HPEPHMS 是昊鹏智能基于PHM的理念和技术结合我国自动扶梯行业运维的特点为自动扶梯生产、运营、维保和安监部门在线了解掌握自动扶梯安全状态、未来故障和安全隐患、剩余寿命，进行健康状态管理以及维保辅助决策提供服务的智能健康管理系统。

系统是集自动扶梯运行安全状态在线监测、智能诊断、健康状态评估预测、网络化运维功能于一体，以数字化传感网、物联网、车载传输网和车地传输网 “四网合一”为特征的系统装备。系统以自动扶梯整体为对象，融合PHM和大数据分析实现自动扶梯和关键部件的故障诊断、健康状态评估预测、预测与管理。系统致力于缓解现有自动扶梯生产、运营、维保单位普遍面临的运营安全压力、运维效率、运维成本之间的矛盾，提高自动扶梯运维的综合效率和安全性。

1.   系统概述

HPEPHMS 系统，以自动扶梯运行维护的信息化、智能化、网络化为目标，运用物联网技术、智能感知诊断技术、云计算、边缘计算技术、大数据和工业以太网等先进技术，为扶梯生产商、自动扶梯使用单位提供面向自动扶梯在线运行的安全状态综合监测、故障隐患挖掘预警、网络化维保和应急处置三大服务和支持。

系统实现自动扶梯张紧系统、链条系统、梯路系统、驱动系统、制动系统、扶手系统等对自动扶梯运行安全产生重大影响的多个方面进行实时监测、故障隐患挖掘与预警、剩余寿命评估分析。经过授权的用户通过多种联网方式，使用计算机、显示大屏、预警终端或智能移动设备等不同客户端设备接入访问本系统，在任何时间和地点都能够查看自动扶梯主要部件运行状态、安全状态、故障预警通知、故障隐患处置预案、备品备件信息、设备器件使用履历、故障在线诊断、维修专家方案、检修方案、检修计划和检修任务等信息和操作完成相应处理流程。

HPEPHMS 系统采用有线和无线相结合的组网方式，系统设备采用高性能硬件平台和实时操作系统，新增系统各部件设备满足运行现场的可靠、稳定、抗干扰等技术要求。系统对自动扶梯只监不控，与原有的自动扶梯系统和监测模块通过单向隔离形式接口，不影响自动扶梯的运行控制。系统设备安装结构合理，安装不影响自动扶梯的内装整体效果。

2.   系统组成

HPEPHMS 系统由传感器网络、边缘计算诊断主机、云计算大数据中心组成。

图2.1 系统组成图

3.   功能逻辑

本系统从功能能上分由在线综合诊断监测系统、故障隐患和预测与展示预警系统、智能网络化维保系统三部分组成。

图2.2 从系统功能划分系统组成图

综合监测系统

主要完成对自动扶梯的各系统设备的运行状态进行监控，主要由数据采集、特征提取、故障诊断、数据传输、结果呈现、应急通信、故障/事故处理辅助决策、故障处理决策通知、用户身份认证等功能模块组成。

主要监测内容包括：

ü   梯路系统健康状态监测与管理，包括梯路：梯级主轮、梯级辅轮、梯级踏板、梯级踢板、梯路导轨的健康状态监测与管理；

ü   主传动系统健康状态监测与管理，包括：电机、制动器：电机轴承、电机定子线圈、电机转子、电机转轴、工作制动器等健康状态监测与管理；减速箱、传动：减速箱轴承（4个）、减速箱齿轮（2个）、减速箱轴（2个）、链条驱动轮、链条等的健康状态监测与管理；附加制动器与主动轮：主轴轴承、主轴、从轴轴承、从轴、附加制动器、链条驱动轮以及链条的健康状态监测与管理；

ü   梯路张紧装置健康状态监测与管理，包括：上从动轮：下扶手驱动、扶手驱动系统、扶手导向系统、自动润滑系统、下扶手胶带压紧装置、张紧轮、扶手带防偏与托辊装置健康状态管理；

