CN116952280B - 一种用于电梯轿厢绝对位置检测的解码器及解码方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于电梯轿厢绝对位置检测的解码器及解码方法，属于电梯控制技术领域，其中解码器包括传感器模块、微处理器模块、通信模块和存储模块，其中传感器模块包括多个并列设置的霍尔传感器，并且各个霍尔传感器之间的距离与传感器模块同一时间下读取的对应磁极间距相等；微处理器模块并行读取各个霍尔传感器的输出值，根据输出值利用绝对位置解码算法解算出解码器的当前绝对位置信息，并将当前绝对位置信息通过通信协议发送至电梯控制系统。本发明是一种针对利用磁极编码的磁条专用的解码器及解码方法，具有解码速度快、精度高、成本低的优点，适用于各种类型的电梯的绝对位置检测。

Description

一种用于电梯轿厢绝对位置检测的解码器及解码方法

技术领域

本发明涉及电梯控制技术领域，特别是涉及一种用于电梯轿厢绝对位置检测的解码器及解码方法。

背景技术

电梯是一种以电动机为动力的垂直升降机，装有箱状吊舱，用于多层建筑乘人或载运货物，从用途上来分，电梯可以分为客梯、货梯、医用梯、建筑施工梯等类型。电梯给人们的生活和生产带来了极大的便利，然而为了保证用户乘坐电梯的安全性和可靠性，电梯控制系统需要准确检测电梯轿厢的绝对位置，从而控制电梯安全稳定地运行。

目前，电梯绝对位置检测的方法主要有以下几种：

一种是借助于其他传感器件如加速度计和陀螺仪等，分别检测加速度数据和角度数据，再经过数据处理、计算获得电梯轿厢当前绝对位置和运行速度，例如公开号为CN108275529A的电梯位置检测装置及平层控制方法，这种方式虽然能够实时检测电梯在井道内的绝对位置，但是所需器件较多，成本高，且受限于各个器件各自的传感精度，导致绝对位置的检测精度有限；

另外一种方式是通过在电梯轿厢上安装光电开关，利用光电开关检测电梯的绝对位置，例如公开号为CN106698119A的一种基于二维码楼层信息的智能电梯光电开关，这种方式虽然通过增设校对模块，对编码计数器的楼层数值进行校对，使得电梯位置的精确性有了质的提高，避免了电梯乱层和错层的现象，但是由于光电开关自身的检测原理限制了其在较强光照下工作，并且要求环境的清洁度较高，因此这类光电开光无法适用于所有类型的电梯；

还有一种方式是通过在电梯部件上安装编码器，例如通过编码器测量限速器或者曳引轮转子轴等部件的转动圈数进而计算出电梯轿厢的绝对位置，这种采用摩擦传动的方式存在容易打滑、换算时有累计误差等问题，导致电梯轿厢位置检测不准。

发明内容

为解决目前电梯绝对位置检测方法存在的检测精度低、通用性不强等问题，本发明提供一种用于电梯轿厢绝对位置检测的解码器及解码方法。

为解决上述问题，本发明采取如下的技术方案：

一种用于电梯轿厢绝对位置检测的解码器，所述解码器用于解码沿电梯井道长度方向设置的磁条的编码信息，所述磁条的编码信息由若干个N极和S极的排列组合得到，所述解码器包括传感器模块、微处理器模块、通信模块和存储模块，所述通信模块与所述微处理器模块连接，用于配置所述微处理器模块的各项工作参数；

所述传感器模块包括多个并列设置的霍尔传感器，并且各个所述霍尔传感器之间的距离与所述传感器模块同一时间下读取的对应磁极间距相等；

所述微处理器模块并行读取各个所述霍尔传感器的输出值，根据所述输出值利用绝对位置解码算法解算出解码器的当前绝对位置信息，并将所述当前绝对位置信息通过通信协议发送至电梯控制系统。

同时，本发明还提出一种用于电梯轿厢绝对位置检测的解码方法，用于解码沿电梯井道长度方向设置的磁条的编码信息，所述磁条的编码信息由若干个N极和S极的排列组合得到，所述解码方法包括以下步骤：

