CN108190678A - 一种电梯故障判定方法及智能救援装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电梯故障判定方法及智能救援装置，包括主控制器、制动器、开门机以及电动机，主控制器上连接有编码器，在电梯正常运行时，编码器按照时序和距离同步电动机转动，向主控制器发出脉冲信号；包括相互感应的平层感应器和感应装置，感应装置固定设置在井道平层位置，平层感应器设置在轿厢相应的位置；还包括电梯故障的判定方法，（1）充分条件：编码器的脉冲信号是否发出；（2）必要条件：平层感应器没有输出信号；同时满足上述的必要和充分条件，电梯为故障状态，启动智能救援装置实现自动救援；在不增加设施或通讯协议的情况下，通过采集编码器信号和门区信号，当此充分而必要条件达成时，启动救援装置，实现智能救援的目的。

Description

一种电梯故障判定方法及智能救援装置

技术领域

本发明涉及一种在电梯故障情况下，尤其是电梯轿厢在非开门区域内停梯情况下的故障判定方法及其相应的救援装置，属于电梯自动救援技术领域。

背景技术

随着现代社会电梯使用量的日益增加，电梯困人成为公众关注的热点。

一方面，电梯由上千个机械零部件和安全、电气、控制等系统组成，或因机械、电气、软件、供电等出现故障都可能引起电梯在运行中突然停梯；另一方面，管理层面为维护社会和谐制定了一系列严格的电梯监管规定，如，《中华人民共和国特种设备安全法》、《中华人民共和国特种设备安全监查条例》以及各地方政府管理部门都有对电梯困人责任及救援要求的规定。

电梯发生故障是自然规律，故障困人时如何作为是行政法规要求，故此，平衡破解此问题，最大限度的应对突发事件，成为电梯行业面对的课题，也是本发明研究的课题。

根据2016年7月1日开始实施的GB 7588-2003《电梯制造与安装安全规范》国家标准第1号修改单§8.11.1“如果由于任何原因电梯停在开门区域（注释1），应能在下列位置用不超过 300 N 的力，手动打开轿门和层门：

a）轿厢所在层站，用三角钥匙开锁或通过轿门使层门开锁后；

b）轿厢内”。

注释1：GB 7588-2003§7.7.1开门区域不应超过层站地面上下0.2m。在用机械操作的轿门和层门同时动作的情况下，开门区域可增大到不大于层站地面上下的0.35m。

该要求表明，如果电梯轿厢在开门区域，允许人员开门放出被困人员，故此情况下，安全隐患和危险级别不大。

GB 7588-2003《电梯制造与安装安全规范》国家标准第1号修改单§8.11.2“为了限制轿厢内人员开启轿门，应提供措施使：

b）轿厢在 7.7.1 中定义的区域之外时，在开门限制装置处施加 1000 N 的力，轿门开启不能超过 50 mm”。

该要求表明，如果轿厢在开门区域之外，不允许人员开启轿门。

开门区域之外，正是电梯轿厢位于两个层站之间的位置，此时，人员被困存在较大的安全隐患和危险等级。轿厢困人如果超过一定的时间限度容易影响被困人员的身心健康并可能导致非理智行为的发生。

本发明基于上述分析，提出一种当轿厢位于开门区域之外，因任何故障导致电梯停梯时的故障判定方法和智能救援装置。

现有技术解决上述问题的技术方案是，（1）通讯信号判定方法：控制系统制造厂家利用各自采用的电梯通讯系统，通过采集通讯信号如CAN信号的变化或中断来判断某功能的失效，进而采取措施进行救援。此方案的问题是，不同的制造厂家有不同通讯协议和数据处理标准，难以标准化数据处理，不具有普适性；（2）控制系统采集故障信息：通过控制系统相关模块，如可编程相关系统的运行情况判断故障，此方案有赖于软件驱动，对环境（如温湿度、电磁干扰）、平台（如数据存储）及管理（专业人员）要求高，平台建设和维护费用昂贵；（3）传感器信号方法：在门区、驱动系统、井道或有关位置设置接触式或接近式或光电式传感器，检查被检测部位的动作情况，并发出电量信号判定故障。此技术的问题是，需要增加硬件设施和复杂电路，成本高、故障点或二次故障机率增加。

发明内容

本发明基于电梯的基础控制理论，利用电梯运行控制原理和相关部件，在不增加设施，如传感器，或知道通讯协议的情况下，通过采集编码器信号+门区信号，当此充分而必要条件达成时，启动救援装置，实现智能救援的目的。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：一种电梯故障的智能救援装置，包括主控制器、制动器、开门机以及电动机，主控制器上连接有编码器，其特征是；在电梯正常运行时，编码器按照时序和距离同步电动机转动，向主控制器发出脉冲信号；

