CN112777441A - 用于保护电梯安全的地震监测设备、装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于保护电梯安全的地震监测设备、装置及方法,其包括地震信息采集处理模块、与电梯控制系统通讯的通讯板以及提供触点信号的继电器;地震信息采集处理模块,包括数据处理系统即微控制器U1、与微控制器U1的通讯联络端口连接的地震信息采集电路、报警信号输出电路、复位电路、时钟电路及配套的电源电路;本发明设计合理、结构紧凑且使用方便。
Description
技术领域
本发明涉及用于保护电梯安全的地震监测设备、装置及方法。
背景技术
我国是一个多地震国家,20世纪以来发生6级以上地震近800次,据说有70%的电梯安装在地震带上,而大多数的电梯并不具备相应的预警装置。在地震发生时,只能人为的采取应急对策,处于完全被动的境地。在极其短促的时间内作出有效反应和逃出险境几乎是不可能的。目前,国内在电梯的地震监测进行运行管制方面几乎是空白。在国际上,日本电梯的抗震标准虽然比较完善,电梯的地震管制运行已经有了很大的发展,但是成本较高。在我国,由于地区差异性较大,就目前的状况来看,电梯地震监测方面的安全管制存在着很大的局限性。此外,随着我国的城市建设速度不断加快,高层建筑越来越多,电梯已经成为一个普遍的运行工具。作为一种保障用户安全的基本措施,电梯地震监测仪已经在行业中成为必须解决的技术问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题总的来说是提供一种用于保护电梯安全的地震监测设备、装置及方法,电梯装置,可以是具有地震监测设备的电梯装置。本发明的设计目的是为电梯的安全运行提供监测预警装置,该仪器与电梯运行管理系统配合可以对发生的地震信息作出快速反应,从而使正在电梯中的用户快速逃离避险、防止快速坠落。
为解决上述问题,本发明所采取的技术方案是:
本发明中监测设备包括地震信息采集处理模块、与电梯控制系统通讯的通讯板以及提供触点信号的继电器,其外壳包括盒盖和盒体组成。外壳有效防止工具、电线或其他异物侵入,防止滴水侵入等。其中,
地震信息采集处理模块,包括数据处理系统即微控制器U1、与微控制器U1的通讯联络端口连接的地震信息采集电路、报警信号输出电路、复位电路、时钟电路及配套的电源电路。其中关键的设计是:
地震信息采集电路,采用了高精度低功耗的三轴加速度传感器,以采集地震时地面X/Y/Z三个方向的地面运动加速度,将加速度信号处理为数字信号送至微控制器U1的数据端口;
微控制器U1,对地震信息采集电路输入的振动信号经过滤波处理,数据修正、条件判断,生成报警触发信号并按照预设警示等级分类发送到报警信号输出电路;
报警信号输出电路将报警信号传递到通讯板上;通讯板与电梯运行控制系统进行通讯,实现地震时对电梯的控制。
本发明采用低噪声、高灵敏度的三轴MEMS加速度传感器来采集地震加速度,输出相应的电信号。MEMS加速度传感器其有较高的动态范围、较宽的频率响应,低失真度、高灵敏度、较小的轴向干扰等都是传统的地震检波器无法企及的。
传感器采集出的地震信号经过转换后进入微控制器U1,微控制器中采用精确、快速的地震事件算法,能够在1秒之内判断出地震事件是否发生,并立即输出触发信号,大大提高了地震感知报警工作的响应时间。同时低通滤波的处理方法,保证了数据采集的准确性,大大降低了误动作的几率。
本发明设计中可有两路触点输出,报警信号输出电路分别为一级烈度触点输出,二级烈度触点输出,分别接入通讯板,对电梯进行控制。
一级烈度触点输出是仪器较低的地震运动加速度的输出,是最低级别的输出,用来判断可能会发生地震,如果在一定时间内没有二级烈度的地面振动的信号,则接收电梯控制系统的复位信号后自动复位;
二级烈度触点输出为对应较高地面运动加速度的输出,不能自动复位,需要工作人员检查后进行手动复位。
以上的设计对可能发生的地震形成了有效的预警机制,对电梯的安全运行提供了保障。
本发明不同于其它电梯地震监测仪的是,本发明的报警信号是通过一种通讯板与电梯主板进行通讯,提供报警信息。同时对于较低级别的报警,电梯主板回馈复位信号给通讯板控制地震仪恢复正常工作。其中通讯板与电梯主板之间的通讯参数是可以进行设置的,以适应不同电梯的功能需求。
一种电梯装置,其特征在于:包括安装在楼中的电梯井架、设置在各层的楼层外门装置和/或设置在电梯间装置上的电梯间装置。
本发明具备自检功能,经程序设定可以实现人工手动自检和自动定时自检,由控制系统发出自检指令,地震信息检测模块接收指令后进行自检。如果自检失败则发出报警信号,大大提高了设备运行的可靠性。
本发明可扩展为具备数据存储功能,实现记录报警信息包括报警时间、报警等级,便于维保人员查验。
