CN109466980B - 一种用于垂直电梯的实时楼层检测装置、方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于垂直电梯的实时楼层检测装置，包括主控模块以及分别与主控模块连接的加速度传感器模块、红外传感器模块，加速度传感器模块使用加速度传感器实时检测电梯运行的加速度信息，发送给主控模块，红外传感器模块使用红外传感器实时检测电梯的运行状态信息，发送给主控模块，主控模块根据接收到的加速度信息计算电梯的实时运行状态，并使用红外传感器模块检测到的运行状态信息进行修正，由修正后得到的电梯运行状态信息计算电梯的实时楼层。本发明具有结构简单、成本低检测精度高且不影响电梯的正常运行等优点。

Description

一种用于垂直电梯的实时楼层检测装置、方法

技术领域

本发明涉及垂直电梯技术领域，尤其涉及一种用于垂直电梯的实时楼层检测装置、方法。

背景技术

垂直电梯在运行过程中需要精确的检测实时楼层，针对电梯楼层的检测，目前通常都是直接采用加速度传感器来检测实现，即在电梯中布置加速度传感器，由加速度传感器实时检测电梯的加速度，基于加速度进行积分计算电梯的实时速度，再由速度进行积分得到电梯的位移，进而确定电梯的实时楼层信息，但是使用加速度传感器的上述检测方式会存在以下问题：

1、加速度检测过程中会存在累积误差，即由加速度进行积分累加时误差也会随之累加，随着时间的推移加速度的检测精度也会逐渐降低，因而该类使用单一加速度检测来计算楼层的方式的检测精度会逐渐降低，实际检测精度以及可靠性并不高，尤其是当电梯运行中由于种种原因出现频繁加减速以及运行中出现较大的振动/抖动时，测量到的加速度曲线会异常复杂，使得难以获得精确的检测结果，还会进一步降低检测的精度；

2、单纯的加速度检测无法确定电梯的实时运行状态，使得易于产生误判而导致楼层计算错误，如当电梯处于“静止”和“匀速”状态时，加速度传感器检测到的加速度值都是“零”，即依据加速度值并不能区分电梯是处在“静止”状态还是“匀速”运行状态，而一旦出现误判会扰乱楼层的计算；

有从业者提出采用接入电梯设备系统来获取电梯的楼层信息，但是接入电梯设备系统不可避免地会影响电梯运行，不符合国家规范且有很大的安全隐患。

因此亟需提供一种适用于垂直电梯的实时楼层检测装置、方法，以能够精确的实时检测楼层信息，同时不影响电梯的正常运行。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种结构简单、成本低检测精度高且不影响电梯的正常运行的用于垂直电梯的实时楼层检测装置、方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种用于垂直电梯的实时楼层检测装置，包括主控模块以及分别与所述主控模块连接的加速度传感器模块、红外传感器模块，所述加速度传感器模块使用加速度传感器实时检测电梯运行的加速度信息，发送给所述主控模块，所述红外传感器模块使用红外传感器实时检测电梯的运行状态信息，发送给所述主控模块，所述主控模块根据接收到的所述加速度信息计算电梯的实时运行状态，并使用所述红外传感器模块检测到的运行状态信息进行修正，由修正后得到的电梯运行状态信息计算电梯的实时楼层。

作为本发明装置的进一步改进：所述红外传感器模块包括一个以上的红外传感器、多个靶标以及分别与各所述红外传感器连接的数据处理单元，所述红外传感器布置在电梯轿厢上，各个所述靶标依次沿着所述红外传感器随电梯轿厢上下运动的路径设置在井道壁上的不同位置处，所述数据处理单元根据所述红外传感器飞过或停留在所述靶标时的状态信息确定电梯的运行速度、运行方向。

作为本发明装置的进一步改进：各所述红外传感器分别布置在一底板上，所述靶标包括设置在电梯顶层对应井道壁上的顶层靶标、设置在电梯中间区域中指定层对应井道壁上的一个以上的中间层靶标以及设置在电梯底层对应井道壁上的底层靶标，各靶标布置为处于不同红外传感器或不同红外传感器的组合的探测范围内，以使得当所述底板飞过或停留在各靶标时能够由不同红外传感器或不同红外传感器的组合探测到。

