基于地鐵車站自動扶梯智能監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計分析

王承

摘要：本文首先分析自動扶梯智能監(jiān)控系統(tǒng)的組成與功能，然后借助自動扶梯智能監(jiān)控系統(tǒng)的總體架構(gòu)，詳細論述了自動扶梯智能監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集方法，主要包括基于智能傳感器的數(shù)據(jù)采集、基于智能錄像設(shè)備的數(shù)據(jù)采集，最后總結(jié)地鐵車站自動扶梯智能監(jiān)控系統(tǒng)的控制模式，通過不斷分析旨在充分彰顯出自動扶梯智能監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用優(yōu)勢，切實維護好乘客的乘梯安全。

關(guān)鍵詞：地鐵車站;自動扶梯;智能監(jiān)控系統(tǒng)

一、自動扶梯智能監(jiān)控系統(tǒng)的組成與功能

在地鐵車站乘客的運輸工具中，自動扶梯的作用不容忽視，其持續(xù)的承載能力幫助盡快疏散客流，為乘客安全和舒適出行提供便捷。其中，自動扶梯智能監(jiān)控系統(tǒng)，其構(gòu)成模塊主要體現(xiàn)在自動扶梯在線監(jiān)測、自動扶梯智能視頻分析。首先，針對于前者，通過非侵入式加裝傳感器，即不改變自動扶梯既有結(jié)構(gòu)，也不改造其內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)及控制系統(tǒng)，監(jiān)測自動扶梯核心部件的健康狀態(tài)，在線監(jiān)測設(shè)備運行狀態(tài)，實現(xiàn)故障預(yù)判，實時預(yù)警。通過事故樣本分析，易造成重大安全危害的部件有驅(qū)動電機、驅(qū)動主軸、梯級系統(tǒng)、扶手系統(tǒng)及電氣安全回路，對這些自動扶梯的重要組成部件，進行從噪聲、振動、溫度等多維度進行監(jiān)測，以便于及時了解部件亞健康狀態(tài)。在具體功能方面：首先，遠程監(jiān)視，可以滿足全面監(jiān)管需求，實現(xiàn)與設(shè)備狀態(tài)、故障等信息的緊密融合，確保扶梯設(shè)備管理水平的穩(wěn)步提升;其次，將傳統(tǒng)的被動監(jiān)控報警革新為主動預(yù)測、風險預(yù)防，實現(xiàn)本質(zhì)安全。最后，針對于自動扶梯智能視頻分析功能，借助智能攝像頭，可以對自動扶梯上的乘客狀態(tài)進行動態(tài)化監(jiān)控，及時預(yù)警突發(fā)情況，尤其在乘客跌倒、逆行識別、入口擁堵識別等方面。

二、自動扶梯智能監(jiān)控系統(tǒng)的總體架構(gòu)

通常來說，物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)在基本數(shù)據(jù)的采集處理方面，多層次特點顯著，其中，底層、頂層分別負責采集底層數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)的分析處理。在底層和頂層之間的數(shù)據(jù)傳輸方面，RS485總線得到了廣泛應(yīng)用，而對于分析處理的數(shù)據(jù)，應(yīng)借助TCP/IP 協(xié)議傳輸至終端設(shè)備，為相關(guān)人員的調(diào)用提供便捷。

在系統(tǒng)內(nèi)部，傳統(tǒng)分層方法具有較強的適用性，在底層采集相應(yīng)數(shù)據(jù)，在頂層的數(shù)據(jù)分析處理方面，則需要借助處理器來進行。具體來說，針對于系統(tǒng)底層結(jié)構(gòu)，首先，通過傳感器，可以發(fā)揮出實時檢測的功能，尤其對于自動扶梯重要安全部件的運行狀態(tài)，以此來高度掌握其故障趨勢，同時滿足智能化診斷需求，實現(xiàn)對自動扶梯設(shè)備不良情況的及時監(jiān)測。其次，在對自動扶梯上的乘客進行監(jiān)控時，加裝智能攝像頭可以實現(xiàn)實時化監(jiān)控，一旦出現(xiàn)不良事件，系統(tǒng)便會第一時間發(fā)出預(yù)警，加快應(yīng)急處置相應(yīng)。

