CN101883730A - 电梯通道中人员的被动探测 - Google Patents

Abstract

本发明涉及由电梯轿厢(14)携带的被动红外探测器(20，22，24，26，28)，其探测在电梯轿厢(14)顶部上或其下方的电梯通道(12)中人员的存在。该被动红外探测器(20，22，24，26，28)也可用来探测在没有电梯存在时打开的楼梯平台门。

Description

电梯通道中人员的被动探测

【技术领域】

本发明涉及电梯，具体涉及用来探测在电梯轿厢顶部上或轿厢上方或下方的电梯通道中人员的存在、或在没有电梯存在于楼梯平台处时打开楼梯平台门的系统和方法。

【背景技术】

电梯安全系统已发展到可保护可能进入电梯通道并可能被电梯轿厢在电梯通道内的运动所伤害的人员。电梯机械师和建筑维护人员可能有时需要进入在电梯轿厢顶部上或在电梯通道底部的底坑中的电梯通道。

当需要进入电梯轿厢的顶部时，机械师通常打开轿厢的当前位置上方的楼层的电梯通道门并攀爬到轿厢顶部上来实施检查、维护或修理。在轿厢的顶部上通常提供有检查开关，以便机械师能够阻止轿厢做出不期望的运动。

进入底坑区域通常是当电梯轿厢位于电梯通道中较高的楼层时通过打开最低停靠楼层的电梯通道门而实现的。可以提供底坑紧急开关，以便当机械师在底坑中工作时进入底坑的机械师能够禁止电梯轿厢向下运动进入底坑。

电梯安全系统还必须考虑未获授权人员有机会进入电梯通道的可能性。电梯漫游者(Elevator surfer)已发现绕过安全装置的方法并有机会进入电梯通道，这样他们可以在电梯轿厢在通道内上下行驶时乘坐在电梯轿厢的顶部上。

电梯安全系统通常利用安全链，其包括在各电梯通道门上的通道门接点(contact)，这些接点与电源和电梯的驱动马达以串联方式连接。轿厢检查开关的顶部和底坑紧急制动开关也可以以安全链方式连接。单个通道门接点的打开将断开电源与驱动马达之间的连接，并在只要通道门处于打开时阻止轿厢的运动。

在正常停靠在某一楼层期间，电梯通道门和电梯轿厢门将打开一小段时间以允许乘客进入或离开电梯轿厢。这些门然后将重新关闭，而安全链被关闭以便轿厢能够在通道中运动至其下一停靠站。

如果当轿厢不处于邻近某一电梯通道门的位置时该通道门被人为打开(即发生了通道门的非正常打开)，安全系统将阻止电梯的正常运行直到由非正常打开导致的闭锁状态被安全地清除。安全系统基于在通道门的非正常打开发生的任何时候一个人员或多个人员可能已进入电梯通道的假设运行。为防止当通道门处于打开时可能已进入通道的获授权或未获授权人员的可能受伤，电梯系统进入防止电梯运动的停机状态直到接着采取特殊程序。在过去，当已经发生安全停机状态时，电梯系统到正常运行的复原需要由维护人员作手动复原。由维护人员做手动复原的需要保证了电梯系统是安全的，在运行重新开始之前没有人员位于电梯通道中。然而这确实导致了增加的维护费用。此外，在一些建筑中，禁用电梯直到能够由维护人员实施现场复原是不方便且是有问题的。例如，在医院中当病人需要从一个楼层被移送到另一个楼层时，持续一段时间丧失电梯的使用可能成问题。

并非电梯通道门的每次打开都导致人员逗留在电梯通道内。例如，电梯检查员可能短暂地打开通道门作为正常检查的一部分。由检查员打开通道门这种情况能够产生停机状态，这种停机状态需要机械师视察现场以确认电梯通道中无人员并确认正常电梯运行可安全地重新开始。

