CN113406151A - 钢带断丝检测方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种钢带断丝检测方法及系统,钢带断丝检测方法:包括在钢带产生阻抗电信号,然后,从钢带获取阻抗电信号,并且根据阻抗电信号判断钢带断丝情况,钢带断丝检测系统,包括阻抗产生装置,用于在钢带产生阻抗电信号;阻抗检测装置,用于从钢带获取阻抗电信号,并根据阻抗电信号判断钢带断丝情况。本申请基于阻抗检测可以实时准确地反馈钢带损伤信息,可以有效避免因钢带损伤产生的电梯安全事故,且成本较低、调试简单,而且可在线检测并入电梯物联网大大提高检测时效性,解放人力,为将来大规模使用提供可靠参考,本申请与电梯运行管理系统配合可以对钢带的损伤程度做出实时反馈,为钢带更换提供可靠依据。
Description
技术领域
本发明涉及保障电梯安全的钢带断丝检测方法及系统。
背景技术
随着我国城市发展及城镇化推进,电梯已经成为人们生活中不可或缺的一部分,目前我国电梯保有量已超过七百万台且还在不断增加。复合钢带是在传统钢丝绳基础上发展出的新型承载及传动部件,其核心结构为内部等间距的并排钢丝绳。由于使用其该部件的电梯安全系数更高,重量更轻,可以减小轿厢内噪音和震动,无需润滑,寿命长,节能环保得到了越来越多用户的认可,市场占有率急剧提升。但在电梯的使用过程中,由于钢带长期受力作用钢带内部钢丝绳产生显微组织结构与残余应力的改变,最终可能会出现疲劳、变形、断丝等损伤。而目前应用于钢带的无损检测技术很不完善,市场上基于电磁探伤技术的检测设备有成本高、调试复杂、对工作环境要求高等缺陷。
发明内容
为了克服现有的技术存在的不足,本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种钢带断丝检测方法,包括在钢带产生阻抗电信号,然后,从钢带获取阻抗电信号,并且根据阻抗电信号判断钢带断丝情况。
钢带断丝检测系统,包括阻抗产生装置,用于在钢带产生阻抗电信号;阻抗检测装置,用于从钢带获取阻抗电信号,并且根据阻抗电信号判断钢带断丝情况。
进一步,所述的阻抗产生装置包括短连接器,所述的短连接器与电梯的曳引钢带带头连接,电梯的曳引钢带包括若干钢芯,短连接器包括频率发生器,频率发生器产生信号来激励外部复阻抗的电信号并加载在电梯的曳引钢带,阻抗检测装置从电梯的曳引钢带获取阻抗电信号根据阻抗电信号判断钢带断丝情况。
进一步,阻抗检测装置包括钢带检测电路与AD5933阻抗转换器,钢带检测电路与AD5933阻抗转换器电连接,所述的AD5933阻抗转换器用于从电梯的曳引钢带获取阻抗电信号,所述的钢带检测电路用于根据阻抗电信号判断钢带断丝情况,钢带检测电路采用“RF-IV射频电流-电压测阻抗”的方法收集阻抗数据,AD5933阻抗转换器包括DSP芯片,DSP芯片对阻抗数据进行离散傅里叶变换处理,离散傅里叶变换处理在每个频率上返回一个实部(R)数据字和一个虚部(I)数据字,然后,对扫描出各个频率点的阻抗幅度和相对相位进行增益系数校准,计算出阻抗值;钢带检测电路配置自学习功能,自学习功能提供钢带钢芯的初始测量电阻值以及±10%的超限值判断,在正常的检测过程中,钢带钢芯的电阻实时值将和超限值进行比较,从而判断出钢带是否达到它的预警和报警极限。
进一步,所述的钢带检测电路包括数据处理系统、电源电路、通信电路、继电器通道转换电路、继电器输出电路、按键及数码管电路、存储及蜂鸣器电路,所述的电源电路、通信电路、继电器通道转换电路、继电器输出电路、按键及数码管电路、存储及蜂鸣器电路均与数据处理系统电连接,所述的通信电路包括RS485通讯电路和RS232通讯电路。
进一步,所述的数据处理系统采用STM32F103C8T6芯片,STM32F103C8T6芯片接收钢带阻抗信息并进行数据处理,STM32F103C8T6芯片与电梯控制系统进行通信,STM32F103C8T6芯片接收外部通信、调试、故障信息并作出反应。
进一步,所述的电源电路用于把外部输入24V直流电进行处理,转化为稳定电压供设备驱动,24V直流电接入电源电路后电路产生一个5V电压以供其他电路。
进一步,所述的通信电路采用SN74HCT245PW芯片作为收发器电路以支持RS485通讯电路和RS232通讯电路。
