CN109969897A - 一种基于红外激光束的电梯运行监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于红外激光束的电梯运行监控系统，利用中央处理装置、图像采集装置、重量测试装置、信号处理电路、加速度传感器、振动传感器、红外发射装置、红外接收装置、计时器以及无线传输装置对电梯运行的速度、方向进行监测，并对电梯所在楼层进行实时监测，采用红外方式对电梯所在楼层进行监测不仅能够有效的获知电梯所在楼层，同时，还能对轿厢内的图像信息进行采集以及传输，能够使候梯人员获知轿厢内的人员数量等情况，再通过振动传感器获取电梯运行时的振动信号以判断电梯运行是否正常。

Description

一种基于红外激光束的电梯运行监控系统

技术领域

本发明涉及智能测试领域，尤其涉及一种基于红外激光束的电梯运行监控系统。

背景技术

目前，判断电梯所在楼层的方法主要有以下几种：

第一种方法是光感应开关，工作原理为光电平层传感器将轿厢的位移量转变为光信号，通过特制的发光二极管向导轨上发射，接收二极管和检测电路实时检测导轨上反射回来的光反射线强度，当传感器接触到隔光板时，随着反射回来光线强度的下降，传感器输出的电平由高变低，控制柜通过实时测量这个信号电平的变化，来判断轿厢是否平层到位及平层所在楼层，再结合旋转编码器的参考点，完成整个平层过程；

第二种方法是磁感应开关，通过隔磁板动作。当隔磁板挡住磁感应区，感簧管失磁动作，信号输出，系统通过主机旋转编码器计算出总高度，通过结合电梯的运行状态，计算出电梯运行多少距离从而判断电梯当前的楼层以及各个平层的隔磁板的位置；

上述两种方法都存在施工难度大、安装设备设施多、成本高、维护难度大的问题。

对此，亟需提供一种基于红外激光束的电梯运行监控系统。

发明内容

因此，为了克服上述问题，本发明提供一种基于红外激光束的电梯运行监控系统，利用中央处理装置、图像采集装置、重量测试装置、信号处理电路、加速度传感器、振动传感器、红外发射装置、红外接收装置、计时器以及无线传输装置对电梯运行的速度、方向进行监测，并对电梯所在楼层进行实时监测，采用红外方式对电梯所在楼层进行监测不仅能够有效的获知电梯所在楼层，而且红外激光束不易受外界环境干扰，能够提高对电梯所在楼层测试的准确度，且红外激光发射装置和接收装置的成本较低、维修难度小，易于安装。同时，本发明提供的基于红外激光束的电梯运行监控系统还能对轿厢内的图像信息进行采集以及传输，能够使候梯人员获知轿厢内的人员数量等情况，再通过振动传感器获取电梯运行时的振动信号以判断电梯运行是否正常，本发明提供的基于红外激光束的电梯运行监控系统还能对电梯所停楼层的候梯人或货物的重量进行统计，本发明提供的基于红外激光束的电梯运行监控系统为多功能的楼层位置监测装置。

本发明提供的基于红外激光束的电梯运行监控系统包括中央处理装置、图像采集装置、重量测试装置、信号处理电路、加速度传感器、红外发射装置、红外接收装置、振动传感器计时器以及无线传输装置。

其中，图像采集装置设置于电梯的轿厢内，图像采集装置的输出端与中央处理装置的信号输入端连接，图像采集装置用于采集轿厢内的图像信息，重量测试装置设置于电梯的电梯门前的地面上，重量测试装置的输出端与中央处理装置的输入端连接，重量测试装置用于测试位于电梯门前候梯人员和物品的重量，振动传感器位于轿厢上方，振动传感器的输出端与信号处理电路的输入端连接，信号处理电路的输出端与中央处理装置的输入端连接，振动传感器用于监测电梯运行时的振动信号，加速度传感器位于轿厢上方，加速度传感器的输出端与中央处理装置的输入端连接，加速度传感器用于检测电梯运行速度和方向，红外发射装置和红外接收装置位于电梯井楼层位置的墙壁两侧，红外发射装置和红外接收装置相对设置，红外发射装置不间断发射红外激光束，红外接收装置接收红外发射装置发射的红外激光束，红外接收装置的输出端与中央处理装置的输入端连接，计时器的输出端与中央处理装置的输入端连接，无线传输装置的输入端与中央处理装置的输出端连接，若红外接收装置接收不到红外发射装置发射的红外激光束，则红外接收装置发射第一触发信号至计时器，计时器接收到第一触发信号后开始计时，若计时数大于预设时间阈值，则判断电梯停留在红外接收装置所在楼层，红外接收装置将其所在楼层信息传输至中央处理装置，中央处理装置将接收到的楼层信息、电梯运行速度、电梯运行方向、电梯振动信号、图像信息以及与上述楼层信息匹配的重量信号通过无线传输装置传输至楼内服务机器人，若计时数小于或等于预设时间阈值，则计时器向中央处理装置发出第二触发信号，中央处理装置接收到第二触发信号时，将接收到的电梯正在运行信息、电梯运行速度、电梯运行方向、电梯振动信号、图像信息通过无线传输装置传输至楼内服务机器人。

