CN101955096A - 被动式无线远程电梯召唤的操控系统及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及被动式无线远程电梯召唤的操控系统及控制方法，操控系统包括基站：由电源供电，在设定频率上载波数据信号，并对目标卡发出的数据进行解析，判断目标卡的有效性，根据设定执行相应的电梯控制操作；目标卡：由电池供电，常态下处于待机状态；当接收到基站的信号后从待机状态唤醒，接收基站发出的信号，并可获得基站信号场强，与电池电量、目标卡ID一并返回给基站；电梯主控板：接收基站的请求信号，对电梯运行进行命令控制和状态显示。本发明给乘客提供了一种方便且智能的电梯召唤控制系统，使携带目标卡的乘客在远处即可自动召唤电梯，从而节约了等待电梯的时间，实现电梯等人的目标，具有良好的商业前景。

Description

被动式无线远程电梯召唤的操控系统及控制方法
技术领域
本发明属于电梯技术领域，尤其涉及一种被动式无线远程电梯召唤的操控系统及控制方法。
背景技术
目前，电梯轿厢外召设备的响应方式为主动式响应，即乘客需要用手触碰相应的按键或主动刷卡实现对电梯的操作请求，当电梯控制系统接收到客户的操作请求后，会控制电梯执行相应操作。
上述是传统的电梯轿厢召唤方式，其存在的问题是在绝大多数情况下，都是乘客在等待电梯的到来，这样便浪费了乘客的宝贵时间。本发明以一种被动式的操控系统及控制方法来召唤电梯以解决上述问题。
发明内容
本发明提供了一种被动式无线远程电梯召唤的操控系统及控制方法，以解决传统电梯召唤存在的乘客等待电梯的问题，为解决此问题，本发明所采用的技术方案如下：被动式无线远程电梯召唤的操控系统，其包括：
基站：由电源供电，在设定频率上载波数据信号，并对目标卡发出的数据进行解析，判断目标卡的有效性，根据设定执行相应的电梯控制操作；
目标卡：由电池供电，常态下处于待机状态；当接收到基站的信号后从待机状态唤醒，接收基站发出的信号，并可获得基站信号场强，与电池电量、目标卡ID一并返回给基站；
电梯主控板：接收基站的请求信号，对电梯运行进行命令控制和状态显示。
所述的被动式无线远程电梯召唤的操控系统，其基站包括：
信号发射驱动电路：将待发送的数字信号转换成可以驱动天线的模拟信号；
信号发射天线：将经过信号发射驱动电路转换所得的模拟信号向周围空间辐射电磁场；
信号接收天线：接收目标卡发来的电磁波信号，并转换成模拟信号；
信号接收调理电路：将信号接收天线所收到的模拟信号进行解调，获得数字信号；
电梯通讯模块：实现基站与电梯主控板间的通讯，将各种电梯请求发给电梯主控板，并接收电梯主控板发来的各种操作命令；
主控模块：将信号接收调理电路转换所得的数字信号进行处理，控制信号发射驱动电路向周围空间辐射电磁场，控制电梯通讯模块执行对电梯的操作，完成程序所设定的功能；
电源管理模块：将外部输入的电压转换成各模块所需的电压。
所述的被动式无线远程电梯召唤的操控系统，基站的主控模块包括至少一个处理器单元和一个存储器单元，其中，处理器单元用于对各模块进行控制，并实现逻辑程序功能；存储单元用于存放目标卡的ID号以及与其相对应的电梯操作权限。
所述的被动式无线远程电梯召唤的操控系统，其目标卡包括：3D接收天线：由朝三个方向且相互垂直的线圈构成，可接收来自空间各个方向的电磁场，并分别转换成空间矢量相互垂直的模拟电信号；
主控模块：将3D接收天线接收的模拟电信号转换为数字信号，并得出该位置的场强，连同该目标卡的ID以及电池电量信号一起发送给基站；
信号发射调制电路：将待发送给基站的数字信号转换成可以驱动天线的模拟信号；
信号发射天线：将信号发射调制电路转换所得的模拟信号向周围空间辐射，形成电磁场；
电池：提供电源。
所述的被动式无线远程电梯召唤的操控系统，目标卡的主控模块包括：
处理器：用于协调控制各模块之间的工作；
A/D转换单元：进行数字信号和模拟信号之间的转换；
定时器单元：进行时序设定和辅助控制；
存储单元：用于存储采样数值及各运算结果数据。
所述的被动式无线远程电梯召唤的操控系统，目标卡的电池采用钮扣电池。
所述的被动式无线远程电梯召唤的操控系统，目标卡的信号发射天线采用单独的一根导线，或者采用线路板上的一段走线。