包括相互感应的平层感应器和感应装置，感应装置固定设置在井道平层位置，平层感应器设置在轿厢相应的位置；

主控制器还设置有蓄电池组，蓄电池组连接有DC/DC逆变单元，DC/DC逆变单元连接有DC/AC逆变单元；

主控制器将蓄电池组的低压电源由DC/DC逆变升压为制动器供电，制动器通过制动器控制模块执行或松开制动；

主控制器将蓄电池组由DC/DC逆变升压，再后经过DC/AC逆变为三相SPWM为电动机和开门机供电，电动机通过电动机驱动控制模块接通或断开绕组，开门机通过开门控制模块执行开门或关门；

主控制器上连接有电动机绕组短接控制模块，对电动机上的绕组实现短接。

一种电梯故障的判定方法，其特征在于，包括如下方法：

（1）充分条件：编码器的脉冲信号是否发出；

（2）必要条件：平层感应器没有输出信号；

同时满足上述的必要和充分条件，电梯为故障状态，启动智能救援装置实现自动救援。

具体地：

（1）充分条件：电梯正常运行时，编码器与电动机同步转动，给主控制器发出脉冲信号，主控制器控制电梯速度和运行方向；当电动机停止转动时、电梯停止运行，编码器停止产生脉冲信号，此为充分条件；

（2）必要条件：电梯正常运行时，当轿厢的平层感应器进入感应装置的感应区时，平层感应器发出信号，电梯减速或停车；当轿厢的平层感应器驶离感应装置的感应区时，平层感应器没有感应信号输出，此时，判定轿厢位于非开门区域，此为必要条件；

（3）当（1）、（2）同时达成，充分且必要条件具备，判定电梯为故障状态。

本发明有以下技术特征：

（a）电梯故障采用电梯既有编码器的脉冲信号是否发出（充分条件），轿厢门区信号（平层感应器）是否在停层区间（必要条件）作为判定依据；如充分且必要条件达成，则视为电梯故障。不需要其它系统支持或添加附属的设施设备，不与电梯自身的控制系统关联，结构简单、合理。

（b）当按照以上方法判定到电梯故障后，本发明实施的一个智能救援装置，自动将电动机的绕组短接（通过改变定子绕组的连接方式来改变定子旋转磁场极对数，从而改变电动机转速，不使电梯失速，也成封星），之后给电制动器电磁铁，松开制动器。

上述动作完成后，如轿厢侧与对重侧配重不平衡，则轿厢在势能作用下，自动向质量大的一侧移动，当移动到开门区域即井道平层位置时，一个门区检测开关给本装置反馈信号，装置的主控制器中断制动器给电，制动器动作，电梯轿厢停在平层区域，开门（如符合GB 7588-2003《电梯制造与安装安全规范》国家标准第1号修改单§8.11.1的开门方式）放出被困人员；如轿厢侧与对重侧完全平衡，则制动器松闸后，电动机不转动，编码器没有脉冲信号，此时，装置的主控制器自动向电动机送电，轿厢移动，当检测到平层感应器信号时，中断供电，制动器动作抱死，轿厢停在井道平层位置。

本发明实施例的有益效果是：

1）一种电梯故障判定方法及智能救援装置，本发明充分利用了电梯运行和控制的基本原理，通过发现电梯运行相关系统的内在关联，对这些关联设定充分和必要条件，当这些条件达成时，找出必然且需要的结果--故障发生，并采取针对措施解决电梯故障救援问题，解决了故障判定需要依靠其它设施或机构、如传感器或利用通讯协议等的繁杂臃肿；

2）一种电梯故障判定方法及智能救援装置，故障判定、实施救援完全自动进行，具有快速及时、便捷有效的技术优势，对周边环境、设施人力做到影响最小，相关人员安全得到充分保障；

3）一种电梯故障判定方法及智能救援装置，摈弃穷举法判定电梯故障的思路，方法和装置简单明了，可解决包括电梯安全回路、电气故障、供电故障以及软件故障等大多数的电梯故障的判定和自动救援。此为现有技术手段多数仅能够解决一个或几个单一故障的方案所难以企及。

4）一种电梯故障判定方法及智能救援装置，有利于标准化推广和普遍适用，是电梯故障判定和救援应急的新技术。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是本发明的示意图。

图2是本发明的工作流程图。

图3是本发明的电气原理图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，对本发明进行更详细的说明。

除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本发明。

如图1至图3所示，一种电梯故障的智能救援装置，包括主控制器、制动器、开门机以及电动机，主控制器上连接有编码器，其特征是；在电梯正常运行时，编码器按照时序和距离同步电动机转动，向主控制器发出脉冲信号；

