CN113184666A - 一种加装电梯沉降数据采集系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种加装电梯沉降数据采集系统及方法，包括：固定在既有建筑物上的位置编码装置，所述位置编码装置与设置在电梯轿厢设定位置的读头相配合，以记录电梯轿厢在竖直方向的运行、停车平层的绝对位置数据；设置在电梯钢结构主体与既有建筑物之间的直线位移传感器，所述直线位移传感器用于获取电梯钢结构与既有建筑物的相对位置偏移量；数据处理单元，被配置为接收绝对值位置数据以及相对位置偏移量数据，基于两者的偏差形成电梯在不同运行位置、不同运行工况和/或不同运行季节下的绝对位置数据与电梯钢结构主体沉降量之间的关联关系。

Description

一种加装电梯沉降数据采集系统及方法

技术领域

本发明涉及加装电梯数据监测技术领域，尤其涉及一种加装电梯沉降数据采集系统及方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

既有建筑加装电梯近年受到社会广泛关注，是市场需要、政府支持的社会和民生工程；对既有建筑压缩“拆迁”，鼓励“旧改”也将是未来的发展趋势，因此，加装电梯产品具有极大的市场需求和容量空间。

通常地，既有建筑加装电梯采用钢结构井道，电梯设备置于其中。由于电梯主体与既有建筑属于两个完全不同基础、不同施工、不同年代的构造物，因此，在既有建筑物之外加装电梯存在二者因材料、基础、构造方法、建设年代不同等原因，产生金属材料的热变形、弹塑变形以及两个基础之间的不均匀沉降等问题，这将导致电梯运行故障，甚至既有建筑结构被破坏、墙体开裂等安全事故。而目前由于加装电梯的应用时间短，相关数据的收集和处理不完善，从而在加装电梯的设计方面缺乏数据积累。譬如，目前加装电梯的钢结构主体一般采用等强度设计，容易造成安全强度不足或裕量过剩，无法考虑轿厢位置、运行季节、运行工况以及热变形等条件对于电梯钢结构沉降的影响；因此，采取技术措施，尽早布局既有建筑加装电梯的数据监测与分析，对于评估电梯设计、安装、使用、维护诸环节的安全具有重要的意义。

现有技术下，数据的采集一般采用在既有建筑物与电梯主体之间、电梯部件如井道、机房、导轨、底坑、轿厢等部位设置开关式传感器，仅能实现设置阙值信号的通、断控制，难以实现数据的分析利用。另外一个问题是，现有技术监测电梯结构沉降未能与电梯运行工况关联，而这是影响加装电梯主体结构沉降变形的重要原因之一。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种加装电梯沉降数据采集系统及方法，利用直接位置测量方式作为数据采集系统的参照系；将电梯运行工况(如空载上、下，满载上、下，偏载及分区段运行)与电梯的沉降相关联，以实现电梯钢结构沉降在不同条件下的变化趋势分析。

在一些实施方式中，采用如下技术方案：

一种加装电梯沉降数据采集系统，包括：

固定在既有建筑物上的位置编码装置，所述位置编码装置与设置在电梯轿厢设定位置的读头相配合，以记录电梯轿厢在竖直方向的运行、停车平层的绝对位置数据；

设置在电梯钢结构主体与既有建筑物之间的直线位移传感器，所述直线位移传感器用于获取电梯钢结构与既有建筑物的相对位置偏移量；

数据处理单元，被配置为接收绝对值位置数据以及相对位置偏移量数据，基于两者的偏差形成电梯在不同运行位置、不同运行工况和/或不同运行季节下的绝对位置数据与电梯钢结构主体沉降量之间的关联关系。

进一步地，所述位置编码装置固定在与既有建筑物连接的连接件上，所述连接件分为上下两组，分别设置在电梯运行的上下极限位置之外，位置编码装置的两端分别与连接件连接。

进一步地，所述直线位移传感器的一端与电梯钢结构主体连接，另一端与所述连接件连接。

进一步地，在电梯运行过程中，所述数据处理单元根据记录的绝对值位置数据以及相对位置偏移量数据，计算各个单位时刻两个数据的偏差，基于所述偏差值形成电梯在不同运行工况、不同运行时间及不同运行位置下的绝对位置数据与电梯钢结构主体沉降量之间的关联关系曲线。

