CN102556824B - 自动扶梯及自动人行道的行人负载率检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动扶梯及自动人行道的行人负载率检测装置，包括：由电流检测模块、电压估计或检测模块、当前功率运算模块计算出当前扶梯运行的电功率值，由运行方向判断模块、满载功率运算模块计算出扶梯满载运行时的电功率值，由空载状态判断模块、空载功率调整模块计算出扶梯空载运行时的电功率值，负载率运算模块根据所述的满载运行电功率、空载运行电功率及当前运行电功率计算出扶梯当前运行的实际负载率。本发明能够使负载率运算精确，并且可根据扶梯提升高度、扶梯实际机械阻力等情况自动调整，使用方便。

Description

自动扶梯及自动人行道的行人负载率检测装置

技术领域

本发明涉及自动扶梯和自动人行道系统，特别是涉及一种用于自动扶梯和自动人行道系统的行人负载率检测装置。

背景技术

自动扶梯或自动人行道的负载率可反映自动扶梯或自动人行道中行人的多寡，检测其负载率可使自动扶梯或自动人行道选择停止待机、低速待机、高速运行、中速运行等合适的服务模式；同时该负载率提供给整个监控系统，使自动扶梯与自动人行道作为整个行人输送系统的一部分；监控系统可获得准确的数据对交通流量进行监控、分析及调配，以满足越来越高的运输效率及最小的能量消耗的要求。随着客户对交通流量管理需求的提高，自动扶梯或自动人行道的负载率的监测也有着越来越重要的作用。

以中国发明专利说明书CN1189383C(授权公告日：2005年2月16日，申请号：99808563.4)为代表的，以光电开关、接近开关、踏垫、超声波、红外等传感器对扶梯进出口等特定区域检测是否有行人经过，然而该种方式只能检测有人或无人两种状态，难以检测行人的多少。

还有一种方法，可以通过上述传感器检测到有行人的持续时间来估算行人的多少。但是，由于存在行人步行速度的快慢、行人站立不动、行人蜂拥并排进入等情况，上述传感器无法检测及判断，因此估算的行人流量不准确，更不能由此来判断自动扶梯或自动人行道的负载率。

另一种方法是，通过检测电动机的电流或功率的方法来确定自动扶梯或自动人行道的负载率；然而由于自动扶梯或自动人行道系统本身存在诸如梯级摩擦力、扶手带摩擦力等机械损耗，电动机的电流或功率并不能直接地反映自动扶梯或自动人行道的负载；同时这些机械损耗与自动扶梯或自动人行道的提升高度(长度)、扶手带张紧力等安装情况有关系，即每台扶梯都有不同的机械损耗，这些损耗还会随着运行而变化(扶手带张紧力变化)，事先难以确定特定一台自动扶梯或自动人行道的机械损耗。因此只能根据电动机的电流或功率简单地将扶梯负载率划分为轻载、中载、重载等几个有限的等级，而难以精确确定负载率。

中国发明专利申请公布说明书CN101643179A(公开日：2010年2月10日，申请号：200910033470.7)公开了一种用载荷传感器(压力传感器)来对自动扶梯梯级上的载荷进行有效检测。其存在的缺点是安装调试不方便，价格昂贵。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种自动扶梯及自动人行道的行人负载率检测装置，能够精确地计算出负载率，选择合适的运行模式，或提供给监控系统进行交通流量监控、分析及调配。

为解决上述技术问题，本发明的自动扶梯及自动人行道的行人负载率检测装置，包括：

电流检测模块，用于检测自动扶梯或自动人行道动力主三相电源回路中至少两相的电流；

电压估计或检测模块，用于估计或检测自动扶梯或自动人行道动力主电源回路中的电压；

当前功率运算模块，与所述的电流检测模块和电压估计或检测模块相连接，用于计算当前自动扶梯或自动人行道运行的电功率；

空载状态判断模块，用于判断自动扶梯或自动人行道是否处于空载状态；

空载功率调整模块，与所述空载状态判断模块和当前功率运算模块相连接，当空载状态判断模块判断自动扶梯或自动人行道处于空载状态时，根据当前功率运算模块的输出，调整自动扶梯或自动人行道的空载功率运算值，使其能够反映真实的空载功率；

