一种基于神经网络算法的电梯故障预测系统的设计

2017-04-04邓成

时代农机 2017年10期

关键词：预警系统电梯服务器

邓成

（安徽粮食工程职业学院，安徽合肥 230011）

一种基于神经网络算法的电梯故障预测系统的设计

邓成

（安徽粮食工程职业学院，安徽合肥 230011）

针对目前我国城市化进程中电梯故障率居高不下，给人们的生命安全造成极大的威胁的情况，依据人工神经网络预测算法按照系统功能设计了系统的框架结构、硬件结构、网络拓扑结构，有很强的可实现性。

神经网络；预警系统；设计实现

伴随着目前城市中的人口密度逐年上升，城市中的大规模超大规模的建筑群应运而生，但是在实际运行过程中根据统计数据显示一部电梯每年一般性的电气、机械等故障可达到32次之多；发生对人身安全和设备危害较大的夹人、冲顶等故障也可达到15次。因此电梯的安全运行的问题已经受到了政府部门和社会各界的广泛关注。目前如何实现一种能够可靠准确地进行电梯故障预测系统的构建，已经成为一个非常具有应用价值的研究。文章介绍了一种基于神经网络算法的电梯故障预警系统的架构极其实现方式。

1 人工神经网络

人工神经网络是一种基于人工智能的系统方法。人脑是宇宙中已知最复杂、最完善和最有效的信息处理系统,人工神经网络正是在人对其大脑神经网络认识理解的基础上,人工构造的能够实现某种功能的神经网络。具有良好的自适应性、自组织及很强的学习、联想、容错和抗干扰能力。

2 系统组成

2.1 系统总体要求

电梯故障预警系统的首要功能就是要监控电梯运行时的各种状态实时信息，对大量的运行状态信息进行高效管理，这也是故障诊断最基础的数据依据。对故障诊断部分，必须快速准确，及早确定故障原因及早排查。本系统应用的技术有模糊理论、神经网络及遗传算法。

2.2 系统功能架构

根据功能设计需要将故障预测系统划分为数据采集与监控模块、基于神经网络算法的故障分析处理模块、数据分析处理模块和针对不同用户提供个性化服务的服务子系统模块等四个主要部分。

2.3 模块功能分析

（1）参数采集监控模块功能。参数采集监控模块的主要功能是实时采集电梯运行参数，如轿厢运行噪声、电梯垂直振动加速度、电梯载重、开关门噪声、电梯水平振动加速度、电梯垂直方向加速度等参数。

（2）故障分析处理神经网络模块功能。故障处理分析神经网络模块是本系统的核心功能模块，主要通过神经网络分析系统中运行的状态。对于此部分，又可分为曳引机故障、变频器故障、门机故障、电梯控制器故障、安全回路故障、三相电源输入单元故障等几个故障预测子系统。

（3）数据处理模块功能。数据处理模块负责系统中所有数据的存档、分析、查询、调整等功能。随着历史故障信息越来越多，可以增加训练数据的数量，再通过线下训练模块对神经网络重新进行训练，使其更加准确。

（4）服务子系统模块功能。服务子系统主要是针对不同类型用户提供不同服务的子系统，主要包括了为普通用户提供的信息播报、交互处理服务，为工程技术人员提供的故障检修服务，为厂商提供的重大故障预测服务等几部分。

3 系统实现

（1）系统硬件组成及开发环境。由于本系统是基于广域网面向不同服务对象同时提供服务的系统，考虑到系统的安全性要进行隔离。主要硬件设备有数据库服务器、现场数据采集设备、应用服务器等级大部分组成。①数据库服务器：数据库服务器可根据系统规模选择数据库类型。常规系统建议采用SQL服务器，对于数据量较大的系统建议采用ORACLE数据库服务器；②现场采集控制设备：现场采集控制设备对于数据传输速度要求不高，但是对于设备稳定性和抗干扰能力有非常高的要求。建议采用带通讯功能的工业级采集控制设备；③应用服务器：对于产品处于开发运营时可以采用Windows系统的PC服务器或WEB服务器；如果服务规模较大是可以尝试UNIX系统的WEB服务功能。

（2）系统的网络拓扑图。系统主网是基于电梯预警系统局域网构建的体系，考虑到外网用户的实际需求，通过VPN的方式可通过Internet公网连接到服务子网。服务子网设备主要包括电梯控制器、监控大屏、数据库服务器、应用服务器、监控终端等几大部分。不同组成部分可通过不同协议连接到数据库服务器。

（3）系统软件设计。系统软件设计主要包括数据库结构设计、网络环境搭建、神经网络系统模型训练、用户界面开发等几个主要方面。数据库结构设计要根据神经系统模型需要构建，同时还应考虑用户交互需要；网络环境的搭建除了要满足系统数据传输需求之外还应考虑系统运行的安全性问题。