CN106698138A - 电梯运行状况检测装置及检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示电梯运行状况检测装置及检测方法，装置包括电梯运动数据检测模块、电梯位置计算及自动校正模块及电梯异常运行自动报警模块，电梯运动数据检测模块根据预设时间间隔检测电梯瞬时加速度、瞬时速度及位移；电梯位置计算及自动校正模块于学习记忆过程中根据位移测量出各楼层的第一高度，形成初始高度序列，于楼层高度校正过程中形成第一校正高度序列及第Q校正高度序列；电梯异常运行自动报警模块判断瞬时加速度、瞬时速度、位移或第二高度、第Q高度是否为异常数据，若是则进行报警。本发明除了根据瞬时加速度、瞬时速度或位移发出报警信号外，还具备学习记忆及自动校正功能，对各楼层的高度不断校正，有利于判断运行是否出现非平层停梯。
Description
技术领域
本发明涉及电梯运行检测技术领域，具体地，涉及一种电梯运行状况检测装置及检测方法。
背景技术
目前，因电梯故障造成的电梯安全事故时有发生，常见电梯故障包括：电梯以非正常速度运行、电梯冲顶、电梯蹲底以及电梯非平层停梯等，这些电梯故障都会给电梯乘坐人员带来很大的安全隐患。
目前已知的技术中，通常采用以下两种方法监测电梯运行情况：一种是通过加速度传感器监测电梯运行过程中瞬时加速度是否异常，如果电梯运行瞬时加速度超出设定的正常范围，就报警通知后台服务中心；另一种则是通过加速度传感器监测电梯运行过程中的瞬时加速度，对于监测到的个别异常瞬时加速度，则通过数字低通滤波器过滤异常大的瞬时加速度，对瞬时加速度低通滤波后进行二次积分运算，得到位移，根据位移来计算电梯位置，以此来监测电梯运行情况。
对于第一种方法，由于只能监测电梯的瞬时加速度，因而只能根据检测到的瞬时加速度判断电梯是否以非正常速度运行，对于电梯冲顶、电梯蹲底以及电梯非平层停梯故障无法进行判断；对于第二种方法，因没有对位移计算结果进行校正，产生的误差会不断积累，导致计算得出的电梯位置信息不准确，无法准确判断电梯是否出现电梯冲顶、电梯蹲底以及电梯非平层停梯故障。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种电梯运行状况检测装置及检测方法，可以对电梯高度进行不断校正，便于以校正后的电梯高度进行电梯冲顶、电梯蹲底以及电梯非平层停梯故障判断。
根据本发明的第一方面，本发明提供一种电梯运行状况检测装置。
本发明公开的一种电梯运行状况检测装置，包括：
电梯运动数据检测模块，其于学习记忆过程及楼层高度校正过程中根据预设时间间隔检测电梯的瞬时加速度，由瞬时加速度计算出对应的瞬时速度以及位移；
电梯位置计算及自动校正模块，于学习记忆过程中，根据电梯运动数据检测模块计算的位移测量出各个楼层的第一高度，并将第一高度按照楼层顺序由低到高进行排序，形成初始高度序列；于楼层高度校正过程中，根据电梯运动数据检测模块计算的位移测量出对应楼层的第二高度，将初始高度序列中对应楼层的第一高度更新为第一高度与第二高度的平均值，形成第一校正高度序列；当电梯位置计算及自动校正模块测量出对应楼层的第Q高度时，对最近连续P次停留于对应楼层所计算的P个高度求取第一平均值，将前一次的校正高度序列中对应楼层的高度更新为第一平均值，形成第Q校正高度序列，Q>2，P≤Q；
电梯异常运行自动报警模块，其判断电梯运动数据检测模块检测的瞬时加速度、瞬时速度、位移或电梯位置计算及自动校正模块计算的对应楼层的第二高度或第Q高度是否为异常数据，若是，则进行报警。
根据本发明的一实施方式，当电梯运动数据检测模块检测到的瞬时加速度大于预设最大瞬时加速度时，电梯运动数据检测模块向电梯异常运行自动报警模块发出电梯非正常加速度运行的第一信号，电梯异常运行自动报警模块根据第一信号进行报警；或
当电梯运动数据检测模块计算的瞬时速度大于预设最大瞬时速度时，电梯运动数据检测模块向电梯异常运行自动报警模块发出电梯非正常速度运行的第二信号，电梯异常运行自动报警模块根据第二信号进行报警；或
当电梯运动数据检测模块计算的楼层的位移小于初始高度序列中的最小第一高度，且二者绝对差值大于第一预设最大差值时，电梯运动数据检测模块向电梯异常运行自动报警模块发出电梯出现蹲底异常的第三信号，电梯异常运行自动报警模块根据第三信号进行报警；或
当电梯运动数据检测模块计算的楼层的位移大于初始高度序列中的最大第一高度，且二者绝对差值大于第二预设最大差值时，电梯运动数据检测模块向电梯异常运行自动报警模块发出电梯出现冲顶异常的第四信号，梯异常运行自动报警模块根据第四信号进行报警；或
当电梯位置计算及自动校正模块测量的其中一楼层的第二高度与该楼层第一高度的绝对差值大于第三预设最大差值，电梯运动数据检测模块向电梯异常运行自动报警模块发出电梯非平层停梯的第四信号，电梯异常运行自动报警模块根据第四信号进行报警；或，
当电梯位置计算及自动校正模块测量的其中一楼层的第Q高度与前一次测量对应楼层的楼层高度的绝对差值大于第三预设最大差值，电梯运动数据检测模块向电梯异常运行自动报警模块发出电梯非平层停梯的第四信号，电梯异常运行自动报警模块根据第四信号进行报警。
根据本发明的一实施方式，电梯运行状况检测装置还包括：语音及视频通话模块；语音及视频通话模块与电梯异常运行自动报警模块信号连接；当电梯运动数据检测模块检测的瞬时加速度、瞬时速度及位移或电梯位置计算及自动校正模块计算的第二高度或第Q高度为异常数据时，语音及视频通话模块发出对应的报警信号。