作为本发明装置的进一步改进：所述红外传感器包括第一传感器、第二传感器以及第三传感器，各个传感器按照三角形状布置在所述底板上，所述顶层靶标布置为在所述第一传感器、第二传感器的探测范围内，所述底层靶标布置为在所述第一传感器、第三传感器的探测范围内，所述中间层靶标布置为在所述第一传感器、第二传感器以及第三传感器的探测范围内。

作为本发明装置的进一步改进：所述主控模块包括用于计算电梯实时楼层的计算单元，还包括电梯异常状态监测单元，所述异常状态监测单元实时获取所述加速度传感器模块检测到的加速度信息以及所述红外传感器模块检测到的运行状态信息进行综合判断，当判断到电梯发生包括超速、滑落、冲顶或蹲底中任意一种异常状态时，发出报警信息。

一种用于垂直电梯的实时楼层检测方法，步骤包括：

S1. 使用加速度传感器实时检测电梯运行的加速度信息，以及使用红外传感器实时检测电梯的运行状态信息；

S2. 根据所述步骤S1检测到的所述加速度信息计算电梯的实时运行状态，并使用步骤S1检测到的运行状态信息进行修正，由修正后得到电梯运行状态信息计算电梯的实时楼层。

作为本发明方法的进一步改进：所述步骤S1前还包括预先在电梯轿厢上布置一个以上的红外传感器，以及在沿着所述红外传感器随电梯轿厢上下运动的路径在井道壁上的不同位置处设置多个靶标，所述步骤S1中使用红外传感器检测电梯的运行状态信息时，当存在所述红外传感器检测到所述靶标时，根据所述红外传感器飞过或停留在所述靶标时的状态信息确定电梯的运行速度、运行方向。

作为本发明方法的进一步改进：各所述红外传感器分别布置在一底板上，所述步骤S1中使用红外传感器检测电梯的运行状态信息时，具体根据所述靶标的高度、所述底板飞过所述靶标所需的时间计算得到电梯的运行速度，以及根据所述底板上所述红外传感器进入、脱离所述靶标所在区域的顺序确定电梯的运行方向。

作为本发明方法的进一步改进：所述设置多个靶标时，具体预先分别在电梯顶层对应井道壁上设置顶层靶标、在电梯中间区域中指定层对应井道壁上设置一个以上的中间层靶标以及在电梯底层对应井道壁上设置底层靶标；所述步骤S2中还包括冲顶和蹲底异常判定步骤，具体步骤为：当检测到所述底板到达顶层靶标后继续向上脱离顶层靶标，判定为处于冲顶状态，当检测到所述底板到达底层靶标时继续向下脱离靶标，判定为处于蹲底状态。

作为本发明方法的进一步改进：还包括超速和滑落异常判定步骤，具体步骤为：当检测到的加速度值大于预设滑落阈值且持续指定时长时，判定电梯正处于滑落状态；当检测到的电梯的运行速度超过预设阈值时，判定电梯处于超速状态。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明用于垂直电梯的实时楼层检测装置、方法，通过结合使用加速度传感器以及红外传感器来共同实现垂直电梯的实时楼层检测，由加速度传感器来实时检测电梯的加速度信息，由红外传感器实时检测电梯的运行状态信息，由加速度信息计算得到电梯的运行状态后使用红外传感器检测得到的运行状态信息进行修正，基于修正后的电梯运行状态信息最终确定得到电梯的实时楼层，可以有效提高检测的精度、可靠性，避免由单一加速度传感器检测时会存在累积误差、误判等问题，同时无需额外设置电梯接入设备，不会影响电梯的正常运行，能够完全符合国家标准。