进一步,所述的按键及数码管电路中采用三个按键的电路与三位数码管电路,所述的存储及蜂鸣器电路中,存储电路采用BR24T64FJ芯片的存储ic,蜂鸣器电路采用三极管与扬声器耦接。
本发明的有益效果是,本申请基于阻抗检测可以实时准确地反馈钢带损伤信息,可以有效避免因钢带损伤产生的电梯安全事故,且成本较低、调试简单,而且可在线检测并入电梯物联网大大提高检测时效性,解放人力,为将来大规模使用提供可靠参考,本申请与电梯运行管理系统配合可以对钢带的损伤程度做出实时反馈,为钢带更换提供可靠依据,在钢带损伤达到一定程度时发出警报并停止电梯的使用,防止电梯出现安全事故。
附图说明
图1本申请中的阻抗检测装置电路组成框图。
图2本申请中的数据处理系统电路原理图。
图3本申请中的电源电路原理图。
图4本申请中的按键及数码管电路原理图。
图5本申请中的通信电路原理图。
图6本申请中的存储及蜂鸣器电路原理图。
图7本申请中的继电器通道转换电路原理图。
图8本申请中的继电器输出电路原理图。
具体实施方式
在具体实施中,本申请的钢带断丝检测方法,包括在钢带产生阻抗电信号,然后,从钢带获取阻抗电信号,并且根据阻抗电信号判断钢带断丝情况。
在具体实施中,本申请的钢带断丝检测系统包括:阻抗产生装置,用于在钢带产生阻抗电信号;阻抗检测装置,用于从钢带获取阻抗电信号,并且根据阻抗电信号判断钢带断丝情况。
实施中,在钢带产生阻抗电信号,然后,从钢带获取阻抗电信号,并且根据阻抗电信号判断钢带断丝情况,本申请基于阻抗检测可以实时准确地反馈钢带损伤信息,可以有效避免因钢带损伤产生的电梯安全事故,且成本较低、调试简单,而且可在线检测并入电梯物联网大大提高检测时效性,解放人力,为将来大规模使用提供可靠参考,本申请与电梯运行管理系统配合可以对钢带的损伤程度做出实时反馈,为钢带更换提供可靠依据,在钢带损伤达到一定程度时发出警报并停止电梯的使用,防止电梯出现安全事故。
优选地,本申请的钢带断丝检测系统包括:阻抗产生装置,用于在钢带产生阻抗电信号;阻抗检测装置,用于从钢带获取阻抗电信号,并且根据阻抗电信号判断钢带断丝情况。所述的阻抗产生装置包括短连接器,所述的短连接器与电梯的曳引钢带带头连接,电梯的曳引钢带包括若干钢芯(比如8条钢芯),短连接器包括频率发生器,频率发生器产生信号来激励外部复阻抗的电信号并加载在电梯的曳引钢带,阻抗检测装置从电梯的曳引钢带获取阻抗电信号根据阻抗电信号判断钢带断丝情况。
优选地,本申请的钢带断丝检测系统包括:阻抗产生装置,用于在钢带产生阻抗电信号;阻抗检测装置,用于从钢带获取阻抗电信号,并且根据阻抗电信号判断钢带断丝情况。如图1所示的,阻抗检测装置包括钢带检测电路与AD5933阻抗转换器,钢带检测电路与AD5933阻抗转换器电连接,所述的AD5933阻抗转换器用于从电梯的曳引钢带获取阻抗电信号,所述的钢带检测电路用于根据阻抗电信号判断钢带断丝情况,钢带检测电路采用“RF-IV射频电流-电压测阻抗”的方法收集阻抗数据,AD5933阻抗转换器包括DSP芯片,DSP芯片对阻抗数据进行离散傅里叶变换处理,离散傅里叶变换处理在每个频率上返回一个实部(R)数据字和一个虚部(I)数据字,然后,对扫描出各个频率点的阻抗幅度和相对相位进行增益系数校准,计算出阻抗值;钢带检测电路配置自学习功能,自学习功能提供钢带钢芯的初始测量电阻值以及±10%的超限值判断,在正常的检测过程中,钢带钢芯的电阻实时值将和超限值进行比较,从而判断出钢带是否达到它的预警和报警极限。本申请基于阻抗检测可以实时准确地反馈钢带损伤信息,可以有效避免因钢带损伤产生的电梯安全事故,且成本较低、调试简单,而且可在线检测并入电梯物联网大大提高检测时效性,解放人力,为将来大规模使用提供可靠参考,本申请与电梯运行管理系统配合可以对钢带的损伤程度做出实时反馈,为钢带更换提供可靠依据,在钢带损伤达到一定程度时发出警报并停止电梯的使用,防止电梯出现安全事故。
优选地,如图1所示的,所述的钢带检测电路包括数据处理系统、电源电路、通信电路、继电器通道转换电路、继电器输出电路、按键及数码管电路、存储及蜂鸣器电路,所述的电源电路、通信电路、继电器通道转换电路、继电器输出电路、按键及数码管电路、存储及蜂鸣器电路均与数据处理系统电连接,所述的通信电路包括RS485通讯电路和RS232通讯电路。
