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一种电梯异常的声纹识别及故障诊断监控报警方法

阅读：147发布：2020-05-11

专利汇可以提供一种电梯异常的声纹识别及故障诊断监控报警方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种电梯异常的声纹识别及故障诊断监控报警方法。通过在电梯的曳引机区域、轿厢内设置一套专用的声纹采集装置，以及外部的故障诊断监控服务器设置了专用的电梯声纹识别校验及故障诊断监控报警装置，进而通过声纹识别实现对电梯的故障诊断及远程监控报警，能够通过声纹识别，快速准确地发现电梯异常状况，判断可能发生故障的部位，及时提醒监控人员进行处理，并且对轿厢内发生异常状况时，有智能语音对轿厢内的人进行语音提示。一旦电梯出现故障，或者出现异常状况，能够及时发现并进行报警处理，提高救援和维修的效率。，下面是一种电梯异常的声纹识别及故障诊断监控报警方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种电梯异常的声纹识别及故障诊断监控报警方法，其特征在于：该方法在电梯的曳引机区域、轿厢内设置一套专用的声纹采集装置，以及外部的故障诊断监控服务器设置了电梯声纹识别校验及故障诊断监控报警装置，所述曳引机区域中设置有曳引机声纹采集装置、视频监控装置和曳引机声纹数据发送模块，曳引机声纹采集装置实时采集曳引机工作现场的声纹数据；所述视频监控装置实时将曳引机的工作图像传输给后方的监控人员，曳引机声纹数据发送模块用于将曳引机声纹采集装置采集的声纹数据和视频监控装置采集的图像数据通过无线网络传输到故障诊断监控服务器中；
所述轿厢中设置有轿厢声纹采集装置、轿厢数据发送模块、轿厢数据接收模块、语音提示模块，所述轿厢声纹采集装置实时采集轿厢内的声纹数据，通过轿厢数据发送模块将轿厢声纹采集装置采集的声纹数据和图像数据通过无线网络传输到故障诊断监控服务器中，所述轿厢数据接收模块用于接收故障诊断监控服务器从无线网络发来的信号，并且轿厢数据接收模块与语音提示模块相连；
所述曳引机数据发送模块和轿厢数据发送模块将数据通过无线网络发送到故障诊断监控服务器的数据接收模块中，所述数据接收模块通过滤波器与声纹特征提取模块相连，利用滤波器进行滤波降噪，将无关的背景噪声过滤掉，得到滤波降噪后的声纹数据，然后声纹特征提取模块对降噪后的声纹数据进行特征提取，所述声纹特征提取模块与声纹数据库、语音模型库和特征校验模块相连，并且特征校验模块将特征提取模块提取的声纹特征与声纹数据库、语音模型库的数据进行特征校验，特征校验模块与识别码生成模块相连，识别码生成模块分别与报警模块和监控报警智能显示终端相连，识别码生成模块根据特征校验结果分别对曳引机的工作状况和轿厢内的使用状况生成状态识别码。通过曳引机状态识别码，给报警模块发出的报警信号，并在监控报警智能显示终端上显示曳引机运行状态存在异常以及可能发生故障的部位。通过轿厢状态识别码给报警模块发出报警信号，并在监控报警智能显示终端上显示轿厢内的状况。并将轿厢状态识别码通过无线发送模块将信号通过无线网络发送给轿厢数据接收模块，向轿厢内的语音提示模块发出指定的语音提示；
曳引机声纹采集装置实时采集曳引机工作现场的声纹数据，通过对声纹数据预处理降噪，并进行特征提取，从中提取出曳引机运行过程中的声纹特征数据，利用预先建立的声纹库对声纹特征参数模式识别校验，得到校验结果，根据校验结果生成曳引机状态识别码，完成故障诊断，如果曳引机状态识别码显示曳引机运行处于正常状态，则对预先建立的声纹库中的正常运行声纹模板进行适应性修改；如果曳引机状态识别码显示曳引机运行处于异常状态，给报警模块发出报警信号，并在监控报警智能显示曳引机运行状态存在异常以及可能发生故障的部位；
轿厢声纹采集装置实时采集轿厢内的声纹数据，通过对声纹信号进行预处理，并完成声纹信号的特征提取，根据已有的语音模型库和声纹模板，对声纹的特征参数进行模式匹配计算，完成识别判断，得出轿厢状态识别码，通过无线网络向轿厢内的语音提示模块发出指定的语音提示，同时在监控报警智能显示终端上显示轿厢内的异常或轿厢是否关人。
2.根据权利要求1所述的一种电梯异常的声纹识别及故障诊断监控报警方法，其特征在于：从曳引机声纹采集装置、轿厢声纹采集装置中接收的声纹信号，采用美尔倒频谱系数从声纹数据中提取MFCC系数，对声纹数据做短时傅里叶变换之后再求倒频谱，最后提取到声纹信号中的声纹特征数据。

