روش های داده کاوی در سرویس آسانسور

روش های داده کاوی در سرویس آسانسور

(طراحی سیستم نظارت از راه دور پایش خرابی آسانسور)

در سال های اخیر، محققان زیادی از روش های مختلف داده کاوی همانند شبکه های عصبی، سیستم چند عامله ومشابه اینها و نیز روش های نظارت و کنترل از راه دور بهره گرفته اند تا برای تشخیص عیب و رفع آن در تجهیزات بزرگ و پیچیده ای چون آسانسور استفاده کنند.

در این نوشته تلاش می شود با نگاهی به روش « الگوریتم بسته موجک»، کاربرد آن در صنعت آسانسور تشریح شود.

الگوریتم بسته موجک

استفاده از «الگوریتم بسته موجک» به عنوان یکی از روش هایی می باشد که در عیب یابی بسیار مورد توجه قرار گرفته است . در این الگوریتم وقتی بسته موجک سیگنال را  تجزیه می کند، سیگنال ها را به رشته های فرکانسی مناسب تبدیل می کند.  سیگنال های تجزیه شده  هر کدام از رشته انرژی معینی دارد. بنابراین انرژی سیگنال در رشته های فرکانسی مختلف می تواند به عنوان یک بردار ویژه برای نمایش وضعیت عملکرد تجهیر و ورودی شکه عصبی مورد استفاده قرار گیرد. در تجربة متعامد بسته موجک، سیگنال ها در رشته های فرکانسی مختلف مستقل از یکدیگرند و با اصل بقای انرژی مطابقت دارد.

بر همین اساس پیلیانگ و همکاران، ایتدا در سال  ۲۰۰۹ ، استفاده از الگوریتم بستة موجک و مدل چند بعدی شبکه عصبی فازی spline-B به تشخیص سه نوع خرابی در سیستم ترمز آسانسور، و در سال  ۲۰۱۰، با  استفاده از الگوریتم بسته موجک و شبکه عصبی شعاع محور، که توسط الگوریتم بهینه سازی تجمع ذرات بهینه شده است به عیب یابی دستگاه کشش آسانسور پرداختند.

عیب یابی سیستم ترمز

در سستم ترمز آسانسور، اگر فنر ترمز لق شده باشد.  به هنگام ترمز کردن آسانسور، کفشک و تسمه ترمز به طور محکم روی چرخ ترمز فشرده نشده و گشتاور ترمزی کافی ایجاد نمی شود.  لذا مدت زمان ترمز طولانی تر خواهد شد. از طرفی، اگر فنرهای ترمز بسیار سفت باشند یا ولتاژ راه اندازی کافی نباشد. در هنگام ترمز، فنر بازوی ترمز به اندازه کافی باز نشده و کفشک ترمز در مدت زمان کمتری روی چرخ ترمز فشرده شده و در نتیجه سایش شدید ترمز رخ خواهد داد و منجر به کاهش طول عمر کفشک ترمز خواهد شد. همچنین، در شرایط محیط مرطوب با راه اندازی مجدد آسانسوری که برای مدتی متوقف بوده است، بخش های گوناگون سیستم ترمز ممکن است روغنکاری ضعیفی داشته و یا دچار زنگ زدگی شده باشند. حرکت کفشک ترمز در اثر چرخش ضعیف قطعات متصل متوقف می شود و در نتیجه بازوی ترمز به درستی عمل نمی کند و به وقوع حوادث منجر می شود. به منظور تشخیص هر کدام از خرابی های فوق، اگر spline-B با شبکه های عصبی فازی ترکیب شود، عملکرد سیستم و توانایی یادگیری و ادراک آن بهبود می یابد. و می تواند به طور گسترده ای در پردازش تصویر، کنترل سیستم تشخیص الگو و همچنین در عیب یابی با کارایی زیادی به کار رود . نتایج آزمایشگاهی نشان داد که رفت شناسایی عیب و انواع آن هنگام به کار گیری روش عیب یابی مذکور بالاست و این روش می تواند برای پایش و تشخیص عیب در سیستم ترمز آسانسور مؤثر باشد.