本发明可扩展配套上位机软件,与软件通讯,传输报警记录,通过软件设置检测设备报警阈值,读取设备参数设置情况。
本发明可扩展为具有备用电源,当主电源失效时可启动备用电源,备用电源可至少维持设备48小时正常工作。启用主电源时可给备用电源充电,保证备用电源使用时电量充足。
基于通讯功能本发明可以实现地震组网,由一组带有地震监测仪的子监测站、以及设置在区域中心的带有配套管理软件的总控中心、借助拓扑网络形成区域地震监测网系统。总控中心所辖区域内任意一台地震监测仪借助三轴加速度传感器在线采集当地地表垂直位移和水平位移的加速度值、并按照规定时序传给总控中心,当地震监测仪的U1传输、处理中判定指标异常后触发报警信号,报警信息在总控中心汇总、加注标识码,所有地震监测仪所采集的垂直位移和水平位移的加速度值过网络发送给总控中心的专用数据库存储。
本发明设计合理、成本低廉、结实耐用、安全可靠、操作简单、省时省力、节约资金、结构紧凑且使用方便。
附图说明
图1为本发明的结构示意框图。
图2为本发明的电源电路。
图3为本发明的地震信息采集系统。
图4为本发明的数据处理系统(微控制器)。
图5为本发明的时钟电路。
图6为本发明的复位电路。
图7为本发明的报警信号输出电路。
图8为本发明的手动自检电路。
图9是本发明的流程控制示意图。
图10是本发明的电梯结构示意图。
图11是本发明的外门结构示意图。
图12是本发明的内门结构示意图。
图13是本发明的钢索使用结构示意图。
图14是本发明的减震结构示意图。
图15是本发明的弹簧结构示意图。
其中:1、电梯井架;2、楼层外门装置;3、顶部安全装置;4、电梯间装置;5、地震监测仪壳体;6、地震传感器;7、地震继电器;8、地震通讯板;9、楼层外门件;10、井架立轨;11、外门循环带;12、外门牵引卡座;13、顶部应急减速座;14、楼层应急空档;15、楼层应急弹簧座;16、楼层外门锁合装置;17、锁合中间转轴;18、锁合跷跷板;19、锁合尾板;20、锁合配重;21、锁合端头钩;22、锁合L托座;23、锁合背面弹性斜座;24、锁合钥匙轴;25、锁合扇形齿轮;26、锁合齿轮轴;27、锁合活动前挡板;28、锁合活动配重块;29、锁合活动限位块;30、内门件;31、内门驱动卡座;32、内门被动卡座;33、开合磁力表座吸块;34、内门开合装置;35、开合钢化玻璃罩;36、开合敲击按钮;37、开合驱动手柄;38、开合齿轮轴;39、开合从动齿条;40、提拉钢索;41、钢索固定底板;42、钢索应急对轮;43、钢索应急径向离心弹簧;44、钢索应急抱合卡座;45、电梯底部;46、防震装置;47、防震摆动簧;48、防震共振球;49、防震谐振簧;50、防震悬挂刺球;51、防震内胆;52、防震外壳体;53、防震充气内腔;54、防震连接管;55、防震横向导向壳体;56、防震伸出手臂;57、防震顶出弹簧;58、防震蓄能插锥;59、防震下降配重;60、减震底板架;61、减震敲击头;62、减震钢化玻璃卡板;63、减震缓冲弹簧;64、减震活动载板;65、减震导向槽;66、减震驱动斜楔卡座;67、减震上外沿帽;68、减震敲击弹性锥体;69、减震底部弹簧;70、减震气动弹簧阀体;71、减震卡位锥体。
具体实施方式
如图1-15,本发明中监测设备包括地震信息采集处理模块、与电梯控制系统通讯的通讯板以及提供触点信号的继电器。
如图2所示,电源电路包括电源接头J1、电源芯片IC1、IC2,电源电阻、电源电容C1-C9、电源二极管TVS、D1、D2,电源电感L1、L4、CZ1及CZ2;
电源接头J1接入市电其输出端3输入为直流DC12伏电压,输出端1接地,在输出端3与输出端1之间并接电源瞬态二极管TVS;
直流DC12伏电压经过电源滤波单元输出电源Vin接电源芯片IC1;电源滤波单元包括依次串接在输出端3输入线路上的电源电感L1与电源二极管D1及并接在输出端3与输出端1之间的电源极性电容C1与电源电容C2;
电源芯片IC1将直流DC12伏电压转为直流DC5伏电压输出,其一路接后续电路,一路经由电源芯片IC2转为直流DC3.3伏电压输出;5伏和3.3伏电压分别为后续电路提供电源。
其中,电源芯片IC1端口BACK一路通过电源电容C3接地,一路接电源电感L4的输出端;电源芯片IC1端口电源Vout一路通过电源二极管D2反接地稳压,一路接电源电感L4的输入端;电源电感L4的输出端通过电源极性电容C4接地并输出电源VCC端;电源VCC端接电源芯片IC2的输入端Vin,电源芯片IC2的输入端Vin通过并接的电源电容C6及C7接地;电源芯片IC2的输入端Vout输出直流DC3.3伏电压并通过电源电容C8、C9接地;
3、地震信息采集系统
如图3所示,数据采集系统包括三轴加速度传感器模块、采集三极管以及电阻;