说明书全文

一种电梯异常的声纹识别及故障诊断监控报警方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种电梯异常的声纹识别及故障诊断监控报警方法，属于电梯设备技术领域。

背景技术

[0002] 目前，电梯曳引机工作状况一般通过电梯维保人员在机房内通过经验来判断，这种检测方法具有很强的主观性，与维保人员的能力有很大的关系，因为需要人为判断曳引机的工作状况是否异常，所以无法做到实时检测，而且故障发生的部位较难判定。

[0003] 许多电梯轿厢中都没有配备视频监控系统，并且即使电梯中带有摄像头进行视频监控，但电梯数量较多，视频内无法听到电梯内的声音，而人工观察不能清楚的判断每一个电梯是否都在正常运行。对于很多人员违规乘梯的情况，监控人员不能提供及时有效的提示，出现较多不安全乘梯的行为。电梯一旦出现关人，很多人员不知道如何对外报警，容易造成被困人员恐慌，更有甚者会盲目自救，造成更大的安全事故发生。对于出现的异常乘梯行为和电梯关人状况，不能及时发现或者进行报警处理，导致救援和维修的滞后。

发明内容

[0004] 针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供可以通过实时采集目标区域的声纹信号，提取声纹信号中的声纹特征，并与声纹数据库和语音模型库中的模型进行识别校验，准确检测出异常状况，并能实时远程监控报警的一种电梯异常的声纹识别及故障诊断监控报警方法。

[0005] 本发明的目的是这样实现的：

[0006] 一种电梯异常的声纹识别及故障诊断监控报警方法，该方法在电梯的曳引机区域、轿厢内设置一套专用的声纹采集装置，以及外部的故障诊断监控服务器设置了电梯声纹识别校验及故障诊断监控报警装置，所述曳引机区域中设置有曳引机声纹采集装置、视频监控装置和曳引机声纹数据发送模块，曳引机声纹采集装置实时采集曳引机工作现场的声纹数据；所述视频监控装置实时将曳引机的工作图像传输给后方的监控人员，曳引机声纹数据发送模块用于将曳引机声纹采集装置采集的声纹数据和视频监控装置采集的图像数据通过无线网络传输到故障诊断监控服务器中；

[0007] 所述轿厢中设置有轿厢声纹采集装置、轿厢数据发送模块、轿厢数据接收模块、语音提示模块，所述轿厢声纹采集装置实时采集轿厢内的声纹数据，通过轿厢数据发送模块将轿厢声纹采集装置采集的声纹数据和图像数据通过无线网络传输到故障诊断监控服务器中，所述轿厢数据接收模块用于接收故障诊断监控服务器从无线网络发来的信号，并且轿厢数据接收模块与语音提示模块相连；

[0008] 所述曳引机数据发送模块和轿厢数据发送模块将数据通过无线网络发送到故障诊断监控服务器的数据接收模块中，所述数据接收模块通过滤波器与声纹特征提取模块相连，利用滤波器进行滤波降噪，将无关的背景噪声过滤掉，得到滤波降噪后的声纹数据，然后声纹特征提取模块对降噪后的声纹数据进行特征提取，所述声纹特征提取模块与声纹数据库、语音模型库和特征校验模块相连，并且特征校验模块将特征提取模块提取的声纹特征与声纹数据库、语音模型库的数据进行特征校验，特征校验模块与识别码生成模块相连，识别码生成模块分别与报警模块和监控报警智能显示终端相连，识别码生成模块根据特征校验结果分别对曳引机的工作状况和轿厢内的使用状况生成状态识别码。通过曳引机状态识别码，给报警模块发出的报警信号，并在监控报警智能显示终端上显示曳引机运行状态存在异常以及可能发生故障的部位。通过轿厢状态识别码给报警模块发出报警信号，并在监控报警智能显示终端上显示轿厢内的状况。并将轿厢状态识别码通过无线发送模块将信号通过无线网络发送给轿厢数据接收模块，向轿厢内的语音提示模块发出指定的语音提示；

[0009] 曳引机声纹采集装置实时采集曳引机工作现场的声纹数据，通过对声纹数据预处理降噪，并进行特征提取，从中提取出曳引机运行过程中的声纹特征数据，利用预先建立的声纹库对声纹特征参数模式识别校验，得到校验结果，根据校验结果生成曳引机状态识别码，完成故障诊断，如果曳引机状态识别码显示曳引机运行处于正常状态，则对预先建立的声纹库中的正常运行声纹模板进行适应性修改；如果曳引机状态识别码显示曳引机运行处于异常状态，给报警模块发出报警信号，并在监控报警智能显示曳引机运行状态存在异常以及可能发生故障的部位；