三、自動扶梯智能監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集方法

（一）基于智能傳感器的數(shù)據(jù)采集

1.硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計

在這一方面，通過各種傳感器的應(yīng)用，可以自動化檢測自動扶梯相關(guān)數(shù)據(jù)。如運用加速度傳感器監(jiān)測驅(qū)動主機異常移位，振動傳感器監(jiān)測驅(qū)動主軸的異常振動，噪聲傳感器監(jiān)測梯級系統(tǒng)異響，溫度傳感器監(jiān)測扶手帶過緊發(fā)熱。加速度傳感器、振動傳感器等具有較高的應(yīng)用價值，也包括的噪聲和溫度，系統(tǒng)底層數(shù)據(jù)采集過程，從而促進自動扶梯數(shù)據(jù)采集工作的順利進行。通過不同傳感器的使用，可以及時將潛在的安全隱患挖掘出來，使自動扶梯的管理與精細化需求相一致，并且實現(xiàn)傳統(tǒng)故障修向狀態(tài)修的順利過渡。在搜集自動扶梯周邊的噪聲情況時，噪聲傳感器的適用性較強，將語音播報的音量控制在合理范圍內(nèi)，避免其音量過大引起乘客的不適。根據(jù)系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖了解到，對于中央處理器來說，可以對振動傳感器、加速度傳感器等相關(guān)數(shù)據(jù)進行同時采集，為數(shù)據(jù)處理后向上位機的傳輸創(chuàng)造有利條件，從而使地鐵車站管理人員高度了解情況。系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示：

圖1 ?系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖

2.軟件設(shè)計

在底層數(shù)據(jù)采集的軟件編程過程中，傳感器的應(yīng)用主要涵蓋模擬信號處理、數(shù)據(jù)分配等環(huán)節(jié)。首先，模擬信號處理。要求中央處理器通過相應(yīng)的模擬輸入口，以此來采集各種傳感器的數(shù)據(jù)，然后開展數(shù)據(jù)處理工作，確保數(shù)據(jù)的使用價值。其次，數(shù)據(jù)分配。要求在中央處理器的不同存儲單元中，應(yīng)獨立化存放處理后的模擬數(shù)據(jù)，以便于順利傳輸后期數(shù)據(jù)。再次，通信配置。要求中央處理器的通信格式應(yīng)高度符合上位機的通信格式配置，確保良好的通信效果。

3.應(yīng)用分析

借助C/S架構(gòu)，可以使相關(guān)數(shù)據(jù)實現(xiàn)向復(fù)式工作站的順利傳輸，如采集的振動、噪聲和溫度等信號。正常狀態(tài)和故障狀態(tài)在振動、噪聲和溫度信號波形上有明顯差異，基于多維數(shù)據(jù)進行周期性追蹤，進而判斷趨勢是否異常。進而實現(xiàn)自動扶梯主要部件故障的預(yù)測與診斷。數(shù)據(jù)周期性追蹤流程如圖2所示：

圖2 ?數(shù)據(jù)周期性追蹤流程圖

（二）基于智能錄像設(shè)備的數(shù)據(jù)采集

1.圖像處理方法

通過對智能錄像設(shè)備的應(yīng)用，可以使自動扶梯周圍的影像實現(xiàn)向工作站的順利傳輸，然后通過特定的算法，將重要的特征數(shù)據(jù)提取出來，從而可以為車站管理人員及時處理突發(fā)情況提供極大的便捷。一般來說，圖像采集、圖像標記、圖像特征提取等，是圖像處理的重要流程。首先，圖像采集。要求加強專用攝像機的應(yīng)用，對相關(guān)圖像予以拍攝，然后向相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理器進行傳輸。其次，圖像標記。要求及時提取并標記好圖像中價值性較高的部分，為后期圖像特征提取提供便捷。在圖像特征提取方面，應(yīng)側(cè)重于提取自動扶梯周圍的狀態(tài)。在選定標準圖像方面，應(yīng)借助多個樣例來進行，然后在圖像對比處理的作用下，實時對比分析于標準圖像，面對異常情況的發(fā)生，會在相應(yīng)工作站中得到展示，使得車站管理人員了解情況。

