Elevators are the main means of transport in buildings. A malfunction of an elevator in operation may cause in convenience to users. Furthermore, fatal accidents, such as injuries and death, may occur to the passengers also. Therefore, it is important to prevent failure before accidents happen. In related studies, preventive measures are proposed through analyzing failures, and the lifespan of elevator components. However, these methods are limited to existing an elevator model and its surroundings, including operating conditions and installed environments. Vibration occurs when the elevator is operated. Experts have classified types of faults, which are symptoms for malfunctions (failures), via analyzing vibration. This study proposes an artificial intelligent model for classifying faults automatically with deep learning algorithms through elevator vibration data, hereby preventing failures before they occur. In this study, the vibration data of six elevators are collected. The proposed methodology in this paper removes "the measurement error data" with incorrect measurements and extracts operating sections from the input datasets for proceeding deep learning models. As a result of comparing the performance of training five deep learning models, the maximum performance indicates Accuracy 97% and F1 Score 97%, respectively. This paper presents an artificial intelligent model for detecting elevator fault automatically. The users’ safety and convenience may increase by detecting fault prior to the fatal malfunctions. In addition, it is possible to reduce manpower and time by assisting experts who have previously classified faults.

머신러닝 기법의 발달과 함께 기계에서 발생하는 다양한 종류(진동, 온도, 유량 등)의 데이터를 활용하여 기계의 상태를 진단하고 이상 탐지 및 비정상 분류 연구도 활발히 진행되고 있다. 특히 진동 데이터를 활용한 회전 기계의 상태 진단은 전통적인 기계 상태 모니터링 분야로 오랜 기간 동안 연구가 진행되었고, 연구 방법 또한 매우 다양하다. 본 연구에서는 가정용 에어컨에 사용되는 로터리 압축기에 가속도계를 직접 설치하여 진동 데이터를 수집하는 실험을 진행하였다. 데이터 부족 문제를 해결하기 위해 데이터 분할을 수행하였으며, 시간 영역에서의 진동 데이터로부터 통계적, 물리적 특징들을 추출한 후, Chi-square 검증을 통해 고장 분류 모델의 주요 특징을 추출하였다. SVM(Support Vector Machine) 모델은 압축기의 정상 혹은 이상 유무를 분류하기 위해 개발되었으며, 파라미터 최적화를 통해 분류 정확도를 개선하였다.

In this paper, classification of spall and crack faults of gear teeth is studied by applying the ensemble empirical mode decomposition(EEMD) for the gear transmission error(TE). Finite element models of the gears with the two faults are built, and TE is obtained by simulation of the gears under loaded contact. EEMD is applied to the residuals of the TE which are the difference between the normal and faulty signal. From the result, the difference of spall and crack faults are clearly identified by the intrinsic mode functions(IMF). A simple test bed is installed to illustrate the approach, which consists of motor, brake and a pair of spur gears. Two gears are employed to obtain the TE for the normal, spalled, and cracked gears, and the type of the faults are separated by the same EEMD application process. In order to quantify the results, crest factors are applied to each IMF. Characteristics of spall and crack are well represented by the crest factors of the first and the third IMF, which are used as the feature signals. The classification is carried out using the Bayes decision theory using the feature signals acquired through the experiments.

현재 진동 정보를 통해 기계 설비의 상태나 고장 유무를 판단하는 연구들이 다수 진행 중에 있는데, 대부분의 연구에서는 설비에 대한 진동을 모니터링하거나 고장 유무를 판별하여 사용자에게 알리는 수준이다. 본 논문에서는 진동 정보 적용 대상을 선박으로 정하고, 진동에 의한 고장 진단과 판별을 보다 정교하게 수행하는 선박 엔진 감지 기법과 시스템을 제안하였다. 일차적으로 이중화된 진동 정보 판별 기법을 적용하여 진동 정보를 확인한 다음에 고장 유무를 검사한다. 만일 고장이 발생한 경우에는 적분을 이용하여 고장 진동 파형에 대한 넓이를 기준으로 어떤 유형의 고장인지를 판별할 수 있는 기법을 적용하였다. 또한 선박의 진동 경향 분석과 엔진 안전 보존을 목적으로 진동 정보를 데이터베이스에 저장하고 추적할 수 있도록 시스템을 구현하였다. 제안 시스템을 선박 엔진의 고장 판별 유무와 고장 진동 파형 감별 인자에 대해 실험을 수행한 결과 고장 판별은 약 98% 정확성을 가졌고 고장 진동 파형 감별에서는 약 72% 정확성을 가졌다.