本發(fā)明屬于電梯曳引介質(zhì)壽命預(yù)測(cè)，具體涉及一種電梯曳引介質(zhì)磨損壽命預(yù)測(cè)方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、常見(jiàn)的曳引式電梯主要依靠曳引輪輪槽與曳引介質(zhì)之間摩擦產(chǎn)生的曳引作用力實(shí)現(xiàn)上下運(yùn)動(dòng)。在電梯的長(zhǎng)期使用或非正常使用過(guò)程中，曳引輪輪槽過(guò)度磨損或曳引介質(zhì)兩側(cè)張力不均等原因會(huì)導(dǎo)致輪槽與曳引介質(zhì)之間的摩擦力不足從而引起滑移。諸多文獻(xiàn)表明，電梯在啟停過(guò)程中，曳引介質(zhì)與曳引輪會(huì)產(chǎn)生微量滑移。每次滑移的發(fā)生，都是曳引介質(zhì)與曳引輪表面的滑動(dòng)摩擦，這會(huì)加快曳引輪及曳引介質(zhì)的磨損，而曳引介質(zhì)磨損的累積，會(huì)導(dǎo)致磨損損傷甚至報(bào)廢，極大地影響了電梯安全性。

2、目前對(duì)電梯曳引介質(zhì)的壽命預(yù)測(cè)主要集中在視覺(jué)方面。專(zhuān)利cn202311235649.7提出了一種電梯鋼絲繩性能感知與壽命預(yù)測(cè)方法及系統(tǒng)，通過(guò)提取鋼絲繩的特征，獲取鋼絲繩狀態(tài)，進(jìn)行性能判斷和壽命預(yù)測(cè)。專(zhuān)利cn202311086682.8提出了一種電梯鋼絲繩缺陷檢測(cè)方法，通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電梯鋼絲繩圖像，根據(jù)鋼絲繩磨損情況基于狀態(tài)檢測(cè)算法進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，搭建壽命預(yù)測(cè)模型對(duì)鋼絲繩的剩余使用壽命進(jìn)行預(yù)測(cè)。使用視覺(jué)方法預(yù)測(cè)對(duì)環(huán)境、設(shè)備要求較高，在一些復(fù)雜的環(huán)境中，光線條件不足或不穩(wěn)定時(shí)，視覺(jué)系統(tǒng)可能無(wú)法獲取清晰的圖像，從而影響壽命預(yù)測(cè)的精度。fujun?zhang等人(j.phys.conf.ser.,2022)通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試了三種鋼絲繩在不同軸向拉伸負(fù)荷下的彎曲疲勞壽命，結(jié)合feyrer鋼絲繩彎曲疲勞估算理論，利用多元線性回歸方法，歸納出了鋼絲繩彎曲疲勞壽命估算方程，并根據(jù)該估算方程對(duì)鋼絲繩的彎曲疲勞壽命進(jìn)行了預(yù)測(cè)，但沒(méi)有考慮鋼絲繩的磨損壽命。孟琳等人(機(jī)械設(shè)計(jì)與制造工程，2024)研究了摩擦系數(shù)對(duì)電梯鋼帶應(yīng)力和疲勞壽命的影響，通過(guò)abaqus軟件對(duì)鋼帶模型進(jìn)行仿真分析，得到了摩擦系數(shù)與鋼帶應(yīng)力、應(yīng)力變形分布規(guī)律和疲勞壽命之間的關(guān)系，并建立了摩擦系數(shù)與疲勞壽命預(yù)測(cè)模型，但是僅通過(guò)仿真分析很難準(zhǔn)確預(yù)測(cè)電梯曳引介質(zhì)真實(shí)的磨損壽命。

3、現(xiàn)有基于視覺(jué)的方法往往用于判定曳引介質(zhì)的健康狀態(tài)，是否存在磨損、斷絲等損傷。但對(duì)于損傷的演變以及壽命預(yù)測(cè)，其性能仍存在一定不足。而相關(guān)電梯曳引介質(zhì)的壽命理論方法大多圍繞疲勞壽命展開(kāi)，一方面，對(duì)于其他曳引介質(zhì)，如曳引鋼帶仍缺乏研究；另一方面，對(duì)于磨損壽命也缺乏相關(guān)理論計(jì)算模型。

