CN107010505A - 基于加速度传感器的电梯轿厢门状态检测报警装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种基于加速度传感器的电梯轿厢门状态检测报警装置及方法，所述装置由加速度传感器模块、微控制器模块、无线传输模块和电梯远程监控后台组成。所述装置独立于电梯电气控制系统，其加速度传感器安装在轿厢门上，可检测轿厢门移动时水平方向的加速度a1、电梯运行时垂直方向的加速度a2。计算分析轿厢门水平方向的速度V1、单向移动距离S1、单向最大移动距离Smax、开关门次数C1以及垂直方向的速度V2。若V1≠0,则门开，直到S1＝Smax时，为门打开到位状态；若V1＝0、S1＝0或Smax时，为门关闭到位状态。若轿厢门不能开、关到位或门开时,V2≠0或门开、关次数≥阈值Th,则上报监控后台。本发明为电梯的安全运行提供保障，为电梯维保提供可靠的数据，有效提高维保质量。
Description
技术领域
本发明涉及电气控制领域，具体涉及的是一种基于加速度传感器的电梯轿厢门状态检测报警装置及方法。
背景技术
随着城市化进程的不断发展，高层建筑的数量不断增加。电梯，作为人们日常出行的重要交通工具被大量安装在高层建筑内。近年来，电梯安全事故频发，严重影响人们的日常生活，甚至危及人们的生命安全。
国家质检总局特种设备安全监察局越来越重视电梯安全，出台了多个标准及规范，其中《电梯应急处置平台技术规范》作为特种设备领域的首个团体标准，在2016年1月1日正式施行，标志着电梯应急处置步入规范化道路。
根据各地市电梯应急处置中心对电梯困人、伤人及安全事故的统计，分析出：电梯的老龄化、维保不到位是事故发生的主要原因。
目前国内的电梯维保主要是电梯公司的半月维保和电梯年检。这种维保模式比较被动，因为各个电梯的使用次数不同，相对应的电梯损耗程度也不同，因此应该采用按需维保的模式。
目前加速度传感器没有在电梯安全监测领域广泛应用，并且现在授权公开的专利仅仅应用加速度传感器检测电梯运行时的速度以及电梯的运行距离等，还没有基于加速度传感器用于电梯轿厢门状态检测和报警的装置及方法。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种基于加速度传感器的电梯轿厢门状态检测报警装置，其独立于电梯的电气控制系统，不影响电梯原有的控制器正常工作。
为了达成上述目的，本发明的解决方案是：
一种基于加速度传感器的电梯轿厢门状态检测报警装置，其中，包括加速度传感器模块、微控制器模块、实时时钟模块、存储器模块、网络传输模块、电梯远程监控后台和电源模块；
该加速度传感器模块：采集电梯轿厢门开、关时水平方向的加速度以及电梯运行时垂直方向的加速度；
该微控制器模块：处理加速度传感器采集的信号，判定电梯轿厢门状态，并分析出电梯故障信息及故障预警信息；
该实时时钟模块：提供系统时间；
该存储器模块：存储电梯故障数据、故障预警信息以及轿厢门开、关次数；
该网络传输模块：将微控制器模块处理分析的电梯故障数据及故障预警信息传输至电梯远程监控后台，并通过网络传输模块对所述装置系统进行网络校时；
该电梯远程监控后台：接收电梯故障信息及故障预警信息，并通知电梯维保单位对电梯进行维保。
进一步，该装置还包括人机交互模块，所述的人机交互模块具有：
SOS一键报警模块，用于电梯乘客在遇到紧急情况一键报警求救，报警信号传输到微控制器模块，微控制器模块通过所述网络传输模块传输到电梯远程监控后台，电梯远程监控后台再通知维保单位或者政府救援机构展开救援；
LED状态指示灯模块，用于显示所述装置的网络连接状态以及电梯故障状态。
进一步，该加速度传感器模块为双轴或多轴加速度传感器，其采集轿厢门开、关时水平方向的加速度参数以及电梯运行时垂直方向的加速度参数。
进一步，该微控制器模块根据加速度传感器模块采集的电梯轿厢门开、关时水平方向的加速度信号以及电梯运行时垂直方向的加速度信号，实时计算分析出轿厢门移动时水平方向的速度V1、轿厢门单次单向移动的距离Sc、单向移动的距离S1、单向最大移动距离Smax、开关门次数C1以及垂直方向的速度V2；该存储器保存轿厢门移动时水平方向的速度V1、轿厢门单次单向移动的距离Sc、单向移动的距离S1、单向最大移动距离Smax、开关门次数C1以及垂直方向的速度V2。