包括相互感应的平层感应器和感应装置，感应装置固定设置在井道平层位置，平层感应器设置在轿厢相应的位置；

主控制器还设置有蓄电池组，蓄电池组连接有DC/DC逆变单元，DC/DC逆变单元连接有DC/AC逆变单元，信号检测单元；

主控制器将蓄电池组的低压电源由DC/DC逆变升压为制动器供电，制动器通过制动器控制模块执行或松开制动；

主控制器将蓄电池组由DC/DC逆变升压，再后经过DC/AC逆变为三相SPWM为电动机和开门机供电，电动机通过电动机驱动控制模块接通或断开绕组，开门机通过开门控制模块执行开门或关门；

主控制器上连接有电动机绕组短接控制模块，对电动机上的绕组实现短接。

自动智能救援装置的原理：

主控制器检测到电梯正常运行时轿厢停止在非开门区（非感应装置的位置），编码器无信号，主控制器判断为电梯处于故障状态。主控制器将蓄电池组低压电源由DC/DC逆变升压为制动器所需电源，由制动器控制模块控制将该电源送达制动器，同时由电动机绕组短接控制模块将电动机的绕组短接，主控制器检测编码器信号，如果检测不到编码器信号，判定轿厢与配重处于相对平衡，则主控制器控制电动机绕组短接控制模块释放（断开）电动机绕组短接，主控制器将升压的制动器电源经过DC/AC逆变为三相SPWM的驱动电动机的电源，主控制器控制电动机驱动控制将三相SPWM驱动电动机电源送达电动机，驱动电动机使轿厢慢速移动，直到轿厢到达平层，释放驱动电动机电源，释放制动器电源，将DC/AC逆变电源送至开门机系统，给出开门信号，自动打开轿厢门和厅门，将受困人员解救出来。

本实施例还包括一种电梯故障的判定方法，其特征在于，包括如下方法：

（1）充分条件：编码器的脉冲信号是否发出；

（2）必要条件：平层感应器没有输出信号；

同时满足上述的必要和充分条件，电梯为故障状态，启动智能救援装置实现自动救援。

具体地：

（1）充分条件：电梯正常运行时，编码器与电动机同步转动，给主控制器发出脉冲信号，主控制器控制电梯速度和运行方向；当电动机停止转动时、电梯停止运行，编码器停止产生脉冲信号，此为充分条件；

（2）必要条件：电梯正常运行时，当轿厢的平层感应器进入感应装置的感应区时，平层感应器发出信号，电梯减速或停车；当轿厢的平层感应器驶离感应装置的感应区时，平层感应器没有感应信号输出，此时，判定轿厢位于非开门区域，此为必要条件；

（3）当（1）、（2）同时达成，充分且必要条件具备，判定电梯为故障状态。

技术原理：

电梯正常运行时，编码器即时向主控制器（如变频器）发出脉冲信号，主控制器根据脉冲信号及时抑制或增加相关变量，以控制电梯的运行方向和速度。若电梯停止运行，则编码器没有脉冲产生。因此，本发明设定如编码器没有信号输出，是电梯故障的充分条件；

电梯正常运行，当轿厢进入井道平层区域、平层感应器检测到轿厢位置时，轿厢在开门区域之间，该平层感应器向主控制器发出减速、停车信号，电梯制动停车；当轿厢驶离井道平层区域、平层感应器不能检测到轿厢的位置时，轿厢应在非开门区域之间。

因此，当编码器无脉冲信号输出，且轿厢不在井道平层区域，则为本发明设定的故障条件达成。

工作方法：

（1）电梯正常运行时，编码器按照时序和距离（井道位置）原则同步电动机轴转动，向主控制器发出脉冲信号，主控制器控制电梯速度和运行方向。当驱动主机停止转动时、电梯停止运行，编码器停止产生脉冲信号。

（2）电梯正常运行时，井道平层位置固定设置感应装置、轿厢相应位置则设置随轿厢运行的平层感应器。当轿厢进入感应区时，平层感应器发出信号，电梯减速或停车；当轿厢驶离感应区时，平层感应器没有感应信号发出。此时，轿厢必定位于非开门区域。

（3）当编码器停止脉冲（充分条件）且平层感应器没有输出信号（必要条件），本发明认为电梯为故障状态。此时启动自动救援装置。

（4）本发明所述的自动救援装置是一个智能救援装置，在所述故障状态下，可自动将电动机的绕组短接（通过改变定子绕组的连接方式来改变定子旋转磁场极对数，从而改变电动机转速，不使电梯失速，也成封星），之后给电制动器电磁铁，松开制动器。