[0010] 轿厢声纹采集装置实时采集轿厢内的声纹数据，通过对声纹信号进行预处理，并完成声纹信号的特征提取，根据已有的语音模型库和声纹模板，对声纹的特征参数进行模式匹配计算，完成识别判断，得出轿厢状态识别码，通过无线网络向轿厢内的语音提示模块发出指定的语音提示，同时在监控报警智能显示终端上显示轿厢内的异常或轿厢是否关人。

[0011] 从曳引机声纹采集装置、轿厢声纹采集装置中接收的声纹信号，采用美尔倒频谱系数从声纹数据中提取MFCC系数，对声纹数据做短时傅里叶变换之后再求倒频谱，最后提取到声纹信号中的声纹特征数据。

[0012] 相比于现有技术，本发明的优点在于：

[0013] 本发明一种电梯异常的声纹识别及故障诊断监控报警方法通过在电梯的曳引机区域、轿厢内设置一套专用的声纹采集装置，以及外部的故障诊断监控服务器设置了专用的电梯声纹识别校验及故障诊断监控报警装置，进而通过声纹识别实现对电梯的故障诊断及远程监控报警，能够通过声纹识别，快速准确地发现电梯异常状况，判断可能发生故障的部位，及时提醒监控人员进行处理，并且对轿厢内发生异常状况时，有智能语音对轿厢内的人进行语音提示。附图说明

[0014] 图1为本发明一种电梯异常的声纹识别及故障诊断监控报警方法所使用的装置示意图。

[0015] 图2为图1中曳引机区域内部的模块连接关系示意图。

[0016] 图3为图1中轿厢内部的模块连接关系示意图。

[0017] 图4为图1中故障诊断监控服务器内部的模块连接关系示意图。

[0018] 图5为本发明一种电梯异常的声纹识别及故障诊断监控报警方法的曳引机监控的原理框图。

[0019] 图6为本发明一种电梯异常的声纹识别及故障诊断监控报警方法的轿厢监控的原理框图。

[0020] 图中标号说明：曳引机区域1、曳引机声纹采集装置1.1、视频监控装置1.2、曳引机数据发送模块1.3、轿厢2、轿厢声纹采集装置2.1、轿厢数据发送模块2.2、轿厢数据接收模块2.3、语音提示模块2.4、故障诊断监控服务器3、数据接收模块3.1、滤波器3.2、声纹特征提取模块3.3、声纹数据库3.4、语音模型库3.5、特征校验模块3.6、识别码生成模块3.7、报警模块3.8、监控报警智能显示终端3.9、无线发送模块3.10、无线网络4。

具体实施方式

[0021] 请参阅图1至图6，本发明涉及本发明一种电梯异常的声纹识别及故障诊断监控报警方法，该方法在电梯的曳引机区域1、轿厢2内，以及外部的故障诊断监控服务器3设置了一套专用的电梯声纹识别校验及故障诊断监控报警装置，所述电梯声纹识别校验及故障诊断监控报警装置分别设置在曳引机区域1中、轿厢2内和外部的故障诊断监控服务器3中，进而实现远程对电梯的曳引机、轿厢状态进行监控和故障报警。

[0022] 所述曳引机区域1中设置有曳引机声纹采集装置1.1、视频监控装置1.2和曳引机数据发送模块1.3，所述曳引机声纹采集装置1.1为麦克风阵列，曳引机声纹采集装置1.1设置于曳引机区域1内，用于实时采集曳引机工作现场的声纹数据；所述视频监控装置1.2设置于曳引机区域1内，用于实时将曳引机的工作图像传输给后方的监控人员，视频监控装置1.2可以自动开启或者由监控人员遥控开启，对现场进行辅助观察以获取更准确的现场情况，便于电梯维修人员发现问题，提高维护效率，此外这些视频监控装置1.2平时可处于待机状态以节省能源，同时也避免占用监控人员过多的精力，当通过声纹识别判断出曳引机运行存在异常时再开启；所述曳引机声纹采集装置1.1、视频监控装置1.2均与曳引机数据发送模块1.3相连，曳引机数据发送模块1.3用于将曳引机声纹采集装置1.1采集的声纹数据和视频监控装置1.2采集的图像数据通过无线网络4传输到故障诊断监控服务器3中。