使用电梯通道安全链的系统的示例被描述于由Frank M.Sansevero申请的名称为“Elevator Hoistway Access Safety(电梯通道进入安全)”的第6,223,861号美国专利、由Helio Tinone和Frank W.Adams申请的名称为“Hoistway Access Detection System(电梯通道进入探测系统)”的第6,603,398号美国专利、由Michael Gozzo、Robert G.Morgan和Alberto Vecchiotti申请的名称为“Wireless Safety Chain For Elevator System(用于电梯系统的无线安全链)”的第6,467,585号美国专利以及由Wolfgang M.Schoppa和Axel Steffen Gerwing申请的名称为“Hoistway Intrusion Detection(电梯通道闯入探测)”的第6,550,585号美国专利中。所有这些专利被转让给奥蒂斯电梯公司(Otis Elevator Company)。Sansevero的第6,223,861号美国专利允许电梯轿厢在电梯通道门的打开发生而不伴随轿厢门的打开时以检查速度运动。Tinone等的第6,603,398号美国专利描述了一种使用多个安全链的电梯通道进入探测系统。Gozzo等的第6,467,585号美国专利使用与安全链部件相关的无线收发器以提供无线安全链。

Schoppa等的第6,550,585号美国专利描述了一种用于电梯的安全系统，其包括运动传感器以探测电梯通道内人员的运动。当作为电梯通道门的非正常打开的结果的安全停机已发生时，如果电梯机井监控设备(shaft monitoring device)在预设时间段(诸如5到10分钟)期间未在电梯通道中探测到人员，安全控制系统将自动地把电梯复原到正常运行状态。电梯机井监控设备可包括超声或红外运动传感器、连接到图像分析仪的摄像机或者配在轿厢顶部上或在电梯通道底坑中的负载敏感垫。

由Richard J.Leone、Robert F.Cummins、Joseph Vitiello和Thomas Brochhagan申请的名称为“Elevator Shaftway Intusion Device(电梯井道闯入设备)”的第5,283,400号美国专利也描述了一种安装在电梯轿厢上的闯入探测器以探测未获授权到电梯轿厢顶部的进入。闯入探测器感测由进入探测区域的闯入者引起的能量场的扰动。能量场可以是在红外、无线电频率或微波频带内的电磁能，或是在超声波频带中的声能。

由Steven M.Skolnick、Chester J.Slabinski和Frank M.Sansevero 申请的名称为“Automatic Protection of Elevator Mechanics(电梯机械师的自动保护)”并转让给奥蒂斯电梯公司的第6,202,797号美国专利描述了一种安全系统，其中电梯机械师当在电梯通道底坑中或在轿厢顶部上时佩戴诸如发射器的便携设备。轿厢顶部和底部上的感测设备被便携设备激活以导致紧急停靠并警告机械师。

【发明内容】

电梯通道内的潜在不安全状态由包括被动红外探测器和本地处理器的系统探测，该本地处理器基于来自红外探测器的信号产生输出。被动红外探测器可以被定位在例如电梯轿厢顶部上或下方或在电梯通道的底坑区域中。

在另一方面，本发明包括被定位以感测来自电梯轿厢上方和下方的红外辐射的被动红外探测器。与被动红外探测器通信的控制器根据(as a function of)来自被动红外探测器的信号控制电梯轿厢的运行，来自被动红外探测器的信号表示在电梯通道中人员的存在、打开的楼梯平台门的存在或者在打开的楼梯平台门处人员的存在。

【附图说明】

图1示出了包括被动红外探测器系统的电梯系统的示意图，其中被动红外探测器系统用于探测人员的存在和打开的电梯通道门的存在。

图2为显示被动红外探测器组合体的示意图。

图3A和3B为说明图1中的电梯系统的正常模式运行和停机运行的流程图。

【具体实施方式】

图1为电梯系统10的示意图，该电梯系统使用被动红外探测来探测在电梯通道12内人员的存在并探测打开的电梯通道门的存在。电梯系统10包括电梯通道12、电梯轿厢14、电梯控制器16、通信总线18、轿厢顶部(TOC)被动红外探测器20和22、轿厢底部(BOC)被动红外探测器24以及底坑区域被动红外探测器26和28。

电梯控制器16控制电梯轿厢14在电梯通道12内的运动。电梯控制器16响应由使用者按压在各楼层上的楼梯平台处的按钮产生的所有呼叫信号，也响应通过在电梯轿厢14内的电梯控制面板提供的选择具体楼层的输入。电梯控制器16还形成电梯通道安全链的一部分，该安全链阻止电梯系统10的正常运行直到闭锁状态(由电梯通道门的非正常打开导致)已被安全地清除。安全链基于如果电梯通道门的非正常打开已发生而一个人员或多个人员可能已进入电梯通道12的假设运行。为防止对可能已通过打开的电梯通道门进入通道12的人员的可能的伤害，电梯控制器16进入阻止电梯轿厢14的运动的停机状态直到接着采取特殊程序。