عیب یابی سیستم کشش

براساس تحقیقات انجام شده، عیوب موتورهای القایی – که به عنوان ماشین کشش در سیستم آسانسور مورد استفاده قرار می گیرند . از جمله مهمترین عیوب اند. به همین دلیل در سال ۲۰۱۰ م، اصلی ترین خرابیهای دستگاه کشش و علل آن بررسی شدند و تشخیص خرابی های دستگاه کشش أسانسور با استفاده از الگوریتم بسته موچک و شبکه عصبی شعاع محور صورت گرفت . شبکه عصبی شعاع محور قدیمی با کمبودهایی در استراتژی های خود مواجه است؛ این استراتژی ها تنها حل بهینه در فضای محلی را به منظور تعیین پارامترهای ساختار شبکه می یابند. در حال حاضر، به دست آوردن مقادیر بهینه پارامترهای ساختاری شبکه در حالت نظری مشکل است.  حال آنکه، الگوریتم بهینه سازی تجمع ذرات، که نخستین بار توسط کندی و ایرهارت در سال ۱۹۹۵ م ارائه شد. الگوریتم تکاملی جدید و پیشرفته ای است که مشابه با الگوریتم ژنتیک، از یک حل تصادفی شروع کرده و با تکرار حل. روش حل بهینه را می یابد. این امر از طریق ارزیابی کیفیت حل انجام می شود. این الگوریتم برای بهینه ساختن شبکه عصبی دو جنبه دارد:

اولا آموزش شبکه به منظور بهینه سازی وزن های بین لایه های شبکه ثانیا بهینه سازی مکان شناسی شبکه که به جهت پیشینه ساختن مراکز، عرضها و وزن های شبکه عدسی شعاع محور استفاده شده است.

میزان صحت ودقت این روش در شناسایی هریک از عیوب به بیش از روش در شناسایی هر یک از عیوب به ش 5/ 92 درصد رسیده است و نشابح قابل توجهی را در بر دارد.

اصلی ترین خرابی های دستگاه کشش و علل آن

• شفت حلزوی دنده کشنده دچار فرسایش شده و خلاصی دنده افزایش یافته است.
• شفت های کاهنده حمرونی و موتور کشش نا هم محورند
• کشنده و پایه ثابت تیر تحمل کننده بار از استحکام کافی برخوردار نیست
• چرخ قرقره کشش و اتاقک آسانسور در یک خط مستقیم قرار ندارند

تشخیص عیب در ریل های راهنما

عیوب مکانیکی در ریل های راهنما با استفاده از نظارت و کنترل از راه دور أسانسور نیز قابل تشخیص اند. این امر به وسيله آنالیز اثر جریان موتور به عنوان یک روش عیب شناسی محقق می شود، به صورتی که یک موتور القایی علاوه بر اینکه سیستم مکانیکی را می گرداند، به عنوان یک مدل (ترانسفورماتور) دائمی و موتور (یا یک حسگر گشتاور بار) نیز عمل کرده و تغییرات کوچک گشتاور را که در سیستم مکانیکی رخ داده است، می یابد و به همین دلیل می تواند به منظور تشخیص سفتی ریل های راهنما در برابر اتاقک آسانور مورد استفاده قرار گیرد.

سیگنال های جریان نیز می توانند در حوزه زمان با فرکانس آناليز شوند؛ آنالیز سیگنال های جریان در حوزه زمان قادر است سیستمها را در حالت گذرا آنالیز و تحلیل کند؛ مانند عملکرد اولیه با نهایی سیستم.

عیب بار مکانیکی، که با افزایش اصطکاک در حرکت عمودی آسانسور ایجاد می شود، توسط موتور القایی به صورت تغییر گشتاور بار قابل مشاهده است. برای یافتن عیوب در این فرایند. روش بسیار دقيق مجذور میانگین ریشه به صورت شکل جریان موتور القایی مورد استفاده قرار می گیرد. با دانستن رفتار عادی این جریان، شناسایی الگوهای غیر قابل انتظار، تشخیص هر گونه سوء عمل مکانیکی و نیز موقعیت و شدت آن ممکن می شود که وقوع مقارن تداخلات جریان را در تمام براکت های ریل راهنمای آسانسور نشان می دهد. حاکی از آن است که اتصالات کشویی کابین آسانسور بایستی تنظیم شود. همچنین براکت ریل راهنما نیاز به تنظیمات دارد. اگر فاصله بین کابین آسانسور بیش از حد باشد گشتاور نیرو هر بار که اتاقک آسانسوراز میان مسیر باریک عبور می کند افزایش می یابد. اگر یکی از براکتهای ریل راهنمای آسانسور از بین رفته باشد یا اگر این براکت ریل راهنمای آسانسور را بدرستی نگه ندارد سیگنال جریان مربوط به این براکت در منحنی جریان، کوچکتر خواهد بود و یا ممکن است ناپیدا شود.