2、本发明用于垂直电梯的实时楼层检测装置、方法，进一步通过配合各红外传感器，在沿着红外传感器上下运动的路径在井道壁平层位置设置多个靶标，由各个靶标来标记不同位置，由红外传感器飞过或停留在靶标时的速度、方向即可快速、高效的确定电梯的运行速度、方向，实现操作简单、成本低，且可以进一步提高检测的效率及精度。

3、本发明用于垂直电梯的实时楼层检测装置、方法，进一步通过分别在电梯的关键层对应位置设置靶标，当检测到对应靶标时即可确定电梯处于关键层位置，且由于各靶标对应为不同红外传感器2的探测范围，则由探测到靶标的红外传感器组合类型即可快速的确定电梯所处的具体关键层位置，进而利用电梯处于关键层位置时电梯的运行状态信息进行校正，可以进一步确保电梯的运行可靠性。

4、本发明用于垂直电梯的实时楼层检测装置、方法，进一步通过在最顶层、最底层均设置有靶标，当电梯处于最顶层、最底层位置时可以及时检测到，同时结合加速度检测以及红外检测结果可以实时检测电梯运行的冲顶、蹲底、超速、滑落等故障，当检测到故障发生时，可以及时报告轿厢所处楼层。

附图说明

图1是本实施例用于垂直电梯的实时楼层检测装置的结构原理示意图。

图2是本发明具体应用实施例中红外传感器在底板上的布置方式示意图。

图3是本发明具体应用实施例中采用的靶标的结构示意图。

图4是本发明具体应用实施例中所形成的三种组合探测模式的原理示意图。

图例说明：1、加速度传感器模块；11、加速度传感器；2、红外传感器模块；21、红外传感器；22、靶标；23、底板；3、主控模块。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。

如图1所示，本实施例用于垂直电梯的实时楼层检测装置包括主控模块3以及分别与主控模块3连接的加速度传感器模块1、红外传感器模块2，加速度传感器模块1使用加速度传感器11实时检测电梯运行的加速度信息，发送给主控模块3，红外传感器模块2使用红外传感器21实时检测电梯的运行状态信息，发送给主控模块3，主控模块3根据接收到的加速度信息计算电梯的实时运行状态，并使用红外传感器模块2检测到的运行状态信息进行修正，由修正后得到的电梯运行状态信息计算电梯的实时楼层，其中运行状态信息包括运行方向、运行速度等。

红外传感器是以红外线为介质进行测量，具有测量范围广、精度高、响应时间短的特点，本实施例利用红外传感器的探测特性，通过结合使用加速度传感器以及红外传感器来共同实现垂直电梯的实时楼层检测，由加速度传感器来实时检测电梯的加速度信息，由红外传感器实时检测电梯的运行状态信息，由加速度信息计算得到电梯的运行状态后使用红外传感器检测得到的运行状态信息进行修正，基于修正后的电梯运行状态信息最终确定得到电梯的实时楼层，可以有效提高检测的精度、可靠性，避免由单一加速度传感器检测时会存在累积误差、误判等问题。

本实施例具体在电梯轿厢顶安装红外传感器以及加速度传感器以实时计算电梯运行时轿厢所处的楼层，无需接入电梯设备系统，不会影响电梯的正常运行，能够完全符合国家标准。

本实施例中，红外传感器模块2包括一个以上的红外传感器21、多个靶标22以及分别与各红外传感器21连接的数据处理单元，红外传感器21布置在电梯轿厢上，各个靶标22依次沿着红外传感器21随电梯轿厢上下运动的路径设置在井道壁上的不同位置处，数据处理单元根据红外传感器21飞过或停留在靶标22时的状态信息确定电梯的运行速度、运行方向等，运行方向包括静止、向上运行、向下运行，使用该确定的运行速度、方向来校正通过加速度计算得出的电梯运行状态以提高检测精度。靶标22为能够被红外传感器21探测到的板材，可以为长方形、方形等形状，本实施例通过在沿着红外传感器21上下运动的路径在井道壁平层位置设置多个靶标22，由各个靶标22来标记不同位置，当红外传感器21飞过或停留在各个靶标22时能够探测到靶标22，红外传感器21从靠近靶标22到完全脱离靶标22所在的区域需要一定的运行时间，则由红外传感器21飞过靶标22时的速度、方向即可快速、高效的确定电梯的运行速度、方向，实现操作简单、成本低，且可以进一步提高检测的效率及精度。