步骤1：并行读取传感器模块中并列设置的各个霍尔传感器的输出值，并且各个所述霍尔传感器之间的距离与所述传感器模块同一时间下读取的对应磁极间距相等；

步骤2：根据所述输出值利用绝对位置解码算法解算出当前绝对位置信息，其中所述绝对位置解码算法包括以下步骤：

步骤2.1：按照传感器编号依次获取各个所述霍尔传感器的输出值，并标记每一个所述输出值对应的传感器编号；

步骤2.2：根据传感器编号和预设映射关系对各个所述输出值进行数据映射，得到对应的映射值；

步骤2.3：对全部所述映射值进行线性组合运算或者根据预设的非线性运算函数进行计算，得到至少一个数字信号量；

步骤2.4：截取沿所述传感器模块运动方向前n个所述霍尔传感器的输出值，生成标志矩阵，其中，2≤n≤N-1，N为所述传感器模块所包括的霍尔传感器的总数；其中所述传感器模块的运动方向通过以下步骤确定：

步骤(a)：获取上一时刻按照传感器编号依次获取的各个所述霍尔传感器的输出值，形成输出值序列；

步骤(b)：在所述输出值序列的首位之前增加一个传感器补位值并删除所述输出值序列的末位，得到正向新序列，或者在所述输出值序列的末位之后增加一个传感器补位值并删除所述输出值序列的首位，得到反向新序列；

步骤(c)：判断所述正向新序列或者所述反向新序列与由当前时刻按照传感器编号依次获取的各个所述霍尔传感器的输出值组成的序列是否相同，若所述正向新序列与当前时刻对应的序列相同，则判断所述传感器模块沿传感器编号由大至小的方向运动；若所述反向新序列与当前时刻对应的序列相同，则判断所述传感器模块沿传感器编号由小至大的方向运动；

步骤2.5：以所述数字信号量作为指引位，以所述标志矩阵作为验证位，构建绝对位置解码索引；

步骤2.6：根据所述绝对位置解码索引在存储于存储模块中的磁条解码向量数据库中进行数据查找，根据查找结果输出当前绝对位置信息；

步骤3：将所述当前绝对位置信息发送至电梯控制系统。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明所提出的用于电梯轿厢绝对位置检测的解码器及解码方法是一种针对利用磁极编码的磁条专用的解码器及解码方法，其基于多个并列设置的霍尔传感器的输出值，通过对输出值进行数据映射处理、组合运算、构建绝对位置解码索引，最后根据索引在预先存储的磁条解码向量数据库中进行表单查找，最终查找到解码器的当前绝对位置信息，并将当前绝对位置信息发送至电梯控制系统，完成电梯轿厢的绝对位置检测，具有解码速度快、精度高、可靠性高以及成本低的优点，适用于各种类型电梯的绝对位置检测以及速度和加速度的监控；由于磁条独立安装于电梯井道内，且无需电源供电，因此当电梯断电重启后，解码器上电即可输出电梯轿厢的绝对位置信息，不需进行校验，大大提高了电梯轿厢位置检测的效率，并且相比于已有的电梯绝对位置检测方法，本发明的解码器及解码方法的安全性及可靠性更高；同时，编码器安装在电梯轿厢上，磁条安装在电梯井道内，安装工艺成熟，安装效率高。

附图说明

图1为本发明实施例所述的一种用于电梯轿厢绝对位置检测的解码器的结构示意图；

图2为霍尔传感器编号示意图；

图3为本发明实施例所述的解码器中绝对位置解码算法的流程图；

图4为本发明实施例所述的解码器的另一个结构示意图；

图5为本发明实施例所述的一种用于电梯轿厢绝对位置检测的解码方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合附图及较佳实施例对本发明的技术方案进行详细描述。

如图1所示为本发明实施例的解码器的结构示意图，该解码器安装在电梯轿厢上，随电梯轿厢一起沿悬挂在电梯井道内的磁条的长度方向运动，用于解码磁条的编码信息，从而根据解码出的绝对位置信息确定电梯轿厢在井道内的绝对位置。本实施例中的磁条被预先编码并垂直安装在电梯井道内，磁条的编码信息由若干个N极和S极的排列组合得到，并且保证传感器模块长度所对应的磁条的编码段内N极和S极的排列组合方式唯一。