2.應(yīng)用分析

面對乘客跌倒、出入口擁堵等緊急情況時，可借助扶梯語音系統(tǒng)提醒乘客，或通過系統(tǒng)顯示器的彈窗警告，及時的提醒車站工作人員，提高應(yīng)急響應(yīng)速度，提高地鐵自動扶梯運行安全。

四、地鐵車站自動扶梯智能監(jiān)控系統(tǒng)控制模式

（一）工頻控制

針對于工頻使用的交流電，主要包括50Hz或60Hz，因為電流頻率的固定性較強，所以基于工頻控制模式，應(yīng)控制扶梯速度的調(diào)節(jié)頻率，這時，扶梯的運行速度是比較恒定的。工頻控制的加速較快，且滿足成本節(jié)約化需求，但是對速度的控制的單一程度較高，很難順應(yīng)電梯運行多種情況的趨勢。

（二）變頻控制

為了與不同的運行速度相互契合，變頻應(yīng)運而生，通過合理調(diào)整電流的頻率，不斷提高扶梯運行速度的調(diào)控水平。在具體操作過程中，實現(xiàn)了交流電向直流電的順利轉(zhuǎn)變，再通過逆變，確保頻率的順利獲取?；谧冾l控制模式，由于電梯所處的運行狀態(tài)有著明顯的區(qū)別，所以應(yīng)合理調(diào)整其速度。在扶梯上沒有乘客的情況下，對于其速度在較低的節(jié)能狀態(tài)提出了明確的要求;如果在正常載客的情況下，應(yīng)恢復(fù)到普通模式;一旦出現(xiàn)緊急情況，由于需要對乘客進行疏散，這時應(yīng)適度提升其速度?？傊俣鹊恼{(diào)節(jié)，對于變頻控制具有較強的依賴性。變頻的加速調(diào)整的平穩(wěn)性較強，不易嚴重沖擊到電梯，故非常適用于地鐵車站自動扶梯控制系統(tǒng)。

（三）制動控制

面對突發(fā)情況的出現(xiàn)，緊急制動對于地鐵車站自動扶梯來說非常重要，所以應(yīng)加強制動控制系統(tǒng)的構(gòu)建。要想不斷提高制動控制水平，應(yīng)在變頻器上與制動單元進行連接，再與制動電阻進行連接，展現(xiàn)出制動電阻在自動扶梯控制方面的作用，從而為快速制動目標的實現(xiàn)創(chuàng)造條件。制動電阻，不僅可以避免變頻器出現(xiàn)受損現(xiàn)象，同時還可以將電路的穩(wěn)定性發(fā)揮出來。

結(jié)束語

綜上所述，在地鐵車站內(nèi)，加強自動扶梯智能監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)建至關(guān)重要。在安裝與調(diào)試過程中，該智能監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用價值已經(jīng)得到了顯著驗證。通過本次研究結(jié)果了解發(fā)現(xiàn)，在自動扶梯出現(xiàn)突發(fā)情況時，系統(tǒng)能及時給予乘客和車站人員警示，便于快速響應(yīng)，確保自動扶梯運行安全。同時，該系統(tǒng)的傳感器采集系統(tǒng)，可以為維修人員迅速確定故障點提供極大的便捷，為故障的迅速解決創(chuàng)造有利條件。此外，加速度傳感器、振動傳感器等應(yīng)用，實現(xiàn)主動預(yù)測和預(yù)防風險，為狀態(tài)維修和按需維保提供依據(jù)。

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