一种特种设备快速检验方法

技术领域

本发明涉及设备检测技术领域，尤其涉及一种特种设备快速检验方法。

背景技术

曳引驱动乘客电梯（以下简称：电梯）是我们日常生活中频繁用到的运输设备，其安全性和舒服性会直接影响到人们的出行体验；因此，我们需要定期对电梯进行设备检测，以保证电梯的平稳正常运行。

传统针对电梯的运行稳定性检测，通常是工作人员通过专用检测设备对电梯进行相关参数测量，这种方法依赖专用检测设备，无法高效且简易地对电梯运行稳定性进行快速检测；为此，申请号为CN201510304104.6的发明专利提出了一种基于智能手机的电梯调试方法，该申请利用蓝牙或Wi-Fi数据传输获取实时检测数据，并由智能手机端反馈电梯乘运质量等级，再根据噪声等级及振动等级给出电梯调试方案，摒弃了繁琐的测量步骤，减轻了现场工作人员的劳动强度，提升了用户对测量结果的接受度，增强了测量设备的可操作性。

但是，该方案的数据采集过和来源则仍然保持专业操作人员通过专业设备进行；未充分利用智能设备发挥的作用，仍有很大的改良空间；因此，有必要提供一种特种设备快速检验方法来解决上述技术问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供的一种特种设备快速检验方法，通过如下步骤进行设备检测：

步骤1：用户在智能手机上安装终端APP，并授权终端APP使用智能手机并后台运行；

步骤2：终端APP通过GPS传感器对智能手机进行定位，并在到达检测区域后与设备检测分析后端建立网络连接；

步骤3：设备检测分析后端调取检测区域的电梯特征采集设备，并持续获取曳引控制数据和梯门控制数据，得到电梯特征数据；

步骤4：终端APP启动加速度传感器、声音传感器和光敏传感器采集数据，并通过内部时钟打上采样时间戳，得到终端特征数据；

步骤5：终端电梯匹配单元对终端特征数据和电梯特征数据进行特征匹配归类，将终端特征数据匹配至对应具体的电梯设备上；

步骤6：终端数据处理单元对终端特征数据进行处理，得到各电梯设备的相关检测数据；

步骤7：设备检测分析单元调用检测评分表，并通过相关检测数据对电梯设备进行舒适度评分，得到电梯舒适度值；

步骤8：重复上述步骤，得到各电梯设备的电梯舒适度值，并与预设的警戒阈值进行比较，判断是否委派相关人员进行设备检修。

作为更进一步的解决方案，所述终端电梯匹配单元通过如下步骤进行特征数据处理：

通过采样时间戳对梯门控制数据、曳引控制数据和终端移动数据进行时间统一对齐；

通过对曳引控制数据进行处理，获取电梯设备的升梯事件、降梯事件和停靠事件；其中，升梯事件对应一次电机上拉过程，降梯事件对应一次电机下放过程，停靠事件对应一次电机锁止过程；

