一种基于数字孪生的升降电梯监控运维系统

技术领域

本发明电梯监控技术领域，更具体地，涉及一种基于数字孪生的升降电梯监控运维系统。

背景技术

目前电梯采用视频监控系统来实现对电梯的监控运维管理，整个视频监控系统包括摄像头、电梯采集器、视频监控中心。整个系统的运作过程如下：通过安装在电梯轿厢中的摄像头采集轿厢图像并输出视频信号至电梯采集器，电梯采集器采集电梯楼层信号、方向以及故障等状态信息并转换成视频格式叠加在视频信号上，并发送至监控中心，最后由监控中心对电梯进行运维管理。此类系统在信息可视化方面和数据分析方面均存在缺陷。

信息可视化方面。传统视频监控系统中，只能通过视频的方式来展现电梯轿厢内的情况，而轿厢外的情况则无法直观地感知，难以与实际物理模型相对应。因此在这种系统中，电梯的实际运行状态很难直观地被反映出来。

数据分析方面。对于电梯来说，监控运维数据(如不同时间点每层楼的人数)的积累对于电梯的调度和维护均有重要的参考价值。而传统的视频监控系统主要是以录像的形式来进行信息备份，因此难以对这些信息进行整合分析，数据之间的内在关系难以被深入挖掘，从而减低了运维效率。

公开号为CN202785122U公开日2013-03-13：提出的一种电梯远程监控系统，通过GPRS网络将监控数据传送到远程监控终端，可以提高电梯监控的稳定性，但电梯实际运行状态不直观，监控数据难以整合分析。

发明内容

本发明为克服上述现有技术电梯实际运行状态不直观、监控数据难以整合分析的缺陷，提供一种基于数字孪生的升降电梯监控运维系统。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种基于数字孪生的升降电梯监控运维系统，包括：服务器、摄像头、状态采集模块、电梯数字孪生体、可视化管控平台、显示器；

所述摄像头设置在电梯轿厢上以及电梯等候区，摄像头与所述服务器连接；

所述状态采集模块与所述服务器连接，状态采集模块安装在电梯上；

所述电梯数字孪生体是可动态运行的电梯三维数字模型，所述三维数字模型中的各个组件与电梯物理实体组件一一对应映射，并且三维数字模型中的各个组件可以执行电梯物理实体的对应运行动作，状态采集模块采集的状态信息显示在电梯数字孪生体的对应位置处；

所述可视化管控平台是运行电梯数字孪生体的虚拟平台，所述数字孪生体通过可视化管控平台与所述服务器连接；

所述显示器显示电梯数字孪生体在可视化管控平台中的实时运行状态，显示器与所述服务器连接。

上述技术方案中，采用了三维数字模型和传感数据以及监控数据相结合的形式，并且通过可视化管控平台呈现电梯三维数字模型的运行状态，直观地同步反映出电梯真实的运行情况，使得管理运维人员能够清晰地掌握真实电梯的整体状态，方便电梯的运维管理。管理运维人员可以在电梯日常运行的基础上，基于人数作出比较优的电梯调度策略，提高电梯的运行效率。

进一步地，所述摄像头、所述状态采集模块与所述服务器之间的所述连接均为无线连接。

进一步地，还包括电梯无线网桥，所述摄像头、所述状态采集模块与所述电梯无线网桥连接，电梯无线网桥与所述服务器连接。

进一步地，所述状态采集模块包括温湿度传感器、称重传感器、倾角传感器、光电传感器，所述温湿度传感器、称重传感器、倾角传感器、光电传感器均安装在电梯轿厢上，所述温湿度传感器、称重传感器、倾角传感器、光电传感器与所述电梯无线网桥连接。

进一步地，所述状态采集模块还包括电梯采集器，所述电梯采集器包括平层感应器、门锁感应器、电机旋转编码器，所述平层感应器、门锁感应器安装在电梯轿厢上，所述电机旋转编码器安装在电梯电机上，所述平层感应器、门锁感应器、电机旋转编码器与所述电梯无线网桥连接。

进一步地，还包括电梯控制器，所述电梯控制器的控制端通过所述电梯无线网桥和所述服务器的输出端连接。

进一步地，还包括照明模块，所述照明模块包括若干个照明灯，所述照明灯设置在电梯轿厢内。

进一步地，所述摄像头包括可见光摄像头和红外摄像头，所述红外摄像头上设有红外灯。

进一步地，所述红外灯发射红外光的波长为850纳米至940纳米。

进一步地，所述显示器的显示内容还包括：摄像头拍摄的图像、状态采集模块采集的电梯状态数据，服务器根据摄像头拍摄的图像识别出的电梯等候人数。

上述技术方案中，不同于监控视频文件存储形式，采用各传感器数据以及基于图像识别的候梯人数相结合的数据形式，使得存储数据可以作为数据分析的数据源，有利于发掘数据之间的相互关联，进而优化电梯的调度控制。

