Überwachung von außen nach innen

Erkunden der prädiktiven Fernüberwachung von Türen und zugehörigen Sensoren

von Dan Bryant und Marty Blackmon

Türen und Überwachungsgeräte erklärt

Aufzugstüren und die Ausrüstung zur automatisierten Steuerung gibt es in allen Formen und Größen. Dieser Artikel konzentriert sich auf automatische horizontale Schiebetüren (ohne vertikale Schiebetüren an Lastenaufzügen) und die Fernüberwachung vom Außenbeobachter (von außen nach innen) im Gegensatz zu einer OEM-Überwachung.

Es gibt viele verschiedene Arten von Personenaufzügen. Zu den am weitesten verbreiteten gehören Single-Opening (Single-Slide), Center-Opening, Two-Speed ​​und Center-Opening Two-Speed ​​(was beim Einrichten und Warten mühsam sein kann). Natürlich gibt es auch andere weniger verbreitete Typen, und einige Unternehmen bauen erfolgreich kundenspezifische Türtypen mit automatisierter Ausrüstung.

Die automatische Türausrüstung hat sich von einfachen Gleichstromsteuerungen (DC) mit Endschaltern zum Öffnen und Schließen zu digitalen Open-Loop-Steuerungen mit Endschaltern sowie zu digitalen Closed-Loop-Steuerungen entwickelt, die keine Endschalter benötigen. Einige Hersteller verwenden sie jedoch immer noch, um Redundanz bereitzustellen, da die Aufzugsindustrie aus Sicherheitsgründen Redundanz aufrechterhält.

Bei so vielen verschiedenen Arten von Türausrüstungen kann es schwierig sein, die Hardware und Software für die Überwachung der Türen und die Auswertung der Daten zu entwickeln. Einer der gängigsten Ansätze dabei ist die Verwendung von Beschleunigungsmessern und Algorithmen, die eine Schwingungsanalyse durchführen. Bei diesem Ansatz werden Sensoren wie Fotosensoren mit Reflexfolie hinzugefügt, um den Türzustand zu analysieren. Eine gut durchgeführte Schwingungsanalyse kann Telemetrie für die Aktivität des Türfahrrads liefern sowie Anomalien aufdecken, die auf eine schlechte Leistung und/oder Teileausfälle hinweisen können. Genügend Daten und maschinelles Lernen (ML) können eine höhere Analyseebene bieten, die eines Tages feststellen kann, welche Teile abgenutzt oder gebrochen sind.

Derzeit wird bei mehreren Unternehmen, die Fernüberwachung an die Aufzugsindustrie verkaufen, viel Forschung zur Schwingungsanalyse durchgeführt. In diesem Artikel werden die Unterschiede im Ansatz von Datahoist zur Lösung dieses Rätsels beschrieben.

Ihr Autorenunternehmen

Datahoist verfügt über mehr als 35 Jahre Erfahrung in der Wartung und Diagnose von Aufzugsproblemen, mit weiteren 50 kombinierten Teamjahren in der Entwicklung von Technologien in verschiedenen Branchen. Da wir über mehrere Jahrzehnte integrierte Überwachungslösungen entwickelt haben, können wir alle Vor- und Nachteile der verschiedenen Ansätze auf dem Markt verstehen. Wir können den Gesundheitstrend eines Aufzugs bestimmen, der Türprobleme umfasst, indem wir eine Kombination aus Domänenwissen und der zum Patent angemeldeten Technologie von Datahoist verwenden. Wir glauben, dass ein Verständnis von Logiksignalen für ein umfassendes Verständnis des Zustands von Industrieanlagen wie Aufzugstüren erforderlich ist. Die Fehlersuche bei Türgeräten hat im Laufe der Jahre gezeigt, dass logische Schaltkreise und Schalter viele der Türausfälle verursachen können, die zu Servicebesuchen und Reparaturen führen. Türöffnungs- und -schließgrenzen, Türsicherheit, Torschalter und Verriegelungssignale sind ebenfalls der Schlüssel zur Leistungssteigerung. Diese Signale gibt es in verschiedenen Spannungspegeln und -typen. Die Betriebseigenschaften (wie Active High oder Low) und sogar der Zugriff auf diese Signale variieren von einem Gerätetyp zum anderen.