通过对梯门控制数据进行处理，获取电梯设备的开门事件和关门事件；其中，开门事件对应一次梯门打开过程，关门事件对应一次梯门关闭过程；

通过采样时间戳，将发生停靠事件期间的开门事件和关门事件进行两两匹配，得到开关门事件和对应的开关门时段；

通过对终端移动数据进行处理，获取智能手机的上层移动事件、下层移动事件和平层移动事件。

作为更进一步的解决方案，所述终端电梯匹配单元通过如下步骤进行特征匹配归类：

步骤A：当电梯设备执行开关门事件时，则在检测区域筛选开关门时段内处于平层移动事件的智能手机，将该智能手机加入至初筛序列中并记录电梯设备当前所处楼层；

步骤B1：当电梯设备执行升梯事件时，若初筛序列中存在同时间进行上层移动事件的智能手机，则将该智能手机加入至复筛序列中；

步骤B2：当电梯设备执行降梯事件时，若初筛序列中存在同时间进行下层移动事件的智能手机，则将该智能手机加入至复筛序列中；

步骤C：当电梯设备执行停靠事件时，若复筛序列中存在同时间进行平层移动事件的智能手机，则判断该智能手机与当前电梯设备匹配，并将该智能手机加入至电梯序列中；

步骤D：当电梯设备执行升梯事件/降梯事件时，若电梯序列中存在同时进行平层移动事件的智能手机，则将该智能手机从电梯序列中移除并记录电梯设备当前所处楼层；

步骤E：获取从电梯序列中移除的智能手机，并将初次记录的所处楼层设置为入梯楼层，将未次记录的所处楼层设置为出梯楼层；

步骤F：循环执行步骤A至步骤E，完成智能手机的特征匹配归类和入梯楼层与出梯楼层的获取。

作为更进一步的解决方案，所述终端数据处理单元通过加速度传感器实时获取智能手机移动加速度，并进行如下数据处理：

获取入梯楼层范围，并求取入梯楼层范围内的移动加速度均值，得到电梯启动加速度；

获取出梯楼层范围，并求取出梯楼层范围内的移动加速度均值，得到电梯制动减速度；

获取智能手机处于入梯楼层与出梯楼层之间的时段内，并在时段内求取移动加速度对时间的积分，得到智能手机在积分时间段内的速度变化量，将各时间对应速度变化量作为电梯设备在入梯楼层与出梯楼层之间的电梯运行速度。

与相关技术相比较，本发明提供的一种特种设备快速检验方法具有如下有益效果：

本发明通过用户安装了终端APP的智能手机实现终端特征采集设备的部署，可以在不添加其他硬件装置的情况下，充分利用现有手机硬件资源，随用户日常使用电梯的过程中，在后台对各传感器数据进行合法采集与上传，能在日常生活当中就能实现随时对电梯进行全程无感检测，从而增加对电梯设备的检测频率，能在第一时间发现电梯存在问题；设备检测分析后端则通过终端电梯匹配单元对两者进行特征匹配归类，从而确定智能手机所采集的终端特征数据是来自于哪个具体的电梯设备上，通过相关检测数据即可实现对当前电梯设备的快速检测。

附图说明

图1为本发明提供的一种特种设备快速检验方法的步骤示意图；

图2为本发明提供的一种特征匹配归类的步骤示意图；

图3为本发明提供的一种针对电梯的特征设备检测系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。

随着社会信息化进程的不断发展，有不少的业务场景通过结合智能手机，实现了过程简化和设备替代，如：手机NFC门禁卡、手机无人机控制器等。

现有技术也在该方向做出尝试，如申请号为CN201510304104.6的发明专利提出的一种基于智能手机的电梯调试方法，便是通过智能手机、电梯质量检测装置和后台服务器实现对电梯的调试；但是，该方法仍然需要操作者携带相关设备进入电梯并进行底层到顶层的全程检测，并且无法避免地需要设置电梯质量检测装置来进行相关数据采集。

另外，申请号为CN201310404142.X的发明专利提出的电梯参数设置系统、方法及智能手机，通过智能手机替代一些图片拍摄、手机录音、数据上传，从而替代操作器的设置，降低调试人员的操作难度和设备成本。但是，该申请和上述申请一样需要操作人员借助外接采集设备进行参数调试。

究其原因，是因为两者均需要操作人员进行现场检测，既然均需要操作人员前往对应地点进行设备检测，那么携带对应的采集设备是有必要的；携带设备能减少软件端的构建复杂度，从而能在有限的检测次数中获取尽可能精确的检测数据，这是现有技术针对电梯相关数据采集方面的信息化策略，即：通过智能手机来替代中间设备，数据采集过和来源则仍然保持专业操作人员通过专业设备进行；但是，该方案未充分利用智能设备发挥的作用，仍有很大的改良空间。

现阶段智能手机普及度极高，基本做到了“人手一部”的程度，并且使用者在乘坐电梯时大多都会随身携带手机；若是我们通过智能手机来采集相关检测数据进行初步地简易检测，那么我们就能在不增设人员及其设备成本的情况下，通过业主正常使用电梯过程就能实现设备检测，增加对电梯设备的检测频率，从而在第一时间发现电梯存在问题。