可选地，为避免N极和S极进行排列组合时部分磁带的编码信息可能相同，在对磁带进行编码时，按照编码周期对磁条进行编码。每一个编码周期内设有绝对编码段和游标编码段，其中绝对编码段具有唯一性，用于区分各个编码周期，游标编码段可以唯一，也可以不唯一。例如，每一个编码周期内至少包括一个游标编码段和一个绝对编码段，在所有编码周期内，各个游标编码段中N极和S极的排列组合方式相同，各个绝对编码段中的N极和S极的排列组合方式与游标编码段不同，并且任意一个绝对编码段中的N极和S极的排列组合方式在磁条中唯一。本实施例中游标编码段和绝对编码段中N极和S极的排列组合方式包括但不限于N-S-N-S-N-S、S-N-S-N-S-N、N-N-S-S-N-N-S-S、S-S-N-N-S-S-N-N、N-N-S-N-N-S-S-N-N、S-S-N-S-S-N-N-S-S、N-S-S-N-S-S-N、S-N-N-S-N-N-S、N-N-N-S-S-S-N-N-N-S-S-S、S-S-S-N-N-N-S-S-S-N-N-N等等，本领域技术人员可在本实施例提供的编码基础上根据实际需要进行选择和变形。游标编码段和绝对编码段的磁极数量可以相同，也可以不同，本领域技术人员可根据实际情况选择合适的磁极数量。

具体地，本实施例的解码器包括传感器模块、微处理器模块和通信模块，其中通信模块与微处理器模块连接，用于配置微处理器模块的各项工作参数，包括工作频率、脉冲、地址总线宽度等。可选地，本实施例中的通信模块采用蓝牙模块或者Wifi模块实现，具有成本低、通用性强等优点。本实施例中的微处理器用于实现数据的采集、处理和传输，其可以采用STM32系列单片机或者其他系列的单片机实现，此处不再赘述。

传感器模块包括多个并列设置的霍尔传感器，按照传感器的分布，对每一个霍尔传感器进行顺序编号，霍尔传感器编号为从1至N，其中N的值可根据实际情况设定，例如N＝7，如图2所示，霍尔传感器编号为从1至7。传感器模块中各个霍尔传感器之间的距离与传感器模块同一时间下读取的对应磁极间距相等，以防止霍尔传感器与磁极不对正、产生错位，影响解码结果准确性。可选地，磁条中任意相邻的两个磁极的间距的范围为0～30mm，本领域技术人员可根据实际需要选择合适的磁极间距和霍尔传感器之间的距离。

微处理器模块并行读取各个霍尔传感器的输出值，根据输出值利用绝对位置解码算法解算出解码器的当前绝对位置信息，并将当前绝对位置信息通过通信协议发送至电梯控制系统，电梯控制系统根据电梯轿厢的当前绝对位置信息控制电梯轿厢的加减速运动以及精确平层，其中通信协议采用常用的CAN总线、RS485、RS422中的任意一种。霍尔传感器的输出值为0或者1，当霍尔传感器检测到磁极N极时，输出值为0，当霍尔传感器检测到磁极S极时，输出值为1；或者反之，当霍尔传感器检测到磁极S极时，输出值为1，当霍尔传感器检测到磁极N极时，输出值为0。

微处理器模块内置有绝对位置解码算法，用于将采集读取的各个霍尔传感器的输出值经过算法运算后解码出对应的绝对位置信息，进而确定电梯轿厢的当前绝对位置。具体地，如图3所示，本实施例中绝对位置解码算法具体包括以下步骤：

S1：微处理器模块并行读取各个霍尔传感器的输出值之后，按照传感器编号依次获取各个霍尔传感器的输出值，按照传感器编号对各个输出值进行排序，并标记每一个输出值对应的传感器编号。

S2：根据传感器编号和预设映射关系对各个输出值进行数据映射，得到对应的映射值。本实施例中，输出值与映射值之间的预设映射关系可以采用线性函数或者非线性函数，并且在映射时加入传感器编号，以对映射值进行有效区分，例如以传感器编号作为线性函数或者非线性函数的系数进行数据映射。

S3：对全部映射值进行组合运算，得到至少一个数字信号量。本步骤中的组合运算方式有很多种，包括但不限于函数运算和矩阵运算，只要满足计算得到的数字信号量为正数即可。例如，本步骤在对全部映射值进行组合运算时，可以采用线性组合运算方式(如线性函数)或者根据预设的非线性运算函数(如对数函数、开方函数、指数函数、三角函数等)进行计算。同时数字信号量的数量可根据实际情况选择，例如两个或者三个均可。

