CN108928696A - 一种基于Unity3D的电梯监控方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于Unity3D的电梯监控方法，包括如下步骤：建立电梯的三维模型；获取电梯的物理参数；开发电梯各部件的运动程序；采集电梯运行状态信息；状态信息转化为数字信息；数字信息实时输出；无线传输过来的数字信号进行处理，转化为Unity3D的控制信号。本发明提供的电梯监控方法使用户能够快速感知到现场的数据运行的状态，能直观地监控到设备运行的状态，如电梯门电机，电梯主电机的运行状态，电梯的运行速度，电梯停止的位置是否有偏差等，为制定相关的运维策略提供科学依据，能有效降低事故发生风险和人力维护成本，具有良好的应用前景。

Description

一种基于Unity3D的电梯监控方法

技术领域

本发明涉及电梯监控技术领域，特别是指一种基于Unity3D的电梯监控方法。

背景技术

随着目前电梯使用量的增多，电梯在使用过程中出现故障的概率就越来越大，由于现在信息技术的不断发展，信息在生活中传播的速度越来越快，一旦电梯发生故障，很快就会引起社会关注，造成不利影响，因此有效的监控以及快速的故障响应也显得越来越重要。现有的电梯监控设备系统都是基于互联网的文字性信息，文字信息带来的问题是不直观，需要非常专业的人士才能解读，国内没有基于三维的电梯设备模拟系统，来进行全方位、可视化的实时动态监控电梯运行状态。

Unity3D是一款专门用来制作游戏场景、建筑设计、动画展示的软件，它在模型方面内嵌了最基本的立方体、球体、平面、圆柱体等，实际应用中需要从外界导入制作好的模型。Unity3D的强项在于场景的制作，因此广泛适用于三维机房这样需要有各种交互、场景动画以及数据展示的应用。目前基于Unity3D技术应用于电梯监控系统的技术方案尚无报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于Unity3D的电梯监控系统，三维的开发引擎Unity3D做为现场设备的虚拟核心，通过编写脚本与实际动画相结合完成对设备模拟仿真，有效将电梯运行实时数据通信服务与虚拟可视化相融合，实现电梯运行过程的实时虚拟监控，该系统有效降低故障风险，减少人力成本，具有良好的应用前景。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种基于Unity3D的电梯监控系统，包括如下步骤：

步骤1，建立电梯的三维模型，基于某电梯型号我们绘制一比一的电梯模型，包括电机、电梯轿厢结构总成(轿厢吊篮，吊轮，轿厢，轿厢导向轮等)、电梯门结构总成(传动轮，传动皮带，传动电机，门，门框架，门锁，门导轨等)以及电梯其他零部件(电梯井，井内电梯导轨，电梯外门框架，井内灯照明等)的3D仿真模型模块；

步骤2，获取电梯的物理参数，通过厂家的设计标准获取电梯的各项物理信息，包含了电梯的轿厢重量，电梯吊轮最大承受力，电机的最大转速，刹车所能承受的最大减速度，钢索的力量以及钢索能承受的最大拉力等；

步骤3，编写电梯各部件的运动程序，包括电梯上下运动程序、电机的运转程序、电梯门的运动程序、电梯缓冲器程序；

其中，电梯上下运动程序编写：

电梯上下运动是依靠电梯主电机提供动力，电梯的运动速度与电机的转速是成比例关系的，根据电机与电梯之间的动滑轮的比例计算，V电梯＝n×V电机，而电梯的运动路径为S＝V电梯×T，因此电梯的位置程序便可以编写出来，并且导入轿厢总成所能承受的最大加速度和减速度的物理参数到物理引擎中，而程序要预留电机速度数据传输接口导入到程序内。

电机的运转程序编写：

电机的运转线速度等于电缆的运动速度，钢缆上有测速器可以读到钢缆的运动速度，电机的转速W＝V电缆/(D钢丝轮×π)，根据钢缆速度编写电机运转速度程序并导入电机物理参数，包括能够承受的最大加速度等。程序需要留的接口是钢缆测速器传输的速度数据。

