CN104030121A - 一种电梯安全运行数据耦合装置及工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电梯安全运行数据耦合装置及工作方法，包括：设置在电梯移动门扇、各楼层平层位置上的若干个被动式Rfid标签，以及设置在电梯轿厢上的Rfid阅读器；Rfid阅读器在电梯移动门扇完全打开时，能够激发设置在移动门扇上的Rfid标签；Rfid阅读器在电梯到达平层位置时，能够激发设置在各楼层平层位置上的Rfid标签；Rfid阅读器通过无线通讯方式将接收到的数据信息传送至数据监控中心。本发明有益效果：电梯运行信息采集直接通过电子标签与扫描装置组成的数据耦合系统实现，不需要物理传感器，节省了大量的实体布线、设备购置、调试和维护成本，节约了资源，避免了由此产生的二次故障。
Description
技术领域
本发明涉及电梯领域，尤其涉及一种电梯安全运行数据耦合装置及工作方法。
背景技术
2014年1月1日实施《中华人民共和国特种设备安全法》第四十六条规定，“电梯投入使用后，制造单位应当对其制造的电梯的安全运行情况进行跟踪调查…”。
目前，电梯制造单位在依法对电梯进行跟踪调查方面存在以下局限：
1、电梯的运行信息通过物理传感器—通讯系统—数据处理系统进行处理。其局限是，物理传感器如振动、噪声、距离等参数需要单独地设置传感装置，由于电梯运行需要监控的参数很多，因此，传感装置繁琐复杂。同时，这些传感器的成本、安装、维护占用不少资源，还会由此产生二次故障，影响电梯安全运行；
2、采用条形码、二维码、Rfid等技术，工作原理是：固定在设备某些位置上的电子标签经由工作人员手持扫描装置或阅读器采集信息并传输给处理系统。此种技术的局限是，需要人员手持阅读器扫描电子标签，人为因素多。在电梯设备与井道狭窄的空间内，由于受到间隙过小及光线等环境影响，人员进入其中操作基本没有可能；
3、上述对电梯运行跟踪，其数据分析基本是因果关系的一一对应，局限性是，数据处理需要专业分析，涉及专业领域繁多，传送效率低，分析时效差。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种电梯安全运行数据耦合装置及工作方法，该装置及工作方法直接通过电子标签与扫描装置组成的数据耦合系统实现电梯运行信息采集，不需要物理传感器，节省了大量的实体布线、设备购置、调试和维护成本，同时省去大量人力。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种电梯安全运行数据耦合装置，包括：设置在电梯移动门扇、各楼层平层位置上的若干个被动式Rfid标签，以及设置在电梯轿厢上的Rfid阅读器；
所述Rfid阅读器在电梯移动门扇完全打开时，能够激发设置在移动门扇上的Rfid标签；
所述Rfid阅读器在电梯到达平层位置时，能够激发设置在各楼层平层位置上的Rfid标签；
所述Rfid阅读器通过无线通讯方式将接收到的数据信息传送至数据监控中心。
所述数据耦合装置为无源UHT标签及相匹配的固定式阅读器，其工作频段860～960MHz。
所述设置在各楼层平层位置的Rfid标签内写入与电梯实际层站位置一一对应的地理位置码。
所述无线通讯方式为通过设置在电梯机房里的Wifi无线网络进行通信。
一种电梯安全运行数据耦合装置的工作方法，包括：
通过数据耦合装置监控电梯每次的起动、制动、运行以及开关门动作信息，并将数据耦合装置采集到的信号与数据处理系统预先设定的时间周期、位置码的逻辑关系进行比较，跟踪判断电梯是否安全运行，并获得电梯的使用、维护规律。
具体方法包括：
Rfid阅读器在电梯运行期间的合理周期内能够查询到设置在平层位置的Rfid标签信号，并且Rfid阅读器在一个持续通电时间内检测到的电梯轿厢开、关门的时间在设定时间范围内，则判定电梯正常运行；
