CN113104690A - 用于检测高速电梯轿厢内气压的检测装置和检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于检测高速电梯轿厢内气压的检测装置和检测系统。所述检测装置包括：检测模块，用于获取高速电梯轿厢内的气压值以及轿厢的实时速度值；数据处理模块，用于根据实时速度值计算轿厢的高度值并根据气压值和高度值生成气压曲线；数据传输模块，用于将气压曲线传输至客户端，或者将气压值和实时速度值或高度值传输至客户端。本发明提供的检测装置结构紧凑且功能齐全，可拆卸可便携，基于检测模块获取的高速电梯轿厢内的气压值以及轿厢的实时速度值生成气压曲线，并将各数据传输至客户端，使得客户端获取实时气压，进而根据气压数据及时的采取合理措施进行气压平衡，减轻乘客在搭乘高速电梯时的耳鸣现象，提高搭乘人员的舒适度。

Description

用于检测高速电梯轿厢内气压的检测装置和检测系统

技术领域

本发明涉及高速电梯轿厢内气压检测领域，具体而言，涉及一种用于检测高速电梯轿厢内气压的检测装置和检测系统。

背景技术

在这个飞速发展的时代，建筑的层数也在不断升高，面对这些高层建筑，高速电梯在实际项目中的应用越来越多。由于电梯轿厢需要一定的透气性，因此无法做到完全密封，而随着轿厢的速度不断增大，轿厢内的气压也会随之变化，导致乘客在乘坐高速电梯时感受到不同程度的耳鸣现象，这很大程度上影响了乘客的舒适感，因此，需要检测高速电梯轿厢内气压并使其平衡。

由于电梯轿厢内的压力随电梯运行不断变化，所以首先需要解决如何实时测量轿厢内的气压这一主要问题。

发明内容

为解决上述现有技术存在的问题，本发明实施方式提供了一种用于检测高速电梯轿厢内气压的检测装置和检测系统，其能够实时检测电梯轿厢内的气压并发送给客户端，便于运维人员采取相应的措施。

根据本发明的第一方面，本发明实施方式提供了一种用于检测高速电梯轿厢内气压的检测装置，其包括：检测模块，用于获取高速电梯轿厢内的气压值以及所述轿厢的实时速度值；数据处理模块，用于根据所述实时速度值计算得到所述轿厢的高度值并根据所述气压值和所述高度值生成气压曲线；数据传输模块，用于将所述气压曲线传输至客户端，或者将所述气压值和所述实时速度值或所述高度值传输至客户端。

本发明上述实施方式基于检测模块获取高速电梯轿厢内的气压值以及轿厢的实时速度值，并根据上述数据生成气压曲线，以及将各数据传输至客户端，使得客户端获取实时气压，进而采取合理的措施进行气压平衡，减轻乘客在搭乘高速电梯时的耳鸣现象，提高搭乘人员的舒适度。同时，检测模块、数据处理模块和数据传输模块安装在同一装置中，结构紧凑、规格较小、安装简易、可拆卸且功能齐全，可以达到可便携的目的。

在本发明的一些实施方式中，所述检测装置还包括：显示器，用于显示所述气压曲线，或者显示所述气压值和所述实时速度值或所述高度值。

在本发明的一些实施方式中，所述检测模块包括用于检测所述高速电梯轿厢内的气压的气压传感器和用于检测所述轿厢的实时速度的速度传感器。

在本发明的一些实施方式中，所述数据处理模块还用于对来自所述气压传感器和速度传感器的数据进行去除异常点和去除趋势项的处理，筛选出有效的气压值和实时速度值，并根据所述有效的气压值和实时速度值生成所述气压曲线。

本发明上述实施方式通过数据处理模块对数据的去除异常点和去除趋势项处理，能够筛选出更为正确的数据描绘气压曲线。

在本发明的一些实施方式中，所述去除异常点的处理包括：所述气压值由大到小顺序排列，其中，相邻两项气压值中的前一气压值与后一气压值之间的比值为所述相邻两项气压值的阶跃度；当所述相邻两项气压值的阶跃度小于阶跃度临界值时，将所述相邻两项气压值作为异常点剔除。