4、在電梯服役過(guò)程中，曳引介質(zhì)的損傷往往都是由于滑移累計(jì)導(dǎo)致的，如斷絲、表面磨損等，因此，借助摩擦磨損實(shí)驗(yàn)裝置開(kāi)展曳引介質(zhì)摩擦磨損試驗(yàn)，基于試驗(yàn)數(shù)據(jù)構(gòu)建壽命預(yù)測(cè)模型，并結(jié)合電梯曳引介質(zhì)滑移量計(jì)算理論方法，計(jì)算電梯曳引介質(zhì)累計(jì)滑移量，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)服役電梯曳引介質(zhì)的壽命預(yù)測(cè)，不僅能為電梯曳引介質(zhì)磨損壽命預(yù)測(cè)提供可解釋性支持，同時(shí)還能夠?yàn)殡娞菀芬橘|(zhì)的預(yù)測(cè)性維保提供理論和技術(shù)支持。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中無(wú)法根據(jù)曳引介質(zhì)磨損量有效精準(zhǔn)地預(yù)測(cè)曳引介質(zhì)壽命，本發(fā)明提供一種電梯曳引介質(zhì)磨損壽命預(yù)測(cè)方法及系統(tǒng)，其目的在于：通過(guò)智能化的預(yù)測(cè)模型，通過(guò)曳引介質(zhì)磨損量來(lái)預(yù)測(cè)曳引介質(zhì)的使用壽命。

2、本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

3、一種電梯曳引介質(zhì)磨損壽命預(yù)測(cè)方法，包括以下步驟：

4、s1：通過(guò)磨損試驗(yàn)機(jī)按照預(yù)設(shè)條件對(duì)曳引介質(zhì)進(jìn)行摩擦磨損試驗(yàn)，并得到摩擦系數(shù)、剩余厚度數(shù)據(jù)；

5、s2：根據(jù)s1中得到的數(shù)據(jù)，進(jìn)行人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練，并構(gòu)建電梯曳引介質(zhì)磨損壽命預(yù)測(cè)模型；

6、s3：向電梯曳引介質(zhì)磨損壽命預(yù)測(cè)模型中輸入累計(jì)滑動(dòng)距離、曳引介質(zhì)各滑移區(qū)域累計(jì)平均載荷；

7、s4：電梯曳引介質(zhì)磨損壽命預(yù)測(cè)模型給出該電梯曳引介質(zhì)的磨損壽命預(yù)測(cè)。

8、所述步驟s1包括：

9、s11：根據(jù)實(shí)際情況，定制上樣件和安裝上樣件

10、s12：在設(shè)定壓力和摩擦距離下，對(duì)曳引介質(zhì)進(jìn)行往復(fù)摩擦

11、s13：分別記錄每種工況下曳引介質(zhì)的摩擦系數(shù)和剩余厚度數(shù)據(jù)。

12、所述步驟s2包括：

13、步驟s21：設(shè)定輸入層、隱藏層和輸出層

14、步驟s22：計(jì)算誤差；通過(guò)均方誤差計(jì)算預(yù)測(cè)值與真實(shí)值的平方差，其公式為：

15、

16、式中，yi是真實(shí)值，是預(yù)測(cè)值，m是樣本數(shù)量。

17、步驟s23：反向傳播；誤差從輸出層反向傳播到輸入層，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)的權(quán)重進(jìn)行傳播，利用鏈?zhǔn)椒▌t進(jìn)行梯度計(jì)算，計(jì)算誤差對(duì)每個(gè)權(quán)重的偏導(dǎo)數(shù)，其公式為：

18、

19、式中，ωoj是連接第o個(gè)輸出神經(jīng)元和第j個(gè)隱藏層神經(jīng)元的權(quán)重，zj是第j個(gè)隱藏層神經(jīng)元的加權(quán)輸入。

20、步驟s24：權(quán)重更新；根據(jù)梯度下降算法，使用計(jì)算出的梯度來(lái)更新網(wǎng)絡(luò)的權(quán)重和偏置，通過(guò)迭代該過(guò)程，直到網(wǎng)絡(luò)的誤差降低到閾值之內(nèi)，得到電梯曳引介質(zhì)磨損壽命預(yù)測(cè)模型，更新公式為：

21、

22、式中，ω是權(quán)重，η是學(xué)習(xí)率，是誤差對(duì)權(quán)重的偏導(dǎo)數(shù)。

23、所述步驟s3包括：

24、步驟s31：通過(guò)電梯控制系統(tǒng)日志數(shù)據(jù)，獲得電梯每次啟停時(shí)開(kāi)始運(yùn)行的樓層和目標(biāo)樓層，進(jìn)而計(jì)算得到電梯啟停的行走距離；