如图1所示，本实施例提供的一种特种设备快速检验方法，运用于如上任一项所述的一种针对电梯的特征设备检测系统，通过如下步骤进行设备检测：

步骤1：用户在智能手机上安装终端APP，并授权终端APP使用智能手机并后台运行；

步骤2：终端APP通过GPS传感器对智能手机进行定位，并在到达检测区域后与设备检测分析后端建立网络连接；

步骤3：设备检测分析后端调取检测区域的电梯特征采集设备，并持续获取曳引控制数据和梯门控制数据，得到电梯特征数据；

步骤4：终端APP启动加速度传感器、声音传感器和光敏传感器采集数据，并通过内部时钟打上采样时间戳，得到终端特征数据；

步骤5：终端电梯匹配单元对终端特征数据和电梯特征数据进行特征匹配归类，将终端特征数据匹配至对应具体的电梯设备上；

步骤6：终端数据处理单元对终端特征数据进行处理，得到各电梯设备的相关检测数据；

步骤7：设备检测分析单元调用检测评分表，并通过相关检测数据对电梯设备进行舒适度评分，得到电梯舒适度值；

步骤8：重复上述步骤，得到各电梯设备的电梯舒适度值，并与预设的警戒阈值进行比较，判断是否委派相关人员进行设备检修。

需要说明的是：本实施例所提出的设备检测方法无需设置新的硬件设备，均是在现有设备基础上进行充分利用，通过建立数据间的特征匹配关系，从而实现将终端特征数据准确归类至对应的电梯设备上。

作为更进一步的解决方案，所述终端电梯匹配单元通过如下步骤进行特征数据处理：

通过采样时间戳对梯门控制数据、曳引控制数据和终端移动数据进行时间统一对齐；

通过对曳引控制数据进行处理，获取电梯设备的升梯事件、降梯事件和停靠事件；其中，升梯事件对应一次电机上拉过程，降梯事件对应一次电机下放过程，停靠事件对应一次电机锁止过程；

通过对梯门控制数据进行处理，获取电梯设备的开门事件和关门事件；其中，开门事件对应一次梯门打开过程，关门事件对应一次梯门关闭过程；

通过采样时间戳，将发生停靠事件期间的开门事件和关门事件进行两两匹配，得到开关门事件和对应的开关门时段；

通过对终端移动数据进行处理，获取智能手机的上层移动事件、下层移动事件和平层移动事件。

需要说明的是：这一步是为了提取特征匹配归类所需的特征数据，主要是从时间匹配，事件匹配和过程匹配三方面出发，从而实现准确归类。

如图2所示，作为更进一步的解决方案，所述终端电梯匹配单元通过如下步骤进行特征匹配归类：

步骤A：当电梯设备执行开关门事件时，则在检测区域筛选开关门时段内处于平层移动事件的智能手机，将该智能手机加入至初筛序列中并记录电梯设备当前所处楼层；

步骤B1：当电梯设备执行升梯事件时，若初筛序列中存在同时间进行上层移动事件的智能手机，则将该智能手机加入至复筛序列中；

步骤B2：当电梯设备执行降梯事件时，若初筛序列中存在同时间进行下层移动事件的智能手机，则将该智能手机加入至复筛序列中；

步骤C：当电梯设备执行停靠事件时，若复筛序列中存在同时间进行平层移动事件的智能手机，则判断该智能手机与当前电梯设备匹配，并将该智能手机加入至电梯序列中；

步骤D：当电梯设备执行升梯事件/降梯事件时，若电梯序列中存在同时进行平层移动事件的智能手机，则将该智能手机从电梯序列中移除并记录电梯设备当前所处楼层；

步骤E：获取从电梯序列中移除的智能手机，并将初次记录的所处楼层设置为入梯楼层，将未次记录的所处楼层设置为出梯楼层；

步骤F：循环执行步骤A至步骤E，完成智能手机的特征匹配归类和入梯楼层与出梯楼层的获取。

需要说明的是：这一步是实现整体方案的关键所在；首先，我们所采集到的终端特征数据均未匹配到具体的电梯设备上，也就是我们事先并不清楚用户进入了哪个电梯，电梯上也不会因为要进行自动化检测加装更多的设备来识别用户身份（成本高，泄露隐私），所以我们需要在特征数据方面入手，从时间匹配，事件匹配和过程匹配三方面出发；

对于步骤A，当用户进入电梯时，那么此时电梯必定是处于执行开关门事件中，也就是对应时间匹配为开关门时段；并且此时用户必定在平层移动，所以事件匹配为平层移动事件；这时我们就能筛选，初步的潜在目标，不满足上述匹配的直接排除掉；

对于步骤B1和步骤B2，则是对应步骤A后的两种情况，当电梯升梯事件时若是用户在该电梯内，则对应上层移动事件；当电梯降梯事件时若是用户在该电梯内，则对应下层移动事件；若是满足便认为部分过程匹配，可进行进一步判断，否则直接剔除；