在本发明的一些实施方式中，所述去除趋势项的处理包括：通过变分模态分解算法计算所述气压值中的趋势项，并去除所述趋势项。

在本发明的一些实施方式中，所述显示器包括：存储器，用于存储计算机程序；处理器，用于执行所述计算机程序以执行下述操作：实现包括用户的注册、登陆和删除、以及限制非法进入系统的用户信息管理；实现电梯基本信息管理和轿厢内气压信息管理，其中，电梯基本信息包括设备代码、出产编号、额定速度，所述轿厢内气压信息包括轿厢内气压历次检测数据的原始数据和分析结果；实现系统参数配置，所述系统参数包括气压传感器、速度传感器的采样频率、信号处理的滤波参数、气压的上限值和下限值，并进行传感器的标定；实现包括分析轿厢内气压-速度关系、时间-气压关系、气压波形图和峰值的信号分析；实现报告的生成，其中，供用户选择的报告内容包括单位、设备代码、气压检测时域图和频谱图、轿厢内气压检测历次结果对比图、电梯运行过程中轿厢内气压超标的时间和位置、气压运行趋势。

本发明上述实施方式通过显示器对用户信息、电梯信息、系统参数配置进行管理，以及对信号进行分析并生成报告，能够在现场设置系统运行参数、现场统计分析气压数据、现场出具气压检测测试报告，直观且方便地实现了轿厢内的气压检测。

根据本发明的第二方面，本发明实施方式提供了一种用于检测高速电梯轿厢内气压的检测系统，其包括本发明前述第一方面的检测装置和客户端；所述客户端根据从所述检测装置接收到的气压曲线与标准气压曲线提供是否对所述高速电梯轿厢进行抽气或补气处理的指示。

本发明上述实施方式通过客户端接收检测装置传输的气压曲线与标准气压曲线，并确定是否对高速电梯轿厢进行抽气或补气处理的指示，能够及时地进行气压平衡，减轻乘客在搭乘高速电梯时的耳鸣现象，提高搭乘人员的舒适度。

在本发明的一些实施方式中，所述客户端确定所述接收到的气压曲线高于所述标准气压曲线，则提供需要对所述高速电梯轿厢进行抽气处理的指示；所述客户端确定所述接收到的气压曲线低于所述标准气压曲线，则提供需要对所述高速电梯轿厢进行补气处理的指示。

在本发明的一些实施方式中，所述检测装置与所述客户端无线连接。

由上述可知，本发明实施方式提供的用于检测高速电梯轿厢内气压的检测装置和检测系统，基于检测模块获取高速电梯轿厢内的气压值以及轿厢的实时速度值，并根据上述数据生成气压曲线，以及将各数据传输至客户端，使得客户端获取实时气压，进而采取合理的措施进行气压平衡，减轻乘客在搭乘高速电梯时的耳鸣现象，提高搭乘人员的舒适度。同时，检测模块、数据处理模块和数据传输模块安装在同一装置中，结构紧凑、规格较小、安装简易、可拆卸且功能齐全，可以达到可便携的目的。

附图说明

图1是根据本发明一种实施方式的用于检测高速电梯轿厢内气压的检测装置的概略结构示意图；

图2是根据本发明一种实施方式的用于检测高速电梯轿厢内气压的检测系统的概略架构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式对本发明的各个方面进行详细阐述。其中，众所周知的模块、单元、部件及其相互之间的连接或操作没有示出或未作详细说明。并且，所描述的特征、架构或功能可在一个或一个以上实施方式中以任何方式组合。本领域技术人员应当理解，下述的各种实施方式只用于举例说明，而非用于限制本发明的保护范围。还可以容易理解，本文所述和附图所示的各实施方式中的模块或部件或操作方式可以按各种不同配置进行组合和设计。

下面对本文中使用的术语进行简要说明。

无线AP：无线接入点，AP：Access Point。

GPRS：General packet radio service，通用无线分组业务。

labview：一种程序开发环境。

VMD：Variational mode decomposition，变分模态分解算法。

IMF：Intrinsic Mode Function，本征模态函数。

范数：具有“长度”概念的函数。其中，L₂范数是指向量各元素的平方和然后求平方根。

ADMM：Alternating Direction Method of Multipliers，交替方向乘子法/乘子交替方向法。

图1是根据本发明一种实施方式的用于检测高速电梯轿厢内气压的检测装置的概略结构示意图。

如图1所示，检测装置1包括检测模块11、数据处理模块12以及数据传输模块13。在可选的实施方式中，所述检测装置1还可以包括显示器14。

检测模块11用于获取高速电梯轿厢内的气压值以及所述轿厢的实时速度值。在一种实施方式中，检测模块11可以包括用于检测高速电梯轿厢内的气压的气压传感器和用于检测轿厢的实时速度的速度传感器。