（5）上述动作完成后，如轿厢侧与对重侧配重不平衡，则轿厢在势能作用下，自动向质量大的一侧移动，当移动到开门区域即平层位置时，一个门区检测开关给本装置反馈信号，装置的主控制器中断制动器给电，制动器动作，电梯轿厢停在平层区域，开门（如符合GB 7588-2003《电梯制造与安装安全规范》国家标准第1号修改单§8.11.1的开门方式）放出被困人员；如轿厢侧与对重侧完全平衡，则制动器松闸后，电动机不转动，编码器没有脉冲信号，此时，装置的主控制器自动向电动机送电，轿厢移动，当检测到平层感应器信号时，中断供电，制动器动作（实施抱死状态），轿厢停在平层位置。

本发明实现的其目的是：

（1）利用电梯驱动和控制技术原理，发现电梯运行相关系统的内在关联，通过这些关联，设定充分和必要条件，当这些条件达成时，找出必然且需要的结果，并采取针对措施解决电梯故障救援问题；

（2）把编码器信号、门区信号（轿厢的位置信号源）两个关键参数作为电梯故障的判定方法，发现了仅当且唯有二者同时没有信号时，电梯必然停止运行，且必然停在开门区域之外的电梯运行。排除了穷举法一一列举、逐项排除的复杂累赘，从而使设计简单明了，实际可行；

（3）本发明综合考虑了故障判定、救援装置的技术关联性和救援时效性，实现了故障情况下自动、及时救援的目的；

（4）可实现电梯安全回路、电气故障、供电故障以及软件故障等多数电梯故障的判定和自动救援的目的；

（5）本发明基于普适性和独立性，可用于任何电力驱动的曳引式电梯并可以独立的承担自动救援任务，可实现标准化推广。

实现的效果：

（1） 一种电梯故障判定方法及智能救援装置，本发明充分利用了电梯运行和控制的基本原理，故障判定不增加其它设施或机构、如传感器或利用通讯协议等手段；

（2） 一种电梯故障判定方法及智能救援装置，故障判定、实施救援完全自动进行，具有快速及时、便捷有效的技术优势，对周边环境、设施人力做到影响最小。相关人员安全得到充分保障；

（3） 一种电梯故障判定方法及智能救援装置，可解决包括电梯安全回路、电气故障、供电故障以及软件故障等大多数的电梯故障的判定和自动救援；此为现有技术手段多数仅能够解决一个或几个单一故障的方案所难以企及。

需要说明的是，本发明的说明书及其附图中给出了本发明的较佳的实施例，但是，本发明可以通过许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例，这些实施例不作为对本发明内容的额外限制，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。并且，上述各技术特征继续相互组合，形成未在上面列举的各种实施例，均视为本发明说明书记载的范围；进一步地，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (3)

1.一种电梯故障的智能救援装置，包括主控制器、制动器、开门机以及电动机，主控制器上连接有编码器，其特征是；在电梯正常运行时，编码器按照时序和距离同步电动机转动，向主控制器发出脉冲信号；

包括相互感应的平层感应器和感应装置，感应装置固定设置在井道平层位置，平层感应器设置在轿厢相应的位置；

主控制器还设置有蓄电池组，蓄电池组连接有DC/DC逆变单元，DC/DC逆变单元连接有DC/AC逆变单元，信号检测单元；

主控制器将蓄电池组的低压电源由DC/DC逆变升压为制动器供电，制动器通过制动器控制模块执行或松开制动；

主控制器将蓄电池组由DC/DC逆变升压，再后经过DC/AC逆变为三相SPWM为电动机和开门机供电，电动机通过电动机驱动控制模块接通或断开绕组，开门机通过开门控制模块执行开门或关门；

主控制器上连接有电动机绕组短接控制模块，对电动机上的绕组实现短接。

2.根据权利要求1所述一种电梯故障的判定方法，其特征在于，包括如下方法：

（1）充分条件：编码器的脉冲信号是否发出；

（2）必要条件：平层感应器没有输出信号；

同时满足上述的必要和充分条件，电梯为故障状态，启动智能救援装置实现自动救援。

3.根据权利要求2所述一种电梯故障的判定方法，其特征在于，包括如下方法：

（1）充分条件：电梯正常运行时，编码器与电动机同步转动，给主控制器发出脉冲信号，主控制器控制电梯速度和运行方向；当电动机停止转动时、电梯停止运行，编码器停止产生脉冲信号，此为充分条件；

（2）必要条件：电梯正常运行时，当轿厢的平层感应器进入感应装置的感应区时，平层感应器发出信号，电梯减速或停车；当轿厢的平层感应器驶离感应装置的感应区时，平层感应器没有感应信号输出，此时，判定轿厢位于非开门区域，此为必要条件；

（3）当（1）、（2）同时达成，充分且必要条件具备，判定电梯为故障状态。