Rfid阅读器在电梯运行期间的合理周期内，未能检测到设置在平层位置的Rfid标签信号，或者Rfid阅读器在一个持续通电时间内检测到的电梯轿厢开门或关门的时间超过设定时间范围，数据处理系统通过检测到的数据量值的变化，向监控中心发出电梯异常的信号。
所述数据处理系统通过云计算对检测到的电梯运行数据进行处理。
所述电梯运行期间的合理周期为在一个持续通电周期内，电梯完成一次起动、运行、制动、停车的过程。
通过Rfid阅读器采集到的电梯的停层位置以及在各个楼层的开关门时间，判断出电梯的使用规律，制定有针对性的电梯维护监控方案。
本发明的有益效果：
1)改进了现有技术的电梯的运行信息需要通过物理传感器—通讯系统—数据处理系统进行处理的局限。电梯运行信息采集直接通过电子标签与扫描装置组成的数据耦合系统实现，不需要物理传感器，节省了大量的实体布线、设备购置、调试和维护成本，节约了资源，避免了由此产生的二次故障。
2)改进了现有技术采用条形码、二维码、Rfid等须有工作人员手持扫描装置或阅读器采集信息的局限。人员手持阅读器扫描电子标签，容易受到环境、地点、状态的诸多干扰，人为因素多，且时效性难以控制。另在电梯狭窄处，由于受到空间及光线等环境影响，人员进入其中操作基本没有可能；本案实施例采用的数据耦合装置，彻底解决了需要人员去现场作业的问题，电梯运行信息通过数据耦合装置在设定的每一个运行节点和周期，自动采集实时信号，并与云模式处理系统实现数据“握手”，不受场地、环境和人为因素影响。
3)现有技术下电梯的运行监控，其数据分析和处理一般通过因果关系判定，如温度超过某一设定值，振动或噪声超过某一峰值，安全回路断路等一一对应相应的故障点。由此带来的问题是，时效性差、对人员专业性要求强，占用更多地社会及环境资源。有时，由于误判造成的损失远远超过隐患本身带来的后果，如过度拆检、不均衡磨损等。本案实施例采用大数据思维方式，立意于建立数据之间的逻辑关系，通过大量数据与安全运行之间规律性的联系，找出趋势性的问题，进而发现问题，解决问题。从节省社会资源、减轻环境压力等方面具有积极意义，更重要的是，大数据条件下，更加适应集中、大量在用电梯产品的信息采集与分析处理，对于目前电梯协议各异情况下还具有普适意义。
附图说明
图1为本发明数据耦合装置的结构示意图；
图2为本发明数据传输示意图；
图3为本发明工作方法流程图。
其中，1.Rfid阅读器，2.门区Rfid标签，3.基层Rfid标签，4.第n层Rfid标签，5.顶层Rfid标签，6.天线，7.数据耦合装置，8.数据监控中心，9.数据处理系统。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，一种电梯安全运行数据耦合装置，包括：设置在电梯移动门扇、各楼层平层位置上的若干个被动式Rfid标签，以及设置在电梯轿厢上的Rfid阅读器1。
Rfid阅读器1随电梯轿厢上下运动并到达设定的位置时，或，电梯轿厢开门时，门扇运动接近Rfid阅读器1时，Rfid阅读器1向Rfid标签发送射频信号，激发标签调制天线的发射系统做出响应，由此将Rfid标签上的信号发射给Rfid阅读器1，实现数据交换。Rfid阅读器1通过无线通讯方式定点或定时把接收到的数据信息传送给制造单位的数据监控中心8，从而实现对电梯安全运行的跟踪。
所述数据耦合装置7为EPC第1类第2代无源UHT标签和相匹配的固定式阅读器，其工作频段860～960MHz；
所述通讯方式为设置在电梯机房里的Wifi无线网络装置和“云计算”数据存储、处理模式。Rfid阅读器1通过无线网络向“云”(互联网运营商)传送数据并进行预先设定的计算，用户(如制造企业)无需自行设置服务器，只需随时调用、了解结果即可。