本发明的一种被动式无线远程电梯召唤的控制方法，其按如下步骤进行：
a、基站向周围空间持续辐射电信号形成电磁场；
b、当基站检测到目标卡处于上述的电磁场范围内，则唤醒目标卡；
c、目标卡将电磁场强度、电池电量以及目标卡ID号封装成数据包，通过信号发射调制电路转换为模拟信号，并借助信号发射天线向基站发射；
d、基站根据接收到的数据，得到目标卡的ID号并确定楼层响应权限；
e、基站将电梯请求信号发给电梯主控板，对电梯实施相应楼层的控制，同时显示电梯运行状态。
所述被动式无线远程电梯召唤的控制方法，基站检测目标卡的方法是：
在目标卡连续运动时，基站得到目标卡在至少两个运动点上的电磁场强度；
基站根据两个或两个以上的电磁场强度得到目标卡距离基站天线的距离，若该距离处在有效范围内，则基站唤醒目标卡。
所述被动式无线远程电梯召唤的控制方法，目标卡被唤醒时，目标卡的3D接收天线将该位置处的电磁场强度转换为三个矢量方向的模拟信号；目标卡的主控模块再将三个矢量方向的模拟信号转换为数字信号，得到该位置的电磁场强度。
所述被动式无线远程电梯召唤的控制方法，目标卡若不处于有效的电磁场范围内，则保持休眠模式。
本发明被动式无线远程电梯召唤的操控系统具有以下优点：
本发明将原本需要乘客参与的主动式电梯召唤操控方式，将其改成被动式基站自动识别并响应的操控方式，即乘客无需用手去触碰按键或刷卡，只要在离电梯一定距离的范围内，乘客操作携带的目标卡，电梯便自动响应召唤动作；当客户进入电梯轿厢后，还可自动相应目标楼层的操作，开辟了无线远程遥控电梯的新领域。
本发明给乘客提供了一种方便且智能的电梯召唤控制系统，使携带目标卡的乘客在远处即可自动召唤电梯，从而节约了等待电梯的时间，实现电梯等人的目标，具有很好的商业前景。
附图说明
图1为本发明基站的功能模块框图。
图2为本发明目标卡的功能模块框图。
图3是本发明基站主控模块的框图。
图4是本发明目标卡主控模块的框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作详细说明。
如图1、2所示，本发明被动式无线远程电梯召唤操控系统包括基站、目标卡及电梯主控板。
基站由电源直接供电，在设定频率上载波数据信号，并对目标卡发出的数据进行解析，判断目标卡的有效性能，根据设定执行相应电梯控制操作。
基站由7部分构成：信号发射驱动电路、信号发射天线、信号接收天线、信号接收调理电路、电梯通讯模块、主控模块、电源管理模块，主控模块与电源管理模块、电梯通讯模块、信号发射驱动电路、信号接收调理电路相连，信号发射驱动电路又与信号发射天线相连，信号接收调理电路又与信号接收天线相连，电梯通讯模块又与电梯控制系统即电梯主控板相连。
信号发射驱动电路将待发送信息的数字信号转换成可以驱动天线的模拟信号，此电路可采用常规小功率发射电路，因此未对其作详细说明。信号发射驱动电路向信号发射天线传输模拟信号。
信号发射天线将模拟信号向天线周围的空间辐射，形成电磁场。
信号接收天线接收目标卡发送天线发出的模拟磁波信号，并将其转换成模拟电信号传输至信号接收天线调理电路。
信号接收调理电路将接收天线所收到的电信号进行解调，获得具有含义的数字信号。此电路可采用常规小功率接收模块，如UHF接收模块。
电梯通讯模块实现基站与电梯主控板间的通讯，将各种电梯请求信号发送给电梯主控板，并接收电梯主控板发来的各种操作命令，此模块可选用485或CAN通讯方式等。
主控模块用于将信号接收调理电路转换后的数字信号进行处理，控制信号发射驱动电路向空间辐射电磁场，控制电梯通讯模块执行对电梯的操作，完成程序设定的功能。参见图3，该模块至少包括1个处理器单元和1个存储器单元，其中，处理器单元用于对各模块进行控制，并实现逻辑程序功能，处理器单元可选用51系列芯片或ARM芯片等；存储单元用于存放目标卡的ID号以及与其相对应的电梯操作权限，存储单元可以选用EEPROM、FLASH等。
电源管理模块将基站外部输入的电压转换成内部各模块所需要的电压，以及为系统提供抗干扰能力，其采用本领域常规的电源管理模块，提供3V或5V直流电源。