根据本发明的一实施方式，电梯运行状况检测装置还包括：显示模块以及电池充电放电模块；显示模块与电梯位置计算及自动校正模块及语音及视频通话模块分别信号连接；电池充电放电模块与电梯异常运行自动报警模块电连接。
根据本发明的第二方面，本发明提供一种电梯运行状况检测方法。
本发明公开的一种电梯运行状况检测方法，包括：学习记忆过程：电梯运动数据检测模块根据预设时间间隔检测电梯的瞬时加速度，并由瞬时加速度计算出对应的瞬时速度以及位移；电梯位置计算及自动校正模块根据计算的位移测量出各个楼层的第一高度，并将第一高度按照楼层顺序由低到高进行排序，形成初始高度序列；
楼层高度校正过程：根据电梯运动数据检测模块计算的位移测量出对应楼层的第二高度，将初始高度序列中对应楼层的第一高度更新为第一高度与第二高度的平均值，形成第一校正高度序列；当电梯位置计算及自动校正模块测量出对应楼层的第Q高度时，对最近连续P次停留于对应楼层所计算的P个高度求取第一平均值，将前一次的校正高度序列中对应楼层的高度更新为第一平均值，形成第Q校正高度序列，Q>2且P≤Q；以及
异常报警过程：电梯异常运行自动报警模块判断电梯运动数据检测模块检测的瞬时加速度、瞬时速度、位移或电梯位置计算及自动校正模块计算的对应楼层的第二高度或第Q高度是否为异常数据，若是，则进行报警。
根据本发明的一实施方式，学习记忆过程包括如下步骤：
瞬时加速度采样：电梯运动数据检测模块在预设时间间隔内采集N次电梯的瞬时加速度，并由瞬时加速度计算出对应的瞬时速度以及位移；
电梯停留状态判断：当电梯运动数据检测模块在预设时间间隔内第i次采集电梯的瞬时加速度，i等于N，且第i次采集的瞬时加速度小于预设瞬时加速度，由第i次采集的瞬时加速度计算的瞬时速度小于预设瞬时速度时，电梯处于停留状态；
计算楼层高度：当电梯处于停留状态，电梯位置计算及自动校正模块计算当前N次位移的第二平均值作为电梯停留于该楼层的第一高度；电梯位置计算及自动校正模块计算出电梯停留于每一楼层时对应楼层的第一高度，并将第一高度按照楼层顺序由低到高进行排序，形成初始高度序列。
根据本发明的一实施方式，学习记忆过程包括如下步骤：
瞬时加速度采样：电梯运动数据检测模块在预设时间间隔内采集N次电梯的瞬时加速度，并由瞬时加速度计算出对应的瞬时速度以及位移；
电梯停留状态判断：当电梯运动数据检测模块在预设时间间隔内第i次采集电梯的瞬时加速度，i等于N，且第i次采集的瞬时加速度小于预设瞬时加速度，由第i次采集的瞬时加速度计算的瞬时速度小于预设瞬时速度时，电梯处于停留状态；
计算楼层高度：电梯位置计算及自动校正模块至少计算出电梯停留于楼层的最低层、第M层、第M+1层以及最高层的第一高度；其中，当电梯停留于最低层、第M层、第M+1层以及最高层时，电梯位置计算及自动校正模块计算当前N次位移的第二平均值作为电梯停留于对应楼层的第一高度；再由第M层及第M+1层的第一高度计算二者的第一高度差，通过第一高度差计算出其余每个楼层的第一高度，并将第一高度按照楼层顺序由低到高进行排序，形成初始高度序列，M大于最底层的层数，小于最高层的层数。
根据本发明的一实施方式，计算楼层高度步骤包括如下子步骤：
S1、运行电梯于负一层停留，电梯位置计算及自动校正模块计算出负一层的第一高度，若还存在更低楼层，运行电梯至最低楼层停留，电梯位置计算及自动校正模块计算出最低楼层的第一高度；
S2、分别运行电梯至第二层及第三层停留，电梯位置计算及自动校正模块计算第二层及第三层的第一高度，并计算出第二层的第一高度及第三层的第一高度之间的第二高度差；
S3、运行电梯至中间楼层停留，电梯位置计算及自动校正模块计算出电梯停留于对应楼层的第一高度，并由S2中的第二高度差推算出对应楼层的预测高度，根据预测高度显示楼层序号，若显示序号正确，执行S4；若不正确，取消本次测量，执行步骤S1；
S4、电梯位置计算及自动校正模块由测量的负一层、第二层、第三层及中间层的第一高度计算平均楼层差；
S5、运行电梯至最高层停留，电梯位置计算及自动校正模块计算出最高层的第一高度；
S6、电梯位置计算及自动校正模块根据平均楼层差计算其余各楼层的第一高度，并将第一高度按照楼层顺序由低到高进行排序，形成初始高度序列。
根据本发明的一实施方式，楼层高度校正过程包括如下步骤：
第一层位置校正：当电梯第二次停留于第一层，根据电梯运动数据检测模块计算的位移测量第一层的第二高度，判断第二高度是否在预设高度范围内，若是，将初始高度序列中第一层的第一高度更新为零，形成第一校正高度序列，若否，电梯异常运行自动报警模块报警，初始高度序列中第一层的第一高度不更新；当电梯第Q次停留于第一层，根据电梯运动数据检测模块计算的位移测量第一层的第Q高度，判断第Q高度是否在预设高度范围内，若是，将前一次测量的校正高度序列中第一层的高度更新为零，形成第Q校正高度序列，若否，电梯异常运行自动报警模块报警，前一次测量的校正高度序列中第一层的高度不更新；以及
