CN104379480B - 用于电梯的位置和负载测量系统 - Google Patents

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Abstract

发明涉及将装在电梯轿厢内以获得轿厢位置数据和轿厢负载数据的电梯用位置和负载测量系统，该位置和负载测量系统包括装在电梯轿厢(14，16，18)内的至少一个传感器(40，44，52)。位置和负载测量系统包括扫描轿厢内部和/或轿厢门区域(30)的乘客传感器(40)、连接至乘客传感器用于产生轿厢负载数据的负载信号处理单元(35)、加速度传感器(44)和/或磁力计(52)、连接至加速度传感器和/或磁力计用于产生轿厢位置数据的位置信号处理单元(37)和用于将负载信号处理单元和位置信号处理单元的输出信号传输至电梯控制单元的数据链路(46)。本发明提供了改进的轿厢负载和轿厢位置数据，特别与现有电梯系统的全面现代化改造相关。

Description

用于电梯的位置和负载测量系统
技术领域
本发明涉及用于电梯的位置和负载测量系统。
背景技术
如今，当通过全面现代化改造对现有的电梯进行现代化改造时，对于现代化改造控制系统而言的必要项目是现有的电梯系统的电梯位置和轿厢装载信息。特别是，当对于在控制的不同部件之间使用串行通信的相对新的电梯进行全面现代化改造时，常常难以得到该轿厢位置和轿厢负载信息。常常执行与电梯轿厢有关的一些步骤以得到该信息，这些步骤再次要求附加地安装运行线缆，以得到从电梯轿厢到机房的信号。
发明内容
因此，发明的目的是提供一种用于为了电梯的现代化改造而得到轿厢负载数据和轿厢位置数据的简单且可行的系统。
该目的根据本公开的一个实施例使用以下方案来解决：一种用于电梯的轿厢位置和负载测量系统，所述系统将要安装在电梯轿厢内以获得轿厢位置数据和轿厢负载数据，所述位置和负载测量系统包括安装在所述电梯轿厢(14，16，18)内的至少一个传感器(40，44，52)，其特征在于，所述位置和负载测量系统附加地设置于电梯控制的现有的位置和负载测量系统并且包括：扫描轿厢内部和/或轿厢门区域(30)的乘客传感器(40)；连接至所述乘客传感器的、用于产生轿厢负载数据的负载信号处理单元(35)；加速度传感器(44)和/或磁力计(52)；-连接至所述加速度传感器和/或磁力计的、用于产生轿厢位置数据的位置信号处理单元(37)，以及用于将所述负载信号处理单元和所述位置信号处理单元的输出信号传输至电梯控制单元的数据链路(46)。
该目的根据本公开的一个实施例使用以下方案来解决：一种电梯，包括至少一个电梯轿厢(14，16，18)和连接有根据上述的位置和负载测量系统的控制单元。
与同样使用安装在电梯轿厢内的传感器的已知系统相比，本发明未使用通常设置在轿厢承载结构与电梯轿厢的底部之间的传统负载传感器，而是使用了扫描轿厢门区域的乘客传感器。这样的乘客传感器可以是例如光学传感器、成像设备(camera)或超声波检测系统。负载数据不是由乘客传感器单独提供的，而是与负载信号处理单元相关地提供，负载信号处理单元从乘客传感器的信号计算出实际轿厢负载数据。该负载信号处理单元可以与乘客传感器集成为一体，或者，可以与通用传感器控制或与用于控制电梯的部件(轿厢控制)或者所有电梯(电梯控制)或群控或多群控的方式的任何外部控制相连地提供。至于权利要求书所提及到的术语“电梯控制单元”这个词总是还包括任何种类的电梯群控或多群控。
乘客传感器优选地仅对事件计数，并且好的是，传感器能够确定事件的特殊类型，例如进来的乘客或离开的乘客。乘客传感器由此总是辨认出由乘客传感器扫描的在轿厢和/或轿厢门区域乘客的移动。通过将该移动数据与参考数据(其可能例如存储在传感器单元和/或负载信号处理单元中)进行比较，能够确定是否有乘客进入轿厢或离开轿厢。该数据可以称作事件数据。通过将事件数据(例如负载信号处理单元中的)合计，能够重新得到轿厢内人员的实际数量。此外，负载信号处理单元或者轿厢或电梯控制单元优选地具有对于典型负载数据(例如如75kg乘客的标称重量)的存储。利用人员的实际数量与标称乘客重量的帮助，能够提供实际轿厢负载数据。