Datahoist wurde geschaffen, um Informationen bereitzustellen, um präventives Wartungs-Know-how zu ersetzen und es letztendlich Aufzugsserviceunternehmen zu ermöglichen, einen besseren Service und eine längere Lebensdauer der Ausrüstung zu erhalten. Wir haben Erfahrung aus erster Hand in der Wartung und Modernisierung von Aufzugsanlagen, in der Führung von Aufzugsunternehmen und im Besitz von Aufzugsunternehmen.

Eine Kombination aus Wissensverlust und verstärkter sozialer Distanzierung hat die Technologie in der Industrie- und Aufzugswelt vorangetrieben. Es gibt keine Anzeichen einer Verlangsamung. Wir müssen Lösungen entwickeln, um die Sicherheit von Servicetechnikern und Kunden zu gewährleisten.

Unsere kundenspezifische Technologie ermöglicht es uns, die Türmuster zu lernen und das Türverhalten mit hochpräzisen Eingangserfassungsalgorithmen von Sensoren über Edge- und Cloud-Computing-Analysesysteme zu beschreiben. Mit diesen Daten liefert eine weitere Analyseebene Daten zur vorausschauenden Instandhaltungsqualität. Über die verschiedenen Rechen- und Datenspeicherebenen hinweg liefert das System Informationen über Türzyklen, Anomalien und Datenanalysen zur Fehlersuche. Ein Beschleunigungsmesser, der zur Beschreibung und Analyse der Bewegung der Aufzugskabine und des Antriebssystems verwendet wird, verdoppelt auch die Schwingungsanalyse der Türausrüstung und trägt zur Anomalie- und Gesundheitsanalyse bei.

In einigen Fällen wird ML verwendet, um bestimmte Probleme mit Türen zu extrahieren. Domänenexpertise, bei der Algorithmen auf der Grundlage eines Expertenverständnisses über die Funktionsweise der Geräte entwickelt werden, ist eine weitere ältere Methode, die von mehreren Firmen verwendet wird. Entlang der Lernkurve der Fernüberwachung befindet sich eine Ebene, die als zustandsbasierte Überwachung bezeichnet wird. Dies ist keine Vorhersage, aber es ist eine bessere Möglichkeit, Telemetrie für die Wartung zu erhalten. Das Entwerfen und Erstellen von Software, die ein fehlerfreies System beschreibt, ist eine teurere Möglichkeit, ein automatisiertes Warnsystem für Benachrichtigungen und Berichte über den Gerätebetrieb zu erstellen. Umgekehrt ist diese Art der Überwachung anfällig für Fehlalarme, was die Serviceteams zusätzlich belastet. Es hilft jedoch bei dem sich verschlechternden Fachwissen der Aufzugsindustrie in der vorbeugenden Wartung.

Es gibt eine Zukunft, auf die die gesamte Branche hinarbeitet, die nicht nur Ausfälle vorhersagt, sondern dem Techniker auch sagt, welches Teil und mit welchen Werkzeugen ausgetauscht werden muss.

Aktuelle Branchendilemmata

Der Wissensverlust oder „Brain Drain“ bei Fachkräften (insbesondere in der Aufzugsbranche) ist real und oft das große Problem. Die Branche verliert viel diagnostisches Fachwissen, da Aufzugsservice-Experten jedes Jahr in größerer Zahl in den Ruhestand gehen. COVID-19 hat diese Situation verschärft und Unternehmen in allen Märkten gezwungen, nach neuen Wegen zu suchen, um die vielen Aufzüge auf der ganzen Welt so effizient wie möglich in Betrieb zu halten. Diese Kombination aus Wissensverlust und verstärkter sozialer Distanzierung hat die Technologie in der Industrie- und Aufzugswelt vorangetrieben. Es gibt keine Anzeichen einer Verlangsamung. Wir müssen uns dafür einsetzen, Lösungen zu entwickeln, um die Sicherheit von Servicetechnikern und Kunden zu gewährleisten.

Mit installierten Datahoist-Geräten können Servicetechniker ihre Aufzugstür und Gesundheitstrends von überall auf der Welt auf ihrem Telefon, Laptop oder Computer sehen. Diese Fernsichtfunktion ermöglicht es Technikern, sich auf Aufzüge mit Türproblemen zu konzentrieren und diese früher einzuplanen und zu reparieren, anstatt einen kalenderbasierten Ansatz für Vor-Ort-Besuche zu verwenden, der zu häufigen Aufzugsstillständen führt.