三轴加速度传感器模块,接电源芯片IC2的输入端Vout供电;端口SCK接采集电阻R26接采集三极管Q2的发射极,三极管Q2集电极接地,基极通过采集电阻R24接微控制器U1的SCK0端;采集三极管Q2的发射极接电源芯片IC2的输入端Vout供电,采集电阻R24输出端通过采集电阻R23接电源芯片IC1端口电源Vout;端口MOSI、端口MISO、端口SS分别电连接微控制器U1的端口MOSI0、端口MISO0、端口SS0;
在设备工作的过程中,加速度传感器芯片与微控制器之间保持数据传输,将采集到的最原始的震动加速度值传递给微控制器,微控制器对这些数据进行运算处理和分析判断。
4、数据处理系统(微控制器)
如图4所示,微控制器电路包括微控制器U1、晶振Y1及电阻与电容;微控制器采用ATMEL公司的MEGA32单片机。微控制器接收加速度信号,并进行数据预处理,滤波处理以及一系列的运算和判定。
晶振Y1接在微控制器U1端脚7、8之间;微控制器U1端脚7、8分别通过对应控制电容C11、C10接地;端口VCC接入电源;
5、时钟电路
如图5所示,时钟电路包括时钟芯片U3及电阻、电容;当发生地震报警或自检失败时,将当前时间存储至数据处理系统。
6、复位电路
如图6所示,复位电路通过光耦将外部复位信号传递给控制器芯片。外部复位信号通过reset1、reset2传递给光耦G1(P181),经由光耦处理将复位信号传递给微控制器UI端口RESET,微控制器接收信号后进行处理实现设备复位。
复位电路包括外部复位信号端reset1、reset2,复位电容C23、复位电阻R31及光耦G1;
复位电容C23输入端分别接外部复位信号端reset2及电源,光耦G1输入端分别接外部复位信号端reset1及复位电容C23输出端;
光耦G1输出端接微控制器UI端口RESET;
7、报警信号输出电路
如图7所示,报警信号输出电路分为一级报警和二级报警,触发报警时通过控制器系统控制相应的继电器进行报警信号输出。
微控制器UI通过端口JDQ1经过报警电阻R25接报警三极管Q5基极,报警三极管Q5发射极接地,集电极接入继电器JDQ1的控制端并通过报警二极管D3接电源,继电器JDQ1的控制端控制对应报警信号输出;
8、手动自检电路
如图8所示,手动自检电路,包括用于触发微控制器UI的key端的自检按键,以将按键信号传递给微控制器UI,微控制器UI根据预制程序发出自检指令依次实现设备的各级报警状态,从而检测设备各级报警功能是否正常。
9、具体工作流程
如图9所示,首先,电源电路接电;然后,三轴加速度传感器模块采集当前加速度初始值;之后,在电梯运行中或地震发生时,三轴加速度传感器模块实时批量采集三个轴向加速度值;随后,根据预设频率,通过低通滤波模块出去高频振动波;再后,微处理器U1进行数据修正并进行数据运算处理,进而判断是否达到报警条件;后来,如果没有达到报警条件,不报警,继续监测;
其中,如果达到报警条件,报警信号传递到通讯板,通讯板将信号传递到电梯控制系统,同时记录报警时间,同时进行一级报警并判断是否触发二级烈度阈值,其中经由通讯板给继电器发送一级报警复位信号;
其次,如果处于二级报警,人工输入复位信号复位,停止报警。
如图10-15所示,本实施例的电梯装置,包括安装在楼中的电梯井架1、设置在各层的楼层外门装置2和/或设置在电梯间装置上的电梯间装置4。
在电梯井架1中设置有井架立轨10;楼层外门装置2包括设置每层的对开的楼层外门件9、设置在楼层外门件9上方的外门循环带11、分别设置在外门循环带11上行段与下行段上且带动对应楼层外门件9开合的外门牵引卡座12;
电梯间装置4包括对开的内门件30;在内门件30上设置有用于升降时分别进入到对应楼层外门件9上的外门牵引卡座12中的内门驱动卡座31及内门被动卡座32;内门件30具有用于被破碎的视窗;
装置至少包括以下方案之一;
a,在电梯间装置4上设置有防坠装置;
b,楼层外门装置2包括楼层外门锁合装置16;
c,在电梯间装置4上设置有地震监测仪壳体5,在地震监测仪壳体5中设置有权利要求1的地震监测设备;在地震监测仪壳体5设置有地震传感器6采用三轴加速度传感器,通讯板为地震通讯板8,继电器为地震继电器7;
d,在电梯间装置4上设置有内门开合装置34;
e,在电梯间装置4上设置有防震装置46;
f,在楼中的电梯间装置4的机房处设置地震监测设备。
其中,针对方案b,楼层外门锁合装置16包括垂直水平设置在其一楼层外门件9上部的锁合中间转轴17;在锁合中间转轴17上摆动设置有锁合跷跷板18;在锁合跷跷板18尾端向下倾斜设置有锁合尾板19,锁合尾板19位于外门牵引卡座12上方;在锁合跷跷板18头端设置有锁合配重20与锁合端头钩21;
