CN116331968A - 电梯轿厢负载变化检测方法及装置 - Google Patents

电梯轿厢负载变化检测方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电梯轿厢负载变化检测方法及装置包括如下步骤：步骤S1，采集轿厢加速度数据；步骤S2，根据所述加速度数据获取电梯运行状态与电梯停止时轿厢所在的楼层；步骤S3，根据所述加速度数据在电梯轿厢停靠层站期间计算电梯轿厢负载变化值。本发明通过加速度传感器直接采集轿厢加速度数据，通过计算单元的处理，能获取电梯轿厢所处楼层、电梯轿厢停靠层站期间负载变化的趋势和负载变化值，最终向电梯曳引系统输出负载变化值，在无称量装置的电梯中实现了相当于类似称量装置的功能，优化了启动力矩的输出，使乘客获得舒适的乘坐体验。

Description

电梯轿厢负载变化检测方法及装置
技术领域
本发明涉及电梯领域，尤其涉及一种电梯轿厢负载变化检测方法及装置。
背景技术
电梯在启动时为了克服轿厢侧和对重侧的重量不平衡，需要有启动补偿功能，现在常用的方法是无称重启动补偿和称重启动补偿。有称量装置的电梯，在电梯启动前可以获得称量值，使曳引机输出合适的启动力矩，实现较高的启动舒适度。为了节省成本，有些电梯取消了称量装置，采用光电脉冲编码器或高分辨率的正余弦式编码器等，利用控制系统的PI算法，实现较舒适的无称重启动例如中国专利文献CN201911022047.7。这种方式不仅需要与电梯深度耦合，还会出现PI值设置不合理导致的偶发性振动。从补偿效果上来看，有称量装置的电梯的启动舒适度是优于无称量装置的电梯的。
而传统的称量装置有杠杆式、弹簧式、压敏电阻式等，大多安装在轿底或曳引绳绳头等部位例如中国专利文献CN201410337015.7。这些称量装置不仅成本高，安装、调试、维修也麻烦，并且仅可实现称重功能，扩展性差。
随着加速度传感器的广泛应用，基于加速度的称重方式得到发展。中国专利文献CN202110781906.1公开了一种基于振动信号的电梯称重方法，该方法获取曳引钢丝绳单位长度刚度、轿厢空载质量、曳引钢丝绳长度、补偿系统的线密度等，并通过对垂直方向振动信号的处理计算主频，最终算出电梯的轿厢载重量。但该方法可实施性较差，具体表现在：1.钢丝绳单位长度刚度的计算：不同楼层位置同样重量砝码造成的电梯下沉量并不会线性变化，通过此方法获得的下沉量计算出的单位长度刚度误差较大；2.需要经常对钢丝绳的单位长度刚度和轿厢空载质量重新标定，较为繁琐。
发明内容
在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念,该简化形式的概念均为本领域现有技术简化，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
为解决上述技术问题，本发明提供一种电梯轿厢负载变化检测方法，包括如下步骤：步骤S1，采集轿厢加速度数据；步骤S2，根据所述加速度数据获取电梯运行状态与电梯停止时轿厢所在的楼层；步骤S3，根据所述加速度数据在电梯轿厢停靠层站期间计算电梯轿厢负载变化值。
优选地，在所述步骤S2中获取电梯运行状态的方法为：将轿厢加速度数据和加速度数据积分获得的速度曲线与预设的电梯轿厢正常运行时加速度和速度的特征曲线进行拟合，获取电梯运行状态，所述电梯运行状态指电梯轿厢处于启动阶段、运行阶段或停止阶段。
优选地，在所述步骤S2中获取电梯停止时轿厢所在的楼层的方法为：对轿厢侧加速度数据进行一次和二次积分计算得到电梯停止时轿厢所在的楼层。
优选地，在所述步骤S3中计算电梯轿厢负载变化值的方法包括如下步骤：步骤S31，确定电梯轿厢内是否空载；步骤S32，确定电梯轿厢停靠层站期间进出人数；步骤S33，确定电梯轿厢负载变化值。
优选地，所述步骤S31中，当电梯运行状态为停止阶段，且判断没有人员进出轿厢的状态持续时间超过预设时间Ts后，确定电梯轿厢内为空载。
优选地，所述步骤S32中，确定电梯轿厢停靠层站期间进出人数的方法包括如下步骤：步骤S321，选取电梯轿厢停靠层站期间的轿厢加速度数据；步骤S322：对所述轿厢加速度数据进行平滑滤波处理，得到平滑加速度信号asmooth；步骤S323：对平滑加速度信号根据不同楼层设置阈值Thr，识别平滑加速度信号中是否存在大于阈值Thr的峰值，若存在则判断有乘客进出轿厢；步骤S324：通过对所述轿厢加速度数据峰值附近ΔT时间内的加速度数据进行二次积分可以获取电梯轿厢位移的趋势，当位移的趋势向下，则判定为乘客进入轿厢；当位移的趋势向上，则判定为乘客离开轿厢；步骤S325：对进入和离开轿厢的乘客分别计数，得到乘客进入轿厢数量和乘客离开轿厢数量。