优选地，如果电梯静止一定时间段而由乘客传感器确定的负载数据上没有任何变化，则可以将轿厢负载数据重置为零。为了解释事件数据，乘客传感器也可以确定轿厢门是否打开或关闭，用于实际轿厢负载的确定。如果电梯轿厢在轿厢门打开或关闭的状态而静止一定时间段，则也可以进行负载重置。
如果成像设备用作乘客传感器，则存在着可以用位于轿厢内的基于成像设备的传感器系统来识别的一些电梯专用参数，例如，开门时间、关门时间，等等。这些参数可以在参考运行期间测量并且存储在电梯控制/群控单元内，以便使后面的电梯系统操作优化。成像设备的图形数据还允许对作为独立实体的个体的检测和追踪，以提供进一步信息，例如，乘客从进入到离开的完整追踪。该数据将有助于提高呼梯分配算法的效率。
此外，根据本发明，在电梯轿厢中设置有加速度传感器和/或磁力计。还设置有从加速度传感器和/或磁力计的信号计算出实际轿厢位置数据的位置信号处理单元。该位置信号处理单元优选地连同相应的传感器一起地被包括，而也可以设置在与电梯轿厢相连的传感器单元中，该传感器单元优选地还具有链接至轿厢控制和/或电梯控制和/或群控或多群控的数据链路。位置信号处理单元也可以是传感器控制单元或者电梯控制单元、群控或多群控的一部分。术语“电梯控制”是操纵完整电梯的功能的控制。该控制还可以包括呼梯分配控制(如果仅存在单个电梯的话)。无论任何，信息很可能在进行用于多个电梯的群的任务的电梯群控中进行处理，或者甚至在操纵着建筑物中的不同电梯群中的不同电梯的多群控中进行处理。这些任务特别地包括呼梯分配控制。
用加速度传感器和/或磁力计进行实际轿厢位置的确定如下地起作用。
-加速度传感器
通过下面的步骤单独利用加速度传感器能够重新得到实际轿厢位置。在参考运行中，测量出运行期间电梯轿厢的从各楼层到其他楼层的加速度曲线并将其作为参考数据存储起来。作为可选方案，可以对于各可能的移动、例如向上一个楼层、向上两个楼层、向上三个楼层以相应的向下运动一个楼层、两个楼层等做出一个参考运行。在开始时，必须将实际轿厢位置例如通过将轿厢驱动至其最上或最下位置或者至默认位置而确定作为起始楼层。当轿厢目前被驱动为任何方向时，通过加速度传感器测量出加速度曲线并且将所述测得的曲线与参考曲线进行比较。匹配的曲线于是告知实际轿厢位置位于起始楼层的上方或下方多少个楼层。因此，能够从所述比较容易地得出新的轿厢位置。
由此可见，加速度传感器连同位置信号处理单元能够给出关于井道中当前轿厢位置的信息，连同还能够用于获取与电梯组成部件的功能或耐用性有关的其他参数的加速度信息。如果不管任何原因测得的加速度曲线越来越偏离参考曲线，则向维护人员或远程监控站发出警告信号(在超过设定阈值之后)。该信号可以用于检查使加速度减小的原因(例如，增加了导轨的摩擦、降低了马达功率等)。
-磁力计
用磁力计进行实际轿厢位置的确定如下地起作用：首先，利用电梯轿厢从最上楼层到最下楼层和/或反之亦然做出参考驱动。在该测试运行期间测量出实际磁场并将其作为参考曲线存储起来。做出多个测试运行以创建用于排除例如当意外情况下具有高磁场的元件在测试运行期间通过井道时的任何非典型磁偏差的平均值会是有利的。
在建立了沿着井道的磁力参考曲线之后，可以从通过磁力计测得的实际磁场与所述参考曲线进行的比较得出实际轿厢位置。设定的时间段、例如最后几秒的磁力曲线与参考曲线的比较也可以用于确定实际轿厢位置。所述确定的优点是位置数据不是必须通过将轿厢驱动至一定楼层来校准的事实(因为其例如必需用加速度传感器)。
在两种情况中，即，在使用加速度传感器的情况以及使用磁力计的情况中，必须在开始时做出参考运行，以提供用于后面的操作的参考数据。