本实施例具体当红外检测方式与加速度检测方式所检测到的电梯运行状态校正为一致时，可以确保当前计算的楼层正确，不一致时，以红外检测结果作为当前探测结果计算实时楼层，并且记录下不一致的数据；本实施例进一步获取指定时间段内记录的历史数据进行统计分析，，利用历史数据的统计结果形成数据修正因子，在检测过程中根据红外检测结果、数据修正因子计算实时修正量，以对加速度计算结果进行一定量的修正，使得通过加速度计算的楼层进一步接近实际值。在具体应用实施例中，对历史数据进行统计分析时可采用曲线拟合的方式，将历史数据进行曲线拟合后，由拟合得到的曲线确定上述数据修正因子，实现方式简单且精度高。

本实施例中红外传感器具体采用红外测距模块，红外测距模块具有一对红外信号发射和接收二极管，发射二极管发射出一束红外光，在照射到物体后形成一个反射的过程，反射到接收二极管，然后利用CCD图像处理接收发射与接收的时间差的数据，经信号处理器处理后计算出物体的距离。可以理解的是，也可以采用其他结构类型的红外传感器，或者其他结构类型，如采用射频识别RF方式等，甚至可以采用红外传感器与其他传感器的组合形式以进一步提高检测精度。

本实施例中，各红外传感器21分别布置在一底板23上，底板23具体固定在轿厢上，随轿厢上下运动，从轿厢顶的照明电源中取电；靶标22包括设置在电梯顶层对应井道壁上的顶层靶标、设置在电梯中间区域中指定层对应井道壁上的一个以上的中间层靶标以及设置在电梯底层对应井道壁上的底层靶标，各靶标布置为处于不同红外传感器21的组合的探测范围内，以使得当底板23飞过各靶标时能够由不同红外传感器21的组合探测到。上述通过配合各红外传感器21，分别在电梯的关键层对应位置设置靶标22，当检测到对应靶标22时即可确定电梯处于关键层位置，且由于各靶标对应为不同红外传感器21的探测范围，则由探测到靶标的红外传感器21组合类型即可快速的确定电梯所处的具体关键层位置，进而利用电梯处于关键层位置时电梯的运行状态信息进行校正，可以进一步确保电梯的运行可靠性。上述各个靶标22与红外传感器21组合之间的对应关系具体可根据实际需求设定，也可以更为简单的配置为不同红外传感器21一一对应不同靶标22或其他对应形式，仅需要在经过靶标22时存在不同的红外传感器21能够检测到靶标22，以使得由检测靶标22的红外传感器21即可确定电梯当前所处的位置。

上述可以根据实际需求在中间层的指定多个楼层设置靶标22，如可以在人员进出最多层设置或在人员进出较多层均分别设置靶标22，以使得加速度计算数据可以得到更频繁、有效的校正。

本实施例具体各个靶标22的形状和尺寸完全相同，各个靶标22布置为与底板23在垂直方向上具有不同重叠区域，重叠区域中存在不同组合的红外传感器21，当底板23经过各靶标22时处于重叠区域内的红外传感器21能够探测到信号、重叠区域外的红外传感器21无信号，仅需要简单的控制各个靶标22的布置位置与底板23之间的重叠关系，即可实现各关键楼层的位置检测。各个靶标22的形状和尺寸，在其他实施案例中可以根据红外传感器的数量和组合方式的不同而不同。