数据处理模块12用于根据所述检测模块11获取的实时速度值计算得到所述轿厢的高度值，并根据所述检测模块11获取的气压值和所述高度值生成气压曲线。在一种实施方式中，数据处理模块还用于对来自气压传感器和速度传感器的数据进行去除异常点和去除趋势项的处理，筛选出有效的气压值和实时速度值，并根据所述有效的气压值和实时速度值生成气压曲线。通过数据处理模块对数据的去除异常点和去除趋势项处理，能够筛选出更为正确的数据描绘气压曲线，以得到更加准确的气压曲线。

其中，去除异常点的处理可以包括：将所述气压值由大到小顺序排列，其中，相邻两项气压值中的前一气压值与后一气压值之间的比值为所述相邻两项气压值的阶跃度；当所述相邻两项气压值的阶跃度小于阶跃度临界值时，将所述相邻两项气压值作为异常点剔除。

在一种实施方式中，本发明实施方式给出通过统计判断的方法对样本进行异常值分析与处理的示例。例如：为了减少异常数据和粗大误差的影响，利用跳跃度法去除幅值波动较大的异常数据，具体方法如下：

将检测装置获取到的一组气压数据x(1),x(2),...,x(n-1),x(n)按照由大到小的顺序进行排列，用x(k+1)/x(k)表示数据的跳跃度。依据统计学的基本原理：如果存在异常数据，则数据列左端的异常数据为异常大值，数据列右端的异常数据为异常小值。如果x(k+1)/x(k)的比值有比较大的起落，则说明数据出现了突变或者说可能存在异常的数据。一般情况下如果数据的跳跃性比较小，则该数据较稳定，可视为正常数据。同时，可以设定一个临界值代表跳跃度的大小，保留在该值以上的数据，剔除在该值以下的数据，从而实现跳跃度法的异常点处理。

此外，针对检测装置获取到的轿厢的实时速度值也可以通过上述方法进行去除异常点的处理。

在本发明实施方式中，去除趋势项的处理可以包括：通过变分模态分解算法(Variational mode decomposition，VMD)计算气压值中的趋势项，并去除所述趋势项。

在一种实施方式中，首先，通过变分模态分解算法将输入信号分解为多个本征模态IMF(Intrinsic Mode Function)分量，并将所述IMF分量定义为下述式(1)形式的信号：

其中，t为时间，u_k(t)为所述IMF分量，A_k(t)为瞬时幅值，且A_k(t)≥0，

为瞬时相位，且

其次，假设每个模态分量都紧凑地围绕一个中心频率分布且带宽有限，中心频率会随着分解变化而变化。则根据VMD算法中变分问题的核心为：以输入信号f(t)等于IMF分量之和为前提，寻找最小的IMF分量的预估带宽之和，具体方法如下：

(a)针对每个IMF分量u_k(t)，通过希尔伯特变换构造解析信号，并通过混合指数调谐各自估计中心频率的方法，将每个IMF分量的频谱调制到相应的基频带上，得到下述式(2)形式的信号梯度：

其中，u_k为k个IMF分量；ω_k为各个IMF分量的中心频率；j表示虚数单位；δ(t)为狄拉克函数；

(b)通过解调信号的高斯平滑度以及式(2)表示的信号梯度的平方L₂范数，估计出各个IMF分量的带宽，构造如下述式(3)形式的变分问题：

(c)为求取前述式(3)中的约束变分问题，引入参数α和拉格朗日乘法算子λ(t)，其中参数α为较大的正数且在高斯噪声存在的情况下仍可保证信号的重构精度，拉格朗日算子λ(t)使得约束条件保持严格性，构造的扩展拉格朗日表达式如下述式(4)：

其中，采用乘法算子交替方向法解决变分模型，通过交替更新

寻求扩展的拉格朗日鞍点，所述拉格朗日鞍点即变分模型的最优解，具体求解步骤如下：

步骤(1)：令n＝0，初始化

步骤(2)：执行循环：n＝n+1，n为迭代次数；

步骤(3)：对所有ω＞0的分量，更新u_k、ω_k；

其中，

的更新求解过程如下：

首先在频域内根据下述式(5)得出

对应的频域函数，而后对式(5)进行傅里叶逆变换，即可得到时域内的IMF分量。

其中，

的更新求解方法如下述式(6)所示：

步骤(4)：根据下述式(7)更新λ：

步骤(5)：对于给定判别精度e＞0，若满足下述式(8)的条件，则停止迭代，否则返回执行步骤(2)：

基于VMD分解趋势项去除算法的核心为

的求取。由式(6)得到的

相当于模态函数功率谱的重心，会随着趋势项的大小而改变。如果趋势项r(t)的功率谱重心频率ω_r(t)在原始信号f(t)的功率谱中起主导作用，即ω_f(t)的频率谱重心处于5Hz以下时，分解后提取的一阶IMF分量为输入信号的趋势项r(t)。