运行方向判断模块，用于自动判断自动扶梯或自动人行道的实际运行方向；

满载功率运算模块，根据自动扶梯或自动人行道的提升高度(或长度)，系统效率，按照预定的公式或表格，并根据运行方向判断模块判断的运行方向信号，计算出自动扶梯或自动人行道在当前运行方向时行人满载时的电功率；

负载率运算模块，与所述的空载功率调整模块、满载功率运算模块及当前功率运算模块相连接，计算出当前的实际负载率。

本发明能够精确地计算出负载率，并且可根据自动扶梯或自动人行道提升高度(或长度)、实际机械阻力等情况自动调整，使用方便；能够根据计算出的负载率，选择合适的运行模式，或提供给监控系统进行交通流量监控、分析及调配。

附图说明

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1是本发明的一个实施例，其中空载状态采用手动方式判断；

图2是本发明的另一实施例，其中空载状态采用自动方式判断。

具体实施方式

实施例一

参见图1所示，所述自动扶梯或自动人行道的行人负载率检测装置，包括：

电流检测模块1，用于检测自动扶梯或自动人行道动力三相主电源回路中的电流Iu，Iv，Iw。

电压估计或检测模块2，用于估计或检测自动扶梯或自动人行道动力三相主电源回路中的电压Vu，Vv，Vw。

当前功率运算模块3，与所述的电流检测模块1和电压估计或检测模块2相连接，计算检测点上的实际电功率Pow_Now，即计算出当前自动扶梯或人行道运行的电功率Pow_Now。

空载状态判断模块7，可自动或手动判断自动扶梯或自动人行道是否处于空载状态。

空载功率调整模块5，与所述的空载状态判断模块7和当前功率运算模块3相连接，当空载状态判断模块7判断自动扶梯或自动人行道处于空载状态时，根据当前功率运算模块的输出，计算出自动扶梯或人行道空载运行时的电功率值Pow_NL，使其能够反映真实的空载功率。

运行方向判断模块6，可自动判断自动扶梯或自动人行道的实际运行方向。

满载功率运算模块4，根据自动扶梯或自动人行道的提升高度(或长度)，系统效率，按照预定的公式或表格，并根据运行方向判断模块判断的运行方向信号，计算出自动扶梯或自动人行道在当前运行方向时行人满载时的电功率Pow_FL。

负载率运算模块8，与所述的空载功率调整模块5、满载功率运算模块4及当前功率运算模块3相连接，根据所述的满载运行电功率、空载运行电功率及当前运行电功率计算出自动扶梯或自动人行道当前运行的实际负载率。

所述行人负载率检测装置的工作过程如下：

电流互感器11、12分别测量检测点的电流Iu，Iv，输入至电流检测模块1并计算出第三相电流为Iw＝-(Iu+Iv)，其中电流检测点可位于控制柜10的进线侧，也可以位于控制柜10的出线侧。

电压检测点应与电流检测点一致，即如果电流检测点在控制柜10的进线侧，则电压检测点也必须检测控制柜10的进线侧。电压的检测方法很多，可以直接检测两相间的电压Vuv，Vvw，Vwu，然后计算出电压Vu，Vv，Vw；若电流检测点在控制柜10的输入侧(即进线侧)，可以通过锁相环(PLL)13检测其中控制柜10进线电压Vuv的过零点，通过三相主电源u，v，w之间的相位关系和进线电源电压有效值(例如220V)来分别估计出电压Vu，Vv，Vw；若电流检测点在控制柜10的输出侧(即出线侧)，且电动机M为变频控制，则电压Vu，Vv，Vw可从变频控制器的输出估计得到。图1的实施例是将电流检测点设置在控制柜10进线侧，用锁相环13检测UV相的过零点，从而计算出进线电压相位值θ，进一步按下式计算出进线电压值：

$V_u=220\×\sqrt{2}\×\sin \left(\mathrm{\θ}\right)---\left(1\right)$

功率运算模块3按下式可计算出检测点处的电功率值：

Pow_Now＝I_u×V_u+I_v×V_v+I_w×V_w         (4)