优选地,所述的钢带检测电路包括数据处理系统、电源电路、通信电路、继电器通道转换电路、继电器输出电路、按键及数码管电路、存储及蜂鸣器电路,所述的电源电路、通信电路、继电器通道转换电路、继电器输出电路、按键及数码管电路、存储及蜂鸣器电路均与数据处理系统电连接,所述的通信电路包括RS485通讯电路和RS232通讯电路,如图2所示的,所述的数据处理系统采用STM32F103C8T6芯片,STM32F103C8T6芯片接收钢带阻抗信息并进行数据处理,STM32F103C8T6芯片与电梯控制系统进行通信,STM32F103C8T6芯片接收外部通信、调试、故障信息并作出反应。芯片采用抗干扰能力较强的8M外部晶振时钟,避免工作环境干扰导致MCU内部时钟不稳。设有发光二极管作为通信信号灯,设有开关调整芯片启动模式,便于设备调试。
优选地,所述的钢带检测电路包括数据处理系统、电源电路、通信电路、继电器通道转换电路、继电器输出电路、按键及数码管电路、存储及蜂鸣器电路,所述的电源电路、通信电路、继电器通道转换电路、继电器输出电路、按键及数码管电路、存储及蜂鸣器电路均与数据处理系统电连接,所述的通信电路包括RS485通讯电路和RS232通讯电路,如图3所示的,所述的电源电路用于把外部输入24V直流电进行处理,转化为稳定电压供设备驱动,24V直流电接入电源电路后电路产生一个5V电压以供其他电路;电源电路还设计有电磁防护,在工作环境发生静电、高频电磁波骚扰等电磁干扰下保证设备的正常供电。
优选地,所述的钢带检测电路包括数据处理系统、电源电路、通信电路、继电器通道转换电路、继电器输出电路、按键及数码管电路、存储及蜂鸣器电路,所述的电源电路、通信电路、继电器通道转换电路、继电器输出电路、按键及数码管电路、存储及蜂鸣器电路均与数据处理系统电连接,所述的通信电路包括RS485通讯电路和RS232通讯电路,如图5所示的,所述的通信电路采用SN74HCT245PW芯片作为收发器电路以支持RS485通讯电路和RS232通讯电路。
优选地,所述的钢带检测电路包括数据处理系统、电源电路、通信电路、继电器通道转换电路、继电器输出电路、按键及数码管电路、存储及蜂鸣器电路,所述的电源电路、通信电路、继电器通道转换电路、继电器输出电路、按键及数码管电路、存储及蜂鸣器电路均与数据处理系统电连接,所述的通信电路包括RS485通讯电路和RS232通讯电路,如图4,图6--8所示的,所述的继电器通道转换电路继电器通道转换电路使用ULN2003将TTL电平转化为驱动继电器的电压,所述的继电器输出电路用于在处理后的驱动电流通过继电器输出电路驱动继电器,两路继电器各设发光二极管提示继电器状态,所述的按键及数码管电路中采用三个按键的电路与三位数码管电路,所述的存储及蜂鸣器电路中,存储电路采用BR24T64FJ芯片的存储ic,蜂鸣器电路采用三极管与扬声器耦接。
在具体实施中,国内外钢带尚无统一的疲劳试验标准和检测验收方法,本申请参照标准YB/T4288-2012《电梯用钢丝绳弯曲疲劳试验》的规定执行,最终以国家电梯质量监督检验中心型式试验并形成报告通过为准。
本申请的钢带检测方法具有自学习功能,自学习操作为钢带检测装置提供钢带钢芯的初始测量电阻值以及±10%的超限值。在正常的检测过程中,钢带钢芯的电阻实时值将和超限值进行比较,从而判断出钢带是否达到它的预警和报警极限。检测准确率以及安全等级分类和描述,如上表。自学习功能使得设备能够适应不同环境,无需手动设置参数,且安装、调试操作简单,节约人力物力,有利于大规模投入使用。钢带检测装置只在电梯停止时才进行巡检工作,需与电梯进行通讯,获取电梯运行状态。巡检时间根据客户实际需求可调节。当发生检测异常时,及时输出继电器信号给主控制器,电梯做出相应的应急动作。设备能实现24小时全天候检测,能可靠输出继电器干节点,蜂鸣器和红色LED等报警信号。下表1,示意了实时检测率与安全等级的对应关系。
表1
在本申请的应用中短接连接器将每根钢带的钢芯,首尾相连,将并行的8根独立钢芯连接形成单根钢芯,再由检测电路测量其阻值,判断钢带的状况。阻抗检测装置和短接头分别在曳引钢带带头安装,不影响曳引钢带有效载荷和运行安全。之后还可以通过WIFI将钢带阻抗信息上传至电梯物联网,与主控器进行通信对电梯执行相应操作。可利用大数据建立模型,可实现故障预警和到期更换提醒。
