CN111776904A - 一种电梯运行数据采集器及其数据采集方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电梯运行数据采集器及其数据采集方法，包括有轿顶采集模块，及与轿顶采集模块采用无线传输的云端模块，及与云端模块连接的机房网关，所述的轿顶采集模块包括：单片机MCU，门机状态检测模块，加速度传感器，海拔高度模块，基站层检测模块，轿厢人员探测模块；该电梯运行数据采集器通过安装于轿顶的探测模块，能够实时检测电梯运行，开关门等数据。
Description
技术领域
本发明涉及一种电梯运行数据采集器及其数据采集方法。
背景技术
随着我国经济的持续发展，预计未来我国电梯的新增需求仍将保持较为稳定的增长，目前国内电梯保有量保守估计约100万台，其带来的维修保养问题尤为明显。
现有的电梯运行数据采集存在着采集数据不够准确，无法实时记录等情况，影响了其数据的精确度。
发明内容
针对现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种通过安装于轿顶的探测模块，能够实时检测电梯运行，开关门等数据的电梯运行数据采集器及其数据采集方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种电梯运行数据采集器，包括有轿顶采集模块，及与轿顶采集模块采用无线传输的云端模块，及与云端模块连接的机房网关，所述的轿顶采集模块包括：
单片机MCU，用于根据采集的信息，收集电梯运行和开关门数据；
门机状态检测模块，与单片机MCU数据连接，安装于门刀上，在门刀闭合时门刀靠近接近传感，输出开关量，显示关门到位状态；
加速度传感器，与单片机MCU数据连接，外接并侧装于门上，检测开门关门动作、上下行状态和上下行加速度、电梯横向振动；
海拔高度模块，与单片机MCU数据连接，通过内置的气压传感器，结合实测温度，根据气压温度高度的关系计算出海拔高度，同时测算出电梯的运行距离，修正加速度计算的运行距离；
基站层检测模块，与单片机MCU数据连接，将基站检测信号作为系统复位信号，检测气压传感器，修正环境气压值原点；
轿厢人员探测模块，与单片机MCU数据连接，安装在轿厢内，检测轿厢内是否有人。
作为优选，所述加速度传感器为三轴加速度传感器，其中开关门的运动在Y轴方向，X轴是电梯上下行方向，Z轴是电梯横向振动方向。
进一步的，还包括有平层状态模块，与单片机MCU数据连接，所述的平层状态检测模块为外接光电开关。
进一步的，还包括有超载模块，与单片机MCU数据连接，通过并行电梯超载开关来获取超载极限信号。
进一步的，还包括有检修开关状态检测模块，与单片机MCU数据连接，所述的检修开关状态检测模块为外接电流传感器或检修开关触点。
进一步的，还包括有安全回路状态模块，与单片机MCU数据连接，所述的安全回路状态模块为外接电流值传感器。
进一步的，所述轿厢人员探测模块为外接红外检测传感器和照度传感器。
进一步的，还包括有语音播放模块和温湿度传感器，与单片机MCU数据连接。
本发明所要解决的另一技术问题为提供一种电梯运行数据采集器的数据采集方法，包括以下步骤：
1)通过加速度传感器输出：ax,ay,az，每秒上传一个采样周期内三组数值所有的值，带采样时间戳，通过采样频率平均分配得出每个采样点的数值，该数值通过LORA传输方式发至机房网关，通过4G信号将数据发送至物联网服务器；
2)对加速度一个采样周期内的值按照一定的数据刷新速率对时间进行积分计算；
3)通过单位速度采样数据做积分算法，测算出单位时间内电梯运行距离，通过基站复位，通过气压传感器的气压数据，温湿度传感器的温度数据，通过气压-温度-高度三者关系测算出海拔高度，同时利用基站0点气压进行修正因为气象因素引起的气压变化，以此与加速度传感器测算出的距离进行加权平均，相互校正；
4)基层复位后，读取加速度传感器上下行的值，如上行，每获得一个平层开关信号，楼层数+1，如下行，每获得一个平层信号，楼层数-1，重回基层复零，并清除缓存；