根据上述步骤可知，变分模态分解处理信号前需要设置参数：参数α和分解层数k。其中参数α的取值会影响分解精度，其取值越低各IMF分量的带宽越大，反之越小。根据采集的气压信号或实时速度值的长度与采样频率等因素，确定VMD分解中输入参数α的值；分解层数k可以固定取值为2。再提取出1阶IMF分量，此分量即为信号的趋势项，由此，将原始信号除去该趋势项即可得到对应的无趋势信号。

数据传输模块13用于将所述气压曲线传输至客户端，或者将所述气压值和所述实时速度值或所述高度值传输至客户端。例如，数据传输模块13可以通过无线网络将数据直接发送至客户端对应的目标地址，数据传输模块13也可以通过无线网络将数据发送至预设的存储器中，供客户端主动获取。

采用本发明实施方式的上述检测装置，基于检测模块获取高速电梯轿厢内的气压值以及轿厢的实时速度值，并根据上述数据生成气压曲线，以及将各数据传输至客户端，使得客户端获取实时气压，进而采取合理的措施进行气压平衡，减轻乘客在搭乘高速电梯时的耳鸣现象，提高搭乘人员的舒适度。同时，检测模块、数据处理模块和数据传输模块安装在同一组件--检测装置中，结构紧凑、规格较小、安装简易、可拆卸且功能齐全，可以达到可便携的目的，并且，将整个检测装置放置在电梯中任意位置即可，而不会改变原有电梯结构，而且也不会与电梯其他部分发生干涉，因而可以适用于大部分电梯。

参照图1，在一些实施方式中，检测装置还可包括显示器14，用于显示数据处理模块12生成的气压曲线，或者显示气压值和实时速度值或高度值。

在可选的实施方式中，显示器包括：存储器，用于存储计算机程序；处理器，用于执行所述计算机程序以执行下述操作：实现包括用户的注册、登陆和删除、以及限制非法进入系统的用户信息管理；实现电梯基本信息管理和轿厢内气压信息管理，其中，电梯基本信息包括设备代码、出产编号、额定速度，所述轿厢内气压信息包括轿厢内气压历次检测数据的原始数据和分析结果；实现系统参数配置，所述系统参数包括气压传感器、速度传感器的采样频率、信号处理的滤波参数、气压的上限值和下限值，并进行传感器的标定；实现包括分析轿厢内气压-速度关系、时间-气压关系、气压波形图和峰值的信号分析；实现报告的生成，其中，供用户选择的报告内容包括单位、设备代码、气压检测时域图和频谱图、轿厢内气压检测历次结果对比图、电梯运行过程中轿厢内气压超标的时间和位置、气压运行趋势。

通过显示器对用户信息、电梯信息、系统参数配置进行管理，以及对信号进行分析并生成报告，能够在现场设置系统运行参数、现场统计分析气压数据、现场出具气压检测测试报告，直观且方便地实现了轿厢内的气压检测。

可选的，当气压曲线不正常时，可以提供报警提示，以提醒工作人员电梯轿厢内的气压偏高还是偏低。

图2是根据本发明一种实施方式的用于检测高速电梯轿厢内气压的检测系统的概略架构示意图。

如图2所示，所述检测系统包括：上述的检测装置1和客户端2，客户端2根据从检测装置1接收到的气压曲线与标准气压曲线提供是否对所述高速电梯轿厢进行抽气或补气处理的指示。在一种实施方式中，检测装置1和客户端2之间无线连接。可选的，若检测装置1和客户端2无线连接的信号不足时，可追加安装信号中继器，方便客户端远程观察实时气压变化的。

其中，客户端2提供指示的方法具体如下：客户端确定接收到的气压曲线高于标准气压曲线，则提供需要对高速电梯轿厢进行抽气处理的指示；客户端确定接收到的气压曲线低于标准气压曲线，则提供需要对高速电梯轿厢进行补气处理的指示。

参照图2，客户端2可以包括数据接收模块21和显示屏22。数据接收模块21用于接收数据传输模块13发送的气压曲线，或者轿厢内的气压值和轿厢的实时速度值或轿厢的高度值；显示屏22用于展示数据接收模块21接收到的数据。