عیب یابی سیستم درب خرابی سیستم

خرابی درب آسانسور معمولا غير قابل پیش بینی و نامعلوم است. در نتیجه وجود یک سیستم عیب یابی دقیق، انعطاف پذیر و قابل اطمینان بسیار ضروری می نماید. یکی از مشکلات معمول درب آسانسور،  دفورمه شدن و تغيير شكل درب کابین است. در این حالت آسانسور هنوز می تواند به کار خود ادامه دهد، اما استفاده پیوسته و مکرر از آن می تواند از کار افتادگی کل سیستم را به همراه داشته باشد. به منظور تشخیص خرابی درب آسانسور، یک سیستم کامپیوتری برای نظارت عملکرد سیستم درب می تواند مورد استفاده قرار گیرد تا وقتی عملکرد سیستم به مرز هشدار رسید و نیازمند سرویس بود، به کاربر هشدار دهد تا از کار افتادگی کامل آسانسور حادث نشود. این سیستم از دو قسمت تشکیل شده است :

• ماکرو کامپیوتر پایشی در محل استقرار آسانسور که به طور پیوسته وضعیت جاری سیستم درب آسانسور را نظارت کرده و به طور همزمان به جمع آوری، ذخیره و تحلیل داده ها می پردازد تا عیوب مختلف درب های آسانسور را پیش بینی کند. این سیستم از قسمتهای حسگر و جمع آوری داده، پردازش سیگنال، تحلیل داده و اعلامخطر و ارتباطات تشکیل شده است
• سیستم پایشی خارجی که در مرکز کنترل آسانسور قرار دارد، یک کامپیوتر معمولی است که با مایکرو کامپیوتر داخلی مرتبط است و با نرم افزاری برون خطی مجهز شده است. این نرم افزار از پنج قسمت دریافت پایگاه داده ها و اخطارها از مایکرو کامپیوتر داخلی، بخش تعیین وضعیت درب آسانسور، بخش محاسبه و تعیین کیفیت کار آسانسور، بخش فراهم کردن اطلاعاتی مانند اطلاعات آماری عملکرد درب آسانسور، بخش گزارش هشدارها و ایجاد گزارش ماهانه از عملکرد درب آسانسور تشکیل شده است.

در پژوهشی دیگر در سال ۲۰۰۹ م، به هنگام طراحی یک سیستم چندعامله برای عیب یابی سیستم درب آسانسور ، اجزای سیستم درب به عنوان عوامل قادر تشخیص مورد استفاده قرار گرفت و اطلاعات جمع آوری شده از این عوامل در پایگاه داده ها ذخیره و به هریک از عوامل مرتبط در یک سیستم چند عامله انتقال داده شد.

یک سیستم چند عامله از اجزایی چون عامل مدیریت سیستم عامل عیب یابی، عامل ارتباط دهنده ماشین و انسان، عامل پایش وضعیت و عامل ارتباطات تشکیل شده است. در ابتدا عامل پایش وضعیت داده ها را بررسی و به عامل ارتباط دهنده انسان و ماشین انتقال می دهد. به هنگام یافتن هر گونه عیب، درخواست تشخیص از طریق عامل ارتباط دهنده انسان و ماشین داده میشود. در همین هنگام، عامل مدیریت عیب ایجادشده، ویژگی های آن و سایر پارامتر های دخیل را مشخص و به عامل هوشمند مربوطه انتقال می دهد، سپس عامل تشخیص عیب با کنکاش داده ها به نتیجه گیری نهایی رسیده و این نتیجه گیری را به صورت خروجی در اختيار عامل تخته سیاه قرار میدهد. اگر عامل تشخیص عیب قادر به حل مسئله نباشد، عامل مدیریت سیستم یک عامل تشخیص عیب دیگر را به کار گرفته و همچنین اطلاعات و نتایج عامل تشخیص عیب قبلی را از طریق عامل ارتباطات در اختیار این عامل جديد قرار می دهد. اگر بار دیگر این عامل جدید هم قادر به تنخیت عین نشست، این بار از یک انسان منخست برای تشخيت عیب و گرفتن نتیجه نهایی از طریق عامل ارتباط انسان و ماشین استفاده خواهد شد.