[0023] 所述轿厢2中设置有轿厢声纹采集装置2.1、轿厢数据发送模块2.2、轿厢数据接收模块2.3、语音提示模块2.4，所述轿厢声纹采集装置2.1为一个拾音器，可以实时采集轿厢2内的声纹数据，通过轿厢数据发送模块2.2将轿厢声纹采集装置2.1采集的声纹数据通过无线网络4传输到故障诊断监控服务器3中，所述轿厢数据接收模块2.3用于接收故障诊断监控服务器3从无线网络4发来的信号，并且轿厢数据接收模块2.3与语音提示模块2.4相连，语音提示模块2.4用于将故障诊断监控服务器3反馈的提示语音播放出来。

[0024] 所述曳引机数据发送模块1.3和轿厢数据发送模块2.2将数据通过无线网络4发送到故障诊断监控服务器3的数据接收模块3.1中，其中无线网络4可以是WiFi，也可以是3G/4G，所述数据接收模块3.1用于接收曳引机数据发送模块1.3和轿厢数据发送模块2.2测得的声纹信号和视频信号，数据接收模块3.1通过滤波器3.2与声纹特征提取模块3.3相连，利用自适应最小均方差(LMS)滤波器将数据接收模块3.1接收到的声纹信号进行滤波降噪，得到滤波降噪后的声纹数据，将无关的背景噪声(如人声、控制柜内发出的声音，排风扇声等等)过滤掉，然后声纹特征提取模块3.3对降噪后的声音数据进行特征提取，所述声纹特征提取模块3.3声音数据特征提取的方法：采用的是美尔倒频谱系数(MFCC)，从声纹数据中提取MFCC系数，对声纹数据做短时傅里叶变换之后再求倒频谱，最后从曳引机声纹采集装置
1.1、轿厢声纹采集装置2.1中接收的声纹信号中提取声纹特征数据，所述声纹特征提取模块3.3，声纹数据库3.4、语音模型库3.5和特征校验模块3.6相连，其中声纹数据库3.4存储有曳引机正常工作、运行异常时的声纹特征数据模型，狗叫声，电动车进入电梯时的声响等声纹模型，并且会根据特征校验模块3.6的校验结果对其声纹模型进行适应性修改。语音模型库3.5存储有轿厢内人员被困呼救的特定词语、语句等，其中曳引机的故障诊断是通过特征校验模块3.6将声纹特征提取模块3.3提取的声纹特征与声纹数据库3.4声纹模型进行模式识别校验，得到曳引机状况校验结果。其中轿厢内的使用状况诊断通过特征校验模块3.6将声纹特征提取模块3.3提取的声纹特征与声纹数据库3.4、语音模型库3.5声纹模型进行模式识别校验，得到轿厢状况校验结果。

[0025] 特征校验模块3.6与识别码生成模块3.7相连；识别码生成模块3.7分别与报警模块3.8和监控报警智能显示终端3.9相连，识别码生成模块3.7可以根据特征校验模块3.6得出的校验结果对曳引机工作时的正常和异常状况生成曳引机状态识别码，对轿厢内电梯困人、动物进入、电动车进入等异常进入状况，生成轿厢状态识别码，通过不同的状态识别码，给报警模块3.8发出相对应的报警信号，并能在监控报警智能显示终端3.9上显示近一段时间内的报警信息，及可能发生故障的部位。状态识别码通过无线发送模块3.10将信号通过无线网络4发送给轿厢数据接收模块2.3，向轿厢内的语音提示模块2.4发出指定的语音提示。

[0026] 本发明一种电梯异常的声纹识别及故障诊断监控报警方法为：

[0027] 曳引机声纹采集装置实时采集曳引机工作现场的声纹数据，通过对声纹数据预处理降噪，并进行特征提取，从中提取出曳引机运行过程中的声纹特征数据，利用预先建立的声纹库对声纹特征参数模式识别校验，得到校验结果，根据校验结果生成曳引机状态识别码，完成故障诊断。如果曳引机状态识别码显示曳引机运行处于正常状态，则对预先建立的声纹库中的正常运行声纹模板进行适应性修改；如果曳引机状态识别码显示曳引机运行处于异常状态，给报警模块发出报警信号，并在监控报警智能显示曳引机运行状态存在异常以及可能发生故障的部位。

[0028] 轿厢声纹采集装置实时采集轿厢内的声纹数据，通过对声纹信号进行预处理，并完成声纹信号的特征提取，根据已有的语音模型库和声纹模板，对声纹的特征参数进行模式匹配计算，完成识别判断，得出轿厢状态识别码，通过无线网络向轿厢内的语音提示模块发出指定的语音提示，同时在监控报警智能显示终端上显示轿厢内的异常或轿厢是否关人。

[0029] 以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。

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