江苏省特种设备安全监督检验研究院无锡分院 江苏无锡 214074
摘要：随着我国经济的不断发展和人们居民生活水平的提高，高层建筑越来越多出现在人们的视野中，电梯已经成为了高层建筑中必不可少的运输工具。在电梯的实际运行过程中，经常会出现各种机械故障，如果不能及时处理，很容易引起居民生活的不便，甚至影响到居民的生命安全。因此本文研究了的常见故障诊断方法和基于NB-IOT的远程故障预警，从而降低电梯安全事故的发生频率，提升人们的生活质量。
关键词：电梯机械；远程预警；故障诊断；优化设计
1电梯故障的检查方法
1.1故障树诊断方法
电梯运行出现故障，一定要有迅速排除故障的检测方法。故障树是一种将故障形成的原因从整体到部分逐渐细化，是对故障诊断系统的安全性和可靠性进行评价的分析方法。
故障树模型是一个基于研究对象、功能特征的行为模型，也是一种定性故障因果模型。首先以对象最不希望发生的事件为顶端事件，逐级向下追溯各级事件满足充要条件的原因，直到不可分事件为止。图1是与或门相连的二叉树，其中a为树根（顶事件），b、c、d为中间节点（中间事件），e、f、g、h、i为叶节点（底事件）。以顶事件逐层往下推理，最终得出故障结论。
1.2实际检查方法
根据故障树诊断方法的原理并结合实际检修过程，总结了几种检测电梯故障的检查方法：
（1）当电梯电气系统发生故障时，首先要问、看、听、闻，做到心中有数。所谓问，就是询问操作者或报告故障的人员故障发生时的现象情况，查询在故障发生前有否作过任何调整或更换元件工作；所谓看，就是观察每一个零件是否正常工作，看控制电路的各种信号指示是否正确，看电气元件外观颜色是否改变等；所谓听，就是听电路工作时是否有异声；所谓闻，闻电路元件是否有异常气味。在完成上述工作后，便可采用下列方法查找电气控制电路的故障。
（2）分析电梯自身的特点。若要对电梯进行诊断，首先要对电梯有所了解。工作人员在诊断电气控制系统故障时，首先要分析出故障电梯各个元件的功用，同时了解出故障的电梯与其他类型的电梯之间的差异，必要时可利用电梯的设计图纸进行相关的分析，以辅助电气控制系统故障的诊断。
（3）检测电梯的运行程序。电梯的运行程序具有循环性的特点，而其循环程序的运转依靠的是控制线路。一旦电梯的循环运行出现故障，即电梯停运，那么首先要想到的是电梯运行程序出现了问题，而诊断也应从此处着手。在对电梯的运行程序进行检测的过程中，首先找到故障区间，之后再缩小范围确定故障的具体位置，进而做出准确的诊断。
（4）对故障进行排查。这一方法的应用较为普遍，是工作人员无法确定故障位置时所经常使用的诊断方法。其做法为，使用正常的电路板或其他元器件来置换初步判断可能出现故障的元器件，将可疑之处一个一个排除，直到最后找到故障。需要注意的是，对经常出现故障的部位，工作人员可做多次的排查。
2基于NB-IOT的电梯安全远程故障预警
2.1系统整体结构及工作原理
该系统的整体结构分为３个部分：信息采集终端设备、云端服务器管理平台、移动智能终端。其工作原理是：通过信息采集终端设备接连接电梯主板，采集电梯运行状态信息并发送至云端服务器管理平台；云端服务器管理平台接收并整理分类电梯实时运行数据与故障信息，并通过Web端呈现给用户；移动智能终端则接受云端发送的数据，推送警告或报警至维保人员，提醒维保人员维修或定期保养电梯。其系统结构如图１。
图2信息采集结构图
（2）NB-IOT无线通讯模块
电梯运行状态信息远程监控系统采用NB-IOT（Narrow Band Internet of Things，窄带物联网）通讯模块，实现电梯运行状态信息远程监控终端与云端服务器之间的成本低功耗的信息交互。对比早已普及的GPRS技术，NB-IOT技术具有广覆盖、大连接、低功耗、低成本等特点，基于运营商的投权频谱，可广泛应用于不同的物联网垂直行业应用领域。NB-IOT设备能在消耗较低电量下维持监控装置的正常运作，其电池寿命普遍在１０年以上，且其对信息的安全性和可靠性都进行了较大的提升，减少了许多不必要的干扰问题，能很好地适用于电梯远程监控系统长期通信；同时，NB-IOT技术信号覆盖范围高，穿透力强，能覆盖地下车库、地下室、地下楼道等普通无线网络信号难以达到的地方，特别适应于电梯物联这种多楼道作业环境；此外，因为NB-IOT技术对业务时延不敏感，可以连接更多的用户，大量终端处于休眠状态，一旦有数据发送，可以迅速进入连接状态，能很好的适用于大规模的电梯物联通信。
（2）终端硬件设计
电梯运行状态信息采集模块采用基于Cortex-M3内核的32位低功耗微控制器STM32F103VCT6为主控芯片，实现信息的传感、通信模式的优化、终端与云端信息交互；系统具备摄像头模块，实现对电梯轿厢内的实时监控。维保公司与物业部门可通过Web端云端服务管理平台查看电梯实时监控，及时了解电梯内部人员状况；此外，信息采集终端设备具备独立电源电路，外接220V常用电，不从电梯机箱中引取电流，避免可能的电梯机箱用电隐患。
结语
现如今，随着科学技术与电子技术的不断发展，电梯已经悄然融入到人们的生活与工作之中，其应用越来越频繁，进而可能衍生的安全事故就会越多。强化对电梯机械故障的合理化诊断，降低电梯机械运行的危险系数，及时消除安全隐患，做好电梯的维护与管理，是避免电梯机械安全事故滋生的有效途径，有利于营造健康、安全的工作与生活环境。
参考文献
[1]皮国强.电梯机械故障的诊断及优化设计探究[J].科技展望，2016，（12）：62.
[2]李程.论电梯起重机械的故障诊断与优化[J].装备制造，2014，（S2）：52.
论文作者:郁鹏
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年15期
论文发表时间:2019/10/28
标签：电梯论文; 故障论文; 云端论文; 方法论文; 终端论文; 事件论文; 的是论文; 《建筑学研究前沿》2019年15期论文;