本发明在具体应用实施例中分别在最顶层设置一个顶层靶标、在最底层设置一个底层靶标，以及在中间区域中人员进出最多层设置一个中间靶标，如图2所示，靶标为长方形，具体采用表面光滑、呈白色的实心材料，沿着底板23上下移动经过的路径固定粘贴在井道壁上，红外传感器21包括第一传感器#1、第二传感器#2以及第三传感器#3，各个传感器按照三角形状（具体呈等腰三角形状）布置在底板23上，各靶标布置使得经过靶标22时至少有2个红外传感器21能照射到靶标22，具体顶层靶标布置为在第一传感器#1、第二传感器#2的探测范围内，底层靶标布置为在第一传感器#1、第三传感器#3的探测范围内，中间层靶标布置为在第一传感器#1、第二传感器#2以及第三传感器#3的探测范围内，形成三种组合探测模式，红外传感器21与靶标22有以下3种组合模式：（1）第一传感器#1（1号）、第二传感器#2（2号）同时探测到靶标；（2）第一传感器#1（1号）和第三传感器#3（3号）同时探测到靶标；（3）第一传感器#1（1号）、第二传感器#2（2号）以及第三传感器#3（3号）同时探测到靶标，依据上述3种组合模式可以定义3种楼层状态：组合模式（1）对应电梯的最底层，组合模式（2）对应电梯的最顶层，组合模式（3）对应最底层和最顶层之间的人员进出最多的中间层，当红外传感器21探测到信号时，由各红外传感器21所对应的组合模式类型即可确定电梯当前所处位置。

本实施例形成的上述三种探测模式具体如图4所示，其中如图4（a）所示，本实施例具体使顶层靶标布置为在垂直方向上与底板23存在第一重叠区域，第一传感器#1、第二传感器#2在第一重叠区域内，则底板23到达底层靶标时，第一传感器#1、第二传感器#2会检测到信号，形成第一种组合探测模式；如图4（b）所示，底层靶标布置为在垂直方向上与底板23存在第二重叠区域，第一传感器#1、第三传感器#3在第二重叠区域内，则底板23到达顶层靶标时，第一传感器#1、第三传感器#3会检测到信号，形成第二种组合探测模式；如图4（c）所示，中间层靶标布置为在垂直方向完全覆盖底板23，底板23到达中间层靶标时，第一传感器#1、第二传感器#2以及第三传感器#3均有信号，形成第三种探测模式。

可以理解的是，各红外传感器21的数量、布置方式还可以根据实际需求进行设定。

本实施例中，主控模块3包括用于计算电梯实时楼层的计算单元，还包括电梯异常状态监测单元，异常状态监测单元实时获取加速度传感器模块1检测到的加速度信息以及红外传感器模块2检测到的运行状态信息进行综合判断，当判断到电梯发生包括超速、滑落、冲顶、蹲底中任意一种异常状态时，发出报警信息，从而可以实时检测电梯运行的冲顶、蹲底、超速、滑落等故障，确保电梯运行安全，当检测到故障发生时，可以及时报告轿厢所处楼层以方便及时处理故障、救援等。

本实施例通过在最顶层、最底层均设置有靶标22，当电梯处于最顶层、最底层位置时可以及时检测到，同时结合加速度检测以及红外检测结果，可以在不接入电梯设备系统的情况下实时检测电梯运行时是否发生冲顶、蹲底等故障，确保电梯的运行安全。

本实施例利用上述装置进一步包括用于垂直电梯的实时楼层检测方法，步骤包括：

S1. 使用加速度传感器11实时检测电梯运行的加速度信息，以及使用红外传感器21实时检测电梯的运行状态信息；

S2. 根据步骤S1检测到的加速度信息计算电梯的实时运行状态，并使用步骤S1检测到的运行状态信息进行修正，由修正后得到电梯运行状态信息计算电梯的实时楼层。

本实施例中，步骤S1前还包括预先在电梯轿厢上布置一个以上的红外传感器21，以及在沿着红外传感器21随电梯轿厢上下运动的路径在井道壁上的不同位置处设置多个靶标22，步骤S1中使用红外传感器21检测电梯的运行状态信息时，当存在红外传感器21检测到靶标22时，根据红外传感器21飞过靶标22时的状态信息确定电梯的运行速度、运行方向。

