CN106044430B - 用于电梯轿厢的位置检测的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于确定在电梯井道中移动的电梯轿厢的位置的方法和软件程序，其中，加速度被测量，并且与轿厢门的测得的开启/关闭状态结合。轿厢门的开启状态用于识别楼层和移动运行序列，其中，轿厢位置推算然后被与分配的楼层进行比较，目的楼层由此被计算，以提取轿厢在电梯井道内的确定位置。

Description

用于电梯轿厢的位置检测的方法

技术领域

本发明涉及一种用于特别鉴于其实际楼层地铁口(floor-landing)检测电梯轿厢的位置的方法和执行该方法的软件程序，该轿厢被用于运送人或负载。

背景技术

存在移动部件的位置对于系统的控制变得重要的多种不同情况，所述移动部件在本情况下是电梯轿厢。

关于与安全相关的电梯技术，已知并且是标准做法的是给各电梯轿厢分配连接到控制单元的通用传感器，该传感器与适当地设置在电梯井道上或电梯井道中的条带相互作用。条带配备有典型带磁性的编码，并且通过读取该编码，系统能够执行适当的位置确定。可选地，这样的设备也可以是旋转编码器。当使用旋转编码器时，有凹陷的带是优选的，因为它消除了绳子与编码器滑轮之间的绳子滑动，这种滑动可以偏移所检测的位置值。然而，在这两种情况下，这些设备的安装都是耗时的。

在附加传感器的帮助下用于获取电梯口信息另一传统方法是在所述电梯轿厢上附接一些限位开关，使得电梯在它恰好停在该电梯口时触发这些开关。然而，放置开关和/或触发开关的元件同样是非常困难和费时的，特别是在电梯是几十层楼高的情况下。

至少，用于获取平台信息的另一种选择是附接距离测量传感器，诸如激光位置传感器或超声变换器，并利用由该传感器提供的距离信息检测电梯位于哪个电梯口处。然而，在足够长的范围内提供足够准确的信息的传感器通常非常昂贵且难以安装。此外，将激光传感器在长的井道中定向可以是困难的，而声纳变换器在距离是受限的，和/或受到来自井道中的部件的不期望反射的影响。

电机控制是确定轿厢位置另一示例场景。关于电机部件的位置信息有助于控制电机自身，并且它还有助于确定响应于电机运转而移动的其他部件的位置。在电梯系统中，例如电梯轿厢的位置通过跟踪关于电机的位置信息而确定，例如在JP201420959中公开的。许多布置包括与电机相关联用于确定所述位置信息的编码器。虽然这样的布置已被证明是有用的，具有对基于编码器的位置确定技术的成本较低的替代会是有益的。

此外，在电梯设施的改装或预防性维护的情况下，只有某些部分必须被更换，并且在很多情况下连电机都无需更换，使得电机控制完全不是预防性维护的解决方案。

为此，从文档EP2489621A1还已知的是使用安装在轿厢部位的加速度计确定轿厢已经承受的加速度/减速度。为此，平均的加速度/加速度值被计算，该值使得能够确定行进距离，并且由此能够计算轿厢的位置。然而，所述系统不符合位置检测的高精度要求，因为校准仅能够通过要服务的最高和最低楼层实现。

发明内容

本发明的目的是提供一种确定电梯轿厢的位置(特别指的楼层指示)的方法，该方法是可靠的并且不需要耗时的安装。本发明的目的尤其是解决在改装现有电梯系统时或在它的维护情况下确定轿厢位置的问题。另外，所述方法可以在处理器系统中自动地执行，因而需要软件程序执行该方法。

具体实施方式

本发明的基本思想是通过分析可通过非常廉价的测量加速度的附加传感器(即加速度计)产生的信号而得到电梯轿厢的电梯口信息，其与提供关于轿厢门的开启/关闭状态信息的传感器解决方案结合，所述加速度优选地是轿厢的运动加速度。这里描述的方法使用加速度计跟踪轿厢位置，并且使用另一传感器检测门何时打开。

本发明还使得有可能使用不从电梯控制反馈的单独分析单元，因此可以由个体的独立维护公司事后安装到电梯轿厢，而不必做出到电梯控制的任何信号连接。

这些上述想法已经由面临现有电梯装置的维护工作时实现轿厢位置确定方法的需要所触发。这样的维护包括所谓的预防性维护，据此，需要实现单独分析单元，该单独分析单元不从电梯控制接收反馈也不反馈到所述电梯控制单元，因此可以由单独的个人和独立的维护公司事后安装到电梯轿厢，而无需做出到电梯控制的任何信号连接。分析单元可以由独立的分析公司或维护公司安装到电梯轿厢，该分析单元当初未安装到电梯。数据被所述分析单元采集用于维护目的。例如，如果所述独立维护公司用分析单元注意到在某一楼层的门未正常运行，公司可将此信息发送到维护公司的远程服务中心，后者然后派出服务人员解决该问题。