在其二楼层外门件9上部设置有锁合L托座22,锁合L托座22的立板远离楼层外门件9结合缝,在锁合L托座22的立板上通过弹簧连接有在锁合L托座22的横板上移动的锁合背面弹性斜座23;
在锁合L托座22靠近结合缝一侧设置有锁合钥匙轴24,在锁合钥匙轴24上键连接有锁合扇形齿轮25,锁合扇形齿轮25啮合有锁合齿轮轴26,在锁合齿轮轴26外侧壁上径向设置有锁合活动前挡板27及锁合活动配重块28;锁合齿轮轴26具有扭簧,以使得锁合齿轮轴26摆动;
锁合钥匙轴24的钥匙孔位于楼层外门件9正面板上,当钥匙插入锁合钥匙轴24中打开并驱动锁合钥匙轴24旋转摆动;
在其二楼层外门件9上设置有锁合活动限位块29,以与锁合活动前挡板27接触并限定锁合钥匙轴24旋转角度;
锁合端头钩21在锁合配重20作用下进入到竖直状态的锁合活动前挡板27与锁合背面弹性斜座23之间的间隙中;
电梯间装置下行在进对应的外门牵引卡座12前,下压锁合尾板19,以使得锁合端头钩21与锁合L托座22分离;
针对方案d,内门开合装置34包括设置在其一内门件30内壁上的开合钢化玻璃罩35,在开合钢化玻璃罩35上设置有用于手工破碎开合钢化玻璃罩35的开合敲击按钮36,在开合钢化玻璃罩35中设置有开合驱动手柄37,在开合驱动手柄37上设置有在内门件30上的开合齿轮轴38,在另一内门件30上设置有用于与开合齿轮轴38啮合的开合从动齿条39,以开合内门件30;
在两个内门件30之间设置有用于磁力吸合的开合磁力表座吸块33;
针对方案a,防坠装置包括设置在电梯间装置4上的顶部安全装置3;
顶部安全装置3包括下端用于连接电梯间装置4且上端连接卷扬机的提拉钢索40;在卷扬机所在钢索固定底板41上或电梯间装置4顶部安装有钢索应急对轮42,在钢索应急对轮42外侧壁上设置有钢索应急径向离心弹簧43,以连接有钢索应急抱合卡座44;
在钢索应急对轮42离心力作用下,钢索应急抱合卡座44离心抱合提拉钢索40;
在井架立轨10底部设置有顶部应急减速座13,以承载下落的电梯间装置4;
针对方案e,防震装置46包括设置在电梯底部45上的防震装置46;
防震装置46包括上端悬挂在电梯底部45上的防震摆动簧47,在防震摆动簧47下端连接有防震共振球48,在防震共振球48下端通过防震谐振簧49连接有防震悬挂刺球50;
在电梯底部45下方设置有防震外壳体52,在防震外壳体52内腔中设置有防震内胆51,在防震外壳体52与防震内胆51之间设置有充斥有高压气体的防震充气内腔53;防震悬挂刺球50位于防震内胆51中,当防震悬挂刺球50振幅大于设定振幅后,防震悬挂刺球50刺破对应防震充气内腔53,以放气;
防震连接管54下端与防震充气内腔53内腔连通,在电梯间装置4箱体上的防震横向导向壳体55;在防震横向导向壳体55内腔中水平伸缩有防震伸出手臂56;在防震横向导向壳体55上水平连接有位于防震横向导向壳体55内腔中的防震顶出弹簧57,在防震连接管54上端设置有防震蓄能插锥58,在防震充气内腔53气压作用下,以插入到防震顶出弹簧57中并阻挡伸出;在井架立轨10上设置有位于楼层外门件9两侧下部的楼层应急空档14,在楼层应急空档14设置有楼层应急弹簧座15;防震下降配重59,设置在防震蓄能插锥58下方,当防震充气内腔53放气后,在防震下降配重59作用下,防震蓄能插锥58离开防震顶出弹簧57,防震顶出弹簧57将防震伸出手臂56推出,且防震伸出手臂56悬臂端坐落到防震顶出弹簧57上;
针对方案e,防震装置46包括设置在电梯底部45上的减震底板架60,在减震底板架60上设置有朝下的减震敲击头61,减震敲击头61下端具有减震敲击弹性锥体68;减震敲击头61上端具有减震上外沿帽67;
在减震底板架60下方设置有用于被减震敲击弹性锥体68下压震碎的减震钢化玻璃卡板62,在减震底板架60上方设置有减震活动载板64,在减震活动载板64下端连接有减震缓冲弹簧63的上端;减震缓冲弹簧63下端与电梯底部45的固定板接触,减震缓冲弹簧63被减震钢化玻璃卡板62卡接限位蓄能;
在减震底板架60上设置有减震导向槽65,在减震导向槽65中滑动有减震驱动斜楔卡座66,减震驱动斜楔卡座66的U型卡头横向进出于减震上外沿帽67下方。
在电梯底部45下方设置有减震底部弹簧69,防震充气内腔53通过管路连接有减震气动弹簧阀体70,在减震气动弹簧阀体70的阀杆上连接有减震卡位锥体71,减震卡位锥体71用于插入减震底部弹簧69中。
本实施例的用于地震保护电梯安全控制方法,借助于电梯装置;
其包括以下策略之一;
策略一,当电梯加速度超过设定阈值时,首先,通过防震摆动簧47与防震谐振簧49增大振幅,防震共振球48与防震悬挂刺球50产生共振,防震悬挂刺球50刺破防震内胆51以放气减压;然后,在防震下降配重59作用下,防震蓄能插锥58离开防震顶出弹簧57,防震顶出弹簧57将防震伸出手臂56推出,防震伸出手臂56悬臂端坐落到下一层的防震顶出弹簧57上;
