CN107555273A - 基于传感器实现电梯运行状态的检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于传感器实现电梯运行状态的检测方法，包括光电感应、六轴陀螺仪、振动测试、和线性加速度传感器为采集单元，配备1080P的大屏幕（17.3寸以上）工业显示屏作为人机交互窗口，辅以信号处理以及安卓系统构成电梯加速度检测系统，实时检测电梯的运行状况；本发明提供了一种基于传感器实现电梯运行状态的检测方法，从而有针对的减少振动强度。

Description

基于传感器实现电梯运行状态的检测方法

技术领域

本发明涉及电梯领域，更具体的说，它涉及基于传感器实现电梯运行状态的检测方法。

背景技术

电梯的安全可靠性受到诸多因素的影响，例如配电设施安全性，制动器动作可靠性，限速器运转平稳性，以及井道和轿厢等硬件设施的安全性，这些因素共同构成了电梯的安全可靠性。当电梯出现问题时，直接或间接的会反应在电梯的运行状态上，如冲顶、蹲底、超速、非平层开门、平层关门、晃动等，而这些状态直接或间接反应在了振动频谱、加速度与角速度的变化上。

人对不同频率的振动感觉是不同的，实验证明，在振动强度变大人会有各种不适，严重的会造成人体器官平衡失调，导致神经与心血管障碍。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足，提供了基于传感器实现电梯运行状态的检测方法，从而使得对电梯能实时监测，避免因为振动强度而造成对人体的伤害，提供舒适快捷的电梯服务。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

基于传感器实现电梯运行状态的检测方法，其特征在于，包括光电感应组件、陀螺仪、振动测试仪、加速度传感器、信号处理器、显示器、和处理器；所述陀螺仪、振动测试仪、加速度传感器、信号处理器将信息传输到处理器，并且由处理器将信息处理后在交互显示器进行显示，所述电感应组件与信号处理器电性连接；

光电感应组件用于采集每个楼层光电感应信号；

加速度传感器用于测出垂直方向和水平方向加速度的变化；

陀螺仪用于测出角速度的变化；

振动测试仪用于测出振动频谱；

信号处理器用于处理振动频谱找出振动源；

显示器用于人机交互信息；

处理器用于处理各类监测信息，并进行实时判断处理。

进一步的，所述处理器上设置有检测系统，检测系统基于Android开发，通过使用Android的方向和移动传感器，定义全局坐标系XE、YE、ZE和设备坐标系X、Y、Z。

进一步的，所述陀螺仪采用六轴陀螺仪。

进一步的，所述陀螺仪通过对Accel与Gyro两个不同纬度分别从X、Y、Z 三个轴采集数据，将数据组合成六轴结构。

进一步的，所述陀螺仪内设置有数字运动处理器DMP，数字运动处理器 DMP通过陀螺仪内置的感测器同步化感应、姿势感应。

进一步的，所述加速度传感器采用线性加速度传感器。

进一步的，所述处理器将获取的监测信息进行分离分类，并将分离分类的信息传输到云分析平台和显示器。

本发明相比现有技术优点在于：

1，本发明对电梯轿厢的振动主要来源进行了有针对性的采取了措施。

2，本发明控制了电梯正常运行时，轿厢内振动范围为水平振动不大于 15cm/s²；运行方向振动不大于25cm/s²。

3，本发明基于Android的开发，交互性能好。

4，本发明优先采用集成的陀螺仪数据，通过持续地将它与加速度计相比较来阻止漂移，能更有效的检测出电梯实时运行效果。

附图说明

图1为本发明基于传感器实现电梯运行状态的检测方法的结构框图；

图2为本发明基于传感器实现电梯运行状态的检测方法的陀螺仪内部结构图；

图3为本发明基于传感器实现电梯运行状态的检测方法的检测结构图；

图4为本发明基于传感器实现电梯运行状态的检测方法的滤波器对信号处理在角速度上的效果图；

图5为本发明基于传感器实现电梯运行状态的检测方法的滤波器对信号处理在角度测量上的效果图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

如图1所示，基于传感器实现电梯运行状态的检测方法，其特征在于，包括光电感应组件、陀螺仪、振动测试仪、加速度传感器、信号处理器、显示器和处理器；所述陀螺仪、振动测试仪、加速度传感器、信号处理器将信息传输到处理器，并且由处理器将信息处理后在交互显示器进行显示，所述光电感应组件与信号处理器电性连接。所述显示器为1080P的大屏幕(17.3寸以上)工业显示屏作为人机交互窗口，这样能更好的进行实时的直观的了解电梯运行状况，并辅以信号处理器以及安卓系统构成电梯的实时检测的准确性。

光电感应组件用于采集每个楼层光电感应信号，经过信号处理器处理将楼层以及电梯运行方向数据传输至云平台的同时在智能屏上实时显示当前楼层、运行方向，由于具有完善的后备电源系统，即使电梯异常发生停梯故障时，本系统仍能准确指示电梯所在楼层，给应急救援提供了定向指导，提高了救援的实效性。

加速度传感器用于测出垂直方向和水平方向加速度的变化。陀螺仪用于测出角速度的变化，且陀螺仪采用六轴陀螺仪。两者结合共同组成传感器加速度监测模块。即传感器加速度监测模块采用六轴陀螺仪与加速度传感器混合测量的方式。加速度传感器不仅可以测出垂直方向加速度的变化，还可以测出水平方向加速度的变化，从而可以分析出电梯在运行过程中是否存在晃动，通过六轴陀螺仪可以测出角速度的变化，通过对加速度与角速度测量结果的分析，能够使电梯的安全性得到更大的提高。