为使该输出的电功率值数据稳定，可以选择一定时间常数的一阶惯性环节对当前自动扶梯或人行道运行的电功率Pow_Now滤波。

自动扶梯或自动人行道由于本身存在诸如梯级摩擦力、扶手带摩擦力等机械损耗，电动机的电流或功率并不能直接地反映自动扶梯或自动人行道的负载，即自动扶梯或自动人行道空载时其电功率并非为零。另外这些机械损耗与自动扶梯或自动人行道的提升高度(或长度)、扶手带张紧力等安装情况有关系，即每台自动扶梯或自动人行道都有不同的机械损耗，这些损耗还会随着运行而变化(扶手带张紧力变化)，事先难以确定一台特定自动扶梯或自动人行道的机械损耗。如何解决准确测量机械损耗的问题是自动扶梯或自动人行道负载率精确检测的首要问题。空载状态判断模块7和空载功率调整模块5就是为准确测量每台特定的自动扶梯或自动人行道的机械损耗而设定的。

在本实施例中，空载状态判断模块7采用手动方式判断是否处于空载状态；即在自动扶梯或自动人行道安装或维护期间，使自动扶梯或自动人行道运行在空载状态下，通过设定开关的输入的方法通知空载状态判断模块7，当前处于空载状态。此时当前功率运算模块21的输出结果Pow_Now即为空载功率，空载功率调整模块5将其赋值给空载运行电功率Pow_NL，实现了空载功率的现场学习功能，操作方便，不受不同自动扶梯或自动人行道条件的限制。当然前述进入空载状态判断模块7的方法需要有一个组合条件，如必须在安装或维护保养，且为空载运行时通过特定的开关组合确认进入该状态，以避免误操作。

对于自动扶梯或自动人行道，其功率消耗可由下式表示

$\mathrm{Pow}=\frac{(k\×H\×\mathrm{Load}+f)\×v}{{\mathrm{\η}}_{\mathrm{Mec}}\×{\mathrm{\η}}_m}---\left(5\right)$

式中：Pow为扶梯消耗的电源功率；

Load为负载率(扶梯上行时：0～100％，扶梯下行时：-100％～0)；

k为与自动扶梯或自动人行道结构相关的系数，对于特定系列自动扶梯或自动人行道，该系数为常数；

f为与机械相关的摩擦阻力，如扶手带摩擦力等，其为自动扶梯或自动人行道空载电功率的组成部分；

V为自动扶梯或自动人行道额定运行速度；

H为自动扶梯或自动人行道的提升高度(或长度)；

η_Mec为自动扶梯或自动人行道减速机构效率；

η_m为电气系统效率，主要由电机效率构成。

对于特定结构、明确额定速度的自动扶梯或自动人行道，在自动扶梯或自动人行道满载时，式(5)各系数中仅提升高度(或长度)H和机械相关阻力f是与各台自动扶梯或自动人行道个体相关的参数，其它参数均是可从实验室得出的常数，因此自动扶梯或自动人行道满载功率可简化为下式：

Pow_FL＝±k_fl×H+Pow_NL     (6)

其中，k_f1为满载功率系数，对特定结构的自动扶梯或自动人行道，其为常数；式中的“±”号，上行选择“+”号，下行选择“-”号；Pow_NL的结果已由空载功率调整模块5计算得出，因此只要输入扶梯的提升高度(或长度)，便可确定自动扶梯或自动人行道在当前运行方向时满载电功率Pow_FL。

负载率运算模块8根据当前电功率Pow_Now、空载电功率Pow_NL、满载电功率Pow_FL计算负载率。参考式(5)，负载率与电功率基本上呈线性关系，最终可得出自动扶梯或自动人行道的负载率duty：

$\mathrm{duty}=\frac{\mathrm{Pow}\_\mathrm{Now}-\mathrm{Pow}\_\mathrm{NL}}{\mathrm{Pow}\_\mathrm{FL}-\mathrm{Pow}\_\mathrm{NL}}---\left(7\right)$

实施例二

参见图2，所示的自动扶梯或自动人行道的行人负载率检测装置，其与图1的区别在于空载状态判断模块7可不用手动方式判断空载而自动完成空载判断。为实现自动完成空载判断，在自动扶梯或自动人行道上下部入口处安装光电开关、接近开关、踏垫、超声波、红外等传感器14、15，行人检测模块9根据传感器14、15的输入判断当前是否有行人使用自动扶梯或自动人行道。当行人检测模块9在特定时间内未检测到行人时，空载状态判断模块7可自动判断自动扶梯或自动人行道处于空载状态。此时将当前电功率Pow_Now和空载电功率Pow_NL进行比较，如果不一致(差值超过阀值)，则空载功率滤波模块20修改空载电功率值Pow_NL，将其向当前电功率Pow_Now逼近。每次进入空载状态时只运行一次空载功率调整模块的演算，既可以防止偶尔的空载状态判断模块7检测故障，又可以使得自动扶梯或自动人行道在运行过程中空载电功率Pow_NL逐步逼近实际值，实现机械摩擦损耗的在线修正。

