CN102998693A - 电梯检测报警装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种电梯检测报警装置，包括中央处理器、传感器单元和地震报警输出单元，中央处理器分别与传感器单元、地震报警输出单元连接，还包括设备故障输出单元和后备电源单元，后备电源单元通过充放电控制电路分别与主电源、中央处理器连接，设备故障输出单元和中央处理器连接。本发明在停电后、停电瞬间、停电地震同时发生时，准确检测地震发生时在安装报警装置所在位置的危害信号，报出相应的警报，避免了外电网恢复后设备自动恢复带来的潜在损坏风险，装置通过自检能在装置发生故障时及时通知业主（或上位机）装置可能存在问题，需要检测维修，进一步降低了设备及使用人员的风险。

Description

电梯检测报警装置

技术领域

本发明涉及建筑设备地震管制运行装置，尤其涉及一种电梯检测报警装置。

背景技术

随着我国城市建设速度不断发展，高层建筑越来越多，高精密仪器、轨道交通已经成为一个普遍的运行工具。然而大部分设备、轨道交通设施不具备预警装置，在地震发生时，只能人为的采取应急措施，处于完全被动的境地，几乎不可能在极其短促的时间内作出有效反应和逃出险境。也有部分设备安装了预警装置，一旦地震引起建筑物的摇晃超过规定值，地震探测器即发生动作，且地震管制运行后，针对成为停止状态的设备进行异常试验运行。但是，地震往往造成停电，已有技术在停电后、停电瞬间、停电地震同时发生时后不能判断地震的发生，可能导致设备的进一步损坏或人员伤亡。并且不是很严重的地震，可能导致需要保护的设备不允许来电恢复运行，需要维护人员检测可靠后才能再次投入运行。

请参阅图4，现有技术一般采用单轴向加速度传感器，采用两个加速度传感器或集成了两个方向的加速度传感器用于测试水平方向的加速度来判断地震是否发生。采用两个水平方向安装的地震感应器，安装时要求水平安装，X轴、Y轴的传感器需要垂直于地面，当有地震发生时地震波会在X轴、Y轴的平面上产生地震波加速度S波。通过对地震波的幅值、频率计算可以判定地震的等级。若X轴、Y轴不垂直于地面，则地震产生的地震波会在Z轴上产生分量，导致判断的误差，改变地震感应器的测试准确度，保证垂直安装则加大了使用的安装困难。正常时建筑本身处于静止状态CPU采集到的加速度传感器信号为零。无法判断加速度传感器、A/D转换线路是否失效。

现有地震感应器也有采用机械振动方式检测报警输出，该方式的报警设备在长期处于待机状态，在具有腐蚀、潮湿的使用环境下机械结构难免出现锈蚀、设备安装单位在设备使用一段时间后无法判断该设备是否准确有效。

安装地震探测器的设备并不多，现有技术一般采用两个单轴向加速度传感器、A/D转换器、DPS构成，传感器的一致性、加速度的测试方法困难等导致地震传感器的成本高昂。

发明内容

针对现有技术的局限性，发明者独立设计出电梯专用地震检测报警装置，本发明的目的是提供一种电梯检测报警装置，在停电后、停电瞬间、停电地震同时发生时，准确检测地震发生时在安装报警装置所在位置的危害状信号，报出相应的警报，避免了外电网恢复后设备自动恢复带来的潜在损坏风险，装置通过自检能在装置发生故障时及时通知业主（或上位机）装置可能存在问题，需要检测维修，进一步降低了设备及使用人员的风险。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：一种电梯检测报警装置，包括中央处理器、传感器单元和地震报警输出单元，中央处理器分别与传感器单元、地震报警输出单元连接，还包括设备故障输出单元和后备电源单元，后备电源单元通过充放电控制电路分别与主电源、中央处理器连接，设备故障输出单元和中央处理器连接。