本实施例中，各红外传感器21分别布置在一底板23上，步骤S1中使用红外传感器21检测电梯的运行状态信息时，具体根据靶标22的高度Htar、底板23飞过靶标22所需的时间t计算得到电梯的运行速度，以及根据底板23上红外传感器21进入、脱离靶标22所在区域的顺序确定电梯的运行方向。

本实施例中，设置多个靶标22时，具体预先分别在电梯顶层对应井道壁上设置顶层靶标、在电梯中间区域中指定层对应井道壁上设置一个以上的中间层靶标以及在电梯底层对应井道壁上设置底层靶标。本实施例具体预先在井道壁上布置如图3所示的靶标，以及按照如图4所述形式布置各靶标以及红外传感器21，以确保电梯在最底层时触发“组合模式（1）”，在最顶层触发“组合模式（2）”，中间层触发“组合模式（3）”。

本实施例具体首先通过加速度实时计算速度和位移：当电梯离开靶标22时，获得电梯运行方向D，同时按照设定的采样频率Fs开始采集加速度值a，并实时对时间进行积分（V_acc＝a×Δt）以获得电梯运行速度V_acc，再用速度对时间进行积分（S_acc=V_acc×Δt）以获得位移S_acc；当通过加速度计算的当前速度值V_curr是0m/s，并持续设定的时间t_thres后，记录当前位移值S_curr，将前位移值S_curr与设定的楼层总高H_total和层高H_floor进行比对，计算得出当前楼层L；然后根据底板23飞过靶标的时间计算电梯的运行速度：当电梯飞过中间楼层的靶标22时，根据耗费的时间t、靶标高度H_tar，按照V_infr=H_tar/t计算得到电梯运行速度V_infr，以及根据红外传感器21进入和脱离靶标23所在的区域的顺序，确定电梯的运行方向D。当V_infr=0，即电梯处于静止状态时，加速度值a、V_acc和S_acc归零，完成校正工作。

本实施例步骤S2中还包括冲顶和蹲底异常判定步骤，具体步骤为：当检测到底板23到达顶层靶标后继续向上脱离顶层靶标，判定为处于冲顶状态，当检测到底板23到达底层靶标时继续向下脱离靶标，判定处于蹲底状态，能够及时、准确的检测电梯运行时是否发生冲顶、蹲底的故障。

当使用如图4所示的靶标与红外传感器布置方式时，冲顶异常判定：当判断到第三传感器#3无信号，并按照先第一传感器#1、后第二传感器#2的顺序依次飞出靶标，判定电梯发生冲顶；蹲底异常判定：当判断到第二传感器#2无信号，并按照先第三传感器#3、后第一传感器#1的顺序依次飞出靶标，判定电梯发生蹲底。

本实施例中，还包括超速滑落异常判定步骤，具体步骤为：当检测到的加速度值大于预设滑落阈值且持续指定时长时，判定电梯正处于滑落状态；当检测到的电梯的运行速度超过预设阈值时，判定电梯处于超速状态，以实时检测电梯运行的超速、滑落等故障。

本实施例进一步当电梯停留在任意靶标22上时，还包括执行校正操作步骤，具体步骤为：将当前速度V归零，位移值S设为当前靶标所处位置对应的值。

本实施例进一步在进行实时检测前、完成传感器与靶标布置后，还包括系统初始化，设置加速度采样频率Fs、楼层总高、层高以及额定速度等参数；在系统初始化后、步骤S1实时检测前还包括上电初始化步骤，具体步骤为：通过红外传感器模块2检测电梯运行状态，等待电梯停留在任意一个靶标22上，可获得电梯运行“楼层”、“零速”以及“位移”等信息，电梯在最底层时，位移S设置为0m，在最高层和中间靶标层时，位移S分别是系统安装时设定的值，完成初始化工作，转入步骤S1以进入实时检测工作状态。