优选地，所述步骤S321中，电梯轿厢停靠层站期间以电梯轿厢开门时为起点，关门到位后为终点。
优选地，对于不同楼层的阈值Thr，距离电梯曳引机距离越远的楼层，其阈值Thr设置越大。
优选地，所述步骤S33中确定电梯轿厢负载变化值的计算公式为：电梯轿厢负载变化值＝乘客标准体重*(乘客进入轿厢数量-乘客离开轿厢数量)。
优选地，所述步骤S33中确定电梯轿厢负载变化值的计算公式为：
Figure BDA0004127933380000031
Figure BDA0004127933380000032
其中/>
Figure BDA0004127933380000033
为进入电梯轿厢的每个乘客产生的最大加速度峰值的和，/>
Figure BDA0004127933380000034
为离开电梯轿厢的每个乘客产生的最大加速度峰值的和，αi为电梯轿厢负载在第i楼层的调整系数。
优选地，所述Ts大于10秒。
优选地，所述ΔT是指加速度数据峰值前后1秒内。
本发明还提供一种电梯轿厢负载变化检测装置，包括加速度传感器，计算单元，数据接口单元和供电单元；
所述加速度传感器安装在电梯轿厢侧，用于采集电梯轿厢加速度数据；
所述计算单元根据所述加速度数据获取电梯运行状态与电梯停止时轿厢所在的楼层，计算在电梯轿厢停靠层站期间的电梯轿厢负载变化值；
所述接口单元用于与电梯或其他设备进行数据交换，至少输出修正后的电梯轿厢负载变化值；
所述供电单元为电梯轿厢负载变化检测装置提供电源。
本发明与现有技术相比，通过加速度传感器直接采集轿厢加速度数据，通过计算单元的处理，能获取电梯轿厢所处楼层、电梯轿厢停靠层站期间负载变化的趋势和负载变化值，最终向电梯曳引系统输出负载变化值，在无称量装置的电梯中实现了相当于类似称量装置的功能，优化了启动力矩的输出，使乘客获得舒适的乘坐体验。
另外，此过程中的数据采集与处理都发生在装置内部，无需获取电梯曳引系统的电压电流等，直接向曳引系统提供负载变化值，将电梯轿厢负载变化检测装置与电梯的耦合度降至最低，极大地减少了系统的复杂程度，拆装方便、成本低。
附图说明
本发明附图旨在示出根据本发明的特定示例性实施例中所使用的方法、结构和/或材料的一般特性，对说明书中的描述进行补充。然而，本发明附图是未按比例绘制的示意图，因而可能未能够准确反映任何所给出的实施例的精确结构或性能特点，本发明附图不应当被解释为限定或限制由根据本发明的示例性实施例所涵盖的数值或属性的范围。下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1为实施例1的电梯轿厢负载变化检测方法步骤示意图；
图2为实施例1的步骤S3中计算电梯轿厢负载变化值的方法步骤示意图；
图3为实施例1的步骤S32确定电梯轿厢停靠层站期间进出人数的方法步骤示意图；
图4为实施例2的电梯轿厢负载变化检测装置结构示意图；
图5为实施例1的步骤S324通过轿厢加速度数据进行二次积分获取电梯轿厢位移的趋势的示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容充分地了解本发明的其他优点与技术效果。本发明还可以通过不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点加以应用，在没有背离发明总的设计思路下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。本发明下述示例性实施例可以多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的具体实施例。应当理解的是，提供这些实施例是为了使得本发明的公开彻底且完整，并且将这些示例性具体实施例的技术方案充分传达给本领域技术人员。
实施例1
如图1所示，本实施例提供一种电梯轿厢负载变化检测方法，包括如下步骤：
步骤S1，采集轿厢加速度数据；
步骤S2，根据所述加速度数据获取电梯运行状态与电梯停止时轿厢所在的楼层；
步骤S3，根据所述加速度数据在电梯轿厢停靠层站期间计算电梯轿厢负载变化值。
为了更清楚的说明本实施例的方法，下述图2到图3中对本实施例的方法进行了更具体的阐述。