优选地，所述后备电源单元主要由电池充电管理模块、防逆流模块、可充电电池和两个由中央处理器单元独立控制的开关K1、K2组成，中央处理器的供电采用两路不同的电源提供，一路由外电降压稳压提供，另一路由可充电电池通过开关K2、二极管提供，外电通过受中央处理器控制的K1开关连接到充电管理模块，充电管理模块直接连接可充电电池，可充电电池通过受中央处理器控制的控制开关K2连接到二极管，通过二极管给中央处理器供电。

优选地，所述传感器单元包括三轴向数字加速度传感器，三轴向数字加速度传感器通过滤波处理直接与中央处理器连接。

优选地，所述设备故障输出单元采用继电器常开触点输出故障状态，继电器的一端直接连接到外电降压后的电源，继电器的另一端连接到驱动电路，中央处理器连接驱动电路来控制继电器的动作于释放。

优选地，在所述电梯检测报警装置上还设有实现模拟及复位输入的光电耦合隔离的并口输入接口。

优选地，它还包括远端控制模块，该远端控制模块多台并接管制不同的设备，设有报警输出、设备故障输出、测试电梯检测报警装置的按钮及状态显示。

与现有技术相比，本发明采用后备电源单元，解决在停电后、停电瞬间、停电地震同时发生时不能准确报出地震故障的问题，避免设备的进一步损坏或人员伤亡。本发明采用三轴数字加速度传感器，该三轴数字加速度传感器通过滤波器与中央处理器单元连接，直接读取X、Y、Z轴的加速度值。CPU在建筑处于静止状态下采集三方向的加速度值，通过矢量合成与重力加速度来核准加速度的精度，判断加速度传感器的正确性，测试装置传感器的精度。通过傅里叶变换采集地震发生时产生的地震波（S波）的频率、幅值判断地震发生等级及所安装检测装置建筑的报警设定值比较，发出不同的地震危害等级；数字式三轴传感器其一致性好、工作稳定、安装简单，避免了机械式或两方向电子传感器的安装困难，避免了模拟传感器在外围线路的处理难点，设备的调试困难等问题。

本发明采用地震模拟和复位输入单元，在产品使用过程中发生故障，可以告知设备故障，需要检修或更换，保证了需要保护设备的安全使用，而没有自检测功能的报警设备，不知道该设备是否工作正常，模拟地震发生来检测装置是否正常运转比较困难，需要使用时可能该设备无法使用，达不到保护的作用。

本发明采用远端控制模块单元，可以在远端操作模拟、复位装置，方便用户的使用，能够准确可靠的检测地震信号，检测报警装置建议安装在建筑物的承重梁下部，保证信号的可靠性。一座建筑安装一个地震报警装置可以管理控制同一建筑内的多台设备，降低了使用成本。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。

图1是本发明的组成连接示意图。

图2是本发明的传感器单元组成示意图。

图3是本发明的后备电源单元组成示意图。

图4是采用独立加速度传感器地震检测的示意图。

图5是故障输出的示意图。

具体实施方式

参阅图1，本实施例的电梯检测报警装置包括中央处理器(CPU)、主电源、传感器单元、地震报警输出单元和设备故障输出单元，中央处理器分别与传感器单元、地震报警输出单元、设备故障输出单元连接，还包括后备电源单元，该后备电源单元通过充放电控制电路分别与主电源、中央处理器连接。中央处理器读取三轴向数字加速度传感器的信号D1，经过运算处理得到本地地震信号D2，D2与报警装置的设定信号D3比较，输出不同等级的报警信号D4。装置测试加速度信号D1，测试后备电源D5，根据D5及D1的信号判断装置是否存在故障，输出故障信号D6给监控中心。

