CN104318733A - 基于gprs的电梯噪音信号检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及基于GPRS的电梯噪音信号检测系统。目的是提供的检测系统通过远程采集噪音信号后进行分析，计算得出相关的噪音分析数据，以便于操作人员采取相应措施。技术方案是：基于GPRS的电梯噪音信号检测系统，该系统包括电梯轿厢噪音信号采集及无线数据发送装置、无线数据接收及GPRS远程数据传送器、远程数据接收及分析服务中心；电梯轿厢噪音信号采集及无线数据发送装置安放在规定的噪音采集点，通过一对无线数传模块将采集到的电梯轿厢的噪音信号的数据传送到无线数据接收及GPRS远程数据传送器上，然后无线数据接收及GPRS远程数据传送器上的GPRS模块将数据通过GPRS网络传送到远程数据接收及分析服务中心。

Description

基于GPRS的电梯噪音信号检测系统

技术领域

本发明涉及一种电梯噪音信号检测系统，尤其是涉及一种基于GPRS的电梯噪音信号检测系统。

背景技术

中国电梯行业协会统计数据显示，截至2012年，中国电梯保有量已超过245万台。根据2013年全球及中国电梯行业研究报告：2012年中国电梯产量52.9万台，同比增长17.56％，增速放缓，但产量依旧居全球第一。随着中国电梯业得到了高速的发展，我国电梯的质量也有了显著提高，各电梯生产厂家越来越重视电梯的乘运质量，因为它综合反映了电梯的设计、安装和服务的质量水平，是企业竞争力的体现。

电梯业主除了关心电梯运行的安全性和可靠性以外，也开始关注电梯乘运的舒适感，其中电梯噪音为电梯乘运质量检测的重要内容，受到广泛的关注。噪音是指使人感到烦躁、令人讨厌的刺耳声音的统称。随着现代社会的发展，噪音已经成为影响我们生活和健康的重要环境问题，又被称为城市新公害；所以，对电梯的噪音信号进行检测非常具有意义。

当下最常用的电梯噪音信号检测仪器为美国PMT公司开发的EVA-625电梯乘运质量检测分析仪，能够记录和分析电梯的噪音情况。测试分三种情况：a)运行中轿厢内噪声测试(不含风机噪声)，传声器置于轿厢内中央距轿厢地面1.5m；b)开关门过程噪声测试，传声器分别置于层门和轿厢门宽度的中央，距门0.24m，距地面高1.5m；c)机房噪声测试，随后将记录的信息下载至PC机，使用随机提供的电梯振动分析工具软件进行分析。

这种电梯噪音信号检测仪器的硬件部分携带性不是很好，而且成本比较高、对维护保养工作人员专业素质要求较高；专业维保人员需要带着这些仪器到现场进行测量；所以，它们并没有解决电梯分布广，普通电梯维护保养工作人员较难适应的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服上述背景技术的不足，提供一种基于GPRS电梯乘运质量检测系统，通过远程采集噪音信号后进行分析，计算得出相关的噪音分析数据，以便于操作人员采取相应措施，保证电梯的乘运舒适度。

为实现以上目的，本发明采用的技术方案是：

基于GPRS的电梯噪音信号检测系统，其特征在于：该系统包括电梯轿厢噪音信号采集及无线数据发送装置、无线数据接收及GPRS远程数据传送器、远程数据接收及分析服务中心；电梯轿厢噪音信号采集及无线数据发送装置安放在规定的噪音采集点，通过一对无线数传模块将采集到的电梯轿厢的噪音信号的数据传送到无线数据接收及GPRS远程数据传送器上，然后无线数据接收及GPRS远程数据传送器上的GPRS模块将数据通过GPRS网络传送到远程数据接收及分析服务中心。

所述电梯轿厢噪音信号采集及无线数据发送装置包括：噪音采集模块、数据存储单元、程序存储单元、DSP主处理芯片、无线数传模块以及电源管理模块；DSP主处理芯片分别通过SPI接口与噪音采集模块、程序存储单元、无线数传模块连接；DSP主处理芯片与数据存储单元通过EMIF接口相互连接；电源管理模块分别与噪音采集模块、数据存储单元、程序存储单元、DSP主处理芯片、无线数传模块连接。

所述噪音采集模块包括：声音采集器、信号放大电路、低通滤波和电位平移电路以及数模转换芯片；声音采集器、信号放大电路、低通滤波和电位平移电路、数模转换芯片按照前后顺序依次连接，最后数模转换芯片通过SPI接口与DSP主处理芯片相连。