其余每层楼层的高度校正：当电梯第二次停留于其余楼层中的一层，根据电梯运动数据检测模块计算的位移测量当前停留楼层的第二高度，判断第二高度与对应楼层第一高度的第一高度差绝对值是否在预设高度范围内，若是，将初始高度序列中对应楼层的第一高度更新为第一高度与第二高度的平均值，形成第一校正高度序列，若否，电梯异常运行自动报警模块报警，对应楼层的第一高度不更新；当电梯第Q次停留于其余楼层中的一层，根据电梯运动数据检测模块计算的位移测量对应楼层的第Q高度，判断第Q高度与前一次校正高度序列中对应楼层的高度的第二高度差绝对值是否在预设高度范围内，若是，对最近连续P次停留于对应楼层所计算的P个高度求取第一平均值，将前一次测量的校正高度序列中对应楼层的高度更新为第一平均值，形成第Q校正高度序列，若否，电梯异常运行自动报警模块报警。
根据本发明的一实施方式，楼层高度校正过程于第一层位置校正步骤之前还包括：判断电梯是否停留于第一层步骤：电梯位置计算及自动校正模块根据电梯运动数据检测模块计算的位移测量当前停留楼层的第二高度或第Q高度，计算的第二高度或第Q高度对应与初始高度序列或前一次校正高度序列中各高度进行对比，计算高度差绝对值，其中计算得到的最小高度差绝对值对应的楼层即为所停留楼层，判断所停留楼层是否为第一层；
其余每层楼层的高度校正步骤中，当电梯第Q次停留于其余楼层中的一层时，若第二高度差绝对值大于预设高度范围，第Q次停留时计算的第Q高度不参与本次停留时第一平均值的计算。
本发明提供的电梯运行状况检测装置首先具备学习记忆及自动校正功能，随着电梯运行次数的增加，各楼层的高度计算越来越精确，根据精确计算的电梯停留于各楼层的高度，有利于电梯异常运行自动报警模块判断电梯运行是否出现异常，根据异常进行报警。另外，电梯异常运行自动报警模块还可以根据电梯运动数据检测模块检测的瞬时加速度、瞬时速度或位移发出报警信号。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为实施例一电梯运行状况检测装置的结构框图；
图2为实施例二中的学习记忆过程流程示意图；
图3为实施例二中的优化后学习记忆过程流程示意图；
图4为实施例二中楼层高度校正过程的流程示意图。
具体实施方式
以下将以图式揭露本发明的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本发明。也就是说，在本发明的部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化图式起见，一些习知惯用的结构与组件在图式中将以简单的示意的方式绘示之。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，并非特别指称次序或顺位的意思，亦非用以限定本发明，其仅仅是为了区别以相同技术用语描述的组件或操作而已，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明提供一种电梯运行状况检测装置及检测方法，本发明的电梯运行状况检测装置安装于电梯内，可以实时检测电梯的运行状况，如测量电梯运行过程中的瞬时加速度、瞬时速度、位移或停留楼层的高度，并根据检测的运行状况进行报警。
实施例一：
本实施例提供一种电梯运行状况检测装置。请参考图1，为电梯运行状况检测装置的结构框图。
电梯运行状况检测装置包括电梯运动数据检测模块、电梯位置计算及自动校正模块以及电梯异常运行自动报警模块。
电梯运动数据检测模块，其于学习记忆过程及楼层高度校正过程中根据预设时间间隔检测电梯的瞬时加速度，再由瞬时加速度计算出对应的瞬时速度以及位移。其中，电梯运动数据检测模块包括加速度传感器、定时器、中央运算单元及数字低通滤波器；加速度传感器根据定时器中设定的预设时间间隔定时检测电梯运行过程中的瞬时加速度，加速度传感器输出数据为瞬时加速度a，加速度传感器输出的一系列瞬时加速度a形成瞬时加速度序列：
A＝{a0，a1，a2…an}，
由于电梯震动，如地震或有人在电梯内跳动等，导致加速度传感器会输出个别异常瞬时加速度。通过数字低通滤波器过滤异常大的加速am，用前后两个或多个加速度的平均值(am-1+am+1)/2代替该时刻电梯的瞬时加速度，以下是通过数字低通滤波器处理后的瞬时加速度序列：
A1＝{a0，a1，a2…an}，
通过对瞬时加速度对时间积分运算得到瞬时速度序列：
V＝{v0，v1，v2…vn}
再通过对瞬时速度对时间积分运算得到位移序列：
S＝{s0，s1，s2…sn}
测量瞬时加速度序列A1＝{a0，a1，a2…an}、瞬时速度序列V＝{v0，v1，v2…vn}以及位移序列S＝{s0，s1，s2…sn}，可以及时发现电梯是否有异常加速、异常速度运行或电梯冲顶、电梯蹲底异常状况，如有异常通过电梯异常运行自动报警模块报警。
电梯位置计算及自动校正模块，于学习记忆过程中，根据电梯运动数据检测模块计算的位移测量出各个楼层的第一高度，并将第一高度按照楼层顺序由低到高进行排序，形成初始高度序列；于楼层高度校正过程中，根据电梯运动数据检测模块计算的位移测量出对应楼层的第二高度，将初始高度序列中对应楼层的第一高度更新为第一高度与第二高度的平均值，形成第一校正高度序列；当电梯位置计算及自动校正模块测量出对应楼层的第Q高度时，对最近连续P次停留于对应楼层所计算的P个高度求取第一平均值，将前一次的校正高度序列中对应楼层的高度更新为第一平均值，形成第Q校正高度序列，Q>2，P≤Q。
电梯异常运行自动报警模块，其判断电梯运动数据检测模块检测的瞬时加速度、瞬时速度、位移或电梯位置计算及自动校正模块计算的对应楼层的第二高度或第Q高度是否为异常数据，若是，则进行报警。