通过在轿厢侧安装加速度传感器，实时采集轿厢加速度数据。
在所述步骤S2中获取电梯运行状态的方法为：将轿厢加速度数据和加速度数据积分获得的速度曲线与预设的电梯轿厢正常运行时加速度和速度的特征曲线进行拟合，获取电梯运行状态，所述电梯运行状态指电梯轿厢处于启动阶段、运行阶段或停止阶段。在所述步骤S2中获取电梯停止时轿厢所在的楼层的方法为：对轿厢侧加速度数据进行一次和二次积分计算得到电梯停止时轿厢所在的楼层。
如图2所示，在所述步骤S3中计算电梯轿厢负载变化值的方法包括如下步骤：
步骤S31，确定电梯轿厢内是否空载；
步骤S32，确定电梯轿厢停靠层站期间进出人数；
步骤S33，确定电梯轿厢负载变化值。
其中在所述步骤S31中，当电梯运行状态为停止阶段，且判断没有人员进出轿厢的状态持续时间超过预设时间Ts后，确定电梯轿厢内为空载。优选的，Ts取15s。
其中步骤S32可根据电梯停靠在层站期间电梯轿厢垂直方向的加速度数据来分析，具体可以是在层站时以电梯轿厢开门时为起点，关门到位后为终点的电梯轿厢垂直加速度数据，提取垂直加速度数据的特征值(乘客出入轿厢时加速度传感的检测数值是有明显特征的)，可以获得乘客进入轿厢的计数值和乘客离开轿厢的计数值，即乘客进入轿厢数量和乘客离开轿厢数量。
如图3所示，示例性地，所述步骤S32中，确定电梯轿厢停靠层站期间进出人数的方法包括如下步骤：
步骤S321，选取电梯轿厢停靠层站期间的轿厢加速度数据；
步骤S322：对所述轿厢加速度数据进行平滑滤波处理，得到平滑加速度信号asmooth；
步骤S323：对平滑加速度信号根据不同楼层设置阈值Thr，识别平滑加速度信号中是否存在大于阈值Thr的峰值，若存在则判断有乘客进出轿厢；
步骤S324：通过对所述轿厢加速度数据峰值附近ΔT时间内的加速度数据进行二次积分可以获取电梯轿厢位移的趋势，当位移的趋势向下，则判定为乘客进入轿厢；当位移的趋势向上，则判定为乘客离开轿厢，如图5所示；优选地，ΔT是指加速度数据峰值前后1秒内
步骤S325：对进入和离开轿厢的乘客分别计数，得到乘客进入轿厢数量和乘客离开轿厢数量。
在所述步骤S321中，电梯轿厢停靠层站期间以电梯轿厢开门时为起点，关门到位后为终点。
其中步骤S323，由于电梯在离电梯曳引机近的位置钢丝绳长度较短，例如较高的楼层，乘客出入轿厢时加速度传感器所测数值相对较小；离电梯曳引机远的位置钢丝绳长度较长，例如较低的楼层，乘客出入轿厢时加速度传感器所测数值相对较大。所以对于触发特征波形的阈值需要适当调整。即不同楼层设置的阈值Thr不相同，距离电梯曳引机距离越远的楼层，其阈值Thr设置越大。
其中步骤S33，具体方法之一为按照以下公式进行电梯轿厢负载变化值的计算：
电梯轿厢负载变化值＝乘客标准体重*(乘客进入轿厢数量-乘客离开轿厢数量)。乘客标准体重可通过国家标准获得，例如按每人75公斤计算。
方法之二为按照以下公式进行电梯轿厢负载变化值的计算：
Figure BDA0004127933380000061
其中/>
Figure BDA0004127933380000062
为进入电梯轿厢的每个乘客产生的最大加速度峰值的和；/>
Figure BDA0004127933380000063
为离开电梯轿厢的每个乘客产生的最大加速度峰值的和；αi为电梯轿厢负载在第i楼层的调整系数。
电梯轿厢所在楼层越高，αi值越大。方法之二通过最大加速度峰值可以修正不同乘客的差异，同时又修正了电梯轿厢位置对加速度最大值的影响，实现更高精度的电梯轿厢负载变化值计算。
实施例2
如图4所示，本实施例提供一种电梯轿厢负载变化检测装置，包括加速度传感器，计算单元，数据接口单元和供电单元；
所述加速度传感器安装在电梯轿厢侧，用于采集电梯轿厢加速度数据；
所述计算单元根据所述加速度数据获取电梯运行状态与电梯停止时轿厢所在的楼层，计算在电梯轿厢停靠层站期间的电梯轿厢负载变化值；
所述接口单元用于与电梯或其他设备进行数据交换，至少输出修正后的电梯轿厢负载变化值；
所述供电单元为电梯轿厢负载变化检测装置提供电源，该单元可以提供不间断的电源。
除非另有定义，否则这里所使用的全部术语(包括技术术语和科学术语)都具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的意思相同的意思。还将理解的是，除非这里明确定义，否则诸如在通用字典中定义的术语这类术语应当被解释为具有与它们在相关领域语境中的意思相一致的意思，而不以理想的或过于正式的含义加以解释。