优选的是，重量测试装置包括一压力传感器，压力传感器的输出端与中央处理装置的输入端连接。

优选的是，信号处理电路对振动传感器检测的信号依次进行信号放大、信号滤波处理。

优选的是，动传感器用于监测电梯运行时的振动信号，将采集的振动信号转换为电压信号V0，并将电压信号V0传输至信号处理电路，V1为经过信号处理电路处理后的电压信号，信号处理电路包括信号放大单元和信号滤波单元，振动传感器的输出端与信号放大单元的输入端连接，信号放大单元的输出端与信号滤波单元的输入端连接，信号滤波单元的输出端与中央处理装置的输入端连接。

优选的是，信号放大单元包括集成运放A1、电容C1-C3、三极管T1-T6、二极管D1-D4和电阻R1-R17。

其中，振动传感器的输出端与电阻R1的一端连接，电阻R1的另一端与集成运放A1的反相输入端连接，集成运放A1的同相输入端接地，电阻R2与电容C1并联后的一端与集成运放A1的反相输入端连接，电阻R2与电容C1并联后的另一端与信号滤波单元的输入端连接，电阻R3的一端与三极管T3的基极连接，电阻R3的一端还与二极管D1的阳极连接，二极管D1的阴极与集成运放A1的输出端连接，电阻R3的另一端与+15V电源连接，二极管D2的阳极与二极管D1的阴极连接，电阻R4的一端与三极管T4的基极连接，二极管D2的阴极与电阻R4的另一端连接，电阻R5的一端与-15V电源连接，电阻R5的另一端与三极管T4的基极连接，三极管T1的发射极与+15V电源连接，电阻R7的一端接地，三极管T1的集电极与电阻R7的另一端连接，三极管T1的基极与电阻R10的一端连接，三极管T2的发射极与-15V电源连接，三极管T2的集电极与电阻R14的一端连接，三极管T2的基极与电阻R15的一端连接，电阻R6的一端与二极管D3的阳极连接，电阻R6的另一端与+15V电源连接，二极管D3的阴极与三极管T5的集电极连接，二极管D3的阴极还与三极管T3的集电极连接，三极管T3的发射极与电阻R7的另一端连接，电阻R8的一端与三极管T4的发射极连接，电阻R8的另一端与电阻R7的一端连接，三极管T4的集电极与三极管T6的基极连接，三极管T4的集电极与二极管D4的阳极连接，电阻R9的一端与-15V电源连接，电阻R9的另一端与二极管D4的阴极连接，电阻R10的另一端与电阻R16的一端连接，电阻R16的另一端与+15V电源连接，电阻R16的一端还与三极管T5的发射极连接，电容C2与电阻R11串联后再与电阻R12并联后的一端与三极管T3的发射极连接，电容C2与电阻R11串联后再与电阻R12并联后的另一端与三极管T5的集电极连接，电容C3与电阻R13串联后再与电阻R14并联后的一端与三极管T4的发射极连接，电容C3与电阻R13串联后再与电阻R14并联后的另一端与三极管T6的集电极连接，电阻R17的一端与-15V电源连接，电阻R15的另一端与电阻R17的另一端连接，电容C3与电阻R13串联后再与电阻R14并联后的另一端与信号滤波单元的输入端连接。