5)通过对加速度某段时间内的采样数据，将采样数据求平均方差，可计算出该段时间内各加速度采样点的振动幅度，当振动幅值超过某一预设值的时候，触发报警，该段时间内振动数值和加速度平均值之差作为曲线绘制振动曲线的值。
进一步的，在步骤2)中，取一个采样周期有400-1000组矢量加速度的数据，服务器每秒刷新4-10个速度数据，将每100组数据按时间做积分，计算出每1/4-1/10秒的瞬时速度变化。
本发明的有益效果是：
本系统采用充分考虑到电梯要日常运行保养中遇到的有可能发生的故障，采用云端进行实时记录，能够为电梯是否安全运行提供数据支撑，控制电梯定时对易损件进行更改及保养，防犯于未燃，通过物联网手段使电梯运行更加安装可靠。
附图说明
图1为本发明的电梯运行数据采集器的轿厢采集模块正面结构示意图；
图2为本发明的电梯运行数据采集器的轿厢采集模块背面结构示意图
图3为本发明的电梯运行数据采集器的整体结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
实施例
参阅图1-3所示，一种电梯运行数据采集器，包括有轿顶采集模块，及与轿顶采集模块采用无线传输的云端模块，及与云端模块连接的机房网关，所述的轿顶采集模块包括：
单片机MCU，用于根据采集的信息，收集电梯运行和开关门数据；
门机状态检测模块，与单片机MCU数据连接，安装于门刀上，在门刀闭合时门刀靠近接近传感，输出开关量，显示关门到位状态；
加速度传感器，与单片机MCU数据连接，外接并侧装于门上，检测开门关门动作、上下行状态和上下行加速度、电梯横向振动；
海拔高度模块，与单片机MCU数据连接，通过内置的气压传感器，结合实测温度，根据气压温度高度的关系计算出海拔高度，同时测算出电梯的运行距离，修正加速度计算的运行距离；
基站层检测模块，与单片机MCU数据连接，将基站检测信号作为系统复位信号，检测气压传感器，修正环境气压值原点；
轿厢人员探测模块，与单片机MCU数据连接，安装在轿厢内，检测轿厢内是否有人。
所述加速度传感器为三轴加速度传感器，其中开关门的运动在Y轴方向，X轴是电梯上下行方向，Z轴是电梯横向振动方向。
还包括有平层状态模块，与单片机MCU数据连接，所述的平层状态检测模块为外接光电开关，还包括有超载模块，与单片机MCU数据连接，通过并行电梯超载开关来获取超载极限信号，还包括有检修开关状态检测模块，与单片机MCU数据连接，所述的检修开关状态检测模块为外接电流传感器或检修开关触点，还包括有安全回路状态模块，与单片机MCU数据连接，所述的安全回路状态模块为外接电流值传感器，所述轿厢人员探测模块为外接红外检测传感器和照度传感器，还包括有语音播放模块和温湿度传感器，与单片机MCU数据连接。
一种电梯运行数据采集器的数据采集方法，包括以下步骤：
1)通过加速度传感器输出：ax,ay,az，每秒上传一个采样周期内三组数值所有的值，带采样时间戳，通过采样频率平均分配得出每个采样点的数值，该数值通过LORA传输方式发至机房网关，通过4G信号将数据发送至物联网服务器；
2)对加速度一个采样周期内的值按照一定的数据刷新速率对时间进行积分计算，如一个采样周期有400-1000组矢量加速度数据，服务器每秒刷新4-10个速度数据，将每100组数据按时间做积分，计算出每1/4-1/10秒的瞬时速度变化；
3)通过单位速度采样数据做积分算法，测算出单位时间内电梯运行距离，通过基站复位，通过气压传感器的气压数据，温湿度传感器的温度数据，通过气压-温度-高度三者关系测算出海拔高度，同时利用基站0点气压进行修正因为气象因素引起的气压变化，以此与加速度传感器测算出的距离进行加权平均，相互校正；
4)基层复位后，读取加速度传感器上下行的值，如上行，每获得一个平层开关信号，楼层数+1，如下行，每获得一个平层信号，楼层数-1，重回基层复零，并清除缓存；