进一步，该电梯故障数据及故障预警信息包括：若电梯轿厢门不能开或关到位则通过网络传输模块上报监控后台；若门开时,V2不为0，则判定为运行中开门故障，通过网络传输模块上报监控后台；若门开、关的次数超过阈值Th,则通过网络传输模块上报联动轿厢门机械装置的故障预警信息到远程监控后台。
本发明还提供一种基于加速度传感器的电梯轿厢门状态检测报警方法，其中，包括如下步骤：
①由加速度传感器模块采集轿厢门开、关时水平方向的加速度参数a1以及电梯运行时垂直方向的加速度参数a2，并同时由实时时钟模块获取电梯运行时刻t；
②微控制器模块计算分析出轿厢门移动时水平方向的速度V1、轿厢门单次单向移动的距离Sc、单向移动的距离S1、开关门次数C1以及垂直方向的速度V2；
③若S1＜Smax,则电梯轿厢门打开或关闭没有到位,上报轿厢门打开或关闭不到位故障到电梯远程监控后台；
若同一时刻，轿厢门移动时水平方向的速度V1≠0且电梯垂直方向的速度V2≠0，则上报电梯运行中开门故障到电梯远程监控后台；
开关门次数C1为轿厢门单向移动的次数总和，当开关门次数超过阈值即C1＞Th时，上报联动轿厢门机械装置的故障预警信息到电梯远程监控后台。
进一步，所述轿厢门移动时水平方向的速度V1、轿厢门单次单向移动的距离Sc的计算方法为对轿厢门移动时水平方向的加速度在时间域上一次积分得速度V1，两次积分得单次单向移动距离Sc；电梯运行时垂直方向的速度V2的计算方法为垂直方向的加速度a2在时间域上一次积分得速度V2。
进一步，单向最大移动距离Smax为轿厢门任意一次从开始移动到停止移动的最大值；开关门次数C1为轿厢门移动时水平方向的速度V1由0变为非0，再变为0这一过程的次数总和。
采用上述结构和方法后，本发明涉及的一种基于加速度传感器的电梯轿厢门状态检测报警装置及方法，其创造性地提出了在电梯检测报警领域使用加速度传感器模块，并可以实现对电梯轿厢门打开或关闭是否到位的监测以及联动轿厢门机械装置有无故障。
再者，本发明还弥补了根据电梯轿厢门状态进行故障预警的空白。若门打开或关闭的次数超过阈值Th时，自动发送联动轿厢门的机械装置故障预警信息到远程监控后台。
所述加速度传感器模块安装在轿厢门上，其安装数量由轿厢门的扇数决定。比如大部分轿厢门为双扇中分门，则在两扇门上分别安装1个所述的加速度传感器。本发明对加速度传感器的安装位置没有严苛的要求，只要安装在轿厢门上即可。该加速度传感器模块获取的加速度参数既可以是模拟量又可以是数字量。如果采集的加速度参数是模拟量，则通过AD转换芯片转换为数字量。
所述网络传输模块支持多种模式传输，既包括RJ45接口的以太网，又可以包括无线网络，无线网络可以解决电梯井道内施工困难的问题。
所述实时时钟模块提供系统时间，为了保证系统时间的准确性，每隔一段时间和远程监控后台同步时间，并且实现同步时间的时间间隔用户可配置。
附图说明
图1为本发明一种基于加速度传感器的电梯轿厢门状态检测报警方法的流程图；
图2为本发明一种基于加速度传感器的电梯轿厢门状态检测报警装置的结构示意图。
具体实施方式
为了进一步解释本发明的技术方案，下面通过具体实施例来对本发明进行详细阐述。
参见图1和图2，本发明所述的一种基于加速度传感器的电梯轿厢门状态检测报警装置及方法，所述装置包括加速度传感器模块、微控制器模块、实时时钟模块、存储器模块、网络传输模块、电梯远程监控后台和电源模块。
加速度传感器模块采集的电梯轿厢门开、关时水平方向的加速度信号以及电梯运行时垂直方向的加速度信号传输到微控制器模块，微控制器模块实时计算分析出轿厢门移动时水平方向的速度V1、轿厢门单次单向移动的距离Sc、单向移动的距离S1、单向最大移动距离Smax、开关门次数C1以及垂直方向的速度V2。
存储器保存轿厢门移动时水平方向的速度V1、轿厢门单次单向移动的距离Sc、单向移动的距离S1、单向最大移动距离Smax、开关门次数C1以及垂直方向的速度V2等数据。
微控制器根据上述几个参数的组合，逻辑判断轿厢门状态、电梯故障预警信息及电梯故障信息。
