【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及信息物理系统领域，更具体地，本专利技术涉及一种基于信息物理系统的电梯评估系统。
技术介绍
1、现有的电梯评估系统主要依赖于定期的人工检查和维护，这种传统方法往往无法实时监测电梯的运行状态，导致无法及时发现潜在的故障和安全隐患。此外，人工检查的效率低下，成本高昂，且受检查人员经验和技能水平的限制，难以做到全面和精确的评估。技术原理方面，传统系统缺乏有效的数据采集和分析手段，无法对电梯的各个部件和运行状态进行深入的量化分析，从而无法准确预测电梯的故障趋势和维护需求。随着信息物理系统（cps）技术的发展，集成传感器、数据预处理、智能分析和综合评估的电梯评估系统成为可能，这种系统能够实现对电梯运行状态的实时监控和故障预测，提高电梯的安全性和可靠性。
2、在实现本专利技术实施例过程中，专利技术人发现现有技术中至少存在如下问题或缺陷：现有的电梯评估系统无法提供实时的故障诊断和预测，缺乏对电梯各部件和运行状态的全面量化分析，以及无法根据实时数据进行电梯安全性和可靠性的综合评估。这些问题限制了电梯维护和安全管理的效率和效果，增加了电梯故障和事故的风险。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种基于信息物理系统的电梯评估系统，包括：
2、电梯传感器系统，用于获取电梯运行过程中的原始物理数据，数据类型涵盖轿厢载重数据、轿厢速度数据、轿厢位置数据、井道导轨压力数据、轿厢与井道壁距离数据、机房电机温度数据、机房电机振动数据；
3、数据预处理单元，用于对原始物
4、故障相似率处理单元，用于依据电梯各部件和运行状态的格式化数据，获取电梯各部件所呈现的故障相似率向量；
5、运行状态识别概率处理单元，用于对电梯各部件和运行状态的格式化数据进行智能分析，从而得到电梯运行状态对应的正常运行识别概率向量；
6、电梯综合评估单元，依据故障相似率向量和正常运行识别概率向量，对电梯的安全性和可靠性进行综合评估。
7、进一步地，所述故障相似率处理单元包括：
8、部件数据分割模块、部件特征提取模块和故障特征比对模块；其中，所述部件数据分割模块，用于对电梯各部件和运行状态的格式化数据依据区域和部件类型进行划分，依据划分出的独立部件数量对数据进行分割，将分割得到的个独立部件的数据输入到部件特征提取模块；
9、所述部件特征提取模块，用于对部件的数据进行特征值提取，提取的特征值包括轿厢载重变化特征值、导轨磨损特征值，将得到的部件特征值输入到故障特征比对模块；
10、所述故障特征比对模块，用于将部件特征值与故障数据库中的数据进行比对，得到个独立部件的故障相似率向量，并提供给电梯综合评估单元。
11、进一步地，所述电梯各部件和运行状态的格式化数据，包括部件空间位置信息、运行参数、物理特性数据、温度数据和振动数据，其中运行参数包含速度和加速度，物理特性数据包含材料强度相关数据和部件老化程度数据。
12、进一步地，所述部件特征值，包括部件的负载分布百分比、相对磨损程度和结构特征参数，其中负载分布百分比依据部件负载与额定负载的比例计算，相对磨损程度依据部件磨损量与允许磨损量的比例计算，结构特征参数依据部件的几何形状和结构特点确定。
13、进一步地，所述故障特征比对模块，将部件特征值与故障数据库中的数据进行比较，得到该部件的故障相似率向量，其中为个独立部件中序号为的部件代号，至为部件相对于类不同故障类型的相似率，计算公式为：
14、，
15、其中，是部件的第个特征值，是故障数据库中第类故障的第个特征值，是特征值的总数；其中，所述故障数据库，具有类故障的部件特征值数据，包括故障的名称、负载分布百分比数据、相对磨损程度数据、相似率阈值，以及由类故障的相似率阈值组成的故障相似率阈值向量。
16、进一步地，所述运行状态识别概率处理单元包括数据投影优化模块和运行状态智能识别模块；
17、所述数据投影优化模块，用于对来自数据预处理单元的电梯各部件和运行状态的格式化数据进行多角度投影得到投影图，对投影图进行图像增强处理，获得二维运行状态投影数据，图像增强处理采用直方图均衡化算法；
18、所述运行状态智能识别模块，用于对二维运行状态投影数据进行智能识别，得到正常运行识别概率向量，提供给电梯综合评估单元；所述二维运行状态投影数据，包括二维坐标数据和坐标点对应的归一化至[0,1]区间的运行参数值数据。
19、进一步地，所述运行状态智能识别模块，包括输入层、隐藏层和输出层；
20、所述隐藏层包含卷积层、池化层和全连接层；其中，所述输入层的输入数据为二维运行状态投影数据；
21、所述卷积层，卷积核个数为20，卷积核大小为3×3，步长为1，并用relu作为激活函数，用于对来自输入层的输入数据进行特征提取，对于每一张输入图片可以提取出20个特征图；
22、所述池化层采用步长为2的最大池化；
23、所述全连接层用于对卷积层和池化层提取的特征进行加权求和，以获得对二维运行状态投影数据进行识别分类的结果；
24、所述输出层为全连接层的末端神经元，神经元总数等于正常运行状态类别总数；
25、每个输出层神经元代表一个正常运行状态类别，其输出值为归一化分类概率值；