一实施例中，当电梯运动数据检测模块检测到的瞬时加速度大于预设最大瞬时加速度时，电梯运动数据检测模块向电梯异常运行自动报警模块发出电梯非正常加速度运行的第一信号，电梯异常运行自动报警模块根据第一信号进行报警。通过数字低通滤波后的瞬时加速度序列A1＝{a0，a1，a2…an}中，若检测到的瞬时加速度a>amax，电梯异常运行自动报警模块进行报警，例如，电梯异常运行自动报警模块通过通信网络向后台电梯服务中心报警并传输异常数据，此例为电梯出现非正常加速度的异常报警。
进一步地，当电梯运动数据检测模块计算的瞬时速度大于预设最大瞬时速度时，电梯运动数据检测模块向电梯异常运行自动报警模块发出电梯非正常速度运行的第二信号，电梯异常运行自动报警模块根据第二信号进行报警。瞬时速度序列V＝{v0，v1，v2…vn}中，若计算的瞬时速度v>vmax，电梯异常运行自动报警模块进行报警，例如，电梯异常运行自动报警模块通过通信网络向后台电梯服务中心报警并传输异常数据，此例为电梯出现非正常速度的异常报警。
或另一实施例中，当电梯运动数据检测模块计算的楼层的位移小于初始高度序列中的最小第一高度，且二者绝对差值大于第一预设最大差值时，电梯运动数据检测模块向电梯异常运行自动报警模块发出电梯出现蹲底异常的第三信号，电梯异常运行自动报警模块根据第三信号进行报警。位移序列S＝{s0，s1，s2…sn}中，若s小于初始高度序列中的最小第一高度，并且二者绝对差值大于第一预设最大差值时则认为电梯出现蹲底的异常，电梯异常运行自动报警模块及时通过通信网络向后台电梯服务中心报警并传输异常数据。
又一实施例中，电梯运动数据检测模块计算的楼层的位移大于初始高度序列中的最大第一高度，且二者绝对差值大于第二预设最大差值时，电梯运动数据检测模块向电梯异常运行自动报警模块发出电梯出现冲顶异常的第四信号，电梯异常运行自动报警模块根据第四信号进行报警。位移序列S＝{s0，s1，s2…sn}中，若s大于初始高度序列中的最大第一高度，并且二者绝对差值大于第二预设最大差值时则认为电梯出现冲顶的异常，电梯异常运行自动报警模块及时通过通信网络向后台电梯服务中心报警并传输异常数据。
或者，当电梯位置计算及自动校正模块测量的其中一楼层的第二高度与该楼层第一高度的绝对差值大于第三预设最大差值，电梯运动数据检测模块向电梯异常运行自动报警模块发出电梯非平层停梯的第四信号，电梯异常运行自动报警模块根据第四信号进行报警。更进一步地，当电梯位置计算及自动校正模块测量的其中一楼层的第Q高度与前一次测量对应楼层的楼层高度的绝对差值大于第三预设最大差值，电梯运动数据检测模块向电梯异常运行自动报警模块发出电梯非平层停梯的第四信号，电梯异常运行自动报警模块根据第四信号进行报警。如果位移序列S＝{s0，s1，s2…sn}出现一长串相同或相接近的值sm，代表在电梯在高度为sm位置停留，sm为该楼层的第二高度或第Q高度，对比学习记忆过程中测量出的初始高度序列，如果sm与初始高度序列中相应楼层第一高度或与相应楼层前一次测量的楼层高度之差大于第三预设最大差值，则认为出现电梯非平层停梯的异常，及时通过通信网络向后台电梯服务中心报警并传输异常数据。
请继续参考图1，电梯运行状况检测装置还包括：语音及视频通话模块；语音及视频通话模块与电梯异常运行自动报警模块信号连接；当电梯运动数据检测模块检测的瞬时加速度、瞬时速度及位移或电梯位置计算及自动校正模块计算的第二高度或第Q高度为异常数据时，语音及视频通话模块发出对应的报警信号。语音及视频通话模块包括移动或电信等通信模块，通信模块天线接线出来安装电梯箱体顶上，加强信号接收率。在电梯出现异常的情况后，电梯运行状况检测装置通过语音及视频通话模块向后台电梯服务中心报警，后台电梯服务中心可以回拨电话给电梯运行状况检测装置，通过语音及视频通话模块与电梯内的人进行语音或视频通话，了解电梯内真实情况。
一例中，电梯运行状况检测装置还包括显示模块以及电池充电放电模块，显示模块与电梯位置计算及自动校正模块及语音及视频通话模块分别信号连接；电池充电放电模块与电梯异常运行自动报警模块电连接。显示模块主要有以下几个使用场景：1、运行电梯运行状况检测装置时，学记忆过程中显示楼层信息等，用于软件界面显示；2、平时电梯无异常情况时，显示图片或视频等广告信息；电梯异常时显示播放预设的安抚视频及相应应对措施。一般情况下，电梯运行状况检测装置采用电梯上的电源进行供电，当电梯断电后，电梯运行状况检测装置用自带的电池充电放电模块继续供电，这样出现电梯断电时电梯运行状况检测装置可以检测电梯断电的异常情况，同时通过通信网络向后台电梯服务中心报警并传输异常情况。
本实施例中的电梯运行状况检测装置可以不用与电梯自带系统相连，简单地将其安装到电梯厢体内即可完成电梯运行状况的检测，硬件成本低，安装方便；本实施例中的电梯运行状况检测装置适应性高，商品房，写字楼，政府机构大楼等不同楼层高度的建筑，甚至每层楼高度不一样的建筑都能通过学习记忆过程判定具体楼层高度，不用与电梯系统对接，可以兼容所有可以正常运行的电梯；电梯运行状况检测装置的自动校准功能保证各楼层位置测量的准确性，学习记忆功能让电梯运行状况检测装置计算的建筑楼层位置越来越准确；当电梯内断电时，电梯运行状况检测装可以用自带的电池充电放电模块在电梯电源断电后还可以提供有效的报警。
实施例二：
本实施例提供一种电梯运行状况检测方法，将实施例一的电梯运行状况检测装置安装在电梯内，并在电梯的一楼开机启动，运行电梯运行状况检测装置，确认装置正常运行后，开始进行电梯运行状况检测。电梯运行状况检测方法包括学习记忆过程、楼层高度校正过程以及异常报警过程。