对于步骤C，则是步骤B1和步骤B2后的情况，也就是电梯停靠在某层，可能是到达了目标层，也可能是其他用户要出梯，还有可能是等待新的用户入梯，需要停留等待；但是，对于复筛序列中用户，若是该用户真的位于当前电梯设备中，则都会在同一时间执行平层移动事件，至此若是满足便认为全过程匹配，该用户及其智能手机确实乘坐该电梯设备；

对于步骤D，我们还需要获取用户在何时哪层出梯，所以当电梯不管是升梯还是降梯时，若是电梯序列中有进行平层移动事件的智能手机，则可认为该用户已出梯，并能定位对应的出梯楼层及时间；

至此，我们就完成了一次智能手机的特征匹配归类，找出了对应乘坐的电梯设备，在此期间智能手机所采集的终端特征数据匹配至对应的电梯设备上，重复循环这些步骤，便能完成对各终端特征数据的特征匹配归类。

作为更进一步的解决方案，所述终端数据处理单元通过加速度传感器实时获取智能手机移动加速度，并进行如下数据处理：

获取入梯楼层范围，并求取入梯楼层范围内的移动加速度均值，得到电梯启动加速度；

获取出梯楼层范围，并求取出梯楼层范围内的移动加速度均值，得到电梯制动减速度；

获取智能手机处于入梯楼层与出梯楼层之间的时段内，并在时段内求取移动加速度对时间的积分，得到智能手机在积分时间段内的速度变化量，将各时间对应速度变化量作为电梯设备在入梯楼层与出梯楼层之间的电梯运行速度。

需要说明的是：我们通过特征匹配归类，得到了智能手机各运动过程对应的终端特征数据，通过这些数据我们就能判断，在开关门时噪声是否过大，在电梯启动时加速度是否过大，在制动时减速度是否过大，在运行过程中噪声是否过大，在用户位于电梯内时照明是否舒服等等判断；在此不做一一赘述，仅对智能手机移动加速度的处理进行说明，从而得到所需要的相关检测数据。

在一个具体的实施例中，设备检测分析单元调用的检测评分表为曳引驱动乘客电梯舒适度检测评分表，如表1所示：

我们通过各电梯设备的相关检测数据和对应的楼层，便能检测电梯设备在各楼层的具体舒适度情况，当舒适度得分低于阈值时，则通知相关人员进行更为仔细的检测维护。

如图3所示，本实施例在一个具体实施例中通过特征设备检测系统运行上述检测方法，包括终端特征采集设备、电梯特征采集设备和设备检测分析后端；其中，

所述终端特征采集设备通过安装有终端APP的智能手机进行设置，其中，所述智能手机包括MCU处理器、无线通信模块、GPS传感器、加速度传感器、声音传感器和光敏传感器；所述终端APP用于合法获取智能手机的使用权限，通过MCU处理器对各传感器数据进行匿名加密后，通过无线通信模块上传至设备检测分析后端；

所述电梯特征采集设备通过PLC数据采集器和数据上传装置进行设置；其中，所述PLC数据采集器用于实时采集电梯PLC控制器的PLC控制数据，所述PLC控制数据包括曳引控制数据和梯门控制数据；所述数据上传装置接收并将PLC控制数据实时上传至设备检测分析后端；

所述设备检测分析后端包括数据接收单元、终端电梯匹配单元、终端数据处理单元和设备检测分析单元；其中，所述数据接收单元用于接收终端特征采集设备上传的终端特征数据和电梯特征采集设备上传的电梯特征数据；所述终端电梯匹配单元用于对终端特征数据和电梯特征数据进行特征匹配归类，将终端特征数据匹配至对应具体的电梯设备上；所述终端数据处理单元用于对终端特征数据进行处理得到各电梯设备的相关检测数据；所述设备检测分析单元根据相关检测数据分析得到各电梯设备的设备检测结果。

需要说明的是，在构建具体方案前，我们先进行可行性分析：

首先，智能手机中设置的GPS传感器、加速度传感器、声音传感器、内部时钟；而在进行稳定性检测时，需要采集电梯异响、电梯抖动、电梯倾斜、电梯速度等相关检测数据；这些内部传感器均是在稳定性检测时所会用到的，也就是智能手机具备进行相关检测数据采集的硬件基础；