参阅图2，CPU的供电采用两路不同的电源提供，一路由外电降压稳压提供，另一路由可充电电池通过开关K2、二极管提供。后备电源单元主要由电池充电管理模块、可更换充电电池、两个由CPU独立控制的开关、一个防逆流模块组成，后备电源单元在断电后可以持续供电24h以上，以解决装置在停电后不能正常使用的现象，此模块在CPU配合下完成充放电控制、电源故障检测、电池低压保护等功能。主电源正常时CPU控制K1、K2开关接通，给电池充电模块供电，充电模块按所选用的电池特性给电池充电，电池充饱后电池处于后备状态。停电后K1断开，K2闭合电池电源通过K2及D10继续给CPU、感应器及地震报警输出供电，保证系统的不间断运行。电池持续工作时间大于24小时，电池放电时间过长，电池需要保护时，CPU会断开K2，保护电池不会过放电。CPU定时一段时间断开K1开关，检测电池的电量，判断电池的容量是否满足要求，若电池电量低于所设定的电量时发出故障信号D6，告知监控装置可能存在隐患需要进行检测，更换电池。电路中的K1、K2开关可以为继电器也可以采用半导体场效晶体管。

参阅图3，传感器单元包括三轴向数字加速度传感器，三轴数字加速度传感器与CPU间通过SPI或I2C等串口通讯接口进行通讯，CPU读取并记录当前的加速度值并进行滤波处理，根据加速度的变换幅值、周期规律，判断是否为地震发生所产生的地震波，并根据地震波的级别及用户的报警要求发出不同等级的地震警报D4。本发明采用的三轴向数字加速度传感器的X、Y、Z轴集成在同一器件内，保证了三轴的相互垂直。对于三个轴向的加速度，垂直于地面的加速度是固定的重力加速度。通过采集X、Y、Z轴上的加速度分量，通过矢量计算，可以计算出重力加速度在三个轴向的加速度分量，也可以计算出垂直于重力方向的加速度分量。垂直于重力加速度方向产生的加速度可以作为判断地震等级的S波加速度。采用三轴向数字加速度传感器的地震感应器解决了设备的安装困难问题，设备安装方便。

本发明CPU实时采集三轴向的加速度，提取垂直于重力加速度的分量S波加速度，地震发生时，CPU读取S波加速度并进行滤波处理，加速度的值发生改变。CPU将其改变的规律记录下来，根据加速度的幅值、周期规律，判断是否为地震发生所产生的地震波，根据设定的加速度及其确定的振动状态，判断出地震，给出相应的警报信号。

外电正常时本发明工作，同时给电池充电，当没有外电时本发明所加装的电池能够支持本发明继续工作超过24小时，在后备电池单元工作时发生的地震也会触发地震报警输出。警报分为特低、低、高三个等级，地震警报将持续输出直到接收到复位或地震警报清除信号。地震报警输出单元采用磁保持继电器，当本发明判断为某级别的地震时输出对应级别的继电器，该地震报警信号不会因电源是否工作而发生改变，只有本发明在工作正常状态下通过手动复位或输入接口信号来复位才能清除该地震报警；

请参阅图5，本发明的故障输出信号D6采用继电器的常开触点输出，在装置工作正常时触点闭合，装置工作异常则故障输出开路。没有外电输入、CPU采集到加速度芯片的数据异常、CPU每隔一段时间会对后备电池进行一次检测、CPU不工作，其中任意一项存在问题都将导致设备故障继电器开路，告知设备工作异常。故障输出信号D6由继电器BJ的常开触点输出干节点信号。BJ继电器的电源由外电VIN直接供电，CPU输出的信号C1控制晶体管Q1驱动继电器BJ，输出故障信号D6。供电出现故障会导致BJ继电器断开，输出故障信号D6；报警装置在没有地震时，CPU读取X、Y、Z轴的加速度及重力加速度的分量，与固定的重力加速度比较，当矢量合成的重力加速度与实际的重力加速度值不符时，判断为加速度芯片数据D1异常，可关闭C1信号，Q1关闭，释放BJ继电器，输出故障信号D6；CPU在一段时间后断开后备电源模块的K1开关，通过电池的放电来检测电池的电量，判断电池的容量是否满足要求，电池电量在放电一段时间后低于所设定的低压线VL时，判断为电池即将失效，可关闭C1信号，Q1关闭，释放BJ继电器，输出故障信号D6；CPU自身故障会导致C1无输出，Q1关闭，释放BJ继电器，输出故障信号D6。没有外电输入、CPU采集到加速度芯片的数据异常、CPU每隔一段时间会对后备电池进行一次检测、CPU不工作，其中任意一项存在问题都将导致设备故障继电器开路，告知设备工作异常。本发明的报警装置在没有地震时，CPU可以读取X、Y、Z轴的加速度及重力加速度的分量，与固定的重力加速度比较，当矢量合成的重力加速度与实际的重力加速度值不符时可能传感器存在问题，可通过设备故障输出D6给监控发出报警。

