基于MEMS加速度计的电梯运动轨迹跟踪检测方法文献综述

1. 文献综述（或调研报告）：
2. 电梯运动轨迹参数计算方法

GB/T 24474-2009（源自国际标准ISO18738-1:2003Lifts (elevators) – Measurement of Lift Ride Quality，以下简称标准）^[7][8]对与电梯乘运质量相关的振动和噪声信号的定义、测量、处理和表达方面进行了统一，约定了电梯乘运质量技术指标，目的在于减少因信号采集和量化方法的不同而引起的电梯乘运质量测量结果的差异。

为了最大限度地减少电梯行业特有的外部因素的不利影响，标准规定测量过程的先决条件和方法，以及每个信号量化的相关边界（起点和终点）。如图所示，在电梯的一次运行过程（启动到停止）中，对z轴加速度信号定义了4个界限。其中，界限0表示电梯离开端点楼层开始关门前至少0.5s，界限1表示电梯开始运行后离开端点楼层500mm，界限2表示电梯到达端点楼层停止运行前500mm，界限3表示电梯到达端点楼层，停止运行或门完全打开（以最后发生的动作为准）后至少0.5s。界限1和界限2是根据经验得来的，目的在于将电梯运行信号与曹门电梯门引起的信号分离开来。在极少数情况下，允许调整这两个界限。界限0和界限3包括了电梯的运行和结束，能够确保速度计算的准确度。

图1 典型z轴加速度信号的计算界限

该标准规定加速度和减速度数据通过对原始加速度信号进行10Hz低通滤波（2阶巴特沃斯滤波）后计算，加加速度在10Hz滤波后的加速度信号中计算，运用最小二乘法拟合直线计算斜率得出加速度信号的时间函数，振动信号使用ISO 8041定义的全身、和轴计权系数和频带限制进行频率计权，模拟人体对振动的响应，电梯的速度值可直接测量或通过10Hz低通滤波加速度信号的积分计算。

市场上的电梯性能检验系统产品，例如EVA-625^[9]、 LiftPC mobile diagnose^[10]等，均都按照ISO 18738和ISO 8041中规定的数据处理方法完成参数计算，两标准都已是评价电梯承运质量的规范性文件，本文也按照标准规定内容进行参数计算，对标准中未规定的承运质量指标进行适当拓展，进一步计算电梯运行的方向上的位移和电梯运行轨迹，并基于振动信号进行频谱分析(FFT)对电梯进行故障诊断。

1. 电梯性能参数计算计算与评价方法

标准GB/T 24474-2009中规定的量化电梯性能参数如表1所示，其中最大加速度和最大减速度分别是加速度和减速度信号中的最大值，A95加速度在最大速度的5%到95%的范围内计算，指95%采样数据的加速度小于或等于的值，同理A95减速度在最大速度的95%到5%的范围内计算；最大加加速度是上文中界限0到界限3之间加加速度信号的最大绝对值；水平振动（和轴），最大振动峰峰值和A95振动峰峰值在界限1和界限2之间的范围计算，最大振动峰峰值是指在界限内所以峰峰值的最大绝对值，A95振动峰峰值是指在所定义界限内95%的峰峰值小于或等于的值；垂直振动（轴），最大振动峰峰值和A95振动峰峰值在界限1和界限2之间的范围计算，恒加速度区域，写入最大和A95振动峰峰值，变加速度，写入最大振动峰峰值；最大速度是速度的最大绝对值，V95速度计算的界限范围是：从加速段最大速度的95%后1s到减速段最大速度的95%前1s。根据上文中计算得到的电梯运动轨迹参数在规定范围内寻找最大绝对值和95%采样数据小于或等于的值即可得到电梯性能参数。

表1电梯性能指标