26、所述运行状态智能识别模块在应用前使用反向传播算法对网络参数进行训练，训练集为包括类正常运行状态的标签的电梯运行数据数据集；
27、对训练后的识别结果进行统计，得到类正常运行状态的分类识别阈值至，组成正常运行状态的分类识别阈值向量。
28、进一步地，通过将二维运行状态投影数据输入到运行状态智能识别模块，获得相对于每一类正常运行状态的识别概率至，组成该电梯运行状态的正常运行识别概率向量，计算公式为：
29、，
30、其中，，是全连接层中连接第i个输入特征与第j个神经元的权重，是输入层输入的第i个特征（如二维坐标数据、归一化运行参数值数据等），是第j个神经元的偏置。是指第j类正常运行状态的识别概率，其值表示电梯处于第j类正常运行状态的可能性大小，取值范围在0到1之间，通过上述公式计算得到，所有的构成了正常运行识别概率向量t。
31、进一步地，所述对电梯的安全性和可靠性进行综合评估，获得评估指标，包括：
32、对m个独立部件，依次进行比较评估，并对评估结果进行排序列表；其中，对部件的评估过程为：将部件的故障相似率向量与故障相似率阈值向量比较，当时，将设为0，其中为部件的结构特征参数；
33、将正常运行识别概率向量与正常运行状态的分类识别阈值向量比较，当时，将设为0；
34、经上述处理后，计算评估结果向量，计算公式为：
35、，
36、其中，为针对第j类故障的疑似故障评估阈值，是根据电本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于信息物理系统的电梯评估系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于信息物理系统的电梯评估系统，其特征在于，所述故障相似率处理单元包括：
3.根据权利要求2所述的一种基于信息物理系统的电梯评估系统，其特征在于，所述电梯各部件和运行状态的格式化数据，包括部件空间位置信息、运行参数、物理特性数据、温度数据和振动数据，其中运行参数包含速度和加速度，物理特性数据包含材料强度相关数据和部件老化程度数据。
4.根据权利要求3所述的一种基于信息物理系统的电梯评估系统，其特征在于，所述部件特征值，包括部件的负载分布百分比、相对磨损程度和结构特征参数，其中负载分布百分比依据部件负载与额定负载的比例计算，相对磨损程度依据部件磨损量与允许磨损量的比例计算，结构特征参数依据部件的几何形状和结构特点确定。
5.根据权利要求4所述的一种基于信息物理系统的电梯评估系统，其特征在于，所述故障特征比对模块，将部件特征值与故障数据库中的数据进行比较，得到该部件的故障相似率向量，其中为个独立部件中序号为的部件代号，至为部件相对于类不同故障类型的相
6.根据权利要求5所述的一种基于信息物理系统的电梯评估系统，其特征在于，所述运行状态识别概率处理单元包括数据投影优化模块和运行状态智能识别模块；
7.根据权利要求6所述的一种基于信息物理系统的电梯评估系统，其特征在于，所述运行状态智能识别模块，包括输入层、隐藏层和输出层；
8.根据权利要求7所述的一种基于信息物理系统的电梯评估系统，其特征在于，通过将二维运行状态投影数据输入到运行状态智能识别模块，获得相对于每一类正常运行状态的识别概率至，组成该电梯运行状态的正常运行识别概率向量，计算公式为：
9.根据权利要求8所述的一种基于信息物理系统的电梯评估系统，其特征在于，所述对电梯的安全性和可靠性进行综合评估，获得评估指标，包括：
10.根据权利要求9所述的一种基于信息物理系统的电梯评估系统，其特征在于，还包括告警单元；所述告警单元，对评估出来的疑似故障名称，依据至中大于0的项数值的高低进行实时排序列表，在显示终端进行告警。
...【技术特征摘要】
1.一种基于信息物理系统的电梯评估系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于信息物理系统的电梯评估系统，其特征在于，所述故障相似率处理单元包括：
3.根据权利要求2所述的一种基于信息物理系统的电梯评估系统，其特征在于，所述电梯各部件和运行状态的格式化数据，包括部件空间位置信息、运行参数、物理特性数据、温度数据和振动数据，其中运行参数包含速度和加速度，物理特性数据包含材料强度相关数据和部件老化程度数据。
4.根据权利要求3所述的一种基于信息物理系统的电梯评估系统，其特征在于，所述部件特征值，包括部件的负载分布百分比、相对磨损程度和结构特征参数，其中负载分布百分比依据部件负载与额定负载的比例计算，相对磨损程度依据部件磨损量与允许磨损量的比例计算，结构特征参数依据部件的几何形状和结构特点确定。
5.根据权利要求4所述的一种基于信息物理系统的电梯评估系统，其特征在于，所述故障特征比对模块，将部件特征值与故障数据库中的数据进行比较，得到该部件的故障相似率向量，其中为个独立部件中序号为的...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐子贤，徐士路，徐士刚，
申请(专利权)人：吴江瑞诺机械设备加工有限公司，
类型：发明
国别省市：
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