振动测试仪用于测出振动频谱。信号处理器用于处理振动频谱找出振动源。显示器用于人机交互信息，便于实时直观了解。处理器用于处理各类监测信息，并进行数据信息的实时判断处理，是整个检测的核心。

针对本发明的检测方法，相适应的核心操作系统是基于Android开发，在使用Android的方向和移动传感器时，定义了两个坐标系：全局坐标系XE、YE、 ZE以及设备坐标系X、Y、Z，所有的三轴传感器的坐标系统都遵循该坐标系。故为了保证测量结果的准确性，采用了组合多个传感器来获取更为准确的结果，即以六轴陀螺仪与加速度传感器为主要传感器。采用加速度传感器能够很快地对改变做出响应，但其中具有噪声，因此如果只进行平滑处理，会导致测试数据滞后，因此还采用集成了时间的六轴陀螺仪来测量能够提供低噪声的角度测量，但这个测量是无效的，因为六轴陀螺仪在漂移状态时，意味着集成了时间的六轴陀螺仪的测试数据会很快就不具有物理意义。对此，我们优先采用集成了时间的六轴陀螺仪的数据，并通过持续地将它与加速度传感器(不会漂移) 相比较来阻止漂移，从而获得实时准确的测试数据。

所述陀螺仪内设置有数字运动处理器DMP，数字运动处理器DMP，通过陀螺仪内置的感测器同步化感应、姿势感应。如图2所示，所述陀螺仪内部构造，通过对Accel与Gyro两个不同纬度(加速度+姿势)分别从X、Y、Z三个轴的数据采集组合成六轴结构，可以测量6个不同轴向的加速度、角度、角速度，将这些模拟数据通过6个16bit的高速ADC转为数字信号。为了精确跟踪快速和慢速的运动，由数字运动处理器DMP经过感测器同步化、姿势感应，由数字输出六轴的旋转矩阵、四元数、欧拉角格式的融合演算数据，并且转换后的数据实时存储到内部Registers，通过I2C接口与外部处理器通信，由于接收到的数据受环境变量影响。如图3所示，传感器会产生不同来源的各种误差，为了使用传感器提供的数据，必须将检测到并且处理这些存在误差的数据，所以处理器采取了平滑滤波与卡尔曼滤波融合技术的误差处理方式。如图4、图5所示， Kalman滤波器对信号处理具有非常好的效果，对馈送噪声的测量，预测测量真值得行为具有良好的效果，具有很好的可变通性，能够用于平滑高频噪声或是隔离诸如周期性的信号。该误差处理方式将接收到的原始数据分离出来，处理器将解析出来的数据直接传输到显示器，并作为实时显示电梯状态的平台，与此同时通过网络将数据信息送往云平台进行存储与大数据分析。

通过上述方法可以完成对电梯的运行实时监控、故障监测、参数调整和系统自检等多个任务，并借助大数据分析系统，在电梯运行过程中，借助各类传感器(如加速度、角速度等)的实时监测，将实时数据与历史数据、标准数据实时判断，如发现异常立即通报控制中心并同时在显示器上给出警示信息，最大限度保护生命财产安全。采用多通道，借助各类传感器，建立三维方向的数据监测，测试出来的振动频谱经过处理器处理，通过网络传输至云平台，能更好的通过大数据分析找出振源，为维保人员提供产生问题的可能根源，有助于维保人员有针对性的采取相应措施，例如改变轿厢固有频率；更换曳引绳绳头组合件中弹性元件；更换轿厢与轿架间弹性元件等，并可在更换后观察对比效果，达到用科学维保，更好的保证生命财产安全。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明保护范围内。

Claims (7)

1.基于传感器实现电梯运行状态的检测方法，其特征在于，包括光电感应组件、陀螺仪、振动测试仪、加速度传感器、信号处理器、显示器和处理器；所述陀螺仪、振动测试仪、加速度传感器、信号处理器将信息传输到处理器，并且由处理器将信息处理后在交互显示器进行显示，所述光电感应组件与信号处理器电性连接；

光电感应组件用于采集每个楼层光电感应信号；

加速度传感器用于测出垂直方向和水平方向加速度的变化；

陀螺仪用于测出角速度的变化；

振动测试仪用于测出振动频谱；

信号处理器用于处理振动频谱找出振动源；

显示器用于人机交互信息；

处理器用于处理各类监测信息，并进行实时判断处理。

2.根据权利要求1所述的基于传感器实现电梯运行状态的检测方法，其特征在于，所述处理器上设置有检测系统，检测系统基于Android开发，通过使用Android的方向和移动传感器，定义全局坐标系XE、YE、ZE和设备坐标系X、Y、Z。

3.根据权利要求1所述的基于传感器实现电梯运行状态的检测方法，其特征在于，所述陀螺仪采用六轴陀螺仪。

4.根据权利要求3所述的基于传感器实现电梯运行状态的检测方法，其特征在于，所述陀螺仪通过对Accel与Gyro两个不同纬度分别从X、Y、Z三个轴采集数据，将数据组合成六轴结构。

5.根据权利要求4所述的基于传感器实现电梯运行状态的检测方法，其特征在于，所述陀螺仪内设置有数字运动处理器DMP，数字运动处理器DMP通过陀螺仪内置的感测器同步化感应、姿势感应。

6.根据权利要求1所述的基于传感器实现电梯运行状态的检测方法，其特征在于，所述加速度传感器采用线性加速度传感器。

7.根据权利要求1所述的基于传感器实现电梯运行状态的检测方法，其特征在于，所述处理器将获取的监测信息进行分离分类，并将分离分类的信息传输到云分析平台和显示器。