前时域特征值超过所述时域范围阈值时，则所述待监测自动扶梯上有物品跌落；
当所述当前频域特征值超过所述频域范围阈值时，则所述待监测自动扶梯是否有人员摔倒。
8.一种基于振动信号分析的自动扶梯危险监测与响应装置，其特征在于，所述装置包括：
采集模块，用于通过在待监测自动扶梯上设置的数据采样设备阵列采集的所述待监测自动扶梯正常工作时梯级踏面垂直方向的第一振动信号，并根据所述第一振动信号，得到所述待监测自动扶梯振动的时域范围阈值和频域范围阈值；
处理模块，用于实时采集所述待监测自动扶梯的梯级踏面垂直方向的第二振动信号，并计算所述第二振动信号的一阶导数，以及所述第二振动信号的波形因子，根据所述一阶导数和所述波形因子，得到所述第二振动信号的当前时域特征值，对所述第二振动信号进行傅立叶变换，得到所述第二振动信号的当前频域特征值；
判断模块，用于根据所述当前时域特征值和所述时域范围阈值，判断所述待监测自动扶梯上是否有物品跌落，根据所述当前频域特征值和所述频域范围阈值，判断所述待监测自动扶梯是否有人员摔倒；
报警模块，用于当所述待监测自动扶梯上有物品跌落或人员摔倒时，发出报警并提醒人员进行避险。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现权利要求1-7中任一项所述的基于振动信号分析的自动扶梯危险监测与响应方法的步骤。
10.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至7中任一项所述的基于振动信号分析的自动扶梯危险监测与响应方法的步骤。
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|---|---|---|---|---|
| CN116101864A (zh) * | 2023-04-12 | 2023-05-12 | 中国矿业大学 | 一种基于声音识别技术的电梯门系统故障诊断方法和系统 |
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| CN105933080A (zh) * | 2016-01-20 | 2016-09-07 | 北京大学 | 一种跌倒检测方法和系统 |
| CN110726469A (zh) * | 2019-10-25 | 2020-01-24 | 浙江悦和科技有限公司 | 一种无源振动记录装置 |
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2021
- 2021-09-16 CN CN202111084482.XA patent/CN113916358B/zh active Active
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