策略二,当需要从里面打开电梯逃生时,首先,旋转开合磁力表座吸块33的磁向,实现正负极抵消消磁;然后,按下开合敲击按钮36,破碎开合钢化玻璃罩35,露出开合驱动手柄37;其次,手动旋转开合驱动手柄37使得开合齿轮轴38旋转,以通过开合从动齿条39对开两个内门件30;
策略三,当需要从外面打开电梯救援或维修时,首先,插入钥匙通过锁合钥匙轴24带动锁合扇形齿轮25旋转,使得锁合扇形齿轮25与锁合齿轮轴26分离,在扭簧或锁合活动配重块28作用下,锁合齿轮轴26摆动,使得锁合活动前挡板27变为水平状态;然后,从外面直接打开楼层外门件9;
策略四,当电梯间装置4下落速度或振动幅度大于设定阈值时,首先,在钢索应急对轮42离心力作用下,钢索应急抱合卡座44离心抱合提拉钢索40,以制动或减速,同时,乘坐电梯人用脚推动减震驱动斜楔卡座66在减震导向槽65中滑动,U型卡头横向与减震上外沿帽67分离;然后,减震敲击弹性锥体68下压震碎减震钢化玻璃卡板62;其次,减震钢化玻璃卡板62碎裂,减震缓冲弹簧63释能上顶减震活动载板64以缓冲下降对人的冲力;在有,减震驱动斜楔卡座66的8、根据权利要求7的电梯装置,在电梯底部45下方设置有减震底部弹簧69,防震充气内腔53通过管路连接有减震气动弹簧阀体70,在减震气动弹簧阀体70的阀杆上连接有减震卡位锥体71,减震卡位锥体71用于插入减震底部弹簧69中。
电梯井架1为支撑,楼层外门装置2为楼道门,顶部安全装置3实现升降提升,电梯间装置4为内门,楼层外门件9为常用件,井架立轨10为常用件,外门循环带11为常用件,外门牵引卡座12实现对合开,顶部应急减速座13对加速下降的电梯间实现缓冲承载,楼层应急弹簧座15实现卡合托载,楼层外门锁合装置16为优选,锁合中间转轴17为支点,锁合跷跷板18,锁合尾板19下摆动后打开,通过锁合配重20复位开合,锁合端头钩21实现锁合,锁合L托座22实现托载,锁合背面弹性斜座23方便上部的时候柔性兼容,锁合钥匙轴24通过锁合扇形齿轮25及锁合齿轮轴26实现应急开合,锁合活动前挡板27实现工作时锁死,锁合活动配重块28或扭簧实现自动复位,锁合活动限位块29实现卡位,内门驱动卡座31,内门被动卡座32实现驱动,开合磁力表座吸块33可以人工或自动消磁以开合,开合敲击按钮36打碎玻璃应急,开合驱动手柄37通过开合齿轮轴38带动开合从动齿条39旋转,钢索应急径向离心弹簧43在低速时回拉钢索应急抱合卡座44以与钢索分离,防震摆动簧47,防震共振球48,防震谐振簧49,扩大振幅。防震悬挂刺球50以便破防震内胆51,防震充气内腔53具有压缩空气,防震横向导向壳体55为缸体,防震伸出手臂56类似柱塞,防震顶出弹簧57实现顶出,防震蓄能插锥58实现蓄能卡位,防震下降配重59实现分离,减震敲击头61可以实现减震钢化玻璃卡板62的敲碎,使得减震缓冲弹簧63释放势能,减震活动载板64上托人以使得缓冲。
本发明实现了地震监测,安全逃生,缓冲减震,方便楼层外抢救,防坠落卡接,防坠落减速等多种功能。
Claims (9)
1.一种用于保护电梯安全的地震监测设备,其特征在于:包括地震信息采集处理模块、与电梯控制系统通讯的通讯板以及提供触点信号的继电器。
2.根据权利要求1所述的用于保护电梯安全的地震监测设备,其特征在于:地震信息采集处理模块,包括数据处理系统即微控制器U1、与微控制器U1的通讯联络端口连接的地震信息采集电路、报警信号输出电路、复位电路、时钟电路及配套的电源电路;
地震信息采集电路,采用三轴加速度传感器,以采集地震时地面X/Y/Z三个方向的地面运动加速度,将加速度信号处理为数字信号送至微控制器U1的数据端口;
微控制器U1,对地震信息采集电路输入的振动信号经过滤波处理,数据修正、条件判断,生成报警触发信号并按照预设警示等级分类发送到报警信号输出电路;
报警信号输出电路将报警信号传递到通讯板上;通讯板与电梯运行控制系统进行通讯,实现地震时对电梯的控制;
传感器采集出的地震信号经过转换后进入微控制器U1,微控制器中采用地震事件算法判断出地震事件是否发生,并输出触发信号;
报警信号输出电路分别为一级烈度触点输出,二级烈度触点输出,分别接入通讯板,对电梯进行控制。
一级烈度触点输出是仪器较低的地震运动加速度的输出,是最低级别的输出,用来判断可能会发生地震,如果在一定时间内没有二级烈度的地面振动的信号,则接收电梯控制系统的复位信号后自动复位;
二级烈度触点输出为对应较高地面运动加速度的输出,不能自动复位,需要工作人员检查后进行手动复位;
微控制器U1电连接有具备数据存储功能,实现记录报警信息包括报警时间、报警等级,便于维保人员查验;