电梯门的运动程序编写：

电梯门的运动速度等于传动皮带的速度，传动皮带的速度等于皮带轮的线速度，皮带的线速度V＝W电机×D皮带轮×π，电梯门的位移X＝W电机×D皮带轮×π×T，因此写程序的时候需要预留电梯门电机的测速信号数据接口，由于皮带轮存在打滑的可能，因此还需要采集电梯门到位检测器的信号数据进行复检。电梯外门有门锁，电梯轿厢正确到位后，内门上的开锁机构能够开启电梯外门锁，并随着电梯内门的开启而开启，将此机构构建模型并导入物理引擎，电梯到位后能够模拟开锁模式，若电梯门未到位而开启电梯内门，物理引擎会识别到门锁机构运动的干涉造成的磨损反馈问题后发出警报。

电梯缓冲器程序编写：

电梯井底部有缓冲器，缓冲器是在紧急状况下，或是电梯过载时对电梯的一种保护，能够为电梯提供辅助减速，缓冲器有最大冲击载荷，可以换算为电梯最大减速度，若超出最大载荷会造成缓冲器崩溃损坏。将缓冲器参数导入物理引擎，若电梯与缓冲器接触时速度过高，软件会发出报警。

步骤4，采集电梯运行状态信息，根据所需实时监控的动态特征，确定各传感器所需要的检测信号，在电梯的各个相应的位置布置相应的传感器，传感器检测到相应的信号，通过相应的数据采集模块采集传感器信号；

步骤5，将步骤4采集来的状态信息转化为数字信息；

步骤6，通过无线网将步骤5数字信息实时输出，设定每隔固定时间检测一次，此往复循环完成对电梯的实时数据采集与发送；

步骤7，无线传输过来的数字信号进行处理，转化为Unity3D的控制信号；

进一步的，步骤7的转化为Unity3D的控制信号具体包括：步骤71，状态信息实时显示，包括电机运转是否正常、电梯门是否故障；

步骤72，利用Unity3D自带的物理引擎物理引擎对电梯的各项动作做出预判断，物理引擎最大的好处就是可以更真实的从物理方面模拟电梯的运行，不仅是一个电梯模型在运动，而是一个真实的电梯在运转，其中每一个动作所产生的力对整个电梯运行的状态都可以模拟。

本发明有益效果在于：提供的一种基于Unity3D的电梯监控方法采用了三维的引擎Unity3D做为现场设备的虚拟核心，通过编写脚本与实际动画相结合完成对设备模拟仿真，仿真度极高，这样把设备现场的参数通过无线传输传到监控端，使用户能够快速感知到现场的数据运行的状态，能直观地监控到设备运行的状态，如电梯门电机，电梯主电机的运行状态，电梯的运行速度，电梯停止的位置是否有偏差等，为制定相关的运维策略提供科学依据，能有效降低事故发生风险和人力维护成本，具有良好的应用前景。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明提出的基于Unity 3D的电梯监控方法包括电梯的可视化部分和预判部分，可视化部分首先建立电梯的三维模型，导入到Unity 3D中；再编写控制程序，利用传感器采集电梯运行的状态信息，经无线通讯技术传输到Unity 3D开发引擎中；然后Unity 3D开发引擎解析接收到来自电梯运行的动态数据，利用这些数据驱动三维模型，从而实现电梯运行状态可视化的目的。预判部分就是利用Unity 3D自带的物理引擎对电梯的各项动作做预判断，物理引擎最大的好处就是可以更真实的从物理方面模拟电梯的运行，不仅是一个电梯模型在运动，而是一个真实的电梯在运转，其中每一个动作所产生的力对整个电梯运行的状态都可以模拟。

下面对本发明原理、工作过程进行详细说明：

本实施例中模拟的监控电梯，在电梯的控制器外安置信号转化器及无线信号发射器，电梯的控制器有两处，一处是电梯井楼顶，一处是电梯轿厢顶部，电梯轿厢内的无线信号传输有可能会因为井深而造成影响，仅通过电梯控制器所传达出来的信号并不能与电梯的运行状态完全相符，在电梯的主电机上有一个电机速度传感器，电梯井内有6个电梯位置传感器，电梯内门上有一个门光幕。