用于确定电梯轿厢位置的方法包括通过加速度计为轿厢的移动运行序列测量加速度的步骤。然后，可选地，测得的加速度被低通滤波，以减少噪声。测得的加速度也可以被高通滤波，以便消除重力在加速度测量上的影响。

在所述加速度对时间的函数(如上所述可能被过滤)然后被进行处理以计算轿厢移过的距离值。随后，轿厢移过的距离值被用来更新轿厢的位置推算。

与上述的步骤同时，轿厢门的开启和关闭状态由门传感器感测，其中，所述门的开启状态用于识别楼层。由此可以提取移动运行序列，因为在门的两次开启状态之间必须完成单次移动运行序列。至少，轿厢的位置推算被与所述分配楼层进行比较，并由此确定目的楼层。

用于检测门的状态的一个例子是使用放置在开门机(door operator)中的合适位置上的磁开关(例如簧片开关)，和附连到门机构中的合适移动部分上的磁体，使得当门完全打开时所述磁体处于簧片开关附近。但是，也有本领域技术人员已知的其他替代。

考虑到改装现有的电梯，所述加速度计优选地固定到轿厢。这能够以无需改变任何驱动部件的简单方法实现。

此外，加速度/减速度值是矢量值，其方向使得能够确定电梯轿厢是在哪个方向上行进。基于行进距离和来自门传感器并且通过门的开启状态识别楼层的数据，轿厢到达的新楼层(即，目的楼层)可被确定。

使用加速度计并且对其输出关于时间进行二次积分根据以下公式产生轿厢位置

z(t)＝z(0)+||dt′[a₀(t′)+Δa(t′)]，

其中，a₀(t’)是真实加速度，Δa(t')包括噪声和偏移的加速度计误差，而z(0)是初始位置。

加速度信号中的误差累积成算出的速度中的误差，并从该速度误差累积成位置中的误差。例如，对于STMicroelectronics AIS328DQ加速度计和以额定每秒1.6米行进的电梯轿厢，每行进30米能够累积的误差高达大约一米。这种误差必须被周期性地校正。算出的速度中的误差可以通过在轿厢已知静止时将其设置到零而被校正。这是通过例如检测门何时被打开而实现的。算出的位置中的误差可以通过使用电梯口位置和任选的固定参考点的位置进行校正。

电梯口的数量和位置事先是未知的。相反，它们随着轿厢移动以任意顺序获知。

通过对加速度计信号进行积分确定的电梯口的(不准确的)位置推算被保持在有序的计算列表中。当轿厢门完全打开时，当前的位置推算与电梯口列表中的设置进行比较。如果在列表中距当前位置推算在一定可配置范围内发现电梯口，则列表中的电梯口位置通过将其先前值和当前推算两者以一定的统计权重结合(例如使用移动平均)而更新。然后，电梯口位置的新值被指定为当前轿厢位置。如果有合适位置的电梯口未在列表中找到，则采用等于当前位置推算的位置的新电梯口被添加到列表中。楼层编号可以从电梯口列表的索引中直接获得。

在很长的电梯井中，包括轿厢位置和速度可以在那里进行行驶中校正的多个附加参考点也是必要的。因此，作为一种选择，电梯井道中的一组固定触发点可以被用作对长电梯进一步表明位置信息的有利实施例。这些点可以例如是磁体点，例如固定到电梯井道的永磁体，并且被安装在轿厢部位的簧片开关读取。在如此长的电梯井道中，大约每30米设置附加固定参考点。当它们被经过时，它们对电梯轿厢给出信号，但并不需要被精确定位。短于30米的井道不需要任何参考点。30米的距离主要是基于加速度计的噪声特性确定的，并且对于具有更好噪声特性的传感器可以更长。没有必要预先知道这些参考点的数目或位置，因为它们能够以类似于上述电梯口的数量和位置的方式准确地发现。

在某些情况下，例如轿厢由于乘客上下或当它被启动和/或停止时而上下运动，参考点可以被快速连续地经过两次或更多次。在这些情况下保持轿厢位置的正确跟踪以能够区分单个点触发多次和多个点每个触发一次是所期望的。这可以通过在井道中具有产生交替信号类型使得连续的两个或多个相同信号可以被忽略的交替参考点实现。例如，在磁铁的情况下，南极和北极可交替地使用。另一种方法可以基于它们(经计算)的空间或时间分离来忽略多次触发。