所述无线数据接收及GPRS远程数据传送器包括：无线数传模块、电源管理模块、单片机、数据存储单元、数模转换模块以及GPRS模块；单片机通过P2端口与无线数传模块连接；单片机通过并行IO口与数据存储单元相连；单片机通过UART与数模转换模块连接；数模转换模块通过串行线与GPRS模块连接；电源管理模块分别与无线数传模块、单片机、数据存储单元以及数模转换模块连接；GPRS模块采用外部5V电源。

本发明的工作原理是：第一步骤，如图3所示，将电梯轿厢噪音信号采集及无线数据发送装置安放在规定的噪音采集点，声音采集器进行对噪音信号的采集，DSP处理器对采集到的噪音信号进行分析和处理；

第二步骤，如图4所示，DSP处理器将分析处理后的噪音信号，通过一对无线数传模块采用射频的技术方式传送到无线数据接收及GPRS远程数据传送器上；

第三步骤，无线数据接收及GPRS远程数据传送器将接收到的噪音信号分类打包处理，通过GPRS模块将信号发送到远程数据接收及分析服务中心。

本发明的有益效果是：本发明采集噪音数据，通过GPRS的方式将噪音数据传送到远程服务中心，减少了电梯的维护保养工作量和对维护保养人员的技术水平要求，也使成本大大降低。当下，GPRS网络的覆盖面积相当广泛，这样就很容易将电梯分散广、数据采集困难的问题解决；管理人员可以在固定的服务中心，将各个点的电梯噪音数据收集过来，进行电梯乘运舒适度量化，找出相关影响电梯乘运舒适感的因素，保证电梯乘客的电梯乘运舒适感。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图。

图2是本发明的电路原理框图。

图3是电梯轿厢噪声信号采集及无线数据发送装置的单片机控制程序流程图。

图4是无线数据接收及GPRS远程数据传送器的单片机控制程序流程图。

图5-1到图5-11是本发明的电路结构示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图，对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于以下实施例。

如图1所示，一种基于GPRS的电梯噪音信号检测系统，包括电梯轿厢噪音信号采集及无线数据发送装置、无线数据接收及GPRS远程数据传送器、远程数据接收及分析服务中心。电梯轿厢噪音信号采集及无线数据发送装置安放在规定的噪音采集点，该电梯轿厢噪音信号采集及无线数据发送装置通过一对无线数传模块，将采集到的电梯轿厢的噪音信号的数据传送到无线数据接收及GPRS远程数据传送器上，然后无线数据接收及GPRS远程数据传送器上的GPRS模块将数据通过GPRS网络传送到远程数据接收及分析服务中心(由远程数据接收及分析服务中心的PC机进行数据分析，得出噪音的A计权值)。

如图2所示，所述电梯轿厢噪音信号采集及无线数据发送装置包括：噪音采集模块5、数据存储单元6、程序存储单元7、DSP主处理芯片8及其外围电路、无线数传模块9以及电源管理模块10。DSP主处理芯片8分别通过SPI接口与噪音采集模块5、程序存储单元7、无线数传模块9连接；DSP主处理芯片与数据存储单元6通过EMIF接口相互连接；电源管理模块10分别与噪音采集模块5、数据存储单元6、程序存储单元7、DSP主处理芯片8、无线数传模块9连接。

如图2、图5-1到图5-11所示，所述的DSP主处理芯片型号为TMS320VC5509A；数据存储单元采用的芯片型号为HY57V641620FTP-7；程序存储单元采用的芯片型号为AT25F1024AN-10SU-2.7；无线数传模块采用nRF24L01+芯片(以插接的方式安装)；电源管理模块中使用芯片TPS767D301将接入的5V电压转化为系统需要的3.3V和1.6V电压；以上均为推荐型号，可以采用功能类似的型号予以代替。

DSP主处理芯片8的CLKX0、XF、DX0、FSR0、DR0引脚连接噪音采集模块5，DSP主处理芯片8的CLKX0、DX0、DR0、GPIO4引脚连接程序存储单元7，程序存储单元7连接有稳定程序烧写的存储器(存储器推荐采用AT25F1024N-10SI-2.7)，DSP主处理芯片8的GPIO6、GPIO7、S21/DR2、S23/DX2、引脚连接无线数传模块9；DSP主处理芯片8的D0-D15引脚与数据存储单元的芯片的D0-D15引脚连接，DSP主处理芯片8的A0引脚与数据存储单元的芯片的BA1引脚连接，DSP主处理芯片8的A1-A10引脚与数据存储单元的芯片的A0-A9引脚连接,DSP主处理芯片8的A12、A13引脚分别与数据存储单元的芯片的A12、BA0引脚连接，DSP主处理芯片8的C4、C13、C8、C9、C10、C11、C12、C14引脚分别与数据存储单元的芯片的A10/AP、LDQM、UDQM、RAS、 CLK引脚连接。