25、步驟s32：通過(guò)電梯內(nèi)的攝像頭檢測(cè)每次啟停對(duì)應(yīng)的乘客數(shù)量，進(jìn)而估算電梯的載重；

26、步驟s33：根據(jù)每次電梯啟停的行走距離和對(duì)應(yīng)的電梯載重，計(jì)算電梯第i次啟動(dòng)時(shí)曳引介質(zhì)對(duì)應(yīng)的滑移量li和曳引介質(zhì)各滑移區(qū)域累計(jì)平均載荷。

27、所述步驟s33的具體步驟為：

28、s331：其中滑移量li的計(jì)算公式為：

29、

30、式中，k為平衡系數(shù)，q為額定載荷，si為第i次啟動(dòng)時(shí)電梯的走行距離，qi為第i次啟動(dòng)時(shí)載荷，m為曳引介質(zhì)根數(shù)，e為曳引介質(zhì)的彈性模量，a為曳引介質(zhì)的斷面面積；

31、s332：根據(jù)電梯每次啟停時(shí)開(kāi)始運(yùn)行的樓層和到達(dá)的目標(biāo)樓層進(jìn)行各滑移區(qū)域摩擦累計(jì)滑移量計(jì)算，各滑移區(qū)域的平均載重近似計(jì)算為曳引介質(zhì)各滑移區(qū)域累計(jì)平均載荷。

32、一種電梯曳引介質(zhì)磨損壽命預(yù)測(cè)系統(tǒng)，包括：

33、數(shù)據(jù)采集模塊：用于獲取電梯額定數(shù)據(jù)和服役數(shù)據(jù)；

34、理論計(jì)算模塊：用于計(jì)算電梯每次啟動(dòng)時(shí)曳引介質(zhì)對(duì)應(yīng)的滑移量、曳引介質(zhì)發(fā)生滑移的區(qū)域、各滑移區(qū)域的累積滑移量和電梯各滑移區(qū)域的平均載重；

35、試驗(yàn)?zāi)K：用于獲得訓(xùn)練人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)；

36、模型構(gòu)建模塊：用于構(gòu)建電梯曳引介質(zhì)磨損壽命預(yù)測(cè)模型；

37、壽命預(yù)測(cè)模塊：用于預(yù)測(cè)當(dāng)前電梯曳引介質(zhì)的剩余厚度，結(jié)合曳引介質(zhì)報(bào)廢條件，預(yù)測(cè)電梯曳引介質(zhì)各滑移區(qū)域的磨損壽命。

38、所述電梯的額定數(shù)據(jù)包括電梯額定載荷、電梯曳引介質(zhì)的彈性模量、曳引介質(zhì)的根數(shù)、每層樓層高度，電梯服役數(shù)據(jù)包括電梯每次啟停的載荷和始末樓層。

39、綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是：

40、1、本發(fā)明通過(guò)摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)，開(kāi)展了不同壓力和滑動(dòng)距離條件下的曳引介質(zhì)磨損試驗(yàn)，獲得了精準(zhǔn)多樣化的摩擦系數(shù)及剩余厚度數(shù)據(jù)，然后基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)構(gòu)建的預(yù)測(cè)模型，利用實(shí)際獲得的豐富數(shù)據(jù)集進(jìn)行訓(xùn)練與優(yōu)化，有效提高了預(yù)測(cè)模型的泛化性能和準(zhǔn)確性。此外，本技術(shù)方案不僅考量了載荷變化，還結(jié)合了實(shí)際電梯運(yùn)行時(shí)累計(jì)滑移距離因素，顯著增強(qiáng)了模型對(duì)實(shí)際運(yùn)行狀況的適應(yīng)性，能夠真實(shí)反映曳引介質(zhì)的磨損進(jìn)程，極大地提高了預(yù)測(cè)結(jié)果的精準(zhǔn)性與可靠性。

41、2、本技術(shù)方案可有效監(jiān)測(cè)和預(yù)測(cè)曳引介質(zhì)的磨損趨勢(shì)，提前準(zhǔn)確預(yù)警潛在風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)預(yù)測(cè)模型顯示曳引介質(zhì)磨損程度接近報(bào)廢臨界點(diǎn)時(shí)，可以及時(shí)提醒維護(hù)人員進(jìn)行必要的更換或修復(fù)措施，避免意外的停機(jī)或事故發(fā)生，從而確保電梯運(yùn)行安全。此外，基于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和精準(zhǔn)預(yù)測(cè)的能力，電梯部件的運(yùn)行狀況得以優(yōu)化管理，不僅有助于延長(zhǎng)曳引介質(zhì)本身的使用壽命，也能整體提升電梯的服役年限。