微控制器U1配套上位机软件,与软件通讯,传输报警记录,通过软件设置检测设备报警阈值,读取设备参数设置情况;
微控制器U1具有备用电源,当主电源失效时可启动备用电源;启用主电源时给备用电源充电,保证备用电源使用时电量充足。
通讯板为地震组网的一部分,地震组网包括带有地震监测仪的子监测站、以及设置在区域中心的带有配套管理软件的总控中心、基于拓扑网络形成区域地震监测网系统;总控中心所辖区域内任意一台地震监测仪借助三轴加速度传感器在线采集当地地表垂直位移和水平位移的加速度值、并按照规定时序传给总控中心;
当微控制器U1传输、处理中判定指标异常后触发报警信号,报警信息在总控中心汇总、加注标识码,所有地震监测仪所采集的垂直位移和水平位移的加速度值过网络发送给总控中心的专用数据库存储。
3.根据权利要求1所述的用于保护电梯安全的地震监测设备,其特征在于:电源电路包括电源接头J1、电源芯片IC1、IC2,电源电阻、电源电容C1-C9、电源二极管TVS、D1、D2,电源电感L1、L4、CZ1及CZ2;
电源接头J1接入市电其输出端3输入为直流电压,输出端1接地,在输出端3与输出端1之间并接电源瞬态二极管TVS;
直流电压经过电源滤波单元输出电源Vin接电源芯片IC1;电源滤波单元包括依次串接在输出端3输入线路上的电源电感L1与电源二极管D1及并接在输出端3与输出端1之间的电源极性电容C1与电源电容C2;
电源芯片IC1将直流电压降压输出为后续电路提供电源,其一路接后续电路,一路经由电源芯片IC2转为直流电压输出;
其中,电源芯片IC1端口BACK一路通过电源电容C3接地,一路接电源电感L4的输出端;电源芯片IC1端口电源Vout一路通过电源二极管D2反接地稳压,一路接电源电感L4的输入端;电源电感L4的输出端通过电源极性电容C4接地并输出电源VCC端;电源VCC端接电源芯片IC2的输入端Vin;
电源芯片IC2的输入端Vin通过并接的电源电容C6及C7接地;电源芯片IC2的输入端Vout输出直流DC3.3伏电压并通过电源电容C8、C9接地;
数据采集系统包括三轴加速度传感器模块、采集三极管以及电阻;
三轴加速度传感器模块,接电源芯片IC2的输入端Vout供电;端口SCK接采集电阻R26接采集三极管Q2的发射极,三极管Q2集电极接地,基极通过采集电阻R24接微控制器U1的SCK0端;采集三极管Q2的发射极接电源芯片IC2的输入端Vout供电,采集电阻R24输出端通过采集电阻R23接电源芯片IC1端口电源Vout;端口MOSI、端口MISO、端口SS分别电连接微控制器U1的端口MOSI0、端口MISO0、端口SS0;
微控制器电路包括微控制器U1、晶振Y1及电阻与电容;晶振Y1接在微控制器U1端脚7、8之间;微控制器U1端脚7、8分别通过对应控制电容C11、C10接地;端口VCC接入电源;
时钟电路包括时钟芯片U3及电阻、电容;当发生地震报警或自检失败时,将当前时间存储至数据处理系统。
复位电路通过光耦将外部复位信号传递给控制器芯片;外部复位信号通过reset1、reset2传递给光耦G1,经由光耦处理将复位信号传递给微控制器UI端口RESET,微控制器接收信号后进行处理实现设备复位;
复位电路包括外部复位信号端reset1、reset2,复位电容C23、复位电阻R31及光耦G1;
复位电容C23输入端分别接外部复位信号端reset2及电源,光耦G1输入端分别接外部复位信号端reset1及复位电容C23输出端;
光耦G1输出端接微控制器UI端口RESET;
报警信号输出电路分为一级报警和二级报警,触发报警时通过控制器系统控制相应的继电器进行报警信号输出;
微控制器UI通过端口JDQ1经过报警电阻R25接报警三极管Q5基极,报警三极管Q5发射极接地,集电极接入继电器JDQ1的控制端并通过报警二极管D3接电源,继电器JDQ1的控制端控制对应报警信号输出;
手动自检电路,包括用于触发微控制器UI的key端的自检按键,以将按键信号传递给微控制器UI,微控制器UI根据预制程序发出自检指令依次实现设备的各级报警状态,从而检测设备各级报警功能是否正常。
4.一种用于保护电梯安全的地震监测方法,其特征在于:借助于地震监测设备;
首先,电源电路接电;然后,三轴加速度传感器模块采集当前加速度初始值;之后,在电梯运行中或地震发生时,三轴加速度传感器模块实时批量采集三个轴向加速度值;随后,根据预设频率,通过低通滤波模块出去高频振动波;再后,微处理器U1进行数据修正并进行数据运算处理,进而判断是否达到报警条件;后来,如果没有达到报警条件,不报警,继续监测;
其中,如果达到报警条件,报警信号传递到通讯板,通讯板将信号传递到电梯控制系统,同时记录报警时间,同时进行一级报警并判断是否触发二级烈度阈值,其中经由通讯板给继电器发送一级报警复位信号;