学习记忆过程：电梯运动数据检测模块根据预设时间间隔检测电梯的瞬时加速度，并由瞬时加速度计算出对应的瞬时速度以及位移；电梯位置计算及自动校正模块根据计算的位移测量出各个楼层的第一高度，并将第一高度按照楼层顺序由低到高进行排序，形成初始高度序列；
楼层高度校正过程：根据电梯运动数据检测模块计算的位移测量出对应楼层的第二高度，将初始高度序列中对应楼层的第一高度更新为第一高度与第二高度的平均值，形成第一校正高度序列；当电梯位置计算及自动校正模块测量出对应楼层的第Q高度时，对最近连续P次停留于对应楼层所计算的P个高度求取第一平均值，将前一次的校正高度序列中对应楼层的高度更新为第一平均值，形成第Q校正高度序列，Q>2且P≤Q；以及
异常报警过程：电梯异常运行自动报警模块判断电梯运动数据检测模块检测的瞬时加速度、瞬时速度、位移或电梯位置计算及自动校正模块计算的对应楼层的第二高度或第Q高度是否为异常数据，若是，则进行报警。
请参考图2，为学习记忆过程流程示意图。学习记忆过程包括如下步骤：
瞬时加速度采样：电梯运动数据检测模块在预设时间间隔内采集N次电梯的瞬时加速度，并由瞬时加速度计算出对应的瞬时速度以及位移；
电梯停留状态判断：当电梯运动数据检测模块在预设时间间隔内第i次采集电梯的瞬时加速度，i等于N，且第i次采集的瞬时加速度小于预设瞬时加速度，比如预设瞬时加速度为0.01m/s2，由第i次采集的瞬时加速度计算的瞬时速度小于预设瞬时速度时，比如预设瞬时速度为0.01m/s，电梯处于停留状态；
计算楼层高度：当电梯处于停留状态，电梯位置计算及自动校正模块计算当前N次位移的第二平均值作为电梯停留于该楼层的第一高度；电梯位置计算及自动校正模块计算出电梯停留于每一楼层时对应楼层的第一高度，并将第一高度按照楼层顺序由低到高进行排序，形成初始高度序列。
举例说明如下，电梯确认软件正常运行后，按电梯楼层按键，让电梯到每层停留一次，电梯运行状况检测装置学习记忆电梯每个楼层的第一高度。根据运行过程中电梯运动数据检测模块输出的位移序列S＝{s0，s1，s2…sn}，可以看出电梯各楼层停留时出现一长串瞬时加速度a与瞬时速度v等于0或很接近0，位移s相等或很接近的地方，筛选出位移接近的节点，并将位移按小到大的顺序排序得到高度序列H＝{H0，H1，H2…Hn}。其中H1值为0或接近0的高度为1楼，其后H2则对应2楼高度，以此类推。如H＝{－3.412，0，3.221，6.011，8.823，11.625，14.426，17.224，20.038，…}以上分别为-1层，1层，2层，3层，4层，5层，6层，7层及8层的高度。该例中学习记忆过程是假定电梯在每一层都能准确停梯的前提下进行的，所以该例中记忆学习过程必须保证电梯是在正常运行的，电梯不存在非平层停梯的情况，这样学习记忆数据才有效。
由于上述学习记忆过程中，电梯需要在每一楼层停留，电梯停留次数较多，我们可以对上述学习记忆过程进行优化。请参考图3，优化后，学习记忆过程包括：
瞬时加速度采样：电梯运动数据检测模块在预设时间间隔内采集N次电梯的瞬时加速度，并由瞬时加速度计算出对应的瞬时速度以及位移；
电梯停留状态判断：当电梯运动数据检测模块在预设时间间隔内第i次采集电梯的瞬时加速度，i等于N，且第i次采集的瞬时加速度小于预设瞬时加速度，由第i次采集的瞬时加速度计算的瞬时速度小于预设瞬时速度时，电梯处于停留状态；
计算楼层高度：电梯位置计算及自动校正模块至少计算出电梯停留于楼层的最低层、第M层、第M+1层以及最高层的第一高度；其中，当电梯停留于最低层、第M层、第M+1层以及最高层时，电梯位置计算及自动校正模块计算当前N次位移的第二平均值作为电梯停留于对应楼层的第一高度；再由第M层及第M+1层的第一高度计算二者的第一高度差，通过第一高度差计算出其余每个楼层的第一高度，并将第一高度按照楼层顺序由低到高进行排序，形成初始高度序列，M大于最底层的层数，小于最高层的层数。
具体地，计算楼层高度步骤包括如下子步骤：
S1、运行电梯于负一层停留，电梯位置计算及自动校正模块计算出负一层的第一高度，若还存在更低楼层，运行电梯至最低楼层停留，电梯位置计算及自动校正模块计算出最低楼层的第一高度；
S2、分别运行电梯至第二层及第三层停留，电梯位置计算及自动校正模块计算第二层及第三层的第一高度，并计算出第二层的第一高度及第三层的第一高度之间的第二高度差；
S3、运行电梯至中间楼层停留，电梯位置计算及自动校正模块计算出电梯停留于对应楼层的第一高度，并由S2中的第二高度差推算出对应楼层的预测高度，根据预测高度显示楼层序号，若显示序号正确，执行S4；若不正确，取消本次测量，执行步骤S1；
S4、电梯位置计算及自动校正模块由测量的负一层、第二层、第三层及中间层的第一高度计算平均楼层差；
S5、运行电梯至最高层停留，电梯位置计算及自动校正模块计算出最高层的第一高度；
S6、电梯位置计算及自动校正模块根据平均楼层差计算其余各楼层的第一高度，并将第一高度按照楼层顺序由低到高进行排序，形成初始高度序列。