进一步地，将电梯在不同运行工况下的运行数据进行分类，分别计算每一运行工况数据类别下，不同单位时刻两个数据的偏差，基于所述偏差值形成电梯在不同运行工况下的绝对位置数据与电梯钢结构主体沉降量之间的关联关系曲线。

进一步地，将电梯在不同季节下的运行数据进行分类，分别计算各季节运行数据类别下，不同单位时刻两个数据的偏差，基于所述偏差值形成电梯在不同季节下运行的绝对位置数据与电梯钢结构主体沉降量之间的关联关系曲线。

进一步地，在不同的季节运行数据下，进一步对不同的电梯运行工况数据进行分类，分别计算每一类别数据下在不同单位时刻两个数据的偏差，基于所述偏差值形成电梯在不同季节下、不同运行工况下的绝对位置数据与电梯钢结构主体沉降量之间的关联关系曲线。

进一步地，还包括：预警模块，被配置为用于在所述电梯钢结构主体与既有建筑物的相对位置偏移量超过设定的阈值范围时，进行预警提示。

在另一些实施方式中，采用如下技术方案：

一种加装电梯系统，包括上述的加装电梯沉降数据采集系统。

在另一些实施方式中，采用如下技术方案：

一种加装电梯沉降数据采集方法，包括：

接收电梯轿厢在竖直方向的运行、停车平层的绝对位置数据，以及电梯钢结构与既有建筑物的相对位置偏移量数据；

分别计算电梯在不同季节、不同运行工况、和/或不同运行位置下的绝对位置数据与相对位置偏移量数据的偏差值；

基于所述偏差值形成电梯在不同运行位置、不同运行工况和/或不同运行季节下的绝对位置数据与电梯钢结构主体沉降量之间的关联关系。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明将电梯主体的沉降信息与电梯运行关联，将电梯运行季节、运行工况与电梯主体结构的沉降、位移数据进行关联，为加装电梯设计师在进行电梯结构、配置计算设计时，提供了大量的一手数据，对于提高电梯设计的本质安全、兼顾经济性具有重要意义。

(2)本发明将位置编码装置设置在两组连接件之间，由于连接件与既有建筑物固定连接，其位置不会随电梯钢结构主体的沉降而发生偏移，因此，通过该位移编码装置获取的电梯轿厢位置，为绝对位置数据，该数据作为电梯钢结构主体沉降的参考数据，能够提高数据偏差计算的准确率。

(3)本发明在实现加装电梯沉降数据采集的同时，充分利用了电梯设备的控制器和报警装置，无需另外增加装置，能够实现报警功能，满足现有技术标准中关于电梯电气系统应作为一个系统设计的技术要求，减少了故障点和次生故障出现的几率。

(4)本发明可在电梯运行的每个区段、时段、速度、载荷对电梯主体沉降的影响进行分析，及时采取纠正预防措施，避免和消除安全隐患，是本质安全设计的重要举措。

(5)本发明采用可编程计算机数据管理，数据的大量、长期积累，能够形成大数据信息，为加装电梯的结构设计、寿命提供科学依据。

本发明的其他特征和附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本方面的实践了解到。

附图说明

图1为本发明实施例中的加装电梯沉降数据采集系统结构示意图；

图2为本发明实施例中连接件的连接方式示意图；

图3为本发明实施例中加装电梯沉降数据采集过程示意图；

图4为本发明实施例中各工况下电梯的绝对位置数据与钢结构主体沉降量之间的关系曲线示意图；

其中，1.既有建筑物，2.电梯钢结构主体，3.位置编码装置，4.直线位置传感器，5.连接件，6.电梯轿厢，7.固定节点，8.门洞。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

实施例一

在一个或多个实施方式中，公开了一种加装电梯沉降数据采集系统，参照图1，包括：

(1)固定在既有建筑物1上的位置编码装置3，位置编码装置3与设置在电梯轿厢6设定位置的读头相配合，以记录电梯轿厢6在竖直方向的运行、停车平层(即门洞8)的绝对位置数据；