步骤3）设置加速度采样频率Fs、楼层总高、层高，以及额定速度等参数

本发明在具体应用实施例中使用上述方法实现垂直电梯实时楼层检测的流程为：

步骤一：系统安装和初始化

系统正常工作前须进行安装和参数初始化，步骤如下：

步骤1）在轿厢顶安装底板23，各红外传感器21按照如图2所示方式布置在底板23上；

步骤2）在井道壁对应电梯最顶层、指定中间层、最底层的位置处安装靶标22，各靶标22与底板23之间的布置对应关系如图4所示，以确保电梯在最底层时触发“组合模式（1）”，在最顶层触发“组合模式（2）”，中间层触发“组合模式（3）”；

步骤3）设置加速度采样频率Fs、楼层总高、层高，以及额定速度等参数，完成系统初始化。

步骤二、实时检测

步骤1）装置上电，初始化参数，通过加速度采样频率获得2次采样之间的时间Δt；

步骤2）通过红外传感器模块2检测电梯运行状态，等待电梯停留在任意一个靶标上；

步骤3）当电梯停留在任意一个靶标上时，获得电梯运行“楼层”、“零速”以及“位移”等信息，电梯在最底层时，位移S设置为0m，在最高层和中间靶标层时，位移S分别是系统安装时设定的值，完成初始化工作，进入实时检测工作状态；

步骤4）通过加速度传感器实时计算速度和位移：当电梯离开靶标时，获得电梯运行方向D，同时按照设定的采样频率Fs开始采集加速度值a，并实时对时间进行积分（V_acc＝a×Δt）以获得电梯运行速度V_acc，再用速度对时间进行积分（S_acc=V_acc×Δt）以获得位移S_acc；

步骤5）实时楼层计算：当通过加速度计算的当前速度值V_curr是0m/s，并持续设定的时间t_thres后，记录当前位移值S_curr，用S_curr与设定的楼层总高H_total和层高H_floor进行比对，计算得出当前楼层L；

步骤6）实时滑落检测：当加速度值a大于滑落阈值（a＞a_thres），并持续设定的时间t（t＞t_thres），判定电梯正在滑落；

步骤7）根据底板23飞过靶标的时间计算速度：当电梯飞过中间楼层的靶标时，根据耗费的时间t，靶标高度H_tar，计算电梯运行速度V_infr（V_infr=H_tar/t），以及根据红外传感器21进入和脱离的顺序，确定电梯的运行方向D，使用运行速度V_infr和运行D校正依据加速度计算获得的速度和方向；

步骤8）超速分析：当V_acc或者V_infr超过设定的阈值时，判定电梯超速；

步骤9）输出实时楼层以及是否发生冲顶、蹲底、超速以及滑落等的异常状态；

步骤10）当电梯停留在任意靶标上时，执行校正操作，即当前速度V归零，位移值S设为靶标所处位置对应的值；

步骤11）重复执行第4步至第10步，直至退出检测。

上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围。

Claims (6)

1.一种用于垂直电梯的实时楼层检测装置，其特征在于：包括主控模块（3）以及分别与所述主控模块（3）连接的加速度传感器模块（1）、红外传感器模块（2），所述加速度传感器模块（1）使用加速度传感器（11）实时检测电梯运行的加速度信息，发送给所述主控模块（3），所述红外传感器模块（2）使用红外传感器（21）实时检测电梯的运行状态信息，发送给所述主控模块（3），所述主控模块（3）根据接收到的所述加速度信息计算电梯的实时运行状态，并使用所述红外传感器模块（2）检测到的运行状态信息进行修正，由修正后得到的电梯运行状态信息计算电梯的实时楼层；所述红外传感器模块（2）包括一个以上的红外传感器（21）、多个靶标（22）以及分别与各所述红外传感器（21）连接的数据处理单元，所述红外传感器（21）布置在电梯轿厢上，各个所述靶标（22）依次沿着所述红外传感器（21）随电梯轿厢上下运动的路径设置在井道壁上的不同位置处，所述数据处理单元根据所述红外传感器（21）飞过或停留在所述靶标（22）时的状态信息确定电梯的运行速度、运行方向；各所述红外传感器（21）分别布置在一底板（23）上，所述靶标（22）包括设置在电梯顶层对应井道壁上的顶层靶标、设置在电梯中间区域中指定层对应井道壁上的一个以上的中间层靶标以及设置在电梯底层对应井道壁上的底层靶标，各靶标布置为处于不同红外传感器（21）或不同红外传感器（21）的组合的探测范围内，以使得当所述底板（23）飞过或停留在各靶标时能够由不同红外传感器（21）或不同红外传感器（21）的组合探测到。