数据传输方式如图2所示，数据耦合装置7将采集到的数据上传至云模式的数据处理系统9进行数据的处理，并将处理结果传送至数据监控中心8，供电梯运行管理人员及时了解电梯运行状态，及时制定合理的电梯维护管理方案。
所述数据处理方式为，通过如上所述设置在电梯设备上及相应的位置点上的多个标签及标签上写入的地址码信息，阅读器读取信息并解码后，进行简单的数据计算：次数、时间、地点的规律性和关联性，对电梯运行各项参数做出0/1的判断，无需进行因果关系的复杂分析(如，起制动加减速度分析、振动加速度分析、噪声dB分析等)。
具体工作过程如图3所示：
1)电梯门区的运行跟踪：
电梯轿厢门区是乘客进出的通道，据专业调查，电梯事故或故障70％以上由于门区故障引起，因此电梯安全运行跟踪应注意跟踪电梯的开关门情况。
门区Rfid标签2设置在轿厢水平滑动门(可旁开或中分)任一扇门板的端部，随轿厢门的开关门动作做水平移动。固定式Rfid阅读器1设置在轿厢某个适合位置：距标签到达完全开门的位置1m以内为宜，相对位置的确定以轿厢门完全打开时，阅读器能够激发标签为准。电梯每次的开关门动作都将被此数据耦合装置7所监控到，通过开关门次数、时间的逻辑关系，能够跟踪到电梯开关门是否正常以及电梯的使用、维护规律。
安全运行状态：电梯在一个持续通电时间内开、关门各一次(因随后人员按动按钮造成的再次开关门，仍视为该持续通电周期内的一次开关门行为)，并且电梯开、关门在合理的限定时间内，本发明所述数据耦合装置7向数据监控中心8发回正常运行的设定数据。若电梯反复开关门，并且反复开关门的时间仍在合理的开关门限定时间内，则系统认为电梯运行正常。
故障、维修状态下，如超载，电梯门会自动打开并长时间停止在完全打开位置；如门系统故障，电梯门会多次反复开关并最终保持在开门或关门状态；如电梯其它系统故障导致的困人，则电梯门会长时间保持关闭状态。这时，数据耦合装置7发出的信号发生异常(超出合理的周期)，数据处理系统9可通过数据量值的变化(或数据失联)，向数据监控中心8发出电梯异常的信号。
上述在一个持续通电时间内是指电梯从上一平层位置到达现在平层位置处的时间内。
2)电梯运行跟踪：
运行位置跟踪：在电梯经调试设定好的准确停层位置设置标签(基层Rfid标签3，…，第n层Rfid标签4，…，顶层Rfid标签5)，视跟踪要求可在任意层、上下终端层或全部层设置标签，以数据耦合装置7的另一侧固定式Rfid阅读器1激发这些标签时电梯正好在准确平层位置为准。标签写入要跟踪电梯的地理位置码，设置时与实际的层站位置一一对应。电梯每次的起、制动和运行动作都将被本发明所述耦合装置所监控到，通过数据耦合装置7采集到的激发、穿过信号与时间周期、位置码的逻辑关系，能够跟踪到电梯是否安全运行以及电梯的使用、维护规律：
电梯安全运行状态：阅读器在一个合理周期内(系统设计为，在连续地一个持续通电周期内，电梯完成一次起、运行、制动、停车过程为合理周期)能够查询到标签信号为电梯处于安全运行状态。通过标签的地理位置信息，监控系统还可了解电梯的使用规律，如，根据电梯经常在那些层站停车找出大楼的主要集散层楼，根据停车时间长短找出乘客的流量规律。如此，可有针对性向维保单位、管理方的提出保养维护建议，并可及时发现电梯的安全隐患及采取纠正预防措施。是电梯制造企业履行《特种设备安全法》第四十六条规定的物联智能方法之一。
故障、维修状态时：电梯在正常运行期间的一定时间周期内，数据耦合装置7未能检测到有效信号，说明电梯未能成功到达某个平层位置，即电梯有可能因故障停在某处未能正常运行，数据耦合装置7发出的信号发生异常(超出合理的周期)，数据处理系统9可通过数据接收时间量值的变化(或数据失联)，向数据监控中心8发出电梯异常的信号。