举例说明，电梯运行状况检测装置在1楼时按下指定按键开始学习记忆。第一步，操作电梯到-1层，此时电梯运行状况检测装置会显示-1层，电梯运行状况检测装置中电梯位置计算及自动校正模块计算出-1层第一高度；第二步，如果还有比-1层还低的楼层如-2，操作电梯往下走，一直到最下面一层，电梯位置计算及自动校正模块计算最底层的第一高度，这是探底让电梯运行状况检测装置知道最低层的位置Hmin；第三步，操作电梯到第2层，此时电梯运行状况检测装置会显示第2层，此时电梯运行状况检测装置计算出第2层的第一高度；第四步，继续操作电梯到第3层，此时电梯运行状况检测装置会显示第3层，此时电梯运行状况检测装置计算出第3层的第一高度，如果3层以上楼层高度差别不大，电梯运行状况检测装置可以根据第2层与第3层的高度差(如2.8m)推算出以上各楼层的相应的高度；第五步，以上相邻两楼层高度差别不大，可以直接操作电梯到中间楼层，此时电梯运行状况检测装置会根据停留于中间楼层时所测楼层的第一高度与该楼层预测高度进行比较，选取绝对值相差较小的楼层显示出来，如果电梯运行状况检测装置显示的楼层正确，继续下一步测量。电梯运行状况检测装置还会根据最新楼层测量结果重新计算调整每层楼高度差来推算未测试量楼层的预测高度。如果电梯运行状况检测装置显示楼层不正确，按下取消键取消此层本次的测量结果，操作电梯下行到低层测量，如果楼层高度差别不大出现这种情况可能性很低。比如10层高度可以这样预测：H10＝H3+(H3－H2)*(10-3)；第六步，操作电梯到可以到达的最高层，如果电梯运行状况检测装置显示楼层正确，按确认键保存此层测量高度为此楼电梯可到达的最高楼层的第一高度，第一高度为楼层的最大高度Hmax，电梯位置计算及自动校正模块根据平均楼层差计算其余各楼层的第一高度，并将第一高度按照楼层顺序由低到高进行排序，通过这样操作后，得到初始高度序列，并结束电梯运行状况检测装置的记忆学习过程。实际楼层高度会通过后面运行过程中得到实际测量修正，上述初始高度序列为电梯运行状况检测装置学习记忆过程中计算的各楼层对应的第一高度：H＝{H0，H1，H2…Hn}，其中H0为Hmin，Hn为Hmax。
由于加速度传感器会有测量误差，双积分运算的时间不能无限小，也会存在计算位移误差，加电梯上上下下长时间运行如果没有进行校正误差积累下来可能会越来越大，因而，有必要对楼层高度进行校正，请参考图4。
楼层高度校正过程包括如下步骤：
第一层位置校正：当电梯第二次停留于第一层，根据电梯运动数据检测模块计算的位移测量第一层的第二高度，判断第二高度是否在预设高度范围内，若是，将初始高度序列中第一层的第一高度更新为零，形成第一校正高度序列，若否，电梯异常运行自动报警模块报警，初始高度序列中第一层的第一高度不更新；当电梯第Q次停留于第一层，根据电梯运动数据检测模块计算的位移测量第一层的第Q高度，判断第Q高度是否在预设高度范围内，若是，将前一次测量的校正高度序列中第一层的高度更新为零，形成第Q校正高度序列，若否，电梯异常运行自动报警模块报警，前一次测量的校正高度序列中第一层的高度不更新；以及
其余每层楼层的高度校正：当电梯第二次停留于其余楼层中的一层，根据电梯运动数据检测模块计算的位移测量当前停留楼层的第二高度，判断第二高度与对应楼层第一高度的第一高度差绝对值是否在预设高度范围内，若是，将初始高度序列中对应楼层的第一高度更新为第一高度与第二高度的平均值，形成第一校正高度序列，若否，电梯异常运行自动报警模块报警，对应楼层的第一高度不更新；当电梯第Q次停留于其余楼层中的一层，根据电梯运动数据检测模块计算的位移测量对应楼层的第Q高度，判断第Q高度与前一次校正高度序列中对应楼层的高度的第二高度差绝对值是否在预设高度范围内，若是，对最近连续P次停留于对应楼层所计算的P个高度求取第一平均值，将前一次测量的校正高度序列中对应楼层的高度更新为第一平均值，形成第Q校正高度序列，若否，电梯异常运行自动报警模块报警。当电梯第Q次停留于其余楼层中的一层时，若第二高度差绝对值大于预设高度范围，第Q次停留时计算的第Q高度不参与本次停留时第一平均值的计算。
一实施例中，楼层高度校正过程于第一层位置校正步骤之前还包括：判断电梯是否停留于第一层步骤：电梯位置计算及自动校正模块根据电梯运动数据检测模块计算的位移测量当前停留楼层的第二高度或第Q高度，计算的第二高度或第Q高度对应与初始高度序列或前一次校正高度序列中各高度进行对比，计算高度差绝对值，其中计算得到的最小高度差绝对值对应的楼层即为所停留楼层，判断所停留楼层是否为第一层。
上述楼层高度校正过程中，我们定在第1层的位置校正，从第1层出发时位移s定为0，第一高度也定为0，经过电梯运行后第二次回到第1层，如果所测试的第二高度接近0，即偏离在预设高度范围内，第一高度直接校正为0。如果在第1层所测试出来的第二高度超出预设高度范围，则视为非平层停梯的异常，这样情况不进行校正，通过电梯异常运行自动报警模块进行报警，其中，预设高度范围可以为0.1m。
在第1层位置的校正后，电梯在每一层停留所测试高度也是有所差异的，在差异在所设允许范围内，我们会把最近P次停留所在层所测得的P个高度求平均值作为此楼层的高度。这样经过电梯多次正常运行后，电梯运行状况检测装置对楼层所在位置测试计算结果会越来越准。如果某次所测试楼层的高度偏离此次测量的校正高度序列中对应楼层的高度较大，超出预设高度范围达到异常的标准，可认为是出现电梯非平层停梯的异常，此次所测试楼层的高度不参与计算此楼层高度的平均值计算。