S4：截取沿传感器模块运动方向前n个霍尔传感器的输出值，生成标志矩阵，该标志矩阵可以为1×n矩阵或者n×1矩阵，其中，n的取值范围为2≤n≤N-1，N为传感器模块所包括的霍尔传感器的总数。

根据步骤S4可知，在截取前n个霍尔传感器的输出值之前，首先要确定传感器模块的运动方向。本实施例中传感器模块的运动方向通过读取的霍尔传感器的输出值即可确定，无需其他任何额外的测量装置或者检测装置，简单方便，具体地，传感器模块的运动方向通过以下步骤确定：

S4.1：获取上一时刻按照传感器编号依次获取的各个霍尔传感器的输出值，将这些输出值按照传感器编号排序，形成输出值序列；

S4.2：在输出值序列的首位之前增加一个传感器补位值并删除输出值序列的末位，保证输出值序列中的数据数量不变，构建得到正向新序列；或者，在输出值序列的末位之后增加一个传感器补位值并删除输出值序列的首位，保证输出值序列中的数据数量不变，构建得到反向新序列；本步骤中获得正向新序列和反向新序列的先后顺序对于解码没有影响；

S4.3：判断正向新序列或者反向新序列与当前的输出值序列是否相同，其中当前的输出值序列是指由当前时刻按照传感器编号依次获取的各个霍尔传感器的输出值组成的序列；若判断正向新序列与当前时刻对应的序列相同，则判定传感器模块的运动方向是沿传感器编号由大至小的方向；若判断反向新序列与当前时刻对应的序列相同，则判定传感器模块的运动方向是沿传感器编号由小至大的方向。

上述步骤S4.1～步骤S4.3对传感器模块运动方向判断的原理是将上一时刻获取的霍尔传感器输出值序列进行前补位或者后补位并且保持序列内的数据量不变之后，再将补位后的序列与当前时刻的霍尔传感器输出值序列进行比较，进而通过比较确定霍尔传感器输出值序列中数据的移位方向，进而确定传感器模块的运动方向是沿传感器编号由大至小还是由小至大的方向。由于传感器模块位于解码器模块内，安装时各个霍尔传感器的位置和编号已经确定，因此传感器编号的排列方向可以作为传感器模块的运动方向。

S5：以数字信号量作为指引位，以标志矩阵作为验证位，构建绝对位置解码索引，以加快数据搜索速度。

S6：根据绝对位置解码索引在存储于存储模块中的磁条解码向量数据库中进行数据查找，根据查找结果输出解码器的当前绝对位置信息。

存储模块与微处理器模块连接，用于存储微处理器模块所产生的数据的同时，还用于存储预先建立的磁条解码向量数据库，该磁条解码向量数据库存储的数据为从磁条的零点开始，采用与前述绝对位置解码算法流程相同的方法获得的数字信号量和对应的标志矩阵。具体地，在数据库中进行数据查找时，首先根据数字信号量调用已注册的自定义函数和标准函数中对应的查找函数，获取查找函数对应的函数调用接口信息，再根据该函数调用接口信息调用该查找函数在第一表单中查找与数字信号量相匹配的记录，得到数字信号量匹配结果，再根据数信号量匹配结果获取验证函数对应的函数调用接口信息，接下来根据该函数调用接口信息调用该验证函数在第二表单中查找与标志矩阵相匹配的记录，找到后读取该匹配结果对应的位置数据，并输出该位置数据至微处理器模块，至此完成了根据绝对位置解码索引在磁条解码向量数据库中进行数据查找的过程。本实施例通过数字信号量和标志矩阵不仅能够在数据库中快速、准确查找到对应的位置数据，而且数据库引入了自定义函数机制，丰富了标准函数的查询功能，增强了数据库查询功能的可用性。

进一步地，在进行自定义函数注册时，接收到用户端发送的自定义函数注册请求后，解析该自定义函数注册请求后，得到对应的函数标识即数字信号量和函数调用接口信息，接下来在自定义函数列表中增加一条对应的函数记录，该函数记录记录的信息包括自定义函数对应的数字信号量、函数调用接口信息，当然该添加的一条记录还可包含其它与第一函数相关的信息。进行函数注册后自定义函数变成可用函数，在进行数据查找时即可被调用。