所述电源管理模块10的芯片的IN1和IN2引脚分别接入+5V电压，IN1与GND引脚之间跨接电容CU4-1，IN2引脚与GND引脚(接地)之间跨接电容CU4-2，IN1引脚对应的OUT1引脚FB引脚之间依次并联电阻RU4-1、电容CU4-3、电解电容CU4-4、电容CU4-5，电阻RU4-1、电容CU4-3之间串联电阻RU4-2，电阻RU4-2与电容CU4-3之间接地，经过上述电阻RU4-1、RU4-2配比，以及电容CU4-3、电解电容CU4-4、电容CU4-5稳压后OUT1引脚输出1.6V，对噪音采集模块、DSP主处理芯片供电，同时OUT1引脚连接有电阻R1.6和二极管L1.6，电容C11-C20相互并联后与OUT1引脚连接，构成DSP稳压电路；IN2引脚对应的OUT2引脚与RESET2引脚之间跨接电阻RU4-3，OUT2引脚以及其中一个NC引脚连接后通过相互并联的电容CU4-6、电解电容CU4-7、电容CU4-8接地，经过上述电阻RU4-3配比，电容CU4-6、电解电容CU4-7、电容CU4-8稳压后输出3.3V电压，对程序存储单元7、噪声采集模块5、数据存储模块7、DSP主处理芯片8、无线数传模块9供电，同时OUT2引脚连接有电阻R3.3和二极管L3.3，电容C1-C8相互并联后与OUT2引脚连接，构成DSP稳压电路。

DSP主处理芯片8的外围电路中，晶振Y1和电容CY1-1、CY1-2构成晶振电路，晶振Y1的两端并联在DSP主处理芯片8的X1、X2/CLKIN引脚；电压监控器SP708R的引脚连接复位开关，引脚连接DSP主处理芯片8的引脚；DSP主处理芯片8还连接有JTAG接口电路，此连接为常规连接方式，在此不作详细介绍。

所述噪音采集模块5包括：声音采集器1、信号放大电路2、低通滤波和电位平移电路3以及数模转换芯片4；声音采集器1、信号放大电路2、低通滤波和电位平移电路3、数模转换芯片4按照前后顺序依次连接，最后数模转换芯片4通过SPI接口与DSP主处理芯片8相连。

如图2、图5-1到图5-11所示，所述的声音采集器采用驻极体话筒MIC；信号放大电路采用的主芯片型号为INA128PA、低通滤波和电位平移电路采用的主芯片型号为LM324N；数模转换芯片型号为MAX1247；以上均为推荐型号，可以采用功能类似的型号予以代替。

信号放大电路中，三极管Q1的基极通过电容C6连接驻极体话筒MIC的正极，三极管Q1的发射极以及驻极体话筒MIC的负极接地，三极管Q1的集电极通过电阻R3、R4连接驻极体话筒MIC的正极，电阻R3、R4之间通过电容C5接地，集电极与基极之间跨接电阻R5，通过电阻R6以及上述电阻3连接+5V电压，集电极与发射极之间电容C7和电位器R7的两个固定端，电位器R7的活动触点连接电容C8后输出放大后的音频信号至仪表放大器(采用INA128P)；仪表放大器的IN+引脚接入音频信号，IN-引脚接地，IN+引脚与IN-引脚之间跨接下拉电阻R9、R10，电阻R9和R10之间接地，仪表放大器的OUT引脚经电阻R12与低通滤波和电位平移电路的芯片的连接4IN+引脚连接，低通滤波和电位平移电路的芯片的2OUT引脚与数模转换芯片的CH0引脚连接，数模转换芯片的SCLK、DIN、SSTRB、DOUT引脚与DSP主处理芯片8连接。

如图1、图2、图5-1到图5-11所示，所述无线数据接收及GPRS远程数据传送器包括：无线数传模块11、电源管理模块12、单片机13、数据存储单元14、数模转换模块15以及GPRS模块16；单片机13通过P2端口与无线数传模块11连接；单片机13通过并行IO口与数据存储单元14相连；单片机13通过UART与数模转换模块15连接；数模转换模块15通过串行线与GPRS模块连接；电源管理模块12分别与无线数传模块11、单片机13、数据存储单元14以及数模转换模块15连接；GPRS模块17采用外部5V电源。