其次,如果处于二级报警,人工输入复位信号复位,停止报警。
5.一种电梯装置,其特征在于:包括安装在楼中的电梯井架(1)、设置在各层的楼层外门装置(2)和/或设置在电梯间装置上的电梯间装置(4)。
6.根据权利要求5所述的电梯装置,其特征在于:在电梯井架(1)中设置有井架立轨(10);楼层外门装置(2)包括设置每层的对开的楼层外门件(9)、设置在楼层外门件(9)上方的外门循环带(11)、分别设置在外门循环带(11)上行段与下行段上且带动对应楼层外门件(9)开合的外门牵引卡座(12);
电梯间装置(4)包括对开的内门件(30);在内门件(30)上设置有用于升降时分别进入到对应楼层外门件(9)上的外门牵引卡座(12)中的内门驱动卡座(31)及内门被动卡座(32);内门件(30)具有用于被破碎的视窗;
装置至少包括以下方案之一;
a,在电梯间装置(4)上设置有防坠装置;
b,楼层外门装置(2)包括楼层外门锁合装置(16);
c,在电梯间装置(4)上设置有地震监测仪壳体(5),在地震监测仪壳体(5)中设置有权利要求1的地震监测设备;在地震监测仪壳体(5)设置有地震传感器(6)采用三轴加速度传感器,通讯板为地震通讯板(8),继电器为地震继电器(7);
d,在电梯间装置(4)上设置有内门开合装置(34);
e,在电梯间装置(4)上设置有防震装置(46);
f,在楼中的电梯间装置(4)的机房处设置有权利要求1的地震监测设备。
7.根据权利要求6所述的电梯装置,其特征在于:其中,针对方案b,楼层外门锁合装置(16)包括垂直水平设置在其一楼层外门件(9)上部的锁合中间转轴(17);在锁合中间转轴(17)上摆动设置有锁合跷跷板(18);在锁合跷跷板(18)尾端向下倾斜设置有锁合尾板(19),锁合尾板(19)位于外门牵引卡座(12)上方;在锁合跷跷板(18)头端设置有锁合配重(20)与锁合端头钩(21);
在其二楼层外门件(9)上部设置有锁合L托座(22),锁合L托座(22)的立板远离楼层外门件(9)结合缝,在锁合L托座(22)的立板上通过弹簧连接有在锁合L托座(22)的横板上移动的锁合背面弹性斜座(23);
在锁合L托座(22)靠近结合缝一侧设置有锁合钥匙轴(24),在锁合钥匙轴(24)上键连接有锁合扇形齿轮(25),锁合扇形齿轮(25)啮合有锁合齿轮轴(26),在锁合齿轮轴(26)外侧壁上径向设置有锁合活动前挡板(27)及锁合活动配重块(28);锁合齿轮轴(26)具有扭簧,以使得锁合齿轮轴(26)摆动;
锁合钥匙轴(24)的钥匙孔位于楼层外门件(9)正面板上,当钥匙插入锁合钥匙轴(24)中打开并驱动锁合钥匙轴(24)旋转摆动;
在其二楼层外门件(9)上设置有锁合活动限位块(29),以与锁合活动前挡板(27)接触并限定锁合钥匙轴(24)旋转角度;
锁合端头钩(21)在锁合配重(20)作用下进入到竖直状态的锁合活动前挡板(27)与锁合背面弹性斜座(23)之间的间隙中;
电梯间装置下行在进对应的外门牵引卡座(12)前,下压锁合尾板(19),以使得锁合端头钩(21)与锁合L托座(22)分离;
针对方案d,内门开合装置(34)包括设置在其一内门件(30)内壁上的开合钢化玻璃罩(35),在开合钢化玻璃罩(35)上设置有用于手工破碎开合钢化玻璃罩(35)的开合敲击按钮(36),在开合钢化玻璃罩(35)中设置有开合驱动手柄(37),在开合驱动手柄(37)上设置有在内门件(30)上的开合齿轮轴(38),在另一内门件(30)上设置有用于与开合齿轮轴(38)啮合的开合从动齿条(39),以开合内门件(30);
在两个内门件(30)之间设置有用于磁力吸合的开合磁力表座吸块(33);
针对方案a,防坠装置包括设置在电梯间装置(4)上的顶部安全装置(3);
顶部安全装置(3)包括下端用于连接电梯间装置(4)且上端连接卷扬机的提拉钢索(40);在卷扬机所在钢索固定底板(41)上或电梯间装置(4)顶部安装有钢索应急对轮(42),在钢索应急对轮(42)外侧壁上设置有钢索应急径向离心弹簧(43),以连接有钢索应急抱合卡座(44);
在钢索应急对轮(42)离心力作用下,钢索应急抱合卡座(44)离心抱合提拉钢索(40);
在井架立轨(10)底部设置有顶部应急减速座(13),以承载下落的电梯间装置(4);
针对方案e,防震装置(46)包括设置在电梯底部(45)上的防震装置(46);
防震装置(46)包括上端悬挂在电梯底部(45)上的防震摆动簧(47),在防震摆动簧(47)下端连接有防震共振球(48),在防震共振球(48)下端通过防震谐振簧(49)连接有防震悬挂刺球(50);