优选的是，信号滤波单元包括电阻R18-R26、电容C4-C5以及集成运放A2-A5。

其中，信号放大单元的输出端与电阻R18的一端连接，电阻R18的另一端与集成运放A2的反相输入端连接，电阻R19的一端与集成运放A2的反相输入端连接，集成运放A2的同相输入端接地，电阻R19的另一端与集成运放A2的输出端连接，电阻R20的一端与集成运放A2的输出端连接，电阻R20的另一端与集成运放A3的反相输入端连接，集成运放A3的同相输入端接地，电阻R23的一端与电阻R22的一端连接，电阻R23的另一端与集成运放A5的反相输入端连接，集成运放A5的同相输入端接地，电阻R22的另一端与电阻R21的一端连接，电阻R21的另一端与集成运放A2的反相输入端连接，电阻R24的一端与集成运放A3的反相输入端连接，电阻R24的另一端与集成运放A5的输出端连接，电阻R25的一端与集成运放A3的输出端连接，电阻R25的另一端与集成运放A4的反相输入端连接，集成运放A4的同相输入端接地，电阻R26的一端与集成运放A4的反相输入端连接，电阻R26的另一端与集成运放A4的输出端连接，电容C4的一端与集成运放A3的反相输入端连接，电容C4的另一端与集成运放A3的输出端连接，电容C5的一端与集成运放A5的反相输入端连接，电容C5的另一端与集成运放A5的输出端连接，集成运放A5的输出端与中央处理装置连接，集成运放A5将处理后的电压信号V1传输至中央处理装置。

优选的是，加速度传感器位于轿厢上方，加速度传感器的输出端与中央处理装置的输入端连接，加速度传感器用于检测电梯运行速度和方向，若加速度传感器采集到电梯运行的加速度为a，通过积分算法得出电梯的运行速度，通过加速度a的正负判断电梯运行方向。

优选的是，中央处理装置对接收到的图像进行图像增强处理后再通过无线传输装置传输至服务机器人。

优选的是，将图像采集装置采集的图像定义为二维函数d(x,y) ，其中x、y是空间坐标，中央处理装置对图像d(x,y)进行图像增强处理，经过图像增强处理后的图像二维函数为d(x,y)，其中

。

优选的是，信号滤波单元为低通滤波单元，其中，Ui为信号放大单元的输出电压信号，U1为集成运放A2的输出电压信号，U0为集成运放A4的输出电压信号，U2为集成运放A3的输出电压信号，s为传递函数中的变量；其中，

；

；

。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

（1）本发明提供一种基于红外激光束的电梯运行监控系统，利用中央处理装置、图像采集装置、重量测试装置、信号处理电路、加速度传感器、振动传感器、红外发射装置、红外接收装置、计时器以及无线传输装置对电梯运行的速度、方向进行监测，并对电梯所在楼层进行实时监测，采用红外方式对电梯所在楼层进行监测不仅能够有效的获知电梯所在楼层，而且红外激光束不易受外界环境干扰，能够提高对电梯所在楼层测试的准确度，且红外激光发射装置和接收装置的成本较低、维修难度小，易于安装。同时，本发明提供的基于红外激光束的电梯运行监控系统还能对轿厢内的图像信息进行采集以及传输，能够使候梯人员获知轿厢内的人员数量等情况，再通过振动传感器获取电梯运行时的振动信号以判断电梯运行是否正常，本发明提供的基于红外激光束的电梯运行监控系统还能对电梯所停楼层的候梯人或货物的重量进行统计，本发明提供的基于红外激光束的电梯运行监控系统为多功能的楼层位置监测装置。

（2）本发明提供的一种基于红外激光束的电梯运行监控系统，本发明的发明点还在于由于振动传感器采集的信号为微弱的电压信号，因而信号放大单元通过集成运放A1、电容C1-C3、三极管T1-T6、二极管D1-D4和电阻R1-R17对振动传感器输出的电压V0进行放大处理，由集成运放A1、电容C1-C3、三极管T1-T6、二极管D1-D4和电阻R1-R17构成的信号放大单元只有0.1μV/℃的漂移、2μV以内的偏移、100pA偏置电流和0.1Hz到10Hz宽带内5nV的噪声。其中，信号滤波单元使用电阻R18-R26、电容C4-C5以及集成运放A2-A5对经过放大后的电压信号进行低通滤波处理，从而提高了振动检测的精度。

附图说明

图1为本发明的基于红外激光束的电梯运行监控系统的结构图；

图2为本发明的基于红外激光束的电梯运行监控系统的示意图；

图3为本发明的信号处理电路的电路图。

附图标记：

1-中央处理装置；2-墙壁；3-电梯门；4-电梯按键；5-地面；6-重量测试装置；7-楼层显示器；8-轿厢；9-红外发射装置；10-红外接收装置；11-加速度传感器；12-电梯井；13-振动传感器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明提供的基于红外激光束的电梯运行监控系统进行详细说明。

如图1-2所示，本发明提供的基于红外激光束的电梯运行监控系统包括中央处理装置1、图像采集装置、重量测试装置6、信号处理电路、加速度传感器11、红外发射装置9、红外接收装置10、振动传感器13计时器以及无线传输装置。