本实施例中的霍尔传感器可以采用模拟量传感器和/或开关量传感器。可选地，当霍尔传感器为模拟量传感器时，本实施例的解码器还包括信号采集处理模块，如图4所示，信号采集处理模块设置在传感器模块的输出端和微处理器模块的输入端之间，用于采集传感器模块输出的模拟量信号，并对模拟量信号依次进行放大、滤波处理后送入微处理器模块。

进一步地，仍参见图4，解码器还包括与传感器模块并列且结构相同的冗余传感器模块以及与信号采集处理模块并列且结构相同的冗余信号采集处理模块，微处理器模块通过信号采集处理模块和冗余信号采集处理模块同时并行读取对应的传感器模块中各个霍尔传感器和冗余传感器模块中各个冗余霍尔传感器的输出值，并判断传感器编号相同的霍尔传感器和冗余霍尔传感器的输出值是否相同，若有任意一个传感器编号对应的两个霍尔传感器的输出值不同，则微处理器模块生成并发送报警信号至电梯控制系统。本实施例通过设置冗余传感器模块和冗余信号采集处理模块，使解码器具有报警功能，提高解码器的解码准确性的同时，进一步提高了电梯的安全性。

本发明实施例还提供一种用于电梯轿厢绝对位置检测的解码方法，如图5所示为该解码方法的流程图，该解码方法用于解码沿电梯井道长度方向设置的磁条的编码信息，从而根据解码出的绝对位置信息确定电梯轿厢在井道内的绝对位置。本实施例中的磁条被预先编码并垂直安装在电梯井道内，磁条的编码信息由若干个N极和S极的排列组合得到，并且保证传感器模块长度所对应的磁条的编码段内N极和S极的排列组合方式唯一。

可选地，为避免N极和S极进行排列组合时部分磁带的编码信息可能相同，在对磁带进行编码时，按照编码周期对磁条进行编码。每一个编码周期内设有绝对编码段和游标编码段，其中绝对编码段具有唯一性，用于区分各个编码周期，游标编码段可以唯一，也可以不唯一。例如，每一个编码周期内至少包括一个游标编码段和一个绝对编码段，在所有编码周期内，各个游标编码段中N极和S极的排列组合方式相同，各个绝对编码段中的N极和S极的排列组合方式与游标编码段不同，并且任意一个绝对编码段中的N极和S极的排列组合方式在磁条中唯一。本实施例中游标编码段和绝对编码段中N极和S极的排列组合方式包括但不限于N-S-N-S-N-S、S-N-S-N-S-N、N-N-S-S-N-N-S-S、S-S-N-N-S-S-N-N、N-N-S-N-N-S-S-N-N、S-S-N-S-S-N-N-S-S、N-S-S-N-S-S-N、S-N-N-S-N-N-S、N-N-N-S-S-S-N-N-N-S-S-S、S-S-S-N-N-N-S-S-S-N-N-N等等，本领域技术人员可在本实施例提供的编码基础上根据实际需要进行选择和变形。

具体地，本实施例的解码方法包括以下步骤：

步骤1：并行读取传感器模块中各个霍尔传感器的输出值。传感器模块中的各个霍尔传感器并列设置，按照传感器的分布，对每一个霍尔传感器进行顺序编号，霍尔传感器编号为从1至N，其中N的值可根据实际情况设定，例如N＝7，参见图2，霍尔传感器编号为从1至7。各个霍尔传感器之间的距离与传感器模块同一时间下读取的对应磁极间距相等，以防止霍尔传感器与磁极不对正、产生错位，影响解码结果准确性。可选地，磁条中任意相邻的两个磁极的间距的范围为1～10mm，本领域技术人员可根据实际需要选择合适的磁极间距和霍尔传感器之间的距离。霍尔传感器的输出值为0或者1，当霍尔传感器检测到磁极N极时，输出值为0，当霍尔传感器检测到磁极S极时，输出值为1；或者反之，当霍尔传感器检测到磁极S极时，输出值为1，当霍尔传感器检测到磁极N极时，输出值为0。

步骤2：根据输出值利用绝对位置解码算法解算出解码器的当前绝对位置信息，其中绝对位置解码算法具体包括以下步骤：

步骤2.1：并行读取各个霍尔传感器的输出值之后，按照传感器编号依次获取各个霍尔传感器的输出值，按照传感器编号对各个输出值进行排序，并标记每一个输出值对应的传感器编号。