如果加速度传感器与磁力计组合起来，则可以获得绝对准确的位置数据，因为在该情况中获得了导致更好结果的一定的冗余度。因此，基于加速度传感器的位置确定系统能够总是从磁力计得到起始楼层。另一方面，如果存在一些磁干扰场，则对于磁扰时可以通过加速度传感器的数据作为位置数据的后援。此外，可以将加速度传感器与磁力计的相互位置数据进行比较，并且如果这些数据背离设定的阈值，则可以发出故障信号。因此，加速度传感器和磁力计两个位置测量系统的组合提供了最高的可靠性和精度。
因此，发明的位置和负载测量系统能够重新得到可靠且精确的轿厢位置和负载数据，而不依赖于先前在现有电梯系统中用于得到这些数据的方法。此外，发明提供了位置和负载测量系统的数据链路，以使轿厢负载数据以及轿厢位置数据通信至电梯控制单元，或者仅仅至接着使这些数据进一步通信至电梯控制单元的轿厢控制单元。该数据链路可以是任何线缆，而且也可以是作为WLAN、DASH7或类似物的任何无线网络。
在使用无线通信链路的情况中，可以避免附加的铺设线缆或布线，这使得现有电梯系统的改装便宜得多。
优选地，作为乘客传感器，使用价格比较低廉并且现今提供了充分的扫描区域的画面分辨率以获得用于负载信号处理单元的充分可靠的信号的成像设备。经由物镜，能够以获得最佳结果的方式限定出成像设备的扫描区域，例如，轿厢入口区域。在这方面，对于技术人员而言应该清楚的是，如果能够重新得到关于电梯轿厢内乘客的数量的充分准确的信息，则可以还有/作为选择方案将乘客传感器指向轿厢的另一部分。
由于已经以上所述地执行，如果乘客传感器检测到一定时段内电梯轿厢是空的或者门开着/关着，或者如果位置信号处理单元检测到一定时间段内轿厢是不动的，特别是如果轿厢等候在默认楼层(默认楼层＝在一定时间的整个期间内都没有呼梯的情况中的预设等候楼层)，则负载信号处理单元可以重置轿厢负载数据。
乘客传感器、负载信号处理单元、加速度传感器和/或磁力计与位置信号处理单元以及链接至电梯控制单元的数据链路可以位于电梯轿厢处的单独的壳体内，或者位于与电梯轿厢相连的单独的壳体内。优选地，所有这些元件都设置在一个传感器单元内，由此优选地仅乘客传感器或其扫描部分可以突出至轿厢内部。该设置在传感器单元内的集成的位置和负载测量系统仅需要在电梯轿厢处很少的安装工作，并且另一方面，轿厢控制单元或电梯控制单元从所述传感器单元得到适于由电梯控制单元处理的数据格式的准确且可靠的轿厢负载和位置信息。于是，所述传感器单元的设置使得能够快速且容易地提供精确的轿厢负载和轿厢位置数据，特别是在对现有数据难以重新得到或者对于现代化控制系统而言太不精确的现有电梯系统进行(全面)现代化改造或维修的过程中。
优选地，发明的位置和负载测量系统还包括以对于任何旧的或新的电梯控制系统而言均可行的数据格式对实际轿厢负载数据和轿厢位置数据进行处理的解释器单元。这允许了在没有提供用于不同电梯控制的不同种类的轿厢位置和负载信号处理单元的情况下简单地调节位置和负载测量系统。因此，发明的位置和负载测量系统能够用于任何现有的电梯控制单元或者用于用新的电梯控制单元进行的电梯系统的任何改装，由此本发明提供了与现有电梯系统的较老的系统相比更加可靠且更加精确的轿厢负载数据和轿厢位置数据。
优选地，位置和负载测量系统设置在电梯轿厢的顶部，优选地作为集成单元、即作为传感器单元设置在电梯轿厢的顶部。
数据链路可以是与电梯控制单元或者与轿厢控制单元通信的任何数据接口，例如串行总线。优选地，数据链路是无线通信链路，当在该情况中时，无须提供将位置和负载测量系统与电梯控制单元连接的布线的努力。在该情况中，电梯控制单元还设置有无线数据链路，以与发明的位置和负载测量系统通信。
无线通信可以使用任何商业标准协议。当在高层建筑物上特别地使用全面现代化改造时，电梯井道中最大通信距离可能高达300米。所选择的协议应该能够在该距离的整个范围内提供可靠的操作。所传送的数据量比较低，使得几乎任何协议都具有所需的传送能力，例如ZIGBEE或DASH7。