若V1由0变为非0,则门为打开状态，直到S1等于Smax时，为门打开到位状态；若V1为0，S1等于0或者V1由非零变为0且S1等于Smax，为门关闭到位状态。
若电梯轿厢门不能开或关到位，则通过网络传输模块上报监控后台；若门开时,V2不为0，则判定为运行中开门故障，通过网络传输模块上报监控后台；若门开、关的次数超过阈值Th,则通过网络传输模块上报联动轿厢门机械装置的故障预警信息到远程监控后台。电梯远程监控后台若收到电梯故障信息或电梯故障预警信息，则会主动通知维保单位进行维保及救援。
前述加速度传感器可以安装在电梯轿厢门上的任意位置。其安装数量由轿厢门的扇数决定。比如大部分轿厢门为双扇中分门，则在两扇门上分别安装1个所述的加速度传感器。
前述加速度传感器既可以是双轴也可以是多轴的，采用MMA8451Q三轴加速度传感器或其他型号。其采集轿厢门开、关时水平方向的加速度参数以及电梯运行时垂直方向的加速度参数既可以是模拟量又可以是数字量。如果采集的加速度参数是模拟量，则通过AD转换芯片转换为数字量。
前述人机交互模块中的SOS一键报警模块，用于电梯乘客在遇到紧急情况一键报警求救，报警信号传输到微控制器，微控制器通过所述网络通信模块传输到电梯远程监控后台，监控后台自动通知维保单位或者政府救援机构展开救援。
前述人机交互模块中的LED状态指示灯模块，用于显示前述装置的网络连接状态以及电梯故障状态。
前述网络传输模块既包括RJ45接口的以太网，又包括无线网络，无线网络可以解决电梯井道内施工困难的问题。
前述实时时钟模块提供系统时间。为了保证系统时间的准确性，每隔一段时间会和远程监控后台同步时间，并且同步时间的时间间隔用户可配置。
前述加速度传感器采集轿厢门开、关时水平方向的加速度参数以及电梯运行时垂直方向的加速度参数，从前述实时时钟模块获取电梯运行时刻。计算分析出轿厢门移动时水平方向的速度V1、轿厢门单次单向移动的距离Sc、单向移动的距离S1、开关门次数C1以及垂直方向的速度V2。
假设t0时刻轿厢门开始移动，V1为0，在t1时刻轿厢门加速移动结束，开始匀速移动，则轿厢门加速移动的距离为：
轿厢门经过一段时间的匀速移动后，t2时刻开始减速移动，则轿厢门匀速移动的距离为：
轿厢门经过一段时间的减速移动后，t3时刻V1减为0，则轿厢门减速移动的距离为：
电梯轿厢门开始打开或关闭时，直到V1减为0,单次单向移动的距离SC为：
Sc＝Si+Sj+Sk…………………………….公式四
电梯轿厢门打开或关闭时单向移动的距离其中i代表任意一次轿厢门的单向移动，n代表在一个完整的单向移动过程中轿厢门移动的总次数。若S＞Smax，则更新Smax＝S。若S＜Smax,则电梯轿厢门打开或关闭没有到位。若Smax＝S,则电梯轿厢门打开或关闭到位。
t0时刻轿厢门开始移动，则td时刻轿厢门移动时水平方向的速度V1为：
tb时刻电梯在垂直方向开始移动，则te时刻电梯垂直方向的速度V2为：
若S＜Smax,则电梯轿厢门打开或关闭没有到位,上报轿厢门打开或关闭不到位故障到电梯远程监控后台。
若同一时刻，轿厢门移动时水平方向的速度V1≠0且电梯垂直方向的速度V2≠0，则上报电梯运行中开门故障到电梯远程监控后台。开关门次数C1为轿厢门单向移动的次数总和，当开关门次数超过阈值即C1＞Th时，上报联动轿厢门机械装置的故障预警信息到远程监控后台。
电梯故障和故障预警信息是由微控制器存储到存储器，并通过网络传输模块上报电梯远程监控后台。
电梯远程监控后台在接收到电梯故障预警信息后，自动通知电梯维保单位进行维保，做到有效避免电梯故障发生。
电梯远程监控后台在接收到电梯故障信息后，自动通知电梯维保单位进行维保，提高维保的主动性，有效减少电梯安全事故的发生。所述的一种基于加速度传感器的电梯轿厢门状态检测和报警装置及方法，可以提高电梯维保的主动性、有效性及科学性，可以提高电梯运行的安全指数，可以减少电梯安全事故的发生。
上述实施例和图式并非限定本发明的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴。
Claims (8)