步骤2.2：根据传感器编号和预设映射关系对各个输出值进行数据映射，得到对应的映射值。本实施例中，输出值与映射值之间的预设映射关系可以采用线性函数或者非线性函数，并且在映射时加入传感器编号，以对映射值进行有效区分，例如以传感器编号作为线性函数或者非线性函数的系数进行数据映射。

步骤2.3：对全部映射值进行线性组合运算或者根据预设的非线性运算函数进行计算，得到至少一个数字信号量。本步骤中的组合运算方式有很多种，包括但不限于函数运算和矩阵运算，只要满足计算得到的数字信号量为正数即可。例如，本步骤在对全部映射值进行组合运算时，可以采用线性组合运算方式(如线性函数)或者根据预设的非线性运算函数(如对数函数、开方函数、指数函数、三角函数等)进行计算。同时数字信号量的数量可根据实际情况选择，例如两个或者三个均可。

步骤2.4：截取沿传感器模块运动方向前n个霍尔传感器的输出值，生成标志矩阵，该标志矩阵可以为1×n矩阵或者n×1矩阵，其中，n的取值范围为2≤n≤N-1，N为传感器模块所包括的霍尔传感器的总数。

在截取前n个霍尔传感器的输出值之前，首先要确定传感器模块的运动方向。本实施例中传感器模块的运动方向通过读取的霍尔传感器的输出值即可确定，无需其他任何额外的测量装置或者检测装置，简单方便。具体地，传感器模块的运动方向通过以下步骤确定：

步骤(a)：获取上一时刻按照传感器编号依次获取的各个霍尔传感器的输出值，将这些输出值按照传感器编号排序，形成输出值序列；

步骤(b)：在输出值序列的首位之前增加一个传感器补位值并删除输出值序列的末位，保证输出值序列中的数据数量不变，构建得到正向新序列；或者，在输出值序列的末位之后增加一个传感器补位值并删除输出值序列的首位，保证输出值序列中的数据数量不变，构建得到反向新序列；本步骤中获得正向新序列和反向新序列的先后顺序对于解码没有影响；

步骤(c)：判断正向新序列或者反向新序列与当前的输出值序列是否相同，其中当前的输出值序列是指由当前时刻按照传感器编号依次获取的各个霍尔传感器的输出值组成的序列；若判断正向新序列与当前时刻对应的序列相同，则判定传感器模块的运动方向是沿传感器编号由大至小的方向；若判断反向新序列与当前时刻对应的序列相同，则判定传感器模块的运动方向是沿传感器编号由小至大的方向。

上述步骤(a)～步骤(c)对传感器模块运动方向判断的原理是将上一时刻获取的霍尔传感器输出值序列进行前补位或者后补位并且保持序列内的数据量不变之后，再将补位后的序列与当前时刻的霍尔传感器输出值序列进行比较，进而通过比较确定霍尔传感器输出值序列中数据的移位方向，进而确定传感器模块的运动方向是沿传感器编号由大至小还是由小至大的方向。由于传感器模块位于解码器模块内，安装时各个霍尔传感器的位置和编号已经确定，因此传感器编号的排列方向可以作为传感器模块的运动方向。

步骤2.5：以数字信号量作为指引位，以标志矩阵作为验证位，构建绝对位置解码索引，以加快数据搜索速度。

步骤2.6：根据绝对位置解码索引在存储于存储模块中的磁条解码向量数据库中进行数据查找，根据查找结果输出解码器的当前绝对位置信息。

存储模块用于存储预先建立的磁条解码向量数据库，该磁条解码向量数据库存储的数据为从磁条的零点开始，采用与前述绝对位置解码算法流程相同的方法获得的数字信号量和对应的标志矩阵。具体地，在数据库中进行数据查找时，首先根据数字信号量调用已注册的自定义函数和标准函数中对应的查找函数，获取查找函数对应的函数调用接口信息，再根据该函数调用接口信息调用该查找函数在第一表单中查找与数字信号量相匹配的记录，得到数字信号量匹配结果，再根据数信号量匹配结果获取验证函数对应的函数调用接口信息，接下来根据该函数调用接口信息调用该验证函数在第二表单中查找与标志矩阵相匹配的记录，找到后读取该匹配结果对应的位置数据，最终获得电梯轿厢的当前绝对位置信息，至此完成了根据绝对位置解码索引在磁条解码向量数据库中进行数据查找的过程。本实施例通过数字信号量和标志矩阵不仅能够在数据库中快速、准确查找到对应的位置数据，而且数据库引入了自定义函数机制，丰富了标准函数的查询功能，增强了数据库查询功能的可用性。