其中，图像采集装置设置于电梯的轿厢8内，图像采集装置的输出端与中央处理装置1的信号输入端连接，图像采集装置用于采集轿厢8内的图像信息，重量测试装置6设置于电梯的电梯门3前的地面5上，重量测试装置6的输出端与中央处理装置1的输入端连接，重量测试装置6用于测试位于电梯门3前候梯人员和物品的重量，振动传感器13位于轿厢8上方，振动传感器13的输出端与信号处理电路的输入端连接，信号处理电路的输出端与中央处理装置1的输入端连接，振动传感器13用于监测电梯运行时的振动信号，加速度传感器11位于轿厢8上方，加速度传感器11的输出端与中央处理装置1的输入端连接，加速度传感器11用于检测电梯运行速度和方向，红外发射装置9和红外接收装置10位于电梯井12楼层位置的墙壁两侧，红外发射装置9和红外接收装置10相对设置，红外发射装置9不间断发射红外激光束，红外接收装置10接收红外发射装置9发射的红外激光束，红外接收装置10的输出端与中央处理装置1的输入端连接，计时器的输出端与中央处理装置1的输入端连接，无线传输装置的输入端与中央处理装置1的输出端连接，若红外接收装置10接收不到红外发射装置9发射的红外激光束，则红外接收装置发射第一触发信号至计时器，计时器接收到第一触发信号后开始计时，若计时数大于预设时间阈值，则判断电梯停留在红外接收装置10所在楼层，红外接收装置10将其所在楼层信息传输至中央处理装置1，中央处理装置1将接收到的楼层信息、电梯运行速度、电梯运行方向、电梯振动信号、图像信息以及与上述楼层信息匹配的重量信号通过无线传输装置传输至楼内服务机器人，若计时数小于或等于预设时间阈值，则计时器向中央处理装置1发出第二触发信号，中央处理装置1接收到第二触发信号时，将接收到的电梯正在运行信息、电梯运行速度、电梯运行方向、电梯振动信号、图像信息通过无线传输装置传输至楼内服务机器人。

上述实施方式中，重量测试装置6设置于每层楼的电梯的电梯门3前的地面5上，红外发射装置9和红外接收装置10位于电梯井12每楼层位置的墙壁两侧。

振动传感器13用于采集电梯运行时的振动信号，中央处理装置1中还包括一比对单元，其将接收到的振动信号与比对单元中的预设振动阈值进行比较，若大于上述预设振动阈值，则中央处理装置1将振动报警信息通过无线传输装置传输至服务机器人。

上述实施方式中，利用中央处理装置1、图像采集装置、重量测试装置6、信号处理电路、加速度传感器11、红外发射装置9、红外接收装置10、振动传感器13计时器以及无线传输装置对电梯运行的速度、方向进行监测，并对电梯所在楼层进行实时监测，采用红外方式对电梯所在楼层进行监测不仅能够有效的获知电梯所在楼层，而且红外激光束不易受外界环境干扰，能够提高对电梯所在楼层测试的准确度，且红外激光发射装置和接收装置的成本较低、维修难度小，易于安装。同时，本发明提供的基于红外激光束的电梯运行监控系统还能对轿厢内的图像信息进行采集以及传输，能够使候梯人员获知轿厢内的人员数量等情况，再通过振动传感器13获取电梯运行时的振动信号以判断电梯运行是否正常，本发明提供的基于红外激光束的电梯运行监控系统还能对电梯所停楼层的候梯人或货物的重量进行统计，本发明提供的基于红外激光束的电梯运行监控系统为多功能的楼层位置监测装置。

具体地，本发明提供的基于红外激光束的电梯运行监控系统还能通过加速度传感器11采集的信号验证电梯是否停留在某一楼层，也就是说，当加速度传感器11采集的数据为0时，则电梯为静止状态，更进一步地，当中央处理装置1将接收到的楼层信息、电梯运行速度、电梯运行方向、图像信息以及与上述楼层信息匹配的重量信号通过无线传输装置传输至楼内服务机器人时，工作人员若发现电梯运行速度为0，则可说明当前楼层信息正确，若电梯运行速度不为0，则可说明当前楼层信息错误，工作人员应前往检修。

重量测试装置6用于测试位于电梯门3前候梯人员和物品的重量，当中央处理装置1接收到电梯所停楼层的信息后，工作人员能够通过重量测试装置6采集的信号获知轿厢8的预计载荷情况。

图像采集装置用于采集轿厢8内的图像信息，当中央处理装置1接收到电梯所停楼层的信息后，工作人员能够知晓轿厢8内的图像信息，即轿厢8内的人员和物品的情况，为电梯安全运行提供保障。