当轿厢门完全打开并且轿厢已经停止时，并且如果算出的轿厢速度可能由于加速度计偏差是非零的，则残余速度随后被用于通过公式补偿算出的位置中的相应误差

其中，v和z是算出的速度和位置，而t是积分时间，轿厢速度然后被设置为等于零。

在经过参考点时，如果算出的位置可能由于加速度计偏差而与参考位置不同，则这种差别随后被用于通过公式补偿算出的速度中的相应误差

其中，v和z是算出的速度和位置，而t是积分时间。轿厢位置然后被设置为等于参考位置。

综上所述，本发明旨在将单独的分析设备容易地安装到电梯，即使在先前没有被分析或维护公司安装。当在电梯轿厢在井道中移动时，位置推算列表被不断更新，并最终给出位置和楼层的完整列表。由于涉及电子原件，无线传输是可能的，从而不需要额外的布线。安装到轿厢部位的加速度计因而经由所述无线传输连接到数据处理设备。数据处理设备设置有发射-接收器，以便发送和接收加速度计的信号。数据处理设备还包括微处理器和存储器。

在安装如本发明所描述的测量解决方案时有显著的时间节省。此外，本发明最小化了电梯井道中所需的附加部件的数量。

相比例如激光传感器的显著成本节约也得以实现。没有对昂贵的激光距离传感器的需要，而仅需要加速度计和检测门的状态的传感器，而在长井道中，可以在井道的固定位置上有利地放置参考点，和在轿厢中有利地放置相应检测器。

只要使用了足够数量的参考点，没有对电梯井道的长度的限制。也没有必要单独进行获知楼层编号的耗时的教导运行。

电梯口从中提取的位置信息然后可用于例如监测仅存在于该电梯口(例如，厅门)的部件的状态，或者用于通过跟踪多少乘客进入或离开该电梯口而评估电梯的总体人流表现。

Claims (12)

1.一种用于确定通过驱动电机的运转在电梯井道中移动的电梯轿厢的位置的方法，其中

-相应于所述轿厢的移动运行序列，借助加速度计测量加速度，

-在处理单元中处理加速度以确定所述轿厢移过的距离值，

-使用所述轿厢已经移过的距离值更新轿厢位置推算，

-通过门传感器测量轿厢门的开启/关闭状态，其中，门的开启状态用于识别楼层和移动运行序列，

-将所述轿厢位置推算与分配楼层进行比较，并且由此确定目的楼层。

2.根据权利要求1所述的方法，

其特征在于，所测得的随时间的加速度被低通滤波，以便减少噪声。

3.根据权利要求1所述的方法，

其特征在于，所测得的随时间的加速度被高通滤波，以便除去重力在加速度测量上的影响。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，

其特征在于，所述距离值是通过将所述加速度值在所述轿厢运行的时间周期上积分而确定的。

5.根据前述权利要求1至3中的任一项所述的方法，

其特征在于，要服务的楼层的计算列表通过分别将附属楼层指示归结到楼层中的一个而编制，其中，特定的实际楼层编号能够从楼梯口的列表索引直接获得。

6.根据权利要求5所述的方法，

其特征在于，通过以统计权重方法进行比较而结合先前的楼层值和当前距离值，所述列表被周期性地实现，所述统计权重方法使用移动平均。

7.根据前述权利要求1至3中的任一项所述的方法，

其特征在于，所述加速度计被安装在所述轿厢部位，以测量它的运动微分。

8.根据前述权利要求1至3中的任一项所述的方法，

其特征在于，加速度计信号中的误差通过在所述门传感器指示门开启状态时借助以下公式将其设置为零而校正：

其中，v是在所述轿厢门开启时计算的，v和z是算出的速度和位置，t是积分时间，z_corrected是算出的位置中的相应误差。

9.根据前述权利要求1至3中的任一项所述的方法，

其特征在于，在所述电梯井道中的至少一个另外的触发点被设定为在被经过时触发传输到所述轿厢的信号，其中，所述信号被用来采用以下公式增强所述速度数据的校准

其中，v和z是算出的速度和位置，而t是积分时间，v_corrected是算出的速度中的相应误差，z_ref是参考位置。

10.根据权利要求9所述的方法，

其特征在于，设置了多个触发点，其中，后续的触发点在它们的信号上是分别不同的。

11.根据权利要求10所述的方法，

其特征在于，所述信号在磁体极性方面不同。

12.一种计算机可读存储介质，其中存储有计算机程序，其特征在于，该程序被执行时实现根据权利要求1至11中的任一项所述的方法。