以上通过具体实施方式和实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。

Claims (13)

1.一种电梯轿厢负载变化检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1，采集轿厢加速度数据；
步骤S2，根据所述加速度数据获取电梯运行状态与电梯停止时轿厢所在的楼层；
步骤S3，根据所述加速度数据在电梯轿厢停靠层站期间计算电梯轿厢负载变化值。
2.根据权利要求1所述的电梯轿厢负载变化检测方法，其特征在于，在所述步骤S2中获取电梯运行状态的方法为：将轿厢加速度数据和加速度数据积分获得的速度曲线与预设的电梯轿厢正常运行时加速度和速度的特征曲线进行拟合，获取电梯运行状态，所述电梯运行状态指电梯轿厢处于启动阶段、运行阶段或停止阶段。
3.根据权利要求1所述的电梯轿厢负载变化检测方法，其特征在于，在所述步骤S2中获取电梯停止时轿厢所在的楼层的方法为：对轿厢侧加速度数据进行一次和二次积分计算得到电梯停止时轿厢所在的楼层。
4.根据权利要求1所述的电梯轿厢负载变化检测方法，其特征在于，在所述步骤S3中计算电梯轿厢负载变化值的方法包括如下步骤：
步骤S31，确定电梯轿厢内是否空载；
步骤S32，确定电梯轿厢停靠层站期间进出人数；
步骤S33，确定电梯轿厢负载变化值。
5.根据权利要求4所述的电梯轿厢负载变化检测方法，其特征在于，所述步骤S31中，当电梯运行状态为停止阶段，且判断没有人员进出轿厢的状态持续时间超过预设时间Ts后，确定电梯轿厢内为空载。
6.根据权利要求4所述的电梯轿厢负载变化检测方法，其特征在于，所述步骤S32中，确定电梯轿厢停靠层站期间进出人数的方法包括如下步骤：
步骤S321，选取电梯轿厢停靠层站期间的轿厢加速度数据；
步骤S322，对所述轿厢加速度数据进行平滑滤波处理，得到平滑加速度信号asmooth；
步骤S323，对平滑加速度信号根据不同楼层设置阈值Thr，识别平滑加速度信号中是否存在大于阈值Thr的峰值，若存在则判断有乘客进出轿厢；
步骤S324，通过对所述轿厢加速度数据峰值附近ΔT时间内的加速度数据进行二次积分可以获取电梯轿厢位移的趋势，当位移的趋势向下，则判定为乘客进入轿厢；当位移的趋势向上，则判定为乘客离开轿厢；
步骤S325，对进入和离开轿厢的乘客分别计数，得到乘客进入轿厢数量和乘客离开轿厢数量。
7.根据权利要求6所述的电梯轿厢负载变化检测方法，其特征在于，所述步骤S321中，电梯轿厢停靠层站期间以电梯轿厢开门时为起点，关门到位后为终点。
8.根据权利要求6所述的电梯轿厢负载变化检测方法，其特征在于，对于不同楼层的阈值Thr，距离电梯曳引机距离越远的楼层，其阈值Thr设置越大。
9.根据权利要求4所述的电梯轿厢负载变化检测方法，其特征在于，所述步骤S33中确定电梯轿厢负载变化值的计算公式为：电梯轿厢负载变化值＝乘客标准体重*(乘客进入轿厢数量-乘客离开轿厢数量)。
10.根据权利要求4所述的电梯轿厢负载变化检测方法，其特征在于，所述步骤S33中确定电梯轿厢负载变化值的计算公式为：
Figure FDA0004127933370000021
Figure FDA0004127933370000022
其中/>
Figure FDA0004127933370000023
为进入电梯轿厢的每个乘客产生的最大加速度峰值的和，/>
Figure FDA0004127933370000024
为离开电梯轿厢的每个乘客产生的最大加速度峰值的和，αi为电梯轿厢负载在第i楼层的调整系数。
11.根据权利要求5所述的电梯轿厢负载变化检测方法，其特征在于，所述Ts大于10秒。
12.根据权利要求6所述的电梯轿厢负载变化检测方法，其特征在于，所述ΔT是指加速度数据峰值前后1秒内。
13.一种电梯轿厢负载变化检测装置，其特征在于，包括加速度传感器，计算单元，数据接口单元和供电单元；
所述加速度传感器安装在电梯轿厢侧，用于采集电梯轿厢加速度数据；
所述计算单元根据所述加速度数据获取电梯运行状态与电梯停止时轿厢所在的楼层，计算在电梯轿厢停靠层站期间的电梯轿厢负载变化值；
所述接口单元用于与电梯或其他设备进行数据交换，至少输出修正后的电梯轿厢负载变化值；
所述供电单元为电梯轿厢负载变化检测装置提供电源。
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