基于地铁车站自动扶梯智能监控系统的设计分析

王承

摘要：本文首先分析自动扶梯智能监控系统的组成与功能，然后借助自动扶梯智能监控系统的总体架构，详细论述了自动扶梯智能监控系统数据采集方法，主要包括基于智能传感器的数据采集、基于智能录像设备的数据采集，最后总结地铁车站自动扶梯智能监控系统的控制模式，通过不断分析旨在充分彰显出自动扶梯智能监控系统的应用优势，切实维护好乘客的乘梯安全。

关键词：地铁车站;自动扶梯;智能监控系统

一、自动扶梯智能监控系统的组成与功能

在地铁车站乘客的运输工具中，自动扶梯的作用不容忽视，其持续的承载能力帮助尽快疏散客流，为乘客安全和舒适出行提供便捷。其中，自动扶梯智能监控系统，其构成模块主要体现在自动扶梯在线监测、自动扶梯智能视频分析。首先，针对于前者，通过非侵入式加装传感器，即不改变自动扶梯既有结构，也不改造其内部电路结构及控制系统，监测自动扶梯核心部件的健康状态，在线监测设备运行状态，实现故障预判，实时预警。通过事故样本分析，易造成重大安全危害的部件有驱动电机、驱动主轴、梯级系统、扶手系统及电气安全回路，对这些自动扶梯的重要组成部件，进行从噪声、振动、温度等多维度进行监测，以便于及时了解部件亚健康状态。在具体功能方面：首先，远程监视，可以满足全面监管需求，实现与设备状态、故障等信息的紧密融合，确保扶梯设备管理水平的稳步提升;其次，将传统的被动监控报警革新为主动预测、风险预防，实现本质安全。最后，针对于自动扶梯智能视频分析功能，借助智能摄像头，可以对自动扶梯上的乘客状态进行动态化监控，及时预警突发情况，尤其在乘客跌倒、逆行识别、入口拥堵识别等方面。

二、自动扶梯智能监控系统的总体架构

通常来说，物联网系统在基本数据的采集处理方面，多层次特点显著，其中，底层、顶层分别负责采集底层数据、数据的分析处理。在底层和顶层之间的数据传输方面，RS485总线得到了广泛应用，而对于分析处理的数据，应借助TCP/IP 协议传输至终端设备，为相关人员的调用提供便捷。

在系统内部，传统分层方法具有较强的适用性，在底层采集相应数据，在顶层的数据分析处理方面，则需要借助处理器来进行。具体来说，针对于系统底层结构，首先，通过传感器，可以发挥出实时检测的功能，尤其对于自动扶梯重要安全部件的运行状态，以此来高度掌握其故障趋势，同时满足智能化诊断需求，实现对自动扶梯设备不良情况的及时监测。其次，在对自动扶梯上的乘客进行监控时，加装智能摄像头可以实现实时化监控，一旦出现不良事件，系统便会第一时间发出预警，加快应急处置相应。

三、自动扶梯智能监控系统数据采集方法

（一）基于智能传感器的数据采集

1.硬件结构设计

在这一方面，通过各种传感器的应用，可以自动化检测自动扶梯相关数据。如运用加速度传感器监测驱动主机异常移位，振动传感器监测驱动主轴的异常振动，噪声传感器监测梯级系统异响，温度传感器监测扶手带过紧发热。加速度传感器、振动传感器等具有较高的应用价值，也包括的噪声和温度，系统底层数据采集过程，从而促进自动扶梯数据采集工作的顺利进行。通过不同传感器的使用，可以及时将潜在的安全隐患挖掘出来，使自动扶梯的管理与精细化需求相一致，并且实现传统故障修向状态修的顺利过渡。在搜集自动扶梯周边的噪声情况时，噪声传感器的适用性较强，将语音播报的音量控制在合理范围内，避免其音量过大引起乘客的不适。根据系统硬件结构框图了解到，对于中央处理器来说，可以对振动传感器、加速度传感器等相关数据进行同时采集，为数据处理后向上位机的传输创造有利条件，从而使地铁车站管理人员高度了解情况。系统硬件结构框图如图1所示：