1.一种基于加速度传感器的电梯轿厢门状态检测报警装置，其特征在于，包括加速度传感器模块、微控制器模块、实时时钟模块、存储器模块、网络传输模块、电梯远程监控后台和电源模块；
该加速度传感器模块：采集电梯轿厢门开、关时水平方向的加速度以及电梯运行时垂直方向的加速度；
该微控制器模块：处理加速度传感器采集的信号，判定电梯轿厢门状态，并分析出电梯故障信息及故障预警信息；
该实时时钟模块：提供系统时间；
该存储器模块：存储电梯故障数据、故障预警信息以及轿厢门开、关次数；
该网络传输模块：将微控制器模块处理分析的电梯故障数据及故障预警信息传输至电梯远程监控后台，并通过网络传输模块对所述装置系统进行网络校时；
该电梯远程监控后台：接收电梯故障信息及故障预警信息，并通知电梯维保单位对电梯进行维保。
2.如权利要求1所述的基于加速度传感器的电梯轿厢门状态检测报警装置，其特征在于，该装置还包括人机交互模块，所述的人机交互模块具有：
SOS一键报警模块，用于电梯乘客在遇到紧急情况一键报警求救，报警信号传输到微控制器模块，微控制器模块通过所述网络传输模块传输到电梯远程监控后台，电梯远程监控后台再通知维保单位或者政府救援机构展开救援；
LED状态指示灯模块，用于显示所述装置的网络连接状态以及电梯故障状态。
3.如权利要求1所述的基于加速度传感器的电梯轿厢门状态检测报警装置，其特征在于，该加速度传感器模块为双轴或多轴加速度传感器，其采集轿厢门开、关时水平方向的加速度参数以及电梯运行时垂直方向的加速度参数。
4.如权利要求1所述的基于加速度传感器的电梯轿厢门状态检测报警装置，其特征在于，该微控制器模块根据加速度传感器模块采集的电梯轿厢门开、关时水平方向的加速度信号以及电梯运行时垂直方向的加速度信号，实时计算分析出轿厢门移动时水平方向的速度V1、轿厢门单次单向移动的距离Sc、单向移动的距离S1、单向最大移动距离Smax、开关门次数C1以及垂直方向的速度V2；该存储器保存轿厢门移动时水平方向的速度V1、轿厢门单次单向移动的距离Sc、单向移动的距离S1、单向最大移动距离Smax、开关门次数C1以及垂直方向的速度V2。
5.如权利要求4所述的基于加速度传感器的电梯轿厢门状态检测报警装置，其特征在于，该电梯故障数据及故障预警信息包括：若电梯轿厢门不能开或关到位则通过网络传输模块上报监控后台；若门开时,V2不为0，则判定为运行中开门故障，通过网络传输模块上报监控后台；若门开、关的次数超过阈值Th,则通过网络传输模块上报联动轿厢门机械装置的故障预警信息到远程监控后台。
6.一种基于加速度传感器的电梯轿厢门状态检测报警方法，其特征在于，包括如下步骤：
①由加速度传感器模块采集轿厢门开、关时水平方向的加速度参数a1以及电梯运行时垂直方向的加速度参数a2，并同时由实时时钟模块获取电梯运行时刻t；
②微控制器模块计算分析出轿厢门移动时水平方向的速度V1、轿厢门单次单向移动的距离Sc、单向移动的距离S1、开关门次数C1以及垂直方向的速度V2；
③若S1＜Smax,则电梯轿厢门打开或关闭没有到位,上报轿厢门打开或关闭不到位故障到电梯远程监控后台；
若同一时刻，轿厢门移动时水平方向的速度V1≠0且电梯垂直方向的速度V2≠0，则上报电梯运行中开门故障到电梯远程监控后台；
开关门次数C1为轿厢门单向移动的次数总和，当开关门次数超过阈值即C1＞Th时，上报联动轿厢门机械装置的故障预警信息到电梯远程监控后台。
7.如权利要求6所述的基于加速度传感器的电梯轿厢门状态检测报警方法，其特征在于，所述轿厢门移动时水平方向的速度V1、轿厢门单次单向移动的距离Sc的计算方法为对轿厢门移动时水平方向的加速度在时间域上一次积分得速度V1，两次积分得单次单向移动距离Sc；电梯运行时垂直方向的速度V2的计算方法为垂直方向的加速度a2在时间域上一次积分得速度V2。
8.如权利要求6所述的基于加速度传感器的电梯轿厢门状态检测报警方法，其特征在于，单向最大移动距离Smax为轿厢门任意一次从开始移动到停止移动的最大值；开关门次数C1为轿厢门移动时水平方向的速度V1由0变为非0，再变为0这一过程的次数总和。
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