5)通过对加速度某段时间内的采样数据，将采样数据求平均方差，可计算出该段时间内各加速度采样点的振动幅度，当振动幅值超过某一预设值的时候，触发报警，该段时间内振动数值和加速度平均值之差作为曲线绘制振动曲线的值。
轿顶采集模块基本参数：
供电：DC12V(采用DC插座)
备电供电：外接电池包(采用XH插座)
通信方式：无线为LoRa,有线RS485
ID号：出厂已编32位唯一编号
固件升级：远程在线升级
安装位置：电梯轿顶
固定方式：螺丝紧固
轿顶采集模块的检测功能：
门机状态(开关门)：外接接近开关，安装于门刀上，在门刀闭合时门刀靠近接近传感，输出开关量，显示关门到位状态。
加速度传感器：外接并侧装于门上，采用三轴加速度传感器，开关门的运动在Y轴方向(检测开门关门动作)，X轴是电梯上下行方向(检测上下行状态和上下行加速度)，Z轴是电梯横向振动状态(可通过加速度变化检测电梯横向振动)。
加速度传感算法层级：Y轴开关门动作可以检测到开关门平缓程度(如二次开关门，二次减速关门等状态，配合本型号电梯门机的开关门动作特征曲线判断故障趋势)，X轴电梯上下行可通过检测电梯的加速度的矢量方向判断电梯上下行，同时还有上下行的加速度值可通过算法算出电梯平稳状态及瞬时速度，同时通过多次积分的方式可以算出电梯运动的距离，通过平层状态反馈信息修正运动距离误差值。通过加速度的变化状态(叠加算法)也可检测出各方向的异常振动。
超载开关：外接开关，通过并行电梯超载开关来获取超载极限信号。
平层状态：外接光电开关，(光电与电磁接口兼容)。U型光电或干簧管磁开关(具体看电梯型号和现场工况)，平层状态
检修开关状态：检测外接电流传感器或检修开关触点，轿顶检修开关后面并联开关触点。
增加安全回路状态：外接电流值传感器，霍尔传感器检测电流状态，输出开关量。
增加基站层检测：外接电磁，基站检测信号，可作为系统复位信号，此时检测气压传感器，修正环境气压值原点。
海拔高度：内置气压传感器，通过内置的气压传感器，结合实测温度，根据气压温度高度的关系计算出海拔高度，同时测算出电梯的运行距离，修正加速度计算的运行距离。
轿厢人员探测，轿厢照度：外接(红外检测)，照度传感器，安装在轿厢内，检测轿厢内是否有人，如发生故障，可判断是电梯普通故障或者是困人的故障。同时集成轿厢照度检测模块，判断电梯照明是否故障。
数字输入出：内置光耦合，继电器。
语音播放：内置TF卡，外接3W扬声器，报警安抚语音。
温湿度：内置温湿度传感器，检测即时温湿度。
轿顶采集模块功能列表：
机房网关为云端与轿顶采集模块的连接桥梁，起承上起下功能。网关定时对各轿顶模块进行各参数的查询，并对数据进行过滤，部分数据若无变化，则仅一次，心跳包电梯的基本参数发送。
机房网关参数：
供电电压：DC12V
有线局域网通信：RS485
无线局域网通信：LoRa
广域网通信：CAT1模块进行通信
机房网关工作流程：
云端系统新建一台电梯时，将所使用的轿顶采集模块通过4G传送给机房网关并储存于EEPROM内。
机房网关根据接收到的唯一编码进行查询。
机房网关将查询到采集模块的数据主动上报给云端。
云端回复已接收到数据。
机房网关支持多IP，域名连接，当主服务器IP连续3次无法连接，自动转入连接备用服务器的IP地址，以此类推，共设3个IP地址。
机房网关仅作数据查询查上报，不参考任何逻辑算法及判断。
理论上每个机房安装一台机房网关，每台网关最多可以容纳64台轿顶采集模。
本发明的有益效果是：
本系统采用充分考虑到电梯要日常运行保养中遇到的有可能发生的故障，采用云端进行实时记录，能够为电梯是否安全运行提供数据支撑，控制电梯定时对易损件进行更改及保养，防犯于未燃，通过物联网手段使电梯运行更加安装可靠。
本发明的上述实施例并不是对本发明保护范围的限定，本发明的实施方式不限于此，凡此种种根据本发明的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，对本发明上述结构做出的其它多种形式的修改、替换或变更，均应落在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种电梯运行数据采集器，包括有轿顶采集模块，及与轿顶采集模块采用无线传输的云端模块，及与云端模块连接的机房网关，其特征在于，所述的轿顶采集模块包括：