本发明设有并口输入接口，该接口采用光电耦合隔离，可输入模拟信号来判断本发明是否工作正常，收到对应级别的模拟信号，对应的地震报警级别触发，模拟发生后可以通过输入隔离的复位信号清除地震信号。

本发明可支持远程操作，通过远端模块可以将地震报警的输出D4发送给不同管理控制设备。也可将故障信号发送给监控设备。远端模块同时可以测试、复位地震的发生，查看、复位报警输出状态。远端模块可工作的距离在1000米范围内，可通过CAN、485或无线通讯方式连接。

本发明的工作过程如下：

没有电源供电的情况下，设备报警输出单元处于断开状态，主电源单元供电给报警装置，通过充放电回路给后备电源单元充电，同时给CPU供电，CPU工作。CPU工作后检测传感器是否正常，所有状态正常后设备报警输出单元闭合，告知设备工作正常。工作一段时间后，自检后备电源单元的电池容量，电池容量低于报警值则报警触点断开，告知设备可能故障，需要检修。地震发生后，本发明通过加速度传感器检测到的地震波的幅值、频率判断地震波的等级，若地震的等级达到预设等级，则设备报警输出单元闭合，达到告警的目的。地震告警分3个级别，地震报警可以通过地震模拟和复位输入单元测试或复位地震报警状态。操作远端控制模块单元可观察、测试、复位地震报警状态。在停电后本发明仍然可以工作，监控是否有地震发生。地震发生后报警输出的地震报警输出单元采用磁保持继电器，该状态的输出不会因是否停电、停电时间的长短而改变，保证了电子监控的准确性。

Claims (6)

1.一种电梯检测报警装置，包括中央处理器、传感器单元和地震报警输出单元，中央处理器分别与传感器单元、地震报警输出单元连接，其特征在于，还包括设备故障输出单元和后备电源单元，后备电源单元通过充放电控制电路分别与主电源、中央处理器连接，设备故障输出单元和中央处理器连接。

2.根据权利要求1所述的电梯检测报警装置，其特征在于，所述后备电源单元主要由电池充电管理模块、防逆流模块、可充电电池和两个由中央处理器单元独立控制的开关K1、K2组成，中央处理器的供电采用两路不同的电源提供，一路由外电降压稳压提供，另一路由可充电电池通过开关K2、二极管提供，外电通过受中央处理器控制的K1开关连接到充电管理模块，充电管理模块直接连接可充电电池，可充电电池通过受中央处理器控制的控制开关K2连接到二极管，通过二极管给中央处理器供电。

3.根据权利要求1所述的电梯检测报警装置，其特征在于，所述传感器单元包括三轴向数字加速度传感器，三轴向数字加速度传感器通过滤波处理直接与中央处理器连接。

4.根据权利要求1所述的电梯检测报警装置，其特征在于，所述设备故障输出单元采用继电器常开触点输出故障状态，继电器的一端直接连接到外电降压后的电源，继电器的另一端连接到驱动电路，中央处理器连接驱动电路来控制继电器的动作于释放。

5.根据权利要求1-3任一权利要求所述的电梯检测报警装置，其特征在于，在所述电梯检测报警装置上还设有实现模拟及复位输入的光电耦合隔离的并口输入接口。

6.根据权利要求1所述的电梯检测报警装置，其特征在于，它还包括远端控制模块，该远端控制模块多台并接管制不同的设备，设有报警输出、设备故障输出、测试电梯检测报警装置的按钮及状态显示。

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