在整体的实施原理上本申请从电路上分析等效于将若干,比如8根互相不导通的导体连接成一跟导体,再由检测电路测量其阻值,判断钢带的状况。本申请通过自学习功能记录钢带初始阻抗值,之后对钢带进行实时检测,记录钢带阻抗实时数据并与自学习记录的初始阻抗数据比较,根据变化程度判断钢带损伤程度,与电梯控制器进行实时通信使得电梯控制器能做出相应反应,避免由于钢带损伤引起电梯安全事故。
由技术常识可知,本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。上述公开的实施方案,就各方面而言,都只是举例说明,并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。
Claims (9)
1.一种钢带断丝检测方法,其特征是:包括在钢带产生阻抗电信号,然后,从钢带获取阻抗电信号,并且根据阻抗电信号判断钢带断丝情况。
2.利用权利要求1所述的钢带断丝检测方法的钢带断丝检测系统,其特征是,包括阻抗产生装置,用于在钢带产生阻抗电信号;阻抗检测装置,用于从钢带获取阻抗电信号,并且根据阻抗电信号判断钢带断丝情况。
3.根据权利要求2所述的一种钢带断丝检测系统,其特征是,所述的阻抗产生装置包括短连接器,所述的短连接器与电梯的曳引钢带带头连接,电梯的曳引钢带包括若干钢芯,短连接器包括频率发生器,频率发生器产生信号来激励外部复阻抗的电信号并加载在电梯的曳引钢带,阻抗检测装置从电梯的曳引钢带获取阻抗电信号根据阻抗电信号判断钢带断丝情况。
4.根据权利要求2所述的一种钢带断丝检测系统,其特征是,阻抗检测装置包括钢带检测电路与AD5933阻抗转换器,钢带检测电路与AD5933阻抗转换器电连接,所述的AD5933阻抗转换器用于从电梯的曳引钢带获取阻抗电信号,所述的钢带检测电路用于根据阻抗电信号判断钢带断丝情况,钢带检测电路采用“RF-IV射频电流-电压测阻抗”的方法收集阻抗数据,AD5933阻抗转换器包括DSP芯片,DSP芯片对阻抗数据进行离散傅里叶变换处理,离散傅里叶变换处理在每个频率上返回一个实部(R)数据字和一个虚部(I)数据字,然后,对扫描出各个频率点的阻抗幅度和相对相位进行增益系数校准,计算出阻抗值;钢带检测电路配置自学习功能,自学习功能提供钢带钢芯的初始测量电阻值以及±10%的超限值判断,在正常的检测过程中,钢带钢芯的电阻实时值将和超限值进行比较,从而判断出钢带是否达到它的预警和报警极限。
5.根据权利要求4所述的一种钢带断丝检测系统,其特征是,所述的钢带检测电路包括数据处理系统、电源电路、通信电路、继电器通道转换电路、继电器输出电路、按键及数码管电路、存储及蜂鸣器电路,所述的电源电路、通信电路、继电器通道转换电路、继电器输出电路、按键及数码管电路、存储及蜂鸣器电路均与数据处理系统电连接,所述的通信电路包括RS485通讯电路和RS232通讯电路。
6.根据权利要求5所述的一种钢带断丝检测系统,其特征是,所述的数据处理系统采用STM32F103C8T6芯片,STM32F103C8T6芯片接收钢带阻抗信息并进行数据处理,STM32F103C8T6芯片与电梯控制系统进行通信,STM32F103C8T6芯片接收外部通信、调试、故障信息并作出反应。
7.根据权利要求5所述的一种钢带断丝检测系统,其特征是,所述的电源电路用于把外部输入24V直流电进行处理,转化为稳定电压供设备驱动,24V直流电接入电源电路后电路产生一个5V电压以供其他电路。
8.根据权利要求5所述的一种钢带断丝检测系统,其特征是,所述的通信电路采用SN74HCT245PW芯片作为收发器电路以支持RS485通讯电路和RS232通讯电路。
9.根据权利要求5所述的一种钢带断丝检测系统,其特征是,所述的按键及数码管电路中采用三个按键的电路与三位数码管电路,所述的存储及蜂鸣器电路中,存储电路采用BR24T64FJ芯片的存储ic,蜂鸣器电路采用三极管与扬声器耦接。
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