图1  系统硬件结构框图

2.软件设计

在底层数据采集的软件编程过程中，传感器的应用主要涵盖模拟信号处理、数据分配等环节。首先，模拟信号处理。要求中央处理器通过相应的模拟输入口，以此来采集各种传感器的数据，然后开展数据处理工作，确保数据的使用价值。其次，数据分配。要求在中央处理器的不同存储单元中，应独立化存放处理后的模拟数据，以便于顺利传输后期数据。再次，通信配置。要求中央处理器的通信格式应高度符合上位机的通信格式配置，确保良好的通信效果。

3.应用分析

借助C/S架构，可以使相关数据实现向复式工作站的顺利传输，如采集的振动、噪声和温度等信号。正常状态和故障状态在振动、噪声和温度信号波形上有明显差异，基于多维数据进行周期性追踪，进而判断趋势是否异常。进而实现自动扶梯主要部件故障的预测与诊断。数据周期性追踪流程如图2所示：

图2  数据周期性追踪流程图

（二）基于智能录像设备的数据采集

1.图像处理方法

通过对智能录像设备的应用，可以使自动扶梯周围的影像实现向工作站的顺利传输，然后通过特定的算法，将重要的特征数据提取出来，从而可以为车站管理人员及时处理突发情况提供极大的便捷。一般来说，图像采集、图像标记、图像特征提取等，是图像处理的重要流程。首先，图像采集。要求加强专用摄像机的应用，对相关图像予以拍摄，然后向相应的数据处理器进行传输。其次，图像标记。要求及时提取并标记好图像中价值性较高的部分，为后期图像特征提取提供便捷。在图像特征提取方面，应侧重于提取自动扶梯周围的状态。在选定标准图像方面，应借助多个样例来进行，然后在图像对比处理的作用下，实时对比分析于标准图像，面对异常情况的发生，会在相应工作站中得到展示，使得車站管理人员了解情况。

2.应用分析

面对乘客跌倒、出入口拥堵等紧急情况时，可借助扶梯语音系统提醒乘客，或通过系统显示器的弹窗警告，及时的提醒车站工作人员，提高应急响应速度，提高地铁自动扶梯运行安全。

四、地铁车站自动扶梯智能监控系统控制模式

（一）工频控制

针对于工频使用的交流电，主要包括50Hz或60Hz，因为电流频率的固定性较强，所以基于工频控制模式，应控制扶梯速度的调节频率，这时，扶梯的运行速度是比较恒定的。工频控制的加速較快，且满足成本节约化需求，但是对速度的控制的单一程度较高，很难顺应电梯运行多种情况的趋势。

（二）变频控制

为了与不同的运行速度相互契合，变频应运而生，通过合理调整电流的频率，不断提高扶梯运行速度的调控水平。在具体操作过程中，实现了交流电向直流电的顺利转变，再通过逆变，确保频率的顺利获取。基于变频控制模式，由于电梯所处的运行状态有着明显的区别，所以应合理调整其速度。在扶梯上没有乘客的情况下，对于其速度在较低的节能状态提出了明确的要求;如果在正常载客的情况下，应恢复到普通模式;一旦出现紧急情况，由于需要对乘客进行疏散，这时应适度提升其速度。总之，速度的调节，对于变频控制具有较强的依赖性。变频的加速调整的平稳性较强，不易严重冲击到电梯，故非常适用于地铁车站自动扶梯控制系统。

（三）制动控制

面对突发情况的出现，紧急制动对于地铁车站自动扶梯来说非常重要，所以应加强制动控制系统的构建。要想不断提高制动控制水平，应在变频器上与制动单元进行连接，再与制动电阻进行连接，展现出制动电阻在自动扶梯控制方面的作用，从而为快速制动目标的实现创造条件。制动电阻，不仅可以避免变频器出现受损现象，同时还可以将电路的稳定性发挥出来。

结束语

综上所述，在地铁车站内，加强自动扶梯智能监控系统的构建至关重要。在安装与调试过程中，该智能监控系统的应用价值已经得到了显著验证。通过本次研究结果了解发现，在自动扶梯出现突发情况时，系统能及时给予乘客和车站人员警示，便于快速响应，确保自动扶梯运行安全。同时，该系统的传感器采集系统，可以为维修人员迅速确定故障点提供极大的便捷，为故障的迅速解决创造有利条件。此外，加速度传感器、振动传感器等应用，实现主动预测和预防风险，为状态维修和按需维保提供依据。

参考文献：

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[2]王展.变频器在自动扶梯节能设计中的应用[J].中国电梯，2018，29（07）：24-26+30.