本实施例中给出一种的基于加速度传感器监测电梯运行状况的方法检测电梯运行瞬时速度及瞬时加速度，并通过软件算法校正所计算楼层位置来确定电梯运行安全状况，检测到不良状态时通过装置的通信模块通知电梯服务中心。电梯服务中心收到电梯不良运行状态后，可以与装置通信模块进行语音或视频通话，确认电梯具体情况后实施营救活动。其具有自我学习和校正功能，随着电梯的不断运行，检测所停留楼层高度的能力就越准确，可以及时检测出电梯冲顶，电梯蹲底及电梯非平层停梯等故障，并及时通知到救援人员来救援，为受困人员争取宝贵的被营救时间。
上所述仅为本发明的实施方式而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理的内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的权利要求范围之内。
Claims (10)
1.一种电梯运行状况检测装置，其特征在于，包括：
电梯运动数据检测模块，其于学习记忆过程及楼层高度校正过程中根据预设时间间隔检测电梯的瞬时加速度，由所述瞬时加速度计算出对应的瞬时速度以及位移；
电梯位置计算及自动校正模块，于学习记忆过程中，根据电梯运动数据检测模块计算的位移测量出各个楼层的第一高度，并将第一高度按照楼层顺序由低到高进行排序，形成初始高度序列；于楼层高度校正过程中，根据电梯运动数据检测模块计算的位移测量出对应楼层的第二高度，将初始高度序列中对应楼层的第一高度更新为第一高度与第二高度的平均值，形成第一校正高度序列；当电梯位置计算及自动校正模块测量出对应楼层的第Q高度时，对最近连续P次停留于对应楼层所计算的P个高度求取第一平均值，将前一次的校正高度序列中对应楼层的高度更新为第一平均值，形成第Q校正高度序列，Q>2，P≤Q；
电梯异常运行自动报警模块，其判断所述电梯运动数据检测模块检测的瞬时加速度、瞬时速度、位移或所述电梯位置计算及自动校正模块计算的对应楼层的第二高度或第Q高度是否为异常数据，若是，则进行报警。
2.根据权利要求1所述的电梯运行状况检测装置，其特征在于：
当所述电梯运动数据检测模块检测到的瞬时加速度大于预设最大瞬时加速度时，所述电梯运动数据检测模块向所述电梯异常运行自动报警模块发出电梯非正常加速度运行的第一信号，所述电梯异常运行自动报警模块根据所述第一信号进行报警；或
当所述电梯运动数据检测模块计算的瞬时速度大于预设最大瞬时速度时，所述电梯运动数据检测模块向所述电梯异常运行自动报警模块发出电梯非正常速度运行的第二信号，所述电梯异常运行自动报警模块根据所述第二信号进行报警；或
当所述电梯运动数据检测模块计算的楼层的位移小于所述初始高度序列中的最小第一高度，且二者绝对差值大于第一预设最大差值时，所述电梯运动数据检测模块向所述电梯异常运行自动报警模块发出电梯出现蹲底异常的第三信号，所述电梯异常运行自动报警模块根据所述第三信号进行报警；或
当所述电梯运动数据检测模块计算的楼层的位移大于所述初始高度序列中的最大第一高度，且二者绝对差值大于第二预设最大差值时，所述电梯运动数据检测模块向所述电梯异常运行自动报警模块发出电梯出现冲顶异常的第四信号，所述电梯异常运行自动报警模块根据所述第四信号进行报警；或
当所述电梯位置计算及自动校正模块测量的其中一楼层的第二高度与该楼层第一高度的绝对差值大于第三预设最大差值，所述电梯运动数据检测模块向所述电梯异常运行自动报警模块发出电梯非平层停梯的第四信号，所述电梯异常运行自动报警模块根据所述第四信号进行报警；或，
当所述电梯位置计算及自动校正模块测量的其中一楼层的第Q高度与前一次测量对应楼层的楼层高度的绝对差值大于第三预设最大差值，所述电梯运动数据检测模块向所述电梯异常运行自动报警模块发出电梯非平层停梯的第四信号，所述电梯异常运行自动报警模块根据所述第四信号进行报警。
3.根据权利要求1或2所述的电梯运行状况检测装置，其特征在于，其还包括：语音及视频通话模块；所述语音及视频通话模块与所述电梯异常运行自动报警模块信号连接；当所述电梯运动数据检测模块检测的瞬时加速度、瞬时速度及位移或所述电梯位置计算及自动校正模块计算的第二高度或第Q高度为异常数据时，所述语音及视频通话模块发出对应的报警信号。
4.根据权利要求3所述的电梯运行状况检测装置，其特征在于，其还包括：显示模块以及电池充电放电模块；所述显示模块与所述电梯位置计算及自动校正模块及所述语音及视频通话模块分别信号连接；所述电池充电放电模块与所述电梯异常运行自动报警模块电连接。
5.一种电梯运行状况检测方法，其特征在于，包括：
学习记忆过程：电梯运动数据检测模块根据预设时间间隔检测电梯的瞬时加速度，并由所述瞬时加速度计算出对应的瞬时速度以及位移；电梯位置计算及自动校正模块根据计算的位移测量出各个楼层的第一高度，并将第一高度按照楼层顺序由低到高进行排序，形成初始高度序列；
楼层高度校正过程：根据电梯运动数据检测模块计算的位移测量出对应楼层的第二高度，将初始高度序列中对应楼层的第一高度更新为第一高度与第二高度的平均值，形成第一校正高度序列；当电梯位置计算及自动校正模块测量出对应楼层的第Q高度时，对最近连续P次停留于对应楼层所计算的P个高度求取第一平均值，将前一次的校正高度序列中对应楼层的高度更新为第一平均值，形成第Q校正高度序列，Q>2且P≤Q；以及
异常报警过程：电梯异常运行自动报警模块判断电梯运动数据检测模块检测的瞬时加速度、瞬时速度、位移或所述电梯位置计算及自动校正模块计算的对应楼层的第二高度或第Q高度是否为异常数据，若是，则进行报警。
6.根据权利要求5所述的电梯运行状况检测方法，其特征在于：所述学习记忆过程包括如下步骤：