位置和负载测量系统的负载测量部分可以在一个实施例中如下地工作：基于成像设备的乘客传感器的负载信号处理单元计算出在各停站期间多少人进入和离开轿厢，并通过了解到多少人代表满载，能够计算出百分比形式的装载量。传感器可以利用任何数据链路、优选使用无线链路将装载量通信至电梯控制或现代化改造控制。负载信号处理单元可以与乘客传感器单元集成为一体，在该情况中，乘客传感器与负载信号处理单元一起创建了与轿厢位置系统和位置信号处理单元并列的分立独立的数据单元，其中轿厢位置系统和位置信号处理单元也可以构成为一个集成单元，轿厢位置系统包括加速度传感器和/或磁力计，。
附图说明
现在借助于附图示意性地描述本发明。
图1示出具有三个电梯轿厢的电梯系统的示意图，
图2示出具有传感器单元的电梯轿厢，其中传感器单元具有扫描轿厢的内部的成像设备，以及
图3示出包括了位置测量系统和负载测量系统的传感器单元的示意图。
具体实施方式
图1示出具有电梯井道12的电梯群10，在电梯井道内，两个乘客轿厢14、16以及与乘客轿厢14、16相比具有较大尺寸的高负载轿厢18可在垂直方向上移动。轿厢14、16、18中的每一个都设置有与连接有电梯控制单元的通信链路22无线通信的传感器单元20。
各传感器单元20包括(如将在图3中更加详细执行的)具有无线数据链路的轿厢位置和负载测量系统。
图2以更大量的细节示出电梯轿厢14、16、18。发明的轿厢负载和位置测量系统集成在设置有传感器单元壳体32的传感器单元20内，传感器单元壳体32优选地用安装板36安装在电梯轿厢14、16、18的顶部、例如吊顶26上。仅成像设备的物镜34从传感器单元20的壳体32突出至轿厢内部。轿厢内部由侧壁28以及由轿厢底部24和轿厢吊顶26围成。在电梯轿厢的一侧或两侧设置有限定轿厢门区域30的轿厢门。优选地，物镜34指向电梯轿厢的轿厢门区域30。
图3示出传感器单元20中的发明的轿厢负载和位置测量系统的示意性构造。
因此，传感器单元30包括传感器控制单元38，该传感器控制单元38优选地包括微处理器。传感器控制单元38连接有作为乘客传感器的包括了物镜34的成像设备40。传感器控制单元38进一步连接至存储器48，该存储器48可以优选地包括能更换的存储器单元50，例如SD卡。此外，传感器控制单元38连接有加速传感器44以及磁力计52。来自成像设备40、加速传感器44和磁力计52的所有信号都进入传感器控制单元38内。传感器控制单元38包括从成像设备40的信号计算出实际负载数据的负载信号处理单元35。传感器控制单元38进一步包括从加速传感器44和磁力计52得出实际轿厢位置数据的位置信号处理单元37。当然，传感器控制单元38中的负载和位置信号处理单元35、37经由与存储在存储器48中的、特别是SD卡50上的参考数据的比较计算出实际数据。
优选地，传感器处理单元38还包括能够以适于由电梯控制处理的数据格式对产生的轿厢负载和位置数据进行调节的解释器单元39。当然，负载和位置计算单元35、37以及解释器单元39可以作为算法设置在传感器控制单元中。负载和位置信号处理单元还可以与相应的传感器集成为一体。当然，计算单元本身可以提供可由电梯控制处理的信号，使得解释器单元39将没有必要。
当然可能的是，传感器单元20可以包括其自己的电源，而优选传感器单元20连接至电梯轿厢的电源。
此外，代替无线通信链路46，传感器单元20也可以链接至现有的电梯系统的(串行)总线系统。
加速传感器44和磁力计52可以一起使用，而也有可能的是传感器单元20仅包括这些位置传感器中的一个。代替成像设备40，也可以使用任何其他乘客传感器，特别是光学传感器。
发明不受上述实施例限制，而是可以在随附的权利要求书的范围内进行变化。

Claims (16)

1.一种用于电梯的轿厢位置和负载测量系统，所述系统将要安装在电梯轿厢内以获得轿厢位置数据和轿厢负载数据，所述位置和负载测量系统包括安装在所述电梯轿厢(14，16，18)内的至少一个传感器(40，44，52)，其特征在于，所述位置和负载测量系统附加地设置于电梯控制的现有的位置和负载测量系统并且包括：