电梯控制器16通过通信总线18与被动红外探测器20、22、24、26和28连接。探测器20-28被用来确认已假定处于电梯通道12中的人员的存在或不存在。基于从探测器20-28接收到的数据，电梯控制16能够确认是否有任何人员位于电梯通道12内，如果没有，其能复原安全链以视情况允许正常运行或者特殊电梯运行。

在示于图1中的实施例中，各探测器20-28为包括经通信总线18与电梯控制器16通信的嵌入式本地微处理器的被动红外探测器。本地微处理器处理从红外传感器接收到的数据，并通过低速通信数据通道(例如EIT/TIA422/485)传递数据通过通信总线18到达电梯控制器16。然后这些数据被电梯控制器16用来决定是否闭锁停机状态(例如由电梯通道门的非正常打开的探测所导致)能够通过复原该闭锁停机状态而被安全地清除，使得电梯系统10的正常运行能够重新开始。如果电梯通道12清除了人员，在其中初始停机原因不再存在的其它停机状态也可利用由探测器20-28形成的探测系统来复原停机状态。

TOC探测器20和22位于电梯轿厢14顶部上，并探测轿厢14顶部上或轿厢14上方的电梯通道中人员的存在。BOC探测器24被安装在轿厢14的底部上，并将探测轿厢14下方人员的存在。探测器26和28位于电梯通道12底部的电梯底坑区域中，并探测位于底坑区域中的人员的存在。

TOC探测器20、22和BOC探测器24也能探测出现在打开的楼梯平台处的红外辐射的存在，该红外辐射由环境光线引起或当电梯轿厢14被移向打开的楼梯平台门时由楼梯平台照明引起。在示于图1中的示意图中，通道的楼梯平台门沿代表电梯通道12的矩形的左手侧设置(locate)。

当电梯轿厢14朝楼梯平台开口向上运动时，TOC探测器22能探测来自电梯轿厢14上方的电梯通道12中的打开的楼梯平台门的辐射。当电梯轿厢14朝楼梯平台开口向下运动时，BOC探测器24能探测来自电梯轿厢14下方的电梯通道12中的打开的楼梯平台门的辐射。

存在于楼梯平台区域中的人员也能被TOC探测器22或BOC探测器24探测，因为由人员发射出的红外轮廓能与来自无生命物体的典型的背景红外轮廓辨别开，与TOC探测器22或BOC探测器24相关的本地微处理器已经为与电梯通道12相关的典型的打开的楼梯平台门区域存储了参考红外轮廓。可以注意到背离该轮廓的偏差，因为人类由于在头皮区域中的血流量而从头部散发大部分的热。在被动红外轮廓中获得的峰表示人员的头部。

TOC探测器22和BOC探测器24能够探测在没有电梯存在于楼梯平台处时打开的楼梯平台门，使得合适的方面(party)能获悉关于此一不安全状态或多个不安全状态的确切位置。这导致当避免打开楼梯平台区域时或通过定位电梯轿厢14来阻挡打开的楼梯平台区域安全地运行电梯系统10的能力。

如果人员在打开的楼梯平台区域被探测到，他们可以由电梯轿厢14上的音频部件或由大厅呼叫按钮处的部件提醒。电梯控制器16可导致信息通过音频部件被提供来指导人员在远程营救作业期间或当电梯轿厢14正被定位来阻挡打开的楼梯平台区域时避开打开区域。

在电梯系统10中，探测器20-28不仅被用来探测运动中的人员，而且被用来探测当前不在运动的人员，因为他们被禁止运动或者因为他们正设法避开探测。各探测器20-28具有相关的信号处理电路和微处理器以检验来自红外传感器的信号输出并确定一个人员或多个人员的存在，人员的存在由探测到的被动红外轮廓中的峰所表示。例如，由于人类从头部散发大部分的热，被动红外轮廓中的峰能够表示人员的头部。