Ein weiterer Nebeneffekt von COVID-19 ist, dass viele entlassene Arbeitnehmer, die kurz vor dem Ruhestand stehen, sich möglicherweise jetzt für den Ruhestand entscheiden, was das Problem der Abwanderung von Fachkräften nur noch verstärkt. Neuere Arbeitnehmer haben nicht die gleichen diagnostischen Fähigkeiten wie ihre Kollegen. Diese wertvollen Fähigkeiten sind bei der zunehmenden Arbeitsbelastung, die heute von Technikern gefordert wird, und dem Mangel an Mentoring aufgrund des gleichen Problems, dass zu viele Experten aus dem Beruf ausscheiden, nicht leicht zu vermitteln.

Daten- und Berichtsstrukturen für Aufzüge

Datahoist führt Analysen durch, die den Gerätebetrieb für die Eingabe in die Vorhersageanalyse beschreiben. Wir haben festgestellt, dass wir das Problem von falsch positiven Ergebnissen nicht haben. Vielmehr verfügen wir über Daten, die den Zustand der Ausrüstung, einschließlich der Türen, genau beschreiben. In datenwissenschaftlichen Kreisen wird diese Low-Level-Analyse unter anderem als „Data Wrangling“ bezeichnet. Gut gemacht und in Kombination mit Domänenexpertise kann Data Wrangling Daten bereinigen und für viel genauere Vorhersagemodelle bündeln. Der Rest dieses Artikels befasst sich jedoch mit der Verwendung von Daten- und Berichtsstrukturen im Aufzugsbetrieb.

Die Kommunikation mit dem Controller ist eine weitere Methode der Datenerfassung und wird von einigen Monitortypen verwendet. Dies ist sowohl für die Validierung der Analysen als auch für die Anzeige des Echtzeitstatus der Ausrüstung nützlich. Die Verwendung von IOmap und serieller Kommunikation kann eine weitere Verständnisebene hinzufügen, indem festgestellt wird, ob ein Unterschied zwischen der externen Beobachterausrüstung und der Sicht des Controllers besteht. Die Erfahrung hat gezeigt, dass genaue Sensoren und Datenverarbeitung von externen Beobachtergeräten viel genauere Informationen liefern.

Mit der Weiterentwicklung moderner Mikrocontroller-Einheiten (MCUs) verfügen wir jetzt über leistungsstarke, schnelle und zuverlässige Einheiten mit der Fähigkeit, eingebettete ML am Edge auszuführen (um einen Einstiegspunkt in Unternehmens- oder Service-Provider-Kernnetzwerke zu bieten). Mit den neuesten verfügbaren MCUs erreicht Datahoist einen Punkt, an dem es einen "alles der oben genannten" Ansatz bieten kann, um den Zustand von Aufzügen rund um die Uhr anzuzeigen.
Die Installationszeiten können je nach Fernüberwachungsgerät und Sensor variieren. Wenn das Gerät schwingungsanalysebasiert ist, kann die Installation einige Minuten dauern. Wenn ein zusätzlicher Sensor wie ein Fotosensor hinzugefügt wird, kann es etwas länger dauern. Der Datahoist SOTL5® benötigt beispielsweise fünf bis acht diskrete Eingänge an der Oberseite der Kabine, um genaue Daten für jeden Aufzug bereitzustellen, im Gegensatz zu Schätzungen auf der Grundlage einer einfachen Schwingungsanalyse. Dennoch sollte die Installation für einen erfahrenen Techniker 2 Stunden oder weniger dauern.

Die Zukunft

Diese unterschiedlichen Ansätze entstammen unterschiedlichen Visionen der Fernüberwachung. Der Markt ist groß, und die Technologie ist jung und entwickelt sich weiter. Datahoist begrüßt und respektiert all diese Ansätze und die Menschen, die daran arbeiten, die Zukunft der globalen Mobilität und des vertikalen Transports zu verbessern. Es gibt eine Zukunft, auf die die gesamte Branche hinarbeitet, die nicht nur Ausfälle vorhersagt, sondern dem Techniker auch sagt, welches Teil und mit welchen Werkzeugen ausgetauscht werden muss. Tatsächlich wird das System der Zukunft die Teile bestellen, bevor es zum Ausfall kommt. Dies ist jedoch ein Thema für einen anderen Artikel.