利用Rfid技术，把Rfid应答器和阅读器结合为一个数据耦合装置7，数据耦合装置7由一台固定式阅读器和n个应答器组成，当电梯开、关门和上、下运行动作时，数据耦合装置7自动采集电梯的运行信息并解码后传送给数据处理系统9，数据处理系统9与数据监控中心8通信，如此，电梯与监控中心或其它管理机构就建立了实时数据联络关系，工作人员可以随时、随地调取、查阅、掌控电梯运行信息并及时采取措施纠正和处置安全隐患；
采用大数据思路和方法进行数据分析，打破由因果关系分析确定问题的方式。对构成电梯设备各机械、电气单元的工作状况，不依靠传统的传感器检测参数并据此判定其工作状态，而是通过大量简单数据的逻辑关系，找出其变化规律并进一步预测其预后变化趋势，进而及时采取针对性的措施；如此，使得专业性很强的研究工作变得简单、易行、更加可靠；
本案充分发挥了物联网技术的功能和优势，系统的控制模块放在云模式平台上，大大简化了使用单位的软、硬件购置、使用成本，进一步的开发，可使电梯安全运行和监控置于智能物联的大环境之中，能够更加广阔地拓展电梯的服务功能，使电梯成为整个智能物联环境的重要节点。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (9)
1.一种电梯安全运行数据耦合装置，其特征是，包括：设置在电梯移动门扇、各楼层平层位置上的若干个被动式Rfid标签，以及设置在电梯轿厢上的Rfid阅读器；
所述Rfid阅读器在电梯移动门扇完全打开时，能够激发设置在移动门扇上的Rfid标签；
所述Rfid阅读器在电梯到达平层位置时，能够激发设置在各楼层平层位置上的Rfid标签；
所述Rfid阅读器通过无线通讯方式将接收到的数据信息传送至数据监控中心。
2.如权利要求1所述的一种电梯安全运行数据耦合装置，其特征是，所述数据耦合装置为无源UHT标签及相匹配的固定式阅读器，其工作频段860～960MHz。
3.如权利要求1所述的一种电梯安全运行数据耦合装置，其特征是，所述设置在各楼层平层位置的Rfid标签内写入与电梯实际层站位置一一对应的地理位置码。
4.如权利要求1所述的一种电梯安全运行数据耦合装置，其特征是，所述无线通讯方式为通过设置在电梯机房里的Wifi无线网络进行通信。
5.一种如权利要求1所述的电梯安全运行数据耦合装置的工作方法，其特征是，包括：
通过数据耦合装置监控电梯每次的起动、制动、运行以及开关门动作信息，并将数据耦合装置采集到的信号与数据处理系统预先设定的时间周期、位置码的逻辑关系进行比较，跟踪判断电梯是否安全运行，并获得电梯的使用、维护规律。
6.如权利要求5所述的一种电梯安全运行数据耦合装置的工作方法，其特征是，具体方法包括：
Rfid阅读器在电梯运行期间的合理周期内能够查询到设置在平层位置的Rfid标签信号，并且Rfid阅读器在一个持续通电时间内检测到的电梯轿厢开、关门的时间在设定时间范围内，则判定电梯正常运行；
Rfid阅读器在电梯运行期间的合理周期内，未能检测到设置在平层位置的Rfid标签信号，或者Rfid阅读器在一个持续通电时间内检测到的电梯轿厢开门或关门的时间超过设定时间范围，数据处理系统通过检测到的数据量值的变化，向监控中心发出电梯异常的信号。
7.如权利要求5或6所述的一种电梯安全运行数据耦合装置的工作方法，其特征是，所述数据处理系统通过云计算对检测到的电梯运行数据进行处理。
8.如权利要求6所述的一种电梯安全运行数据耦合装置的工作方法，其特征是，所述电梯运行期间的合理周期为在一个持续通电周期内，电梯完成一次起动、运行、制动、停车的过程。
9.如权利要求5所述的一种电梯安全运行数据耦合装置的工作方法，其特征是，通过Rfid阅读器采集到的电梯的停层位置以及在各个楼层的开关门时间，判断出电梯的使用规律，制定有针对性的电梯维护监控方案。
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