2.根据权利要求1所述的用于垂直电梯的实时楼层检测装置，其特征在于：所述红外传感器（21）包括第一传感器、第二传感器以及第三传感器，各个传感器按照三角形状布置在所述底板（23）上，所述顶层靶标布置为在所述第一传感器、第二传感器的探测范围内，所述底层靶标布置为在所述第一传感器、第三传感器的探测范围内，所述中间层靶标布置为在所述第一传感器、第二传感器以及第三传感器的探测范围内。

3.根据权利要求1或2所述的用于垂直电梯的实时楼层检测装置，其特征在于，所述主控模块（3）包括用于计算电梯实时楼层的计算单元，还包括电梯异常状态监测单元，所述异常状态监测单元实时获取所述加速度传感器模块（1）检测到的加速度信息以及所述红外传感器模块（2）检测到的运行状态信息进行综合判断，当判断到电梯发生包括超速、滑落、冲顶或蹲底中任意一种异常状态时，发出报警信息。

4.一种用于垂直电梯的实时楼层检测方法，其特征在于，步骤包括：

S1. 预先在电梯轿厢上布置一个以上的红外传感器（21），以及在沿着所述红外传感器（21）随电梯轿厢上下运动的路径在井道壁上的不同位置处设置多个靶标（22），所述步骤S1中使用红外传感器（21）检测电梯的运行状态信息时，当存在所述红外传感器（21）检测到所述靶标（22）时，根据所述红外传感器（21）飞过所述靶标（22）时的状态信息确定电梯的运行速度、运行方向；使用加速度传感器（11）实时检测电梯运行的加速度信息，以及使用红外传感器（21）实时检测电梯的运行状态信息；各所述红外传感器（21）分别布置在一底板（23）上，所述步骤S1中使用红外传感器（21）检测电梯的运行状态信息时，具体根据所述靶标（22）的高度、所述底板（23）飞过所述靶标（22）所需的时间计算得到电梯的运行速度，以及根据所述底板（23）上所述红外传感器（21）进入、脱离所述靶标（22）所在区域的顺序确定电梯的运行方向；

S2. 根据所述步骤S1检测到的所述加速度信息计算电梯的实时运行状态，并使用步骤S1检测到的运行状态信息进行修正，由修正后得到电梯运行状态信息计算电梯的实时楼层。

5.根据权利要求4所述的用于垂直电梯的实时楼层检测方法，其特征在于：所述设置多个靶标（22）时，具体预先分别在电梯顶层对应井道壁上设置顶层靶标、在电梯中间区域中指定层对应井道壁上设置一个以上的中间层靶标以及在电梯底层对应井道壁上设置底层靶标；所述步骤S2中还包括冲顶和蹲底异常判定步骤，具体步骤为：当检测到所述底板（23）到达顶层靶标后继续向上脱离顶层靶标，判定为处于冲顶状态，当检测到所述底板（23）到达底层靶标时继续向下脱离靶标，判定为处于蹲底状态。

6.根据权利要求4或5所述的用于垂直电梯的实时楼层检测方法，其特征在于：还包括超速和滑落异常判定步骤，具体步骤为：当检测到的加速度值大于预设滑落阈值且持续指定时长时，判定电梯正处于滑落状态；当检测到的电梯的运行速度超过预设阈值时，判定电梯处于超速状态。

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