如图2、图5-1到图5-11所示，所述的无线数传模块采用的是nRF24L01+芯片；电源管理模块中芯片SPX1117-3.3将外接的5V电压转化为3.3V电压；单片机型号为MSP430F149IPM；数据存储单元采用K9F1208U0M-PIBO型号芯片；数模转换模块型号为MAX232ACPE；使用的GPRS模块为USR-GPRS232-700；以上均为推荐型号，可以采用功能类似的型号予以代替。芯片与芯片之间的引脚连接，以及各芯片自身的外围电路均为常规技术，在此不一一列举。

电梯噪声测量主要有运行中轿厢内噪声测试、开关门过程噪声测试、机房噪声测试。电梯噪声测量只需要用声级计测量噪声大小来衡量电梯性能。

运行中轿厢内噪声与诸多因素有关，如轿厢尺寸及结构、轿厢内的装饰材料、运行速度、导轨安装精度、导靴的减震措施、补偿链类型和机房的隔音措施等。测试时，声级计应该置于轿厢中央距地面1.5m，电梯以额定速度上行、下行，取全过程运行中的最大值。

开关门噪声主要来自门电机运转、门联动机构运动、电气触点的接触、门滑轮的滚动和门靴的滑动，以及门扇的振动、门运动极限位置的碰撞。电梯门扇在中间运行过程中较平稳，噪声值变化不大，但在开启或关闭的终端极限位置往往有瞬时冲击声，其值一般大于门扇平稳运行的噪声，因此应该以开关门过程的最大值作为评定依据。测试时，声级计分别置于轿厢门与层站门宽度的中央，距门0.24m，距地面高1.5m。

Claims (4)

1.基于GPRS的电梯噪音信号检测系统，其特征在于：该系统包括电梯轿厢噪音信号采集及无线数据发送装置、无线数据接收及GPRS远程数据传送器、远程数据接收及分析服务中心；电梯轿厢噪音信号采集及无线数据发送装置安放在规定的噪音采集点，通过一对无线数传模块将采集到的电梯轿厢的噪音信号的数据传送到无线数据接收及GPRS远程数据传送器上，然后无线数据接收及GPRS远程数据传送器上的GPRS模块将数据通过GPRS网络传送到远程数据接收及分析服务中心。

2.根据权利要求1所述的基于GPRS的电梯噪音信号检测系统，其特征在于，所述电梯轿厢噪音信号采集及无线数据发送装置包括：噪音采集模块(5)、数据存储单元(6)、程序存储单元(7)、DSP主处理芯片(8)、无线数传模块(9)以及电源管理模块(10)；DSP主处理芯片(8)分别通过SPI接口与噪音采集模块(5)、程序存储单元(7)、无线数传模块(9)连接；DSP主处理芯片与数据存储单元(6)通过EMIF接口相互连接；电源管理模块(10)分别与噪音采集模块(5)、数据存储单元(6)、程序存储单元(7)、DSP主处理芯片(8)、无线数传模块(9)连接。

3.根据权利要求2所述的基于GPRS的电梯噪音信号检测系统，其特征在于，所述噪音采集模块(5)包括：声音采集器(1)、信号放大电路(2)、低通滤波和电位平移电路(3)以及数模转换芯片(4)；声音采集器(1)、信号放大电路(2)、低通滤波和电位平移电路(3)、数模转换芯片(4)按照前后顺序依次连接，最后数模转换芯片(4)通过SPI接口与DSP主处理芯片(8)相连。

4.根据权利要求1-3任一项所述的基于GPRS的电梯噪音信号检测系统，其特征在于，所述无线数据接收及GPRS远程数据传送器包括：无线数传模块(11)、电源管理模块(12)、单片机(13)、数据存储单元(14)、数模转换模块(15)以及GPRS模块(16)；单片机(13)通过P2端口与无线数传模块(11)连接；单片机(13)通过并行IO口与数据存储单元(14)相连；单片机(13)通过UART与数模转换模块(15)连接；数模转换模块(15)通过串行线与GPRS模块连接；电源管理模块(12)分别与无线数传模块(11)、单片机(13)、数据存储单元(14)以及数模转换模块(15)连接；GPRS模块(17)采用外部5V电源。