導語：電梯和自動扶梯作為現代建筑關鍵交通工具，其安全性關乎人們生命財產安全。因此，對電梯類設備實時安全監測和故障預警、降低突發故障等安全風險至關重要。本期轉化果平臺推薦《電梯類設備聲紋監測與故障診斷系統研究》通過采用聲紋識別和深度學習算法能夠實時監測電梯或自動扶梯的運行狀態，實現故障診斷和預警，確保此類設備高效可靠運行。
一、研究背景
電梯是公共交通工具之一，屬于特種設備，由市場監管總局監督管理。近幾年來為提升公眾乘梯出行安全，減少電梯安全隱患，國家市場監管總局及各級主管部門發布了一系列政策文件，支持電梯使用各環節及監管模式改革。
2023年6月18日，國家市場監督管理總局發布《電梯安全筑底三年行動方案（2023—2025年）》，提出提高電梯的應急救援能力，實現乘客電梯應急處置平臺100%覆蓋的目標；同時提出持續改進電梯維保模式，優化維保市場、持續推進按需維保等內容。
因此，電梯類設備的安全運行至關重要，需要相應的先進技術支持。
二、研究內容
1.聲學故障監測原理
聲紋監測：利用聲音采集裝置捕捉設備運行時產生的聲音信號，結合聲學分析與機器學習技術，檢測機電設備的異常噪聲，如軸承磨損、機械松動、表面裂縫、轉子摩擦、齒輪故障等。
（1）機械設備在運行的過程中會產生設備獨有的振動聲紋，利用信號處理方法可從聲音信號提取頻譜、聲壓級、倒譜、時頻譜、能量譜、峭度系數等聲學特征。利用這種獨有的聲學特征，將被監測設備的聲紋信息與正常的聲紋信息進行對比來識別機械設備的運行狀態，可對機械設備的早期故障進行識別與預警；
（2）在設備故障診斷的感知應用中，聲紋數據是最有價值的，也是目前設備診斷應用的發展趨勢之一；
（3）聲音信號具有豐富的信息量，在很多視覺、觸覺、嗅覺不合適的場合下，具有獨特的優勢?；诼暭y監測的機械故障診斷系統使用工業聲紋引擎提取特定狀態下的聲紋特征，可快速區分故障狀態，也可以識別出機械、電氣設備上難以用其他手段識別的各種類型故障。
2.聲學故障監測核心技術
3.基于聲紋監測的電梯運行監測與故障診斷系統
該系統結合了邊緣計算、人工智能、機器學習等先進技術，通過搭建機理模型和工業大數據雙驅動的云平臺軟件架構，實現對電梯的多維度全景可視化監控。
系統可提供對電/扶梯的實時監控、智能診斷、機械故障報警、故障趨勢預測、統計分析、遠程配置、遠程升級、電梯維修維護等功能，為用戶提供高效的電/扶梯智能運維管理途徑，指導運維人員對設備故障進行及時排查和處理，降低設備運維成本，保障電梯設備安全運行。
4.電梯運行監測與故障診斷流程
電梯運行監測與故障診斷系統通過對電梯、自動扶梯設備本體和關鍵部件的聲紋、振動、視頻等多維度數據的實時采集、特征提取，可實現對電梯運行狀態的識別與監測，電梯關鍵部件的隱患識別、故障診斷、故障告警。系統還可以對電梯關鍵部件隱患及故障趨勢進行分析與預測，輔助運維人員提高電梯運維效率，降低運維成本，降低電梯安全事故。
5.電梯運行監測與故障診斷整體架構
6.垂直類電梯監測點
7.垂直類電梯現場設備部署方案
8.垂直類電梯監測內容及故障告警類型
（1）電梯運行狀態
運行模式、運行方向、運行狀態、當前樓層、轎門狀態、轎廂人員、檢修狀態、安全回路、井道溫度；
（2）電梯常見故障
電梯轎廂困人、安全回路斷開、開鎖區域外停梯、運行中開門、開門故障、關門故障、運行速度、電源故障；
（3）違規乘梯行為
電動車入梯、長時間阻門；
（4）關鍵部件狀態
曳引機、制動器、門機、導軌；
（5）運行統計信息
累計運行時間、累計運行次數、累計開關門次數、累計運行里程。
9.垂直類電梯監測設備安裝
10.自動扶梯設備安裝
（1）扶梯運行狀態監測
運行方向、運行速度、梯級狀態、蓋板狀態、扶手帶溫度；
（2）扶梯常見故障監測
扶梯逆轉、超速運行、梯級缺失、蓋板未到位、扶手帶溫度異常；
（3）扶梯關鍵部件運行監測
驅動主機、制動器、減速箱、上/下梳齒板、梯級鏈漲緊輪。
三、主要產品
1.電梯運行監測終端
通過內置及外接傳感器件感知電梯運行狀態，對電梯運行狀態及實時監測，對電梯常見故障進行告警。產品可用于電梯運行監測、故障報警、困人救援等應用。
2.聲紋采集終端
通過高精度麥克風陣列采集設備運行聲音信號，內置多種信號處理算法及特征提取算法。產品可適用于電/扶梯各關鍵部件的聲音信號采集與處理。
3.扶梯運行監測終端
產品應用于自動扶梯運行狀態監測與故障告警，可實時監測多種扶梯運行狀態、常見故障、運行統計信息。產品可用于自動扶梯運行監測、故障報警、故障聯動、日常管理等應用。
4.聲紋計算網關
該產品部署在邊緣端，通過接收聲紋特征參數并處理，支持對監測設備的隱患預警、故障診斷等應用。產品支持多種故障診斷算法與模型，適用于電梯及扶梯多種關鍵部件的故障診斷應用。
5.電梯運行監測與故障診斷平臺軟件
軟件支持對電梯及自動扶梯設備的在線運行監測與故障診斷等功能?？商峁﹄娞菁白詣臃鎏菰O備實時監測、部件監測、故障告警、隱患告警、風險分析、故障診斷、統計分析等應用。
四、技術特點
1.電梯設備運行狀態實時監測；
2.電梯故障告警、隱患監測及風險預警；
3.電梯關鍵部件實時監測；
4.關鍵部件隱患監測與故障診斷；
5.電梯健康狀態評估與風險分析；
6.豐富的運行統計信息，為設備運維提供數據支撐。
五、應用范圍
截至目前，該系統已經成功推出了多款聲學監測產品，其中智慧聲紋終端以及動車走行部異音監測裝置，已經在能源電力、軌道交通、智能制造、智慧城市及智慧園區等多個領域實現了廣泛的落地應用。體現了技術的先進性和實用性，為各行業提供了高效、精準的聲學監測解決方案。
六、推廣價值
1.優化維保效率：本方案實施預測性維護策略于電梯系統，旨在顯著減少計劃外停梯時間。系統定期評估電梯運行狀態與健康指數，準確提示關鍵維護部件，確保維護工作的針對性與高效性，從而有效延長關鍵部件及電梯設備本體的使用壽命。
2.降低安全事故：本方案將傳統的事后維修模式轉變為預測性維護，旨在預防潛在的安全風險。通過對設備的實時監測，能夠及時發現隱患，避免重大故障的發生。電梯在發生故障時能夠迅速發出告警，及時采取應對措施，有效避免安全事故的發生。
3.經濟效益：本方案借助AI技術實現專家經驗數字化模型，自動研判故障原因，降低對專家經驗的依賴，從而降低維保成本。通過預測性維護，能夠有效延長電梯關鍵部件及設備的使用壽命，避免嚴重故障導致的高昂維修成本，從而為企業帶來顯著的經濟效益。
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