在电梯底部(45)下方设置有防震外壳体(52),在防震外壳体(52)内腔中设置有防震内胆(51),在防震外壳体(52)与防震内胆(51)之间设置有充斥有高压气体的防震充气内腔(53);防震悬挂刺球(50)位于防震内胆(51)中,当防震悬挂刺球(50)振幅大于设定振幅后,防震悬挂刺球(50)刺破对应防震充气内腔(53),以放气;
防震连接管(54)下端与防震充气内腔(53)内腔连通,在电梯间装置(4)箱体上的防震横向导向壳体(55);在防震横向导向壳体(55)内腔中水平伸缩有防震伸出手臂(56);在防震横向导向壳体(55)上水平连接有位于防震横向导向壳体(55)内腔中的防震顶出弹簧(57),在防震连接管(54)上端设置有防震蓄能插锥(58),在防震充气内腔(53)气压作用下,以插入到防震顶出弹簧(57)中并阻挡伸出;在井架立轨(10)上设置有位于楼层外门件(9)两侧下部的楼层应急空档(14),在楼层应急空档(14)设置有楼层应急弹簧座(15);防震下降配重(59),设置在防震蓄能插锥(58)下方,当防震充气内腔(53)放气后,在防震下降配重(59)作用下,防震蓄能插锥(58)离开防震顶出弹簧(57),防震顶出弹簧(57)将防震伸出手臂(56)推出,且防震伸出手臂(56)悬臂端坐落到防震顶出弹簧(57)上;
针对方案e,防震装置(46)包括设置在电梯底部(45)上的减震底板架(60),在减震底板架(60)上设置有朝下的减震敲击头(61),减震敲击头(61)下端具有减震敲击弹性锥体(68);减震敲击头(61)上端具有减震上外沿帽(67);
在减震底板架(60)下方设置有用于被减震敲击弹性锥体(68)下压震碎的减震钢化玻璃卡板(62),在减震底板架(60)上方设置有减震活动载板(64),在减震活动载板(64)下端连接有减震缓冲弹簧(63)的上端;减震缓冲弹簧(63)下端与电梯底部(45)的固定板接触,减震缓冲弹簧(63)被减震钢化玻璃卡板(62)卡接限位蓄能;
在减震底板架(60)上设置有减震导向槽(65),在减震导向槽(65)中滑动有减震驱动斜楔卡座(66),减震驱动斜楔卡座(66)的U型卡头横向进出于减震上外沿帽(67)下方。
8.根据权利要求7所述的电梯装置,其特征在于:在电梯底部(45)下方设置有减震底部弹簧(69),防震充气内腔(53)通过管路连接有减震气动弹簧阀体(70),在减震气动弹簧阀体(70)的阀杆上连接有减震卡位锥体(71),减震卡位锥体(71)用于插入减震底部弹簧(69)中。
9.一种用于地震保护电梯安全控制方法,其特征在于:借助于电梯装置;
其包括以下策略之一;
策略一,当电梯加速度超过设定阈值时,首先,通过防震摆动簧(47)与防震谐振簧(49)增大振幅,防震共振球(48)与防震悬挂刺球(50)产生共振,防震悬挂刺球(50)刺破防震内胆(51)以放气减压;然后,在防震下降配重(59)作用下,防震蓄能插锥(58)离开防震顶出弹簧(57),防震顶出弹簧(57)将防震伸出手臂(56)推出,防震伸出手臂(56)悬臂端坐落到下一层的防震顶出弹簧(57)上;
策略二,当需要从里面打开电梯逃生时,首先,旋转开合磁力表座吸块(33)的磁向,实现正负极抵消消磁;然后,按下开合敲击按钮(36),破碎开合钢化玻璃罩(35),露出开合驱动手柄(37);其次,手动旋转开合驱动手柄(37)使得开合齿轮轴(38)旋转,以通过开合从动齿条(39)对开两个内门件(30);
策略三,当需要从外面打开电梯救援或维修时,首先,插入钥匙通过锁合钥匙轴(24)带动锁合扇形齿轮(25)旋转,使得锁合扇形齿轮(25)与锁合齿轮轴(26)分离,在扭簧或锁合活动配重块(28)作用下,锁合齿轮轴(26)摆动,使得锁合活动前挡板(27)变为水平状态;然后,从外面直接打开楼层外门件(9);
策略四,当电梯间装置(4)下落速度或振动幅度大于设定阈值时,首先,在钢索应急对轮(42)离心力作用下,钢索应急抱合卡座(44)离心抱合提拉钢索(40),以制动或减速,同时,乘坐电梯人用脚推动减震驱动斜楔卡座(66)在减震导向槽(65)中滑动,U型卡头横向与减震上外沿帽(67)分离;然后,减震敲击弹性锥体(68)下压震碎减震钢化玻璃卡板(62);其次,减震钢化玻璃卡板(62)碎裂,减震缓冲弹簧(63)释能上顶减震活动载板(64)以缓冲下降对人的冲力;在有,减震驱动斜楔卡座(66)的8、根据权利要求7所述的电梯装置,其特征在于:在电梯底部(45)下方设置有减震底部弹簧(69),防震充气内腔(53)通过管路连接有减震气动弹簧阀体(70),在减震气动弹簧阀体(70)的阀杆上连接有减震卡位锥体(71),减震卡位锥体(71)用于插入减震底部弹簧(69)中。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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