其次，由于人员进出电梯频繁，因此我们能采集到大量数据，所以单次测量即使存在测量偏差，也不会影响整体分析（大偏差直接剔除，小偏差均值消除）；一些具备较好硬件基础的智能手机甚至能提供极高精度的相关检测数据，也就是智能手机具备相关检测数据的可用性基础；

此外，现阶段随着智慧社区概念的普及，越来越多的业主会在智能手机上安装该小区所使用的“智慧社区APP”等终端APP，并用于管理门禁出入、外卖报备、电梯控制等等功能，这就给了我们一个利用业主手机对电梯进行稳定性检测切入口，在保证数据安全和用户隐私的前提下获取到所需要的相关检测数据；也就是智能手机具备获取安全相关检测数据的途径基础。

综上分析，智能手机具备对电梯进行简易设备检测的相关基础；为此，本实施例通过用户安装了终端APP的智能手机实现终端特征采集设备的部署，可以在不添加其他硬件装置的情况下，充分利用现有手机硬件资源，随用户日常使用电梯的过程中，在后台对各传感器数据进行合法采集与上传，能在日常生活当中就能实现随时对电梯进行全程无感检测，从而增加对电梯设备的检测频率，能在第一时间发现电梯存在问题。

此外，为保障用户隐私和信息安全性，因此上传至后台终端的数据是匿名信息，如何将获取到的匿名信息匹配到对应的电梯是待以解决的问题；为此，本实施例通过设置电梯特征采集设备采集曳引控制数据和梯门控制数据，设备检测分析后端则通过终端电梯匹配单元对两者进行特征匹配归类，从而确定智能手机所采集的终端特征数据是来自于哪个具体的电梯设备上，再通过终端数据处理单元对终端特征数据进行数据处理，从而得到该电梯设备对应的相关检测数据，通过相关检测数据即可实现对当前电梯设备的快速检测。

作为更进一步的解决方案，所述GPS传感器用于采集终端定位数据，所述加速度传感器用于采集终端移动数据，所述声音传感器用于采集环境声音数据，所述光敏传感器用于采集环境光照数据；所述终端数据处理单元对终端移动数据进行处理，得到电梯启动加速度、电梯制动减速度和电梯运行速度；所述终端数据处理单元对环境声音数据进行处理，得到梯内噪声数据和开关门噪声数据；所述终端数据处理单元对环境光照数据进行处理，得到梯内照明数据。

需要说明的是：GPS传感器所采集终端定位数据能对智能手机进行初步定位，从而减小特征匹配归类的搜索范围，并且仅在到达对应区域后再启动各传感器采集数据，降低后台运行功耗；加速度传感器也就是手机当中的陀螺仪，声音传感器则是对应手机麦克风，光敏传感器则是手机用于采集环境光进行自适应调节所使用的设备，通常与摄像头设置在一起，能在用户正常使用手机时，采集梯内的环境光照。

在一个具体的实施例中，电梯运行中所产生的各种噪音过大都会影响电梯运行的舒适度，甚至在夜间运行时影响到周边住户的生活，我院针对电梯运行噪音设定如表2所示要求；电梯设备管理人员无法频繁进行电梯检测，但是，依托智能手机所采集的环境声音数据，便能在噪声超出范围的第一时间发现问题，保证电梯舒适度。

作为更进一步的解决方案，所述加速度传感器为三轴加速度传感器，所述终端移动数据包括X轴移动数据、Y轴移动数据和Z轴移动数据；所述终端数据处理单元对终端移动数据进行处理，还得到X轴振动数据、Y轴振动数据和Z轴振动数据。

需要说明的是：通过三轴加速度传感器能获取电梯在恒加速度区域内垂直（Z轴）振动情况和电梯运行期间水平（X轴和Y轴）振动情况，主要是用于进行运行抖动检测，避免电梯抖动给人造成不适。

作为更进一步的解决方案，所述智能手机还包括手机存储器和内部时钟，所述终端APP还在无线通信模块无法正常连接设备检测分析后端时，将采集到的各传感器数据打上采样时间戳并缓存至手机存储器中；当恢复正常连接时，所述终端APP将手机存储器中的缓存数据提供至设备检测分析后端。

需要说明的是：针对电梯的检测并不需要实时进行，并且在电梯环境下，手机信号稳定性无法得到保证；因此，本实施例将各数据打上采样时间戳，并不需要在第一时间上传数据，而可以等待信号转好以后再上传，在使用数据时，仅需通过采样时间戳进行时间统一对齐即可。

以上仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。