瞬时加速度采样：电梯运动数据检测模块在预设时间间隔内采集N次电梯的瞬时加速度，并由所述瞬时加速度计算出对应的瞬时速度以及位移；
电梯停留状态判断：当电梯运动数据检测模块在预设时间间隔内第i次采集电梯的瞬时加速度，i等于N，且第i次采集的瞬时加速度小于预设瞬时加速度，由第i次采集的瞬时加速度计算的瞬时速度小于预设瞬时速度时，电梯处于停留状态；
计算楼层高度：当电梯处于停留状态，电梯位置计算及自动校正模块计算当前N次位移的第二平均值作为电梯停留于该楼层的第一高度；电梯位置计算及自动校正模块计算出电梯停留于每一楼层时对应楼层的第一高度，并将第一高度按照楼层顺序由低到高进行排序，形成初始高度序列。
7.根据权利要求5所述的电梯运行状况检测方法，其特征在于：所述学习记忆过程包括如下步骤：
瞬时加速度采样：电梯运动数据检测模块在预设时间间隔内采集N次电梯的瞬时加速度，并由所述瞬时加速度计算出对应的瞬时速度以及位移；
电梯停留状态判断：当电梯运动数据检测模块在预设时间间隔内第i次采集电梯的瞬时加速度，i等于N，且第i次采集的瞬时加速度小于预设瞬时加速度，由第i次采集的瞬时加速度计算的瞬时速度小于预设瞬时速度时，电梯处于停留状态；
计算楼层高度：电梯位置计算及自动校正模块至少计算出电梯停留于楼层的最低层、第M层、第M+1层以及最高层的第一高度；其中，当电梯停留于最低层、第M层、第M+1层以及最高层时，电梯位置计算及自动校正模块计算当前N次位移的第二平均值作为电梯停留于对应楼层的第一高度；再由第M层及第M+1层的第一高度计算二者的第一高度差，通过所述第一高度差计算出其余每个楼层的第一高度，并将第一高度按照楼层顺序由低到高进行排序，形成初始高度序列，M大于最底层的层数，小于最高层的层数。
8.根据权利要求7所述的电梯运行状况检测方法，其特征在于：所述计算楼层高度步骤包括如下子步骤：
S1、运行电梯于负一层停留，电梯位置计算及自动校正模块计算出负一层的第一高度，若还存在更低楼层，运行电梯至最低楼层停留，电梯位置计算及自动校正模块计算出最低楼层的第一高度；
S2、分别运行电梯至第二层及第三层停留，电梯位置计算及自动校正模块计算第二层及第三层的第一高度，并计算出第二层的第一高度及第三层的第一高度之间的第二高度差；
S3、运行电梯至中间楼层停留，电梯位置计算及自动校正模块计算出电梯停留于对应楼层的第一高度，并由S2中的第二高度差推算出对应楼层的预测高度，根据预测高度显示楼层序号，若显示序号正确，执行S4；若不正确，取消本次测量，执行步骤S1；
S4、电梯位置计算及自动校正模块由测量的负一层、第二层、第三层及中间层的第一高度计算平均楼层差；
S5、运行电梯至最高层停留，电梯位置计算及自动校正模块计算出最高层的第一高度；
S6、电梯位置计算及自动校正模块根据平均楼层差计算其余各楼层的第一高度，并将第一高度按照楼层顺序由低到高进行排序，形成初始高度序列。
9.根据权利要求5所述的电梯运行状况检测方法，其特征在于：所述楼层高度校正过程包括如下步骤：
第一层位置校正：当电梯第二次停留于第一层，根据电梯运动数据检测模块计算的位移测量第一层的第二高度，判断第二高度是否在预设高度范围内，若是，将初始高度序列中第一层的第一高度更新为零，形成第一校正高度序列，若否，电梯异常运行自动报警模块报警，初始高度序列中第一层的第一高度不更新；当电梯第Q次停留于第一层，根据电梯运动数据检测模块计算的位移测量第一层的第Q高度，判断第Q高度是否在预设高度范围内，若是，将前一次测量的校正高度序列中第一层的高度更新为零，形成第Q校正高度序列，若否，电梯异常运行自动报警模块报警，前一次测量的校正高度序列中第一层的高度不更新；以及
其余每层楼层的高度校正：当电梯第二次停留于其余楼层中的一层，根据电梯运动数据检测模块计算的位移测量当前停留楼层的第二高度，判断第二高度与对应楼层第一高度的第一高度差绝对值是否在预设高度范围内，若是，将初始高度序列中对应楼层的第一高度更新为第一高度与第二高度的平均值，形成第一校正高度序列，若否，电梯异常运行自动报警模块报警，对应楼层的第一高度不更新；当电梯第Q次停留于其余楼层中的一层，根据电梯运动数据检测模块计算的位移测量对应楼层的第Q高度，判断第Q高度与前一次校正高度序列中对应楼层的高度的第二高度差绝对值是否在预设高度范围内，若是，对最近连续P次停留于对应楼层所计算的P个高度求取第一平均值，将前一次测量的校正高度序列中对应楼层的高度更新为第一平均值，形成第Q校正高度序列，若否，电梯异常运行自动报警模块报警。
10.根据权利要求9所述的电梯运行状况检测方法，其特征在于：
所述楼层高度校正过程于所述第一层位置校正步骤之前还包括：判断电梯是否停留于第一层步骤：电梯位置计算及自动校正模块根据电梯运动数据检测模块计算的位移测量当前停留楼层的第二高度或第Q高度，计算的第二高度或第Q高度对应与初始高度序列或前一次校正高度序列中各高度进行对比，计算高度差绝对值，其中计算得到的最小高度差绝对值对应的楼层即为所停留楼层，判断所停留楼层是否为第一层；
所述其余每层楼层的高度校正步骤中，当电梯第Q次停留于其余楼层中的一层时，若第二高度差绝对值大于预设高度范围，第Q次停留时计算的第Q高度不参与本次停留时第一平均值的计算。
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