本实施例中基于Unity 3D的电梯监控方法具体包括如下步骤：

本实施例利用Unity3D物理引擎，参照实际电梯的运行参数，开发基于每一个动作所产生的力对整个电梯运行的状态引擎的电梯的3D仿真模拟平台，3D仿真模拟平台能够展示对电梯钢索所施加力的后电梯运行过程及结果，并将运行结果对比与分析，其具体开发过程如下：

(A1)基于Unity3D提供的3D模型开发工具，基于某电梯型号我们绘制一比一的电梯模型，包括电机、电梯轿厢结构总成(轿厢吊篮，吊轮，轿厢，轿厢导向轮等)、电梯门结构总成(传动轮，传动皮带，传动电机，门，门框架，门锁，门导轨等)以及电梯其他零部件(电梯井，井内电梯导轨，电梯外门框架，井内灯照明等)的3D仿真模型模块；

(A2)获取电梯物理参数，通过厂家的设计标准获取电梯的各项物理信息，包含了电梯的轿厢重量，电梯吊轮最大承受力，电机的最大转速，刹车所能承受的最大减速度，钢索的力量以及钢索能承受的最大拉力等；

(A3)编写电梯各部件运动程序,其中包括：

(A3.1)电梯上下运动程序

电梯上下运动是依靠电梯主电机提供动力，电梯的运动速度与电机的转速是成比例关系的，根据电机与电梯之间的动滑轮的比例计算，V电梯＝n×V电机，而电梯的运动路径为S＝V电梯×T，因此电梯的位置程序便可以编写出来，并且导入轿厢总成所能承受的最大加速度和减速度的物理参数到物理引擎中，而程序要预留电机速度数据传输接口导入到程序内。

(A3.2)电机的运转程序

电机的运转线速度等于电缆的运动速度，钢缆上有测速器可以读到钢缆的运动速度，电机的转速W＝V电缆/(D钢丝轮×π)，根据钢缆速度编写电机运转速度程序并导入电机物理参数，包括能够承受的最大加速度等。程序需要留的接口是钢缆测速器传输的速度数据。

(A3.3)电梯门的运动程序

电梯门的运动速度等于传动皮带的速度，传动皮带的速度等于皮带轮的线速度，皮带的线速度V＝W电机×D皮带轮×π，电梯门的位移X＝W电机×D皮带轮×π×T，因此写程序的时候需要预留电梯门电机的测速信号数据接口，由于皮带轮存在打滑的可能，因此还需要采集电梯门到位检测器的信号数据进行复检。电梯外门有门锁，电梯轿厢正确到位后，内门上的开锁机构能够开启电梯外门锁，并随着电梯内门的开启而开启，将此机构构建模型并导入物理引擎，电梯到位后能够模拟开锁模式，若电梯门未到位而开启电梯内门，物理引擎会识别到门锁机构运动的干涉造成的磨损反馈问题后发出警报。

(A3.4)电梯缓冲器程序编写

电梯井底部有缓冲器，缓冲器是在紧急状况下，或是电梯过载时对电梯的一种保护，能够为电梯提供辅助减速，缓冲器有最大冲击载荷，可以换算为电梯最大减速度，若超出最大载荷会造成缓冲器崩溃损坏。将缓冲器参数导入物理引擎，若电梯与缓冲器接触时速度过高，软件会发出报警。

(A4)采集电梯各项信号，针对于电梯的运动，利用传感器采集各项数据信号例如主电机运转速度，门电机运转速度，电梯位置信号，电梯门位置信号等。

(A5)各项信号转换，通过信号转换器将各传感器传出的模拟信号转化成数字信号；

(A6)发射数字信号；

(A7)接受数字信号；

(A8)上传服务器；

(A9)从服务器传至模拟软件，从终端数据库中调用实时数据在Unity3D上进行实时模拟，并且结合电梯的动作达成传感器传输出的信号提高模拟的准确程度；

(A10)U3D模拟分析；

(A11)信息反馈；

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random AccessMemory，RAM)等。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种基于Unity3D的电梯监控方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、建立电梯的三维模型；