具体地，重量测试装置6包括一压力传感器，压力传感器的输出端与中央处理装置1的输入端连接。

如图3所示，具体地，信号处理电路对振动传感器13检测的信号依次进行信号放大、信号滤波处理。

具体地，振动传感器13用于监测电梯运行时的振动信号，将采集的振动信号转换为电压信号V0，并将电压信号V0传输至信号处理电路，V1为经过信号处理电路处理后的电压信号，信号处理电路包括信号放大单元和信号滤波单元，振动传感器13的输出端与信号放大单元的输入端连接，信号放大单元的输出端与信号滤波单元的输入端连接，信号滤波单元的输出端与中央处理装置1的输入端连接。

具体地，信号放大单元包括集成运放A1、电容C1-C3、三极管T1-T6、二极管D1-D4和电阻R1-R17。

其中，振动传感器13的输出端与电阻R1的一端连接，电阻R1的另一端与集成运放A1的反相输入端连接，集成运放A1的同相输入端接地，电阻R2与电容C1并联后的一端与集成运放A1的反相输入端连接，电阻R2与电容C1并联后的另一端与信号滤波单元的输入端连接，电阻R3的一端与三极管T3的基极连接，电阻R3的一端还与二极管D1的阳极连接，二极管D1的阴极与集成运放A1的输出端连接，电阻R3的另一端与+15V电源连接，二极管D2的阳极与二极管D1的阴极连接，电阻R4的一端与三极管T4的基极连接，二极管D2的阴极与电阻R4的另一端连接，电阻R5的一端与-15V电源连接，电阻R5的另一端与三极管T4的基极连接，三极管T1的发射极与+15V电源连接，电阻R7的一端接地，三极管T1的集电极与电阻R7的另一端连接，三极管T1的基极与电阻R10的一端连接，三极管T2的发射极与-15V电源连接，三极管T2的集电极与电阻R14的一端连接，三极管T2的基极与电阻R15的一端连接，电阻R6的一端与二极管D3的阳极连接，电阻R6的另一端与+15V电源连接，二极管D3的阴极与三极管T5的集电极连接，二极管D3的阴极还与三极管T3的集电极连接，三极管T3的发射极与电阻R7的另一端连接，电阻R8的一端与三极管T4的发射极连接，电阻R8的另一端与电阻R7的一端连接，三极管T4的集电极与三极管T6的基极连接，三极管T4的集电极与二极管D4的阳极连接，电阻R9的一端与-15V电源连接，电阻R9的另一端与二极管D4的阴极连接，电阻R10的另一端与电阻R16的一端连接，电阻R16的另一端与+15V电源连接，电阻R16的一端还与三极管T5的发射极连接，电容C2与电阻R11串联后再与电阻R12并联后的一端与三极管T3的发射极连接，电容C2与电阻R11串联后再与电阻R12并联后的另一端与三极管T5的集电极连接，电容C3与电阻R13串联后再与电阻R14并联后的一端与三极管T4的发射极连接，电容C3与电阻R13串联后再与电阻R14并联后的另一端与三极管T6的集电极连接，电阻R17的一端与-15V电源连接，电阻R15的另一端与电阻R17的另一端连接，电容C3与电阻R13串联后再与电阻R14并联后的另一端与信号滤波单元的输入端连接。

具体地，信号滤波单元包括电阻R18-R26、电容C4-C5以及集成运放A2-A5。

其中，信号放大单元的输出端与电阻R18的一端连接，电阻R18的另一端与集成运放A2的反相输入端连接，电阻R19的一端与集成运放A2的反相输入端连接，集成运放A2的同相输入端接地，电阻R19的另一端与集成运放A2的输出端连接，电阻R20的一端与集成运放A2的输出端连接，电阻R20的另一端与集成运放A3的反相输入端连接，集成运放A3的同相输入端接地，电阻R23的一端与电阻R22的一端连接，电阻R23的另一端与集成运放A5的反相输入端连接，集成运放A5的同相输入端接地，电阻R22的另一端与电阻R21的一端连接，电阻R21的另一端与集成运放A2的反相输入端连接，电阻R24的一端与集成运放A3的反相输入端连接，电阻R24的另一端与集成运放A5的输出端连接，电阻R25的一端与集成运放A3的输出端连接，电阻R25的另一端与集成运放A4的反相输入端连接，集成运放A4的同相输入端接地，电阻R26的一端与集成运放A4的反相输入端连接，电阻R26的另一端与集成运放A4的输出端连接，电容C4的一端与集成运放A3的反相输入端连接，电容C4的另一端与集成运放A3的输出端连接，电容C5的一端与集成运放A5的反相输入端连接，电容C5的另一端与集成运放A5的输出端连接，集成运放A5的输出端与中央处理装置1连接，集成运放A5将处理后的电压信号V1传输至中央处理装置1。