本实施例中，位置编码装置3与连接件5连接，连接件5分别固定在建筑的上下两端。具体设计上，连接件5通过电梯钢结构主体上设置的孔位，伸入电梯钢结构主体内部，以便适合与电梯读头联系。

参照图1和图2，连接件5为钢结构制作的两套悬臂梁(上悬臂梁和下悬臂梁)，分别固定在既有建筑的上、下适当位置，该位置应满足电梯行程对绝对值编码装置的信号控制要求，即设置在电梯运行的极限位置之外。

位置编码装置3与设置在电梯轿厢6设定位置的读头相配合，以记录电梯轿厢6在竖直方向的运行、停车平层的绝对位置数据；

具体地，位置编码装置3设置在上下两组连接件5之间，位置编码装置3 的两端分别与连接件5连接，位置编码装置3的设置方向与电梯轿厢运行的方向一致。

本实施例中，位置编码装置3具体为线性绝对值井道位置编码器系统(linearPulse generator，以下简称：LPG)，LPG作为电梯运行、平层的位置定位装置，其通过电梯控制系统进行的位置自学习获得的数据是本技术的定位参照系(位置参考系统，positionalreference system以下简称：PRS)。所述PRS采用磁记录信息，电梯运行、停车、平层的位置是绝对值位置，不受电梯钢结构主体2变形(如沉降)的影响。

电梯初始化，电梯控制系统与LPG系统通过读头与磁栅之间的相对运动进行位置运行，建立起该电梯垂直方向的运行、停车平层的绝对值位置记录，并在电梯正常使用时，控制电梯的运行、停车和平层位置。

(3)设置在电梯钢结构主体2与既有建筑物1之间的直线位移传感器，直线位移传感器用于获取电梯钢结构与既有建筑物1的相对位置偏移量；

本实施例中，直线位移传感器的一端与连接件5连接，另一端与电梯钢结构主体2结构连接。

直线位置传感器4用于记录电梯钢结构主体2与既有建筑之间的位置变化信号，当加装电梯的钢结构因运行工况、热力、时效、基础不均匀沉降以及其它外力影响变形时，直线位置传感器4能够记录这些变化，并将信号通过通讯方式(如RS485，但不限于)向数据处理单元发送，用于加装电梯钢结构主体2 与电梯运行沉降数据的分析处理。

直线位置传感器4具有通讯功能，可以采用电子尺。电子尺具有mm级的线性精度(0.1％FS，行程+50mm)并带有通讯接口，初始化目的节点的定位设定为+0mm，当电梯钢结构主体2与既有建筑之间未发生不均匀沉降或热变形时，电梯钢结构与既有建筑的相对位移为0，直线位置传感器4没有记录到线性位移；当电梯钢结构发生沉降或热变形时，电梯钢结构与既有建筑的相对位移则不为 0；当相对位置偏移量超出设定的阈值范围(-t,t)时，视为电梯钢结构主体2发生沉降(比如>t认为是热胀、结构变形或气候影响；<-t认为基础沉降、冷缩或结构变形，但不限于)。

直线移动距离选型为建筑设计技术规范对加装电梯所依附的既有建筑沉降允许的沉降数据范围内。

(4)数据处理单元，被配置为接收绝对值位置数据以及相对位置偏移量数据，基于两者的偏差形成电梯在不同运行位置、不同运行工况和/或不同运行季节下的绝对位置数据与电梯钢结构主体2沉降量之间的关联关系。

数据处理单元为一个数据接收、计算、存储、处理和数据输出以及超过阙值报警的计算机管理平台。该单元能够连续性的记录电梯运行区域、工况、时段、周期、季节产生的绝对位置数据与相对位置偏移量数据之间的偏差值，形成电梯在不同运行位置、不同运行工况和/或不同运行季节下的绝对位置数据与电梯钢结构主体2沉降量之间的关联关系曲线；

所述的关联关系曲线可以包括：

在电梯运行过程中，所述数据处理单元根据记录的绝对值位置数据以及相对位置偏移量数据，计算各个单位时刻两个数据的偏差，基于所述偏差值形成电梯在不同运行位置下的绝对位置数据与电梯钢结构主体2沉降量之间的关联关系曲线。