图2为TOC探测器20的方块图，TOC探测器20通常为用于图1的系统10中的各被动红外探测器20-28的代表。TOC探测器20包括被动红外(PIR)传感器30、菲涅耳透镜32、斩波器34、信号处理电路36、微处理器38、斩波器驱动器40和通信接口42。PIR传感器30可以是例如热电传感器(其可以是单个传感器元件或传感器元件阵列)。为了产生输出，热电传感器需要热的变化。结果，为了获得来自热电传感器的输出信号，斩波或扫描被探测区域的机构是必需的。斩波或扫描能够通过机械、电-光或电子机构完成。在示于图2中的实施例中，斩波器32提供为热电传感器的运行所需的变化的红外辐射输入。斩波器34可以是例如电-光开关窗口或电-机械挡板(shutter)。斩波器34由微处理器38通过驱动器40控制。

在其它实施例中，可以在PIR传感器30中使用其它形式的红外传感器。例如，热电堆可用来取代或附加于热电传感器以获得一种系统，该系统能被调节以响应来自不管在非运动还是在运动状态中的人体的热辐射。热电堆阵列不需要信号的变化来获得输出响应，并且因此，如果PIR传感器30只使用热电堆作为红外传感器，可以不需要斩波器34。

菲涅耳透镜32优选地为用来聚焦热辐射到PIR传感器30上的塑料透镜。透镜32传递在8微米到14微米波长范围中的红外辐射，该波长范围是对人体辐射最敏感的范围。动物体和人体产生峰值在约9.4微米波长处的红外辐射。红外滤光片也可以被安装在PIR传感器30的传感器区域上方以滤除环境光线和热源，并提供在8到14微米波长范围中的峰值响应。

图2中，人体H被显示在PIR探测器20的探测区域DA之内。人体H在探测区域DA内的存在被感测，不管人体H在探测区域DA内是在运动中还是处于静止。

如图1中所示，探测器20-28可被排布成使得多个探测器具有交迭的探测区域。这给人员探测系统增加了冗余度。

通过作电梯全程的校正扫描能够实现伪探测的降低。与热的无生命热源相关的数据可以被存储在与用于各探测器的本地微处理器相关的存储器中，或存储在与电梯控制器16相关的中央存储设备中。来自无生命热源的数据可由稳态或瞬态热源产生。瞬态源可以是周期性的，其能在校正数据库中得到解释。不可重复的瞬态源可以通过热轮廓温度或形状被辨别。通过调节探测器20-28对人体的红外发射率(即在8微米到14微米波长范围内)的灵敏度也使伪探测降低。为了提高探测的可靠性，校正探测数据能够被本地微处理器或电梯控制器16用来与在人员探测间隔期间获取的数据比较。

进一步的信号辨别可以通过在一个或更多离散事件的不存在或存在时激活探测器来实现。例如，当电梯轿厢14处于运动中时，可能没必要探测人员的存在，因为如果电梯轿厢14是在运动则闭锁停机状态(其阻止电梯轿厢运动)是不存在的。然而，更全面的方法可能是在电梯命令存在的任何时候激活用于人员探测的探测器20-28。这将保证在允许电梯运动之前没有人员存在于电梯通道12内。这也将增加安全检查程度，能够防止由未获授权人员进入电梯通道中导致的事故。在一些实施例中，电梯控制器16能够通过经通信总线18提供的命令选择性地激活探测器20-28。

系统10的人员探测特征也能在机械师已进入电梯通道12并已绕过安全链以执行任务或维护的情况中被利用。例如，趋近波长在适当范围中的红外辐射源的电梯轿厢14可被用来导致电梯控制器16应用刹车系统而不管被绕过的安全链。

图3A和3B为说明系统10的运行的流程图。图3A说明正常模式运行，而图3B说明停机运行。

图3A中，电梯控制器16的正常模式运行在开始步骤50处开始。电梯控制器16然后确定电梯命令是否存在(步骤52)。如果没有电梯命令，控制器16返回到开始50。如果电梯命令存在，电梯控制器16通过发送信息经通信总线18到达探测器20-28来启用(enable)PIR探测(步骤54)。基于经通信总线18返回到电梯控制器16的数据，电梯控制器16确定是否人员已被探测到(步骤56)。如果没有人员已被探测到，控制器16返回到开始50。

电梯控制器16然后基于由探测器20-28返回的数据来确定被探测到的人员是位于电梯轿厢14的上方还是下方(步骤58)。如果来自TOC探测器20或TOC探测器22或来自两者的数据表示人员的存在，电梯控制器16设置上方有人员的标记(步骤60)。如果人员的探测由来自BOC探测器24或来自底坑探测器26和28的数据表示，电梯控制器16设置下方有人员的标记(步骤62)。