上述实施方式中，信号处理电路的噪声在5nV以内，漂移为0.1μV/℃，集成运放A1为LT1022低漂移放大器，集成运放A2-A5为LT1013低漂移放大器，由于集成运放A1的直流偏移与漂移并不会影响电路的整体偏移，从而使得电路有着极低的偏移和漂移。

在信号处理电路中，电阻R1的阻值为10KΩ，电阻R2的阻值为10KΩ，电阻R3的阻值为15KΩ，电阻R4为阻值为470Ω，电阻R5的阻值为15KΩ，R6的阻值为300Ω，电阻R7的阻值为390Ω，电阻R8的阻值为390Ω，电阻R9的阻值为300Ω，电阻R10的阻值为1KΩ，电阻R11的阻值为200Ω，电阻R12的阻值为2KΩ，电阻R13的阻值为2KΩ，电阻R14的阻值为200Ω，电阻R15的阻值为1KΩ, 电阻R16的阻值为5Ω, 电阻R17的阻值为5Ω, C1的电容值为10pF，电容C2的电容值为100pF，电容C3的电容值为100pF,三极管T1和T2的型号为2N3906，三极管T3和T4的型号为2N3904，三极管T5和T6的型号为2N2905，二极管D1-D4的型号为1N4148，电阻R18-R26的阻值、电容C4-C5的电容值均为工作人员根据具体情况而设。

在信号放大单元中，三极管T3和T4有集成运放A1驱动，为输出三极管T5和T6提供互补电压增益，其中，三极管T5和T6共发射极工作，提供额外的电压增益。通过三极管T3-T5和T4-T6的连接，增益带宽变高，且提高了电路的稳定性，信号频率较高时，在每个2KΩ的反馈电阻上的100pF-200Ω阻尼器可以极大地衰减增益，50MHz-100MHz的范围内，消除局部寄生环路振荡。

由于振动传感器13采集的信号为微弱的电压信号，因而信号放大单元通过集成运放A1、电容C1-C3、三极管T1-T6、二极管D1-D4和电阻R1-R17对振动传感器13输出的电压V0进行放大处理，由集成运放A1、电容C1-C3、三极管T1-T6、二极管D1-D4和电阻R1-R17构成的信号放大单元只有0.1μV/℃的漂移、2μV以内的偏移、100pA偏置电流和0.1Hz到10Hz宽带内5nV的噪声。其中，信号滤波单元使用电阻R18-R26、电容C4-C5以及集成运放A2-A5对经过放大后的电压信号进行低通滤波处理，从而提高了振动检测的精度。

具体地，信号滤波单元为低通滤波单元，其中，Ui为信号放大单元的输出电压信号，U1为集成运放A2的输出电压信号，U0为集成运放A4的输出电压信号，U2为集成运放A3的输出电压信号，s为传递函数中的变量；其中，

。

。

。

信号滤波单元的频率。

信号滤波单元的质量数。

具体地，加速度传感器11位于轿厢8上方，加速度传感器11的输出端与中央处理装置1的输入端连接，加速度传感器11用于检测电梯运行速度和方向，若加速度传感器11采集到电梯运行的加速度为a，通过积分算法得出电梯的运行速度，通过加速度a的正负判断电梯运行方向。

上述实施方式中，还能够通过红外发射装置9、红外接收装置10获知电梯运行方向，即若此时为当前楼层的红外接收装置10未接收到红外信号，下一时刻为上述楼层的上一楼层的红外接收装置10未接收到红外信号，则可判断电梯上行，同理，若此时为当前楼层的红外接收装置10未接收到红外信号，下一时刻为上述楼层的下一楼层的红外接收装置10未接收到红外信号，则可判断电梯下行。

具体地，中央处理装置1对接收到的图像进行图像增强处理后再通过无线传输装置传输至服务机器人。

具体地，将图像采集装置采集的图像定义为二维函数d(x,y) ，其中x、y是空间坐标，中央处理装置1对图像d(x,y)进行图像增强处理，经过图像增强处理后的图像二维函数为d(x,y)，其中

。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种基于红外激光束的电梯运行监控系统，其特征在于，所述基于红外激光束的电梯运行监控系统包括中央处理装置（1）、图像采集装置、重量测试装置（6）、信号处理电路、加速度传感器（11）、红外发射装置（9）、红外接收装置（10）、振动传感器（13）计时器以及无线传输装置；