以上实施例中所述的空载状态判断模块7通过手动和自动方式判断空载的方式也可以相互结合起来，如在安装或维护保养期间，采用手动方式实现空载电功率的写入，完成数据的初始化设置；而在自动扶梯或自动人行道运行期间，采用自动方式实现空载电功率的写入，完成自动扶梯或自动人行道在运行过程中由于摩擦损耗的改变(如扶手带张力会在长期使用后而变化)的自动适应功能。整个过程操作简单，却能使得负载率的测量始终保持在很精确的水平。

以上通过实施例对本发明进行了详细的说明，但是这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下本领域的技术人员还可做出若干变形和改进，这些也应视为属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种自动扶梯及自动人行道的行人负载率检测装置，其特征在于，包括：

电流检测模块，用于检测自动扶梯或自动人行道动力主三相电源回路中至少两相的电流；

电压估计或检测模块，用于估计或检测自动扶梯或自动人行道动力主电源回路中的电压；

当前功率运算模块，与所述的电流检测模块和电压估计或检测模块相连接，用于计算当前自动扶梯或自动人行道运行的电功率；

空载状态判断模块，用于判断自动扶梯或自动人行道是否处于空载状态；

空载功率调整模块，与所述空载状态判断模块和当前功率运算模块相连接，当空载状态判断模块判断自动扶梯或自动人行道处于空载状态时，根据当前功率运算模块的输出，调整自动扶梯或自动人行道的空载功率运算值，使其能够反映真实的空载功率；

运行方向判断模块，用于自动判断自动扶梯或自动人行道的实际运行方向；

满载功率运算模块，根据自动扶梯或自动人行道的提升高度或长度，系统效率，按照预定的公式，并根据运行方向判断模块判断的运行方向信号，计算出自动扶梯或自动人行道在当前运行方向时行人满载时的电功率；

所述预定的公式为：

Pow_FL=±k_fl×H+Pow_NL

其中，kfl为满载功率系数；

H为自动扶梯或自动人行道的提升高度或长度；

Pow_NL为自动扶梯或自动人行道空载运行时的电功率；

Pow_FL为自动扶梯或自动人行道在当前运行方向时满载的电功率；

负载率运算模块，与所述的空载功率调整模块、满载功率运算模块及当前功率运算模块相连接，计算出当前的实际负载率。

2.如权利要求1所述的检测装置，其特征在于：所述空载状态判断模块通过手动方式判断空载状态，即在自动扶梯或自动人行道安装或维护保养期间，使自动扶梯或自动人行道运行于空载状态下，通过设定开关通知空载状态判断模块当前自动扶梯或自动人行道处于空载状态；

空载功率调整模块调整自动扶梯或自动人行道的空载运行电功率值，使其与自动扶梯或自动人行道空载运行时的实际电功率值一致。

3.如权利要求1所述的检测装置，其特征在于：所述空载状态判断模块通过自动方式判断空载状态，在自动扶梯或自动人行道上下部入口处安装传感器，当传感器在特定时间内未动作，空载状态判断模块自动判断自动扶梯或自动人行道处于空载状态；

空载功率调整模块调整自动扶梯或自动人行道的空载运行电功率值，使其接近自动扶梯或自动人行道空载运行时的实际电功率值。

4.如权利要求3所述的检测装置，其特征在于：在自动判断空载状态时，当前电功率Pow_Now和空载电功率Pow_NL进行比较，如果不一致，则通过空载功率滤波模块修改空载电功率值Pow_NL，将其向当前电功率Pow_Now逼近。

5.如权利要求1所述的的检测装置，其特征在于：所述空载状态判断模块通过手动和自动方式两种方式判断空载，在安装或维护保养期间，采用手动方式实现空载电功率的写入，完成数据的初始化设置；在自动扶梯或自动人行道运行期间，采用自动方式实现空载电功率的写入，完成自动扶梯或自动人行道在运行过程中由于摩擦损耗的改变的自动适应功能。

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