单片机MCU，用于根据采集的信息，收集电梯运行和开关门数据；
门机状态检测模块，与单片机MCU数据连接，安装于门刀上，在门刀闭合时门刀靠近接近传感，输出开关量，显示关门到位状态；
加速度传感器，与单片机MCU数据连接，外接并侧装于门上，检测开门关门动作、上下行状态和上下行加速度、电梯横向振动；
海拔高度模块，与单片机MCU数据连接，通过内置的气压传感器，结合实测温度，根据气压温度高度的关系计算出海拔高度，同时测算出电梯的运行距离，修正加速度计算的运行距离；
基站层检测模块，与单片机MCU数据连接，将基站检测信号作为系统复位信号，检测气压传感器，修正环境气压值原点；
轿厢人员探测模块，与单片机MCU数据连接，安装在轿厢内，检测轿厢内是否有人。
2.根据权利要求1所述的一种电梯运行数据采集器，其特征在于：所述加速度传感器为三轴加速度传感器，其中开关门的运动在Y轴方向，X轴是电梯上下行方向，Z轴是电梯横向振动方向。
3.根据权利要求2所述的一种电梯运行数据采集器，其特征在于：还包括有平层状态模块，与单片机MCU数据连接，所述的平层状态检测模块为外接光电开关。
4.根据权利要求2所述的一种电梯运行数据采集器，其特征在于：还包括有超载模块，与单片机MCU数据连接，通过并行电梯超载开关来获取超载极限信号。
5.根据权利要求2所述的一种电梯运行数据采集器，其特征在于：还包括有检修开关状态检测模块，与单片机MCU数据连接，所述的检修开关状态检测模块为外接电流传感器或检修开关触点。
6.根据权利要求2所述的一种电梯运行数据采集器，其特征在于：还包括有安全回路状态模块，与单片机MCU数据连接，所述的安全回路状态模块为外接电流值传感器。
7.根据权利要求2所述的一种电梯运行数据采集器，其特征在于：所述轿厢人员探测模块为外接红外检测传感器和照度传感器。
8.根据权利要求2所述的一种电梯运行数据采集器，其特征在于：还包括有语音播放模块和温湿度传感器，与单片机MCU数据连接。
9.一种如权利要求1-8中任一项所述的电梯运行数据采集器的数据采集方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)通过加速度传感器输出：ax,ay,az，每秒上传一个采样周期内三组数值所有的值，带采样时间戳，通过采样频率平均分配得出每个采样点的数值，该数值通过LORA传输方式发至机房网关，通过4G信号将数据发送至物联网服务器；
2)对加速度一个采样周期内的值按照一定的数据刷新速率对时间进行积分计算；
3)通过单位速度采样数据做积分算法，测算出单位时间内电梯运行距离，通过基站复位，通过气压传感器的气压数据，温湿度传感器的温度数据，通过气压-温度-高度三者关系测算出海拔高度，同时利用基站0点气压进行修正因为气象因素引起的气压变化，以此与加速度传感器测算出的距离进行加权平均，相互校正；
4)基层复位后，读取加速度传感器上下行的值，如上行，每获得一个平层开关信号，楼层数+1，如下行，每获得一个平层信号，楼层数-1，重回基层复零，并清除缓存；
5)通过对加速度某段时间内的采样数据，将采样数据求平均方差，可计算出该段时间内各加速度采样点的振动幅度，当振动幅值超过某一预设值的时候，触发报警，该段时间内振动数值和加速度平均值之差作为曲线绘制振动曲线的值。
10.一种如权利要求9所述的电梯运行数据采集器的数据采集方法，其特征在于：在步骤2)中，取一个采样周期有400-1000组矢量加速度的数据，服务器每秒刷新4-10个速度数据，将每100组数据按时间做积分，计算出每1/4-1/10秒的瞬时速度变化。
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