由上述可知，本发明实施方式的上述检测系统具有结构简单，数据直观，成本低等特点，而且各模块结构紧凑，安装简易、可拆卸可便携，同时不改变原有的电梯结构，并且，上述检测系统不会与电梯内其他系统发生干涉。

根据图2中的检测系统，检测模块11中的传感器采集的模拟信号通过数据处理模块12转变成数字信号。此时，数字信号可以通过示波器显示，判断数据是否有效，也可以通过数据传输模块13中的无线AP(无线接入点，AP：Access Point)等模块将数据发送到客户端软件，供软件分析处理。可选的，无线传输部分由无线AP、无线接收网关、WIFI串口服务模块、GPRS(General packet radio service，通用无线分组业务)模块、信号发生器组成，若信号传输不良则添加一个中继器，用于实现检测装置1接收基于labview的软件命令，并向电脑发送传感器测量的数据，检测装置1中的各部分模块集合于基于控制主板便捷式仪器，由恒流源进行供电，完成数据传输模块13中的信号与远程终端(客户端2)中数据的双向转发工作。

最后应说明的是：以上实施方式仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施方式对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施方式技术方案的精神和范围。因此本发明的保护范围应以权利要求为准。

Claims (10)

1.一种用于检测高速电梯轿厢内气压的检测装置，其特征在于，所述检测装置包括：

检测模块，用于获取高速电梯轿厢内的气压值以及所述轿厢的实时速度值；

数据处理模块，用于根据所述实时速度值计算得到所述轿厢的高度值并根据所述气压值和所述高度值生成气压曲线；

数据传输模块，用于将所述气压曲线传输至客户端，或者将所述气压值和所述实时速度值或所述高度值传输至客户端。

2.如权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述检测装置还包括：

显示器，用于显示所述气压曲线，或者显示所述气压值和所述实时速度值或所述高度值。

3.如权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述检测模块包括用于检测所述高速电梯轿厢内的气压的气压传感器和用于检测所述轿厢的实时速度的速度传感器。

4.如权利要求3所述的检测装置，其特征在于，所述数据处理模块还用于对来自所述气压传感器和速度传感器的数据进行去除异常点和去除趋势项的处理，筛选出有效的气压值和实时速度值，并根据所述有效的气压值和实时速度值生成所述气压曲线。

5.如权利要求4所述的检测装置，其特征在于，所述去除异常点的处理包括：

将所述气压值由大到小顺序排列，其中，相邻两项气压值中的前一气压值与后一气压值之间的比值为所述相邻两项气压值的阶跃度；

当所述相邻两项气压值的阶跃度小于阶跃度临界值时，将所述相邻两项气压值作为异常点剔除。

6.如权利要求4所述的检测装置，其特征在于，所述去除趋势项的处理包括：

通过变分模态分解算法计算所述气压值中的趋势项，并去除所述趋势项。

7.如权利要求2所述的检测装置，其特征在于，所述显示器包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序以执行下述操作：实现包括用户的注册、登陆和删除、以及限制非法进入系统的用户信息管理；实现电梯基本信息管理和轿厢内气压信息管理，其中，电梯基本信息包括设备代码、出产编号、额定速度，所述轿厢内气压信息包括轿厢内气压历次检测数据的原始数据和分析结果；实现系统参数配置，所述系统参数包括气压传感器、速度传感器的采样频率、信号处理的滤波参数、气压的上限值和下限值，并进行传感器的标定；实现包括分析轿厢内气压-速度关系、时间-气压关系、气压波形图和峰值的信号分析；实现报告的生成，其中，供用户选择的报告内容包括单位、设备代码、气压检测时域图和频谱图、轿厢内气压检测历次结果对比图、电梯运行过程中轿厢内气压超标的时间和位置、气压运行趋势。

8.一种用于检测高速电梯轿厢内气压的检测系统，其特征在于，所述检测系统包括如权利要求1至7中任意一项所述的检测装置和客户端；

所述客户端根据从所述检测装置接收到的气压曲线与标准气压曲线提供是否对所述高速电梯轿厢进行抽气或补气处理的指示。

9.如权利要求8所述的检测系统，其特征在于，所述客户端确定所述接收到的气压曲线高于所述标准气压曲线，则提供需要对所述高速电梯轿厢进行抽气处理的指示；

所述客户端确定所述接收到的气压曲线低于所述标准气压曲线，则提供需要对所述高速电梯轿厢进行补气处理的指示。

10.如权利要求8所述的检测系统，其特征在于，所述检测装置与所述客户端无线连接。

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