-扫描轿厢内部和/或轿厢门区域(30)的乘客传感器(40)；
-连接至所述乘客传感器的、用于产生轿厢负载数据的负载信号处理单元(35)；
-加速度传感器(44)和/或磁力计(52)；
-连接至所述加速度传感器和/或磁力计的、用于产生轿厢位置数据的位置信号处理单元(37)，以及
-用于将所述负载信号处理单元和所述位置信号处理单元的输出信号传输至电梯控制单元的数据链路(46)。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述负载信号处理单元(35)和所述位置信号处理单元(37)集成在所述系统的传感器控制单元(38)内。
3.根据权利要求1或2所述的系统，其中所述乘客传感器(40)是成像设备。
4.根据权利要求1或2所述的系统，其中所述数据链路(46)是无线通信链路。
5.根据权利要求1或2所述的系统，其中当所述乘客传感器(40)检测到一定时间内所述电梯轿厢是空的或者门是关闭的时，和/或当所述位置信号处理单元检测到一定时间段内所述轿厢不动时，所述负载信号处理单元(35)重置所述轿厢负载数据。
6.根据权利要求1或2所述的系统，其中所述系统包括以对于电梯控制单元而言可行的数据格式对所述负载信号处理单元(35)和所述位置信号处理单元(37)的输出信号进行处理的解释器单元(39)。
7.一种电梯，包括至少一个电梯轿厢(14，16，18)和连接有根据前述权利要求中的任一项所述的位置和负载测量系统的控制单元。
8.根据权利要求7所述的电梯，其中所述乘客传感器(40)和/或所述负载信号处理单元(35)位于安装在所述电梯轿厢处的传感器单元(20)中。
9.根据权利要求7或8所述的电梯，其中所述加速度传感器(44)和/或磁力计(52)和/或所述位置信号处理单元(37)位于安装在所述电梯轿厢(14，16，18)处的传感器单元(20)中。
10.根据权利要求7或8所述的电梯，其中所述数据链路(46)位于安装在所述电梯轿厢(14，16，18)处的传感器单元(20)中。
11.根据权利要求7或8所述的电梯，其中所述传感器单元(20)安装在所述电梯轿厢(14，16，18)的顶部。
12.根据权利要求7或8所述的电梯，其中所述乘客传感器(40)位于所述传感器单元(20)中，并且所述传感器单元以使得仅所述乘客传感器(40)和/或其物镜(34)突出到所述轿厢内部的方式安装至所述电梯轿厢(14，16，18)。
13.根据权利要求7或8所述的电梯，其中所述位置和负载测量系统的所述数据链路(46)是第一无线通信链路，并且其中所述电梯的所述控制单元连接至第二无线通信链路(22)，所述第二通信链路优选地位于电梯井道(12)内。
14.根据权利要求7或8所述的电梯，其中所述负载信号处理单元(35)具有逻辑单元，所述逻辑单元响应于所述乘客传感器(40)的信号和/或所述加速度传感器(44)和/或磁力计(52)的信号而操作以重置所述轿厢负载数据。
15.一种用于使用新的位置和负载测量系统提供电梯中的轿厢位置数据和轿厢负载数据的方法，所述新的位置和负载测量系统附加地设置于电梯控制的现有的位置和负载测量系统并且包括安装在电梯轿厢(14，16，18)中的至少一个传感器(40，44，52)，其中，用于扫描轿厢内部和/或轿厢门区域(30)的乘客传感器(40)被用于获得所述轿厢负载数据，并且加速度传感器(44)和/或磁力计(52)被用于获得轿厢位置数据，并且其中数据链路(46)被用于将所述轿厢负载和轿厢位置数据传输至电梯控制单元。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述新的位置和负载测量系统与所述电梯的全面改造相关地被使用。
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