目标卡由钮扣电池供电，正常情况下处于待机状态，当接收到基站发来的激活信号后从待机状态唤醒，接收基站发出的数据，并可获得基站信号场强大小，与电池电量信息、目标卡ID一并回传给基站模块。
目标卡有5部分构成：3D接收天线、主控模块、电池、信号发射调制电路、信号发射天线，主控模块与3D接收天线、电池、信号发射调制电路相连，信号发射调制电路与信号发射天线相连。
电池为目标卡的各个模块提供电源。
3D接收天线由朝三个方向且相互垂直的线圈构成，可接收来自空间各个方向的电磁场，并分别转换成空间矢量相互垂直的模拟电信号。
主控模块将3D接收天线接收的模拟电信号转换为数字量并得出该位置处的真实场强，连同该目标卡的唯一ID以及电池电量信号等信息一起返回给基站。
参见图4，该主控模块包括：
处理器：用于协调控制各模块之间的工作；
A/D转换单元：进行数字信号和模拟信号之间的转换；
定时器单元：进行时序设定和辅助控制；
存储单元：用于存储采样数值及各运算结果数据。
上述各模块单元均采用本领域的常用模块，因此，未作详细说明。
信号发射调制电路将待返回给基站的数字信号转换成可以驱动天线的模拟信号，其可采用常规小功率发射电路，如UHF发射电路。
信号发射天线可以采用单独的一根导线，也可以是线路板上的一段走线，其作用是将信号发射调制电路转换后的模拟信号向周围的空间辐射，形成电磁场。
单基站目标卡检测方式如下：
1、通过目标卡接收到的场强强度，得出目标卡距基站天线的距离(记为：距离1)。
2、当目标卡运动到另外一个地方后，再得出一个距离(记为：距离2)。
因为目标卡的运动是连续的，根据连续运动的情况，得到的距离数值可以构成一个曲线；当目标卡靠近天线走来时，场强在逐渐增加，则距离数值在逐渐减小；当目标卡走到离天线最近端时得到的场强最大，则距离最近。
3、设定一个范围，当目标卡运动到指定范围内时可以发出电梯的控制操作。
4、当目标卡继续向外运动时，则离基站天线越来越远，场强会越来越小，所得出来的距离数值会越来越大，直至走出场强范围，目标卡再次进入休眠状态。
在频段设置时，频段1和频段2尽量避免使用相同频段，以免相互干扰；通常情况下频段1选择LF频段(例如：125KHz)，频段2选择UHF频段(例如：315.5MHz)。
除了上述基站和目标卡以外，操控系统还包括一个电梯主控板，其用于在接收到基站发来的请求信号后，对电梯的运行进行基本命令控制和状态显示。
通过基站与目标卡进行数据交换，基站可获得进入场强范围的卡ID、电池电量、距离信息(可从电场强度获得)以及其他信息；基站在获得这些信息后，可进行一系列的电梯操作，比如厅外召唤、相应授权楼层的相应等等。
本发明被动式无线远程电梯召唤的控制方法具体步骤如下：
a、基站的主控模块控制信号发射驱动电路通过信号发射天线向天线周围的空间持续的辐射电磁场。
b、当目标卡不在天线辐射出来的电磁场范围内时，主控模块处于休眠模式，以节省电量。
当目标卡进入到天线辐射出来的电磁场范围内时，目标卡的主控模块被唤醒。目标卡的3D接收天线将该位置处电磁场的强度转换为3个矢量方向的模拟量电信号；
目标卡的主控模块将3D接收天线转换后的模拟量电信号转换为数字量并通过算法得出该位置的实际电磁场强度；同时，目标卡的主控模块还会采集电池的电量数值；目标卡的主控模块将电磁场强度数值、电池的电量数值以及目标卡本身的ID号封装成一个数据包。目标卡的主控模块将该数据包通过信号发射调制电路转换为模拟信号通过信号发射天线向基站发射。基站接收天线接收到目标卡发来的射频信号后，转换为模拟信号，再由基站的信号接收调理电路转换为数字电平信号。基站的主控模块将信号接收调理电路转换后的信号解析成正确的数据包，从而获得目标卡的距离、电池电量、目标卡的ID号等信息。基站的主控模块可以根据目标卡的ID号得到该目标卡的楼层响应权限。基站的主控模块通过电梯通讯模块将对电梯请求信号发给电梯控制系统。基站的主控模块根据目标卡的ID号从存储器中寻找相对应的操作权限，并对电梯实施相应权限的操作。
当目标卡离开了基站信号发射天线发出的电磁场范围，该目标卡自动进入休眠模式，以节省电量。
以上对本发明的优选实施方式进行了详细说明，但并不应理解为对本发明的限制。本领域的普通技术人员依据本发明提供的技术方案，在本发明具体的实施方式和应用范围上均会有改变之处，这些改变也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.被动式无线远程电梯召唤的操控系统，其特征在于包括：