将电梯在不同运行工况(包括但不限于：空载上下、半载上下、满载上下、平层停车等)下的运行数据进行分类，分别计算每一运行工况数据类别下，不同单位时刻两个数据的偏差，基于所述偏差值形成电梯在不同运行工况下的绝对位置数据与电梯钢结构主体2沉降量之间的关联关系曲线，参见图4。

将电梯在不同季节下的运行数据进行分类，分别计算各季节运行数据类别下，不同单位时刻两个数据的偏差，基于所述偏差值形成电梯在不同季节下运行的绝对位置数据与电梯钢结构主体2沉降量之间的关联关系曲线。

进一步地，在不同的季节运行数据下，进一步对不同的电梯运行工况数据进行分类，分别计算每一类别数据下在不同单位时刻两个数据的偏差，基于所述偏差值形成电梯在不同季节下、不同运行工况下的绝对位置数据与电梯钢结构主体2沉降量之间的关联关系曲线。

需要说明的是，单位时刻可以选择设定的时间段，比如：1小时、一天、一个月或者一年等等，可以根据实际需要进行选择。

这些数据形成大数据信息，储存于暂存盘，可用于显示终端或打印；这些数据可以为同样区域、规格、用途的加装电梯装设提供设计参考，供电梯设计师对加装电梯的结构、型式、配置、寿命作出预期，为加装电梯的设计计算提供重要的基础数据。

如果监测到的电梯钢结构主体2沉降量数据未超出边界阈值，系统无限循环，如监测到的电梯钢结构主体2沉降量数据超出边界阈值，则视为电梯存在安全风险，系统循环打断，启动报警装置。

本实施例位置编码装置3记录了加装电梯的绝对值位置信号，直线型位移传感器记录了电梯钢结构主体2相对于建筑的位移信号，形成电梯关于气候、时间、工况对于建筑沉降之间的数据关系，是一种数据资产。

本实施例电梯沉降监测数据的参照系是既有建筑，而既有建筑相对于电梯不容易发生位置变化；监测沉降信号由一个直线型位置传感装置完成，布线简单；不改变、不影响电梯设备的机械电气布置和配置，有利于电梯的安全运行和维护。

实施例二

在一个或多个实施方式中，公开了一种加装电梯系统，包括实施例一中所述的加装电梯沉降数据采集系统。

实施例三

在一个或多个实施方式中，公开了一种加装电梯沉降数据采集方法，包括以下过程：

(1)电梯初始化，电梯控制系统基于LPG进行自学习，获得电梯井道的绝对值距离信号，在预定位置(如电梯上、下端站点，但不限于)设置具有通讯功能的固定节点7(锚节点)，这些节点的任务是获取电梯运行指令及自身位置信号的数据包，作为绝对值位置数据并与上位机通讯传送信号；当然，固定节点7的位置和数量可以根据实际需要进行选择；

电子尺是带通讯接口的直线定位传感装置(选型规则：定位精度mm级即可满足建筑和电梯相关技术标准要求)，是目的节点。其任务是，响应上位机发出的通讯指令，传送相对位置偏移量数据，相对位置偏移量数据的设计为允许在建筑设计规范对该加装电梯所依附的既有建筑沉降许可的范围内直线移动。

(2)电梯运行(包括空载上下、半载上下、满载上下、平层停车)各工况，当电梯在固定节点7位置平层停车时，固定节点7将绝对值位置数据向数据处理单元传送，数据处理单元向目的节点发出要求响应的指令，目的单元向数据处理单元发送相对位置偏移量数据，数据处理单元调用定位算法，计算出绝对值位置数据与相对位置偏移量数据之间的偏差值，基于这些偏差值形成电梯在不同运行位置、不同运行工况和/或不同运行季节下的绝对位置数据与电梯钢结构主体2沉降量之间的关联关系。