S2、获取电梯的物理参数；

S3、编写电梯各部件的运动程序，包括电梯上下运动程序、电机的运转程序、电梯门的运动程序、电梯缓冲器程序编写；

S4、采集电梯运行状态信息，根据所需实时监控的动态特征，确定各传感器所需要的检测信号，在电梯的各个相应的位置布置相应的传感器，传感器检测到相应的信号，数据采集模块采集传感器信号；

S5、将步骤4采集来的状态信息转化为数字信息；

S6、通过无线网将步骤5数字信息实时输出，设定每隔固定时间检测一次，此往复循环完成对电梯的实时数据采集与发送；

S7、无线传输过来的数字信号进行处理，转化为Unity3D的控制信号。

2.根据权利要求1所述的基于Unity3D的电梯监控方法，其特征在于，所述步骤S1基于实际电梯型号绘制一比一的电梯模型，具体包括电梯总电机模型，电梯轿厢结构总成包括轿厢吊篮、吊轮、轿厢、轿厢导向轮模型，电梯门结构总成包括传动轮、传动皮带、传动电机、门、门框架、门锁、门导轨的模型，以及电梯其他零部件电梯井、井内电梯导轨、电梯外门框架、井内灯照明的3D仿真模型。

3.根据权利要求1所述的基于Unity3D的电梯监控方法，其特征在于，所述步骤S2通过厂家的设计标准获取电梯的各项物理参数，包含了电梯的轿厢重量，电梯吊轮最大承受力，电机的最大转速，刹车所能承受的最大减速度，钢索的力量以及钢索能承受的最大拉力。

4.根据权利要求1所述的基于Unity3D的电梯监控方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括：

电梯上下运动程序开发，电梯上下运动是依靠电梯主电机提供动力，电梯的运动速度与电机的转速是成比例关系的，根据电机与电梯之间的动滑轮的比例以及电梯的运动路径开发出电梯的位置程序，并且导入轿厢总成所能承受的最大加速度和减速度的物理参数到物理引擎中，所述物理引擎模块设有电机速度数据传输接口，所述接口用于实现电机速度数据的导入。

电机的运转程序开发，电机的运转线速度等于电缆的运动速度，钢缆上有测速器可以读到钢缆的运动速度，根据钢缆速度开发电机运转速度程序并导入电机物理参数，包括能够承受的最大加速度，程序需要留的接口是钢缆测速器传输的速度数据。

电梯门的运动程序开发，电梯门的运动速度等于传动皮带的速度，传动皮带的速度等于皮带轮的线速度，因此写程序的时候需要预留电梯门电机的测速信号数据接口，由于皮带轮存在打滑的可能，因此还需要采集电梯门到位检测器的信号数据进行复检；电梯外门有门锁，电梯轿厢正确到位后，内门上的开锁机构能够开启电梯外门锁，并随着电梯内门的开启而开启，将此机构构建模型并导入物理引擎，电梯到位后能够模拟开锁模式，若电梯门未到位而开启电梯内门，物理引擎会识别到门锁机构运动的干涉造成的磨损反馈问题后发出警报；

电梯缓冲器程序开发，电梯井底部有缓冲器，缓冲器是在紧急状况下，或是电梯过载时对电梯的一种保护，能够为电梯提供辅助减速，缓冲器有最大冲击载荷，可以换算为电梯最大减速度，若超出最大载荷会造成缓冲器崩溃损坏，将缓冲器参数导入物理引擎，若电梯与缓冲器接触时速度过高，软件会发出报警。

5.根据权利要求1所述的基于Unity3D的电梯监控方法，其特征在于，所述步骤7具体包括：状态信息实时显示，包括电机运转是否正常、电梯门是否故障；利用Unity3D自带的物理引擎物理引擎对电梯的各项动作做出预判断。