如果已设置了上方有人员或下方有人员的标记，电梯控制器16使电梯轿厢14停机并发送停机报告(步骤64)。控制器16然后离开正常模式运行(步骤66)并使用停机运行模式(示于图3B中)以确认人员的继续存在。

如图3B所示，停机运行模式在步骤70处开始。电梯控制器16然后通过发送信息经通信总线18到达传感器20-28来启用PIR探测(步骤72)。

基于从探测器20-28返回到电梯控制器16的数据，电梯控制器16确定是否人员已被探测到(步骤74)。如果人员已被探测到，电梯控制器16确定人员是在电梯轿厢14上方还是下方被探测到(步骤76)并设置上方有人员的标记(步骤78)或下方有人员的标记(步骤80)。

电梯控制器16然后继续监控来自探测器20-28的数据以确定是否有人员继续被探测到(步骤74)。当来自传感器20-28的数据表示没有人员被探测到时，电梯控制器16复原闭锁停机并清除标记，以便系统10能够回到正常运行(步骤82)。电梯控制器16然后停止停机运行并离开停机运行模式(步骤84)。电梯控制器16然后回到示于图3A中的正常运行模式。

带有被动红外探测器系统用以探测电梯通道内人员的存在以及打开的通道门的存在的电梯系统提供了许多优点。第一，它允许探测在电梯轿厢顶部上或者在轿厢上方或下方的电梯通道中(诸如在电梯通道底坑中)一个人员或多个人员的存在。然后此信息能够被电梯控制器用来采取合适的行动，以保证电梯运动用于被探测到的该人员或多个人员的安全相称的方式被控制。

第二，该系统提供一种在发生电梯通道进入门的未获授权打开之后保证没有人员存在于电梯轿厢附近的电梯通道中的方法。结果，由未获授权进入电梯通道的探测导致的闭锁停机状态能够通过复原而非通过需要到达电梯现场的维护请求被清除。

第三，在没有电梯存在于楼梯平台处时，该系统能够探测打开的楼梯平台门。这允许合适的方面获悉关于该不安全状态的精确位置。

第四，该系统能够探测哪些楼梯平台具有打开的楼梯平台门，以便可以安全地运行电梯而避开打开的楼梯平台区域。

第五，该系统能用来探测打开的楼梯平台门，以便电梯控制器能够定位电梯轿厢以阻挡打开的楼梯平台区域。

第六，该系统能用来探测哪些楼梯平台具有打开的门，以便存在于打开的楼梯平台区域中的人员在远程营救作业期间能够受到电梯上或楼梯平台区域中的音频部件提醒以避开打开的门区域。

尽管本发明已根据优选实施例作了描述，本领域技术人员将认识到可以在形式和细节上做出改变而不脱离本发明的精神和范围。

Claims (11)

1.一种用于探测在电梯通道内的人员的存在的系统，所述系统包含：

被定位以感测来自所述电梯通道内的红外辐射的被动红外探测器；以及

与所述被动红外探测器相关的本地处理器，其用于基于来自所述被动红外探测器并代表感测的红外轮廓的信号产生输出。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述被动红外探测器包含：

用于接收来自视场的红外辐射的透镜；以及

用于接收来自所述透镜的红外辐射的红外传感器。

3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述红外传感器包含热电传感器，所述被动红外探测器还包括：

用于周期性地中断红外辐射到达所述热电传感器的斩波器。

4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述本地处理器将由来自所述被动红外探测器的信号产生的红外轮廓与参考红外轮廓比较以确定是否有人员存在于所述电梯通道中。

5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述被动红外探测器被定位以接收来自打开的楼梯平台门的红外辐射。

6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述本地处理器将由来自所述被动红外探测器的信号产生的红外轮廓与参考红外轮廓比较以确定打开的楼梯平台门的存在。

7.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述被动红外探测器被定位以感测来自电梯轿厢顶部上的人员的红外辐射。

8.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述被动红外探测器被定位以感测来自电梯轿厢下方的电梯通道中的人员的红外辐射。

9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述被动红外探测器被安装在所述电梯轿厢下方并可随着所述电梯轿厢运动。

10.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述被动红外探测器被安装在所述电梯通道的底坑区域中。

11.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述本地处理器经通信介质与控制电梯轿厢在所述电梯通道中的运动的电梯控制器通信。

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