其中，所述图像采集装置设置于电梯的轿厢（8）内，所述图像采集装置的输出端与所述中央处理装置（1）的信号输入端连接，所述图像采集装置用于采集所述轿厢（8）内的图像信息，所述重量测试装置（6）设置于电梯的电梯门（3）前的地面（5）上，所述重量测试装置（6）的输出端与所述中央处理装置（1）的输入端连接，所述重量测试装置（6）用于测试位于所述电梯门（3）前候梯人员和物品的重量，所述振动传感器（13）位于所述轿厢（8）上方，所述振动传感器（13）的输出端与所述信号处理电路的输入端连接，所述信号处理电路的输出端与所述中央处理装置（1）的输入端连接，所述振动传感器（13）用于监测电梯运行时的振动信号，所述加速度传感器（11）位于所述轿厢（8）上方，所述加速度传感器（11）的输出端与所述中央处理装置（1）的输入端连接，所述加速度传感器（11）用于检测电梯运行速度和方向，所述红外发射装置（9）和所述红外接收装置（10）位于电梯井（12）楼层位置的墙壁两侧，所述红外发射装置（9）和所述红外接收装置（10）相对设置，所述红外发射装置（9）不间断发射红外激光束，所述红外接收装置（10）接收所述红外发射装置（9）发射的红外激光束，所述红外接收装置（10）的输出端与所述中央处理装置（1）的输入端连接，所述计时器的输出端与所述中央处理装置（1）的输入端连接，所述无线传输装置的输入端与所述中央处理装置（1）的输出端连接，若所述红外接收装置（10）接收不到所述红外发射装置（9）发射的红外激光束，则所述红外接收装置发射第一触发信号至所述计时器，所述计时器接收到第一触发信号后开始计时，若计时数大于预设时间阈值，则判断电梯停留在所述红外接收装置（10）所在楼层，所述红外接收装置（10）将其所在楼层信息传输至所述中央处理装置（1），所述中央处理装置（1）将接收到的楼层信息、电梯运行速度、电梯运行方向、电梯振动信号、图像信息以及与上述楼层信息匹配的重量信号通过所述无线传输装置传输至楼内服务机器人，若计时数小于或等于预设时间阈值，则所述计时器向所述中央处理装置（1）发出第二触发信号，所述中央处理装置（1）接收到第二触发信号时，将接收到的电梯正在运行信息、电梯运行速度、电梯运行方向、电梯振动信号、图像信息通过所述无线传输装置传输至楼内服务机器人。

2.根据权利要求1所述的基于红外激光束的电梯运行监控系统，其特征在于，所述重量测试装置（6）包括一压力传感器，所述压力传感器的输出端与所述中央处理装置（1）的输入端连接。

3.根据权利要求2所述的基于红外激光束的电梯运行监控系统，其特征在于，所述信号处理电路对所述振动传感器（13）检测的信号依次进行信号放大、信号滤波处理。

4.根据权利要求2的基于红外激光束的电梯运行监控系统，其特征在于，所述振动传感器（13）用于监测电梯运行时的振动信号，将采集的振动信号转换为电压信号V0，并将电压信号V0传输至所述信号处理电路，V1为经过所述信号处理电路处理后的电压信号，所述信号处理电路包括信号放大单元和信号滤波单元，所述振动传感器（13）的输出端与所述信号放大单元的输入端连接，所述信号放大单元的输出端与所述信号滤波单元的输入端连接，所述信号滤波单元的输出端与所述中央处理装置（1）的输入端连接。

5.根据权利要求4所述的基于红外激光束的电梯运行监控系统，其特征在于，所述信号放大单元包括集成运放A1、电容C1-C3、三极管T1-T6、二极管D1-D4和电阻R1-R17；