طراحی سیستم نظارت از راه دور پایش خرابی

امروزه فناوری ارتباطات و کامپیوتر سبب پیشرفت و بهبود سیستم های نظارت از راه دور به طریق ایجاد اتصال شبکه (اینترنت یا شبکه بی سیم) بین آسانسور و مرکز نظارت متمرکز در ناحیه دور دست شده است. این سیستم آمار خرابی ها و وضعیت کارکرد آسانسور را اطلاع می دهد. و می تواند روی یک ساختمان و یا حتی یک شهر به منظور مدیریت عملکرد آسانسورها نصب شود. در شرایط خرابی أسانسور، سیستم نظارت می تواند از یکسو به موقع به کارکنان تعمیر و نگهداری  اطلاع رسانی کند و آنها را در تعمير بلافاصله آسانسور یاری دهد تا مدت از کار افتادگی ناشی از آنالیز نوع خرابی کاهش یابد و از سوی دیگر، با به کار گیری عملیات اضطراری مسافران محبوس شده را تسکین دهد تا از هر گونه واکنش غیر عادی آنها جلوگیری شود.

برخی از محققان به طراحی و اجرای سیستم نظارت از راه دور آسانسور پرداخته اند. در یکی از این پژوهش ها، که در سال ۲۰۱۱ م انجام شد. طراحی و اجرای سیستم مذکور بر پایه جی. پی. آر. اس. و فناوری تعبیه شده صورت گرفت . که در آن، سیگنال های اطلاعاتی مربوط به وضعیت اسانسور از طریق رابط کنترلر به دستگاه تعبیه شده فرستاده می شود، سیستم تعبیه شده به آنالیز و پردازش سیگنال ها می پردازد و در صورت رخداد خرابی داده های آسانسور به همراه پیام کوتاه و اعلام هشدار به صورت صدا و نور)، از طریق شبکه جی. پی. آر. اس، به مرکز پردازش و ارتباطات داده ها از راه دور فرستاده می شود تا آنالیز بیشتری روی آن صورت گیرد. سپس داده ها در پایگاه داده مركز سرویس و نظارت از راه دور ذخيره می شوند. نرم افزار نظارتی در واحد مرکز نظارت توسط  تقویت می شود. این نرم افزار وضعیت عملکرد آسانسور را در زمان واقعی به همراه تصاویر بویا و پارامترهای جاری شان میدهد.

سیستم نظارت از راه دور آسانسور بر پایه جی. بی. ام. اس. و فناوری تعبیه شده، دارای خصوصیاتی چون قابلیت اطمیان زیاد، عملکرد در زمان واقعی هزینه های کارگرد کم وجز اینهاست. همچنین به کمک این روش وضعیت آسانسورهای سراسر جهان از طریق اینترنت قابل نظارت است.

در تحقیق دیگری، یک سیستم نظارت از راه دور خرابی آسانسور، که براساس زبان برنامه نویسی ویژوال بیسیک عمل می کند، به کار گرفته شد. این سیستم قادر است راه حلی مناسب برای کشف خرابی، آنالیز و حذف آسانسور در حال کار می کند. در این پژوهش، خرابی آسانسور طبقه بندی می شود، سیگنال های أسانسور (سیگنال  انکودر دوار،  سیگال کلید برق درب. سیگنال احصار آسانسور و سیگال انتخاب طبقه از داخل کابین) توسط ابزار جمع آوری سیگنال جمع می شود و MCU” به عنوان مر کر پردارش مورد استفاده قرار می گیرد تا سیگنال های خرابی را پردازش کند. سپس نتایج از طریق به کارگیری فناوری شبکه و نيز فناوری پایگاه داده به رابط نطارت حرابی آسانسور انتقال داده میشوند .

نتیجه گیری

در این مقاله انواع خرابی هایی که در آسانسورهای مسافربر رخ می دهند، مرور و بررسی و روش های متنوع عیب یابی که تاکنون برای پایش خرابی ها در سیستم آسانسور به کار گرفته شده است، معرفی شد. نتایج این بررسی نشان داد که بخشهای مکانیکی و الکتریکی آسانسور می تواند دچار خرابی های بالقوهای شود که به از کار افتادگی کامل سیستم بیانجامد، لذا بهره مندی از روش های عیب یابی مختلف می تواند از وقوع از کار افتادگی ها جلوگیری کند استفاده از روش درخت تصمیم گیری اصلاح شده به عنوان یکی از روش های داده کاوی، که از مجموعه حدی استفاده می کنند، مطلوب و برای کشف حوادث احتمالی مؤثر بوده و سبب صرفه جویی در هزینه و دستیابی به میزان دقت طبقه بندی رضایت بخشی می شود.

 

* منبع : مجله مهندسی مکانیک، شماره 101- 1394-مهشادعطایی- محمد ریاحی (http://isme.ir)