这些数据可以储存于暂存盘，可用于显示终端或打印。

(3)如相对位置偏移量数据未超出边界阈值范围，系统无限循环，如相对位置偏移量数据超出边界阈值范围信号，则视为电梯存在安全风险，系统循环打断，启动报警装置。

参照图3，具体的运行过程如下：

初始化系统。电梯运行定位指令。电梯运行。

固定节点7向数据处理单元发出响应指令，报送绝对位置数据信号。

数据处理单元向目的节点发出测距指令，目的单元响应，测距，报送相对位置偏移量数据信号。

数据处理单元调用定位算法，计算出绝对值位置数据与相对位置偏移量数据之间的偏差值；

如偏差数据在允许范围之内，系统无限循环，保存本次的信息，暂存，用于分析处理。

如偏差数据超出阈值范围，数据处理单元流程打断，向电梯控制系统发出报警信号，记录故障情况。

在电梯保养时，可根据电梯平层定位的变化或新的需求，通过自学习，重新定义PGL编码装置的距离数据，以便重新定义PRS参照系。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种加装电梯沉降数据采集系统，其特征在于，包括：

固定在既有建筑物上的位置编码装置，所述位置编码装置与设置在电梯轿厢设定位置的读头相配合，以记录电梯轿厢在竖直方向的运行、停车平层的绝对位置数据；

设置在电梯钢结构主体与既有建筑物之间的直线位移传感器，所述直线位移传感器用于获取电梯钢结构与既有建筑物的相对位置偏移量；

数据处理单元，被配置为接收绝对值位置数据以及相对位置偏移量数据，基于两者的偏差形成电梯在不同运行位置、不同运行工况和/或不同运行季节下的绝对位置数据与电梯钢结构主体沉降量之间的关联关系。

2.如权利要求1所述的一种加装电梯沉降数据采集系统，其特征在于，所述位置编码装置固定在与既有建筑物连接的连接件上，所述连接件分为上下两组，分别设置在电梯运行的上下极限位置之外，位置编码装置的两端分别与连接件连接。

3.如权利要求1所述的一种加装电梯沉降数据采集系统，其特征在于，所述直线位移传感器的一端与电梯钢结构主体连接，另一端与所述连接件连接。

4.如权利要求1所述的一种加装电梯沉降数据采集系统，其特征在于，在电梯运行过程中，所述数据处理单元根据记录的绝对值位置数据以及相对位置偏移量数据，计算各个单位时刻两个数据的偏差，基于所述偏差值形成电梯在不同运行工况、不同运行时间和/或不同运行位置下的绝对位置数据与电梯钢结构主体沉降量之间的关联关系曲线。

5.如权利要求4所述的一种加装电梯沉降数据采集系统，其特征在于，将电梯在不同运行工况下的运行数据进行分类，分别计算每一运行工况数据类别下，不同单位时刻两个数据的偏差，基于所述偏差值形成电梯在不同运行工况下的绝对位置数据与电梯钢结构主体沉降量之间的关联关系曲线。

6.如权利要求4所述的一种加装电梯沉降数据采集系统，其特征在于，将电梯在不同季节下的运行数据进行分类，分别计算各季节运行数据类别下，不同单位时刻两个数据的偏差，基于所述偏差值形成电梯在不同季节下运行的绝对位置数据与电梯钢结构主体沉降量之间的关联关系曲线。

7.如权利要求6所述的一种加装电梯沉降数据采集系统，其特征在于，在不同的季节运行数据下，进一步对不同的电梯运行工况数据进行分类，分别计算每一类别数据下在不同单位时刻两个数据的偏差，基于所述偏差值形成电梯在不同季节下、不同运行工况下的绝对位置数据与电梯钢结构主体沉降量之间的关联关系曲线。

8.如权利要求1所述的一种加装电梯沉降数据采集系统，其特征在于，还包括：预警模块，被配置为用于在所述电梯钢结构主体与既有建筑物的相对位置偏移量超过设定的阈值范围时，进行预警提示。

9.一种加装电梯系统，其特征在于，包括权利要求1-8任一项所述的加装电梯沉降数据采集系统。

10.一种加装电梯沉降数据采集方法，其特征在于，包括：

接收电梯轿厢在竖直方向的运行、停车平层的绝对位置数据，以及电梯钢结构与既有建筑物的相对位置偏移量数据；

分别计算电梯在不同季节、不同运行工况、和/或不同运行位置下的绝对位置数据与相对位置偏移量数据的偏差值；

基于所述偏差值形成电梯在不同运行位置、不同运行工况和/或不同运行季节下的绝对位置数据与电梯钢结构主体沉降量之间的关联关系。

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