其中，所述所述振动传感器（13）的输出端与电阻R1的一端连接，电阻R1的另一端与集成运放A1的反相输入端连接，集成运放A1的同相输入端接地，电阻R2与电容C1并联后的一端与集成运放A1的反相输入端连接，电阻R2与电容C1并联后的另一端与所述信号滤波单元的输入端连接，电阻R3的一端与三极管T3的基极连接，电阻R3的一端还与二极管D1的阳极连接，二极管D1的阴极与集成运放A1的输出端连接，电阻R3的另一端与+15V电源连接，二极管D2的阳极与二极管D1的阴极连接，电阻R4的一端与三极管T4的基极连接，二极管D2的阴极与电阻R4的另一端连接，电阻R5的一端与-15V电源连接，电阻R5的另一端与三极管T4的基极连接，三极管T1的发射极与+15V电源连接，电阻R7的一端接地，三极管T1的集电极与电阻R7的另一端连接，三极管T1的基极与电阻R10的一端连接，三极管T2的发射极与-15V电源连接，三极管T2的集电极与电阻R14的一端连接，三极管T2的基极与电阻R15的一端连接，电阻R6的一端与二极管D3的阳极连接，电阻R6的另一端与+15V电源连接，二极管D3的阴极与三极管T5的集电极连接，二极管D3的阴极还与三极管T3的集电极连接，三极管T3的发射极与电阻R7的另一端连接，电阻R8的一端与三极管T4的发射极连接，电阻R8的另一端与电阻R7的一端连接，三极管T4的集电极与三极管T6的基极连接，三极管T4的集电极与二极管D4的阳极连接，电阻R9的一端与-15V电源连接，电阻R9的另一端与二极管D4的阴极连接，电阻R10的另一端与电阻R16的一端连接，电阻R16的另一端与+15V电源连接，电阻R16的一端还与三极管T5的发射极连接，电容C2与电阻R11串联后再与电阻R12并联后的一端与三极管T3的发射极连接，电容C2与电阻R11串联后再与电阻R12并联后的另一端与三极管T5的集电极连接，电容C3与电阻R13串联后再与电阻R14并联后的一端与三极管T4的发射极连接，电容C3与电阻R13串联后再与电阻R14并联后的另一端与三极管T6的集电极连接，电阻R17的一端与-15V电源连接，电阻R15的另一端与电阻R17的另一端连接，电容C3与电阻R13串联后再与电阻R14并联后的另一端与所述信号滤波单元的输入端连接。

6.根据权利要求5所述的基于红外激光束的电梯运行监控系统，其特征在于，所述信号滤波单元包括电阻R18-R26、电容C4-C5以及集成运放A2-A5；

其中，所述信号放大单元的输出端与电阻R18的一端连接，电阻R18的另一端与集成运放A2的反相输入端连接，电阻R19的一端与集成运放A2的反相输入端连接，集成运放A2的同相输入端接地，电阻R19的另一端与集成运放A2的输出端连接，电阻R20的一端与集成运放A2的输出端连接，电阻R20的另一端与集成运放A3的反相输入端连接，集成运放A3的同相输入端接地，电阻R23的一端与电阻R22的一端连接，电阻R23的另一端与集成运放A5的反相输入端连接，集成运放A5的同相输入端接地，电阻R22的另一端与电阻R21的一端连接，电阻R21的另一端与集成运放A2的反相输入端连接，电阻R24的一端与集成运放A3的反相输入端连接，电阻R24的另一端与集成运放A5的输出端连接，电阻R25的一端与集成运放A3的输出端连接，电阻R25的另一端与集成运放A4的反相输入端连接，集成运放A4的同相输入端接地，电阻R26的一端与集成运放A4的反相输入端连接，电阻R26的另一端与集成运放A4的输出端连接，电容C4的一端与集成运放A3的反相输入端连接，电容C4的另一端与集成运放A3的输出端连接，电容C5的一端与集成运放A5的反相输入端连接，电容C5的另一端与集成运放A5的输出端连接，集成运放A5的输出端与所述中央处理装置（1）连接，集成运放A5将处理后的电压信号V1传输至所述中央处理装置（1）。

7.根据权利要求1所述的基于红外激光束的电梯运行监控系统，其特征在于，所述加速度传感器（11）位于所述轿厢（8）上方，所述加速度传感器（11）的输出端与所述中央处理装置（1）的输入端连接，所述加速度传感器（11）用于检测电梯运行速度和方向，若所述加速度传感器（11）采集到电梯运行的加速度为a，通过积分算法得出电梯的运行速度，通过加速度a的正负判断电梯运行方向。

8.根据权利要求1所述的基于红外激光束的电梯运行监控系统，其特征在于，所述中央处理装置（1）对接收到的图像进行图像增强处理后再通过所述无线传输装置传输至服务机器人。

9.根据权利要求8所述的基于红外激光束的电梯运行监控系统，其特征在于，将图像采集装置采集的图像定义为二维函数d(x,y) ，其中x、y是空间坐标，所述中央处理装置（1）对图像d(x,y)进行图像增强处理，经过图像增强处理后的图像二维函数为d(x,y)，其中

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10.根据权利要求6所述的基于红外激光束的电梯运行监控系统，其特征在于，所述信号滤波单元为低通滤波单元，其中，Ui为信号放大单元的输出电压信号，U1为集成运放A2的输出电压信号，U0为集成运放A4的输出电压信号，U2为集成运放A3的输出电压信号，s为传递函数中的变量；其中，

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