与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：

采用了三维数字模型和传感数据以及监控数据相结合的形式，并且通过可视化管控平台呈现电梯三维数字模型运行状态，直观地同步反映出电梯真实的运行情况，使得管理运维人员能够清晰地掌握真实电梯的整体状态，方便电梯的运维管理。管理运维人员可以在电梯日常运行的基础上，基于人数作出比较优的电梯调度策略，提高电梯的运行效率。

附图说明

图1为实施例1的系统架构图。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；

对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。

实施例1

本实施例一种基于数字孪生的升降电梯监控运维系统的系统架构图如图1所示，所述系统包括：设置在电梯物理实体上的电梯控制器、状态采集模块；所述状态采集模块包括：温湿度传感器、称重传感器、倾角传感器、光电传感器、电梯采集器；所述电梯采集器包括平层感应器、门锁感应器、电机旋转编码器；以及电梯无线网桥、服务器、电梯数字孪生体、可视化管控平台、显示器。

其中所述可视化管控平台是运行电梯数字孪生体的虚拟平台，所述数字孪生体通过可视化管控平台与所述服务器连接，所述电梯数字孪生体是可动态运行的电梯三维数字模型，通过三维建模软件创建得到，所述三维数字模型中的各个组件与电梯物理实体组件一一对应映射，并且三维数字模型中的各个组件可以执行电梯物理实体的对应运行动作；所述显示器与所述服务器连接，显示器显示电梯数字孪生体在可视化管控平台中的实时运行状态。

所述状态采集模块中的温湿度传感器、称重传感器、倾角传感器、光电传感器、电梯采集器；以及电梯控制器均通过电梯无线网桥与所述服务器连接。可视化管控平台将所述状态采集模块采集的电梯状态信息显示在数字孪生体的对应位置处。

在具体实施过程中，服务器根据摄像头拍摄的图像识别出电梯等候人数，并显示在数字孪生体中，可视化管控系统根据实际电梯运行一段时间后产生的每层楼不同时间段的等待人数数据，拟合出回归方程，之后根据该方程来预测不同时间段不同楼层的等待人数情况，从而自动发出电梯控制指令，使得电梯可以提前到达对应的楼层，减少了用户的等待时间，优化用户的乘坐体验，并且节约了能耗。

避免因传统的电梯运行的端站自动换向策略，即电梯到达顶层或底层时，自动停止并换向运行，而出现的用户在发出呼梯指令后，电梯的响应时间过长问题，并且解决端向自动换向的运行策略使得电梯每一次运行都是底层到顶层或顶层到底层，电梯的运行效率低，能耗较高的问题。

实施例2

一种基于数字孪生的升降电梯监控运维系统，包括摄像头模块、状态采集模块、服务器和可视化管控平台；

所述摄像头模块包括多个网络摄像头，所述摄像头安装在电梯轿厢内和电梯口，用以拍摄桥厢内以及电梯口前的实时状况，并且所有的网络摄像头通过WiFi无线网络通信连接至服务器。

所述状态采集模块包括分布在桥厢内外的多种类传感器，如：温湿度传感器、压力传感器、倾角传感器等，所有的传感器均配置无线通信模块，无线传感器网络的汇聚节点通过3G网络通信连接至服务器，在具体实施过程中，电梯轿厢厢壁分布有温湿度传感器和空气传感器，用于收集桥厢内的温度和湿度数据和桥厢内空气的含氧量数据，压力传感器位于桥厢底部，用于收集压力数据。桥厢的顶部放置有可用于采集电梯运行速度和加速度的运动传感器，以及采集桥厢牵引钢索的张力传感器。

所述服务器分别连接摄像头模块和状态采集模块，用于数据的汇集、分析和储存，服务器通过TCP协议与可视化管控平台进行通讯连接。

所述可视化管控平台是电梯数字孪生体运行的虚拟平台，设计人员根据电梯的物理实体使用三维建模软件创建出三维数字模型，并将三维数字模型配置到可视化管控平台，为三维数字模型添加动作脚本，使三维数字模型转化为可同步执行电梯物理实体动作的数字孪生体。

可视化管控平台与服务器通过TCP传输协议进行通讯连接。电梯数字孪生体在可视化管控平台中同步执行电梯物理实体的动作，同时可视化管控平台将网络摄像头模块采集的监控数据，以及状态采集模块采集的传感数据在对应的位置进行实时更新显示。运维人员可通过可视化管控平台查看数字孪生体的运行状态，从而反映出电梯物理实体的实时运行状态，并且可以根据数字电梯模型中每层楼电梯口的等待人数，在可视化管控平台上输入控制指令，对电梯物理实体进行同步的调度控制。

相同或相似的标号对应相同或相似的部件；

附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。