基站：由电源供电，在设定频率上载波数据信号，并对目标卡发出的数据进行解析，判断目标卡的有效性，根据设定执行相应的电梯控制操作；
目标卡：由电池供电，常态下处于待机状态；当接收到基站的信号后从待机状态唤醒，接收基站发出的信号，并可获得基站信号场强，与电池电量、目标卡ID一并返回给基站；
电梯主控板：接收基站的请求信号，对电梯运行进行命令控制和状态显示。
2.如权利要求1所述的被动式无线远程电梯召唤的操控系统，其特征在于所述的基站包括：
信号发射驱动电路：将待发送的数字信号转换成可以驱动天线的模拟信号；
信号发射天线：将经过信号发射驱动电路转换所得的模拟信号向周围空间辐射电磁场；
信号接收天线：接收目标卡发来的电磁波信号，并转换成模拟信号；
信号接收调理电路：将信号接收天线所收到的模拟信号进行解调，获得数字信号；
电梯通讯模块：实现基站与电梯主控板间的通讯，将各种电梯请求发给电梯主控板，并接收电梯主控板发来的各种操作命令；
主控模块：将信号接收调理电路转换所得的数字信号进行处理，控制信号发射驱动电路向周围空间辐射电磁场，控制电梯通讯模块执行对电梯的操作，完成程序所设定的功能；
电源管理模块：将外部输入的电压转换成各模块所需的电压。
3.如权利要求2所述的被动式无线远程电梯召唤的操控系统，其特征在于：所述的主控模块包括至少一个处理器单元和一个存储器单元，其中，处理器单元用于对各模块进行控制，并实现逻辑程序功能；存储单元用于存放目标卡的ID号以及与其相对应的电梯操作权限。
4.如权利要求1所述的被动式无线远程电梯召唤的操控系统，其特征在于所述的目标卡包括：
3D接收天线：由朝三个方向且相互垂直的线圈构成，可接收来自空间各个方向的电磁场，并分别转换成空间矢量相互垂直的模拟电信号；
主控模块：将3D接收天线接收的模拟电信号转换为数字信号，并得出该位置的场强，连同该目标卡的ID以及电池电量信号一起发送给基站；
信号发射调制电路：将待发送给基站的数字信号转换成可以驱动天线的模拟信号；
信号发射天线：将信号发射调制电路转换所得的模拟信号向周围空间辐射，形成电磁场；
电池：提供电源。
5.如权利要求4所述的被动式无线远程电梯召唤的操控系统，其特征在于：所述的主控模块包括：
处理器：用于协调控制各模块之间的工作；
A/D转换单元：进行数字信号和模拟信号之间的转换；
定时器单元：进行时序设定和辅助控制；
存储单元：用于存储采样数值及各运算结果数据。
6.如权利要求4所述的被动式无线远程电梯召唤的操控系统，其特征在于：所述的信号发射天线采用单独的一根导线，或者采用线路板上的一段走线。
7.一种如权利要求1所述被动式无线远程电梯召唤的控制方法，其特征是按如下步骤进行：
a、基站向周围空间持续辐射电信号形成电磁场；
b、当基站检测到目标卡处于上述的电磁场范围内，则唤醒目标卡；
c、目标卡将电磁场强度、电池电量以及目标卡ID号封装成数据包，通过信号发射调制电路转换为模拟信号，并借助信号发射天线向基站发射；
d、基站根据接收到的数据，得到目标卡的ID号并确定楼层响应权限；
e、基站将电梯请求信号发给电梯主控板，对电梯实施相应楼层的控制，同时显示电梯运行状态。
8.如权利要求8所述被动式无线远程电梯召唤的控制方法，其特征在于，所述基站检测目标卡的方法是：
在目标卡连续运动时，基站得到目标卡在至少两个运动点上的电磁场强度；
基站根据两个或两个以上的电磁场强度得到目标卡距离基站天线的距离，若该距离处在有效范围内，则基站唤醒目标卡。
9.如权利要求8所述被动式无线远程电梯召唤的控制方法，其特征在于，所述目标卡被唤醒时，目标卡的3D接收天线将该位置处的电磁场强度转换为三个矢量方向的模拟信号；
目标卡的主控模块再将三个矢量方向的模拟信号转换为数字信号，得到该位置的电磁场强度。
10.如权利要求8所述被动式无线远程电梯召唤的控制方法，其特征在于，所述目标卡若不处于所述的电磁场范围内，则保持休眠模式。
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