ü   扶手系统健康状态监测与管理，包括：扶手驱动轮：上扶手胶带压紧装置、驱动轮轴承、驱动轮的健康状态监测与管理；

ü   电气系统及安全装置健康状态监测与管理，包括：电气系统、牵引链张紧断裂保护装置、梳齿板安全保护开关、围裙板安全保护装置、扶手带出入口保护装置、梯级下陷保护装置、超速保护装置、梯级踏板防缺失保护装置、驱（传）动链断链保护开关、扶手带速度监测装置、扶手带防松（断裂）保护装置、楼层盖板保护装置、非操纵逆转保护装置、制动器松闸故障保护等的健康管理；

ü   梳齿板健康状态监测与管理。

 

网络化维保支持云计算大数据中心

实现自动扶梯关键系统及部件运营状态分析、关键系统及部件劣化趋势分析预警、关键系统及部件全生命周期统计分析预警、扶梯日常运营和检修分析、扶梯运营与检修过程管理等全方位流程管理和技术支持等。

故障隐患和剩余寿命与展示预警子系统

主要由数据管理、特征提取、故障隐患和预测、结果表达和解释 、故障隐患预警、结果呈现、应急通信等功能模块组成。

挖掘内容包括：设备与器件故障率统计和预测、设备与器件可靠性统计和预测、设备与器件剩余寿命评估预测、设备与器件生命周期老化预警、设备与器件关键特性临界值统计、设备与器件关键特性临界值预警。

采用挖掘与分析方法包括：关联分析、 聚类分析、分类分析、异常分析、特异群组分析和演变分析，深度学习（CNN、LSTM）等。

网络化维保系统

网络化维保系统自动扶梯维保流程管理、维保经验专家库管理、自动扶梯及各部件履历、物资库存管理 、维保辅助决策、维保资源状态、维保结果登记、维保发现故障登记、在线诊断决策等功能模块组成；主要包括：自动扶梯检修月度计划管理、自动扶梯检修日计划管理、自动扶梯状态检修报告、系统检测在线运行故障处理流程、故障隐患挖掘报告预警处理流程、计划检修报告故障处理流程、检修经验总结报告流程、自动配准故障和预警的处置预案、在线诊断、资料查询、设备与器件使用、维修历史追踪等。

 

技术特点

自动扶梯安全状态在线监测预警和网络化维保系统采用数字化感知、智能传感、智能诊断、多链路传输、大数据、云计算和工业互联网等技术。

Ø   采用数字化高速传感器技术，实现系统扶梯运营现场设备的简洁部署和关键部件工作状态的精细获取；

Ø   基于计算阶次（COT）跟踪+深度学习实现轴承故障特征的提取和诊断，基于人工智能算法对振动和定子电流信号联合分析法实现对电机、齿轮箱等机械、电气故障的特征提取和诊断，采用独有的基于声发射阵列信号处理与识别技术实现对梯级故障的特征提取和诊断，采用逻辑分析专家系统和深度学习进行故障诊断；

Ø   监测范围广，涵盖自动扶梯所有关键系统，尤其是对难以监测的梯级实现了精准监测和诊断，以整个扶梯为对象进行PHM管理。故障诊断类型多，可实现梯路系统、主传动系统、梯路张紧装置、扶手系统、梳齿板、电气系统、安全保护系统等的细化故障诊断，

Ø   采用故障率分布、关联统计分析、威布尔分布、贝努力分布等可靠性预测模型和LSTM深度神经网络模型实现维保大数据的处理、挖掘，进而进行扶梯和关键部件健康状态评估和预测；

Ø   采用B/S架构结合工业互联网方式构建扶梯生产维保管理系统，实现对扶梯维保的计划管理、资源管理、故障管理、技术管理等。

优势特性

Ø   监测、故障诊断、预测智能化精准可靠好用；

Ø   操作简单易用；

Ø   覆盖PHM全流程的解决方案；

Ø   监测覆盖全，面向整个扶梯级的监测；

Ø   系统模块化可裁剪；

Ø   数字化传感网、布线容易；

Ø   智能化自动诊断、具备自学习能力，简单易用；

Ø   基于RAMS分析和LSTM的故障隐患预测，备品备件需求预测为状态修提供数据支撑；

Ø   环境适应能力强、诊断效率高；