进一步地，在进行自定义函数注册时，接收到用户端发送的自定义函数注册请求后，解析该自定义函数注册请求后，得到对应的函数标识即数字信号量和函数调用接口信息，接下来在自定义函数列表中增加一条对应的函数记录，该函数记录记录的信息包括自定义函数对应的数字信号量、函数调用接口信息，当然该添加的一条记录还可包含其它与第一函数相关的信息。进行函数注册后自定义函数变成可用函数，在进行数据查找时即可被调用。

步骤3：将当前绝对位置信息发送至电梯控制系统，电梯控制系统根据电梯轿厢的当前绝对位置信息控制电梯轿厢的加减速运动以及精确平层。

本实施例中的霍尔传感器可以采用模拟量传感器和/或开关量传感器。可选地，当霍尔传感器为模拟量传感器时，对采集的各个霍尔传感器的模拟量信号依次进行放大、滤波处理后再并行读取输出值。同时，各个霍尔传感器分别设有对应的冗余霍尔传感器，霍尔传感器和冗余霍尔传感器的位置和编号相同，霍尔传感器和冗余霍尔传感器同时读取同一个磁极的信号，并且同时并行读取各个霍尔传感器和冗余霍尔传感器的输出值，并判断传感器编号相同的霍尔传感器和冗余霍尔传感器的输出值是否相同，若有任意一个传感器编号对应的两个霍尔传感器的输出值不同，则生成报警信号并发送至电梯控制系统，提高解码方法的解码准确性的同时，进一步提高了电梯的安全性。

上述解码方法实施例中所涉及的其他内容，可参见前述解码器实施例，此处不再赘述。

本发明所提出的用于电梯轿厢绝对位置检测的解码器及解码方法是一种针对利用磁极编码的磁条专用的解码器及解码方法，其基于多个并列设置的霍尔传感器的输出值，通过对输出值进行数据映射处理、组合运算、构建绝对位置解码索引，最后根据索引在预先存储的磁条解码向量数据库中进行表单查找，最终查找到解码器的当前绝对位置信息，并将当前绝对位置信息发送至电梯控制系统，完成电梯轿厢的绝对位置检测，具有解码速度快、精度高、可靠性高以及成本低的优点，适用于各种类型电梯的绝对位置检测以及速度和加速度的监控；由于磁条独立安装于电梯井道内，且无需电源供电，因此当电梯断电重启后，解码器上电即可输出电梯轿厢的绝对位置信息，不需进行校验，大大提高了电梯轿厢位置检测的效率，并且相比于已有的电梯绝对位置检测方法，本发明的解码器及解码方法的安全性及可靠性更高；同时，编码器安装在电梯轿厢上，磁条安装在电梯井道内，安装工艺成熟，安装效率高。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种用于电梯轿厢绝对位置检测的解码器，其特征在于，所述解码器用于解码沿电梯井道长度方向设置的磁条的编码信息，所述磁条的编码信息由若干个N极和S极的排列组合得到，且按照编码周期对所述磁条进行编码，每一个编码周期内设有绝对编码段和游标编码段，其中绝对编码段具有唯一性，所述解码器包括传感器模块、微处理器模块、通信模块和存储模块，所述通信模块与所述微处理器模块连接，用于配置所述微处理器模块的各项工作参数；

所述传感器模块包括多个并列设置的霍尔传感器，并且各个所述霍尔传感器之间的距离与所述传感器模块同一时间下读取的对应磁极间距相等；

所述微处理器模块并行读取各个所述霍尔传感器的输出值，根据所述输出值利用绝对位置解码算法解算出解码器的当前绝对位置信息，并将所述当前绝对位置信息通过通信协议发送至电梯控制系统；

所述绝对位置解码算法包括以下步骤：

按照传感器编号依次获取各个所述霍尔传感器的输出值，并标记每一个所述输出值对应的传感器编号；

根据传感器编号和预设映射关系对各个所述输出值进行数据映射，得到对应的映射值；

对全部所述映射值进行组合运算，得到至少一个数字信号量；

截取沿所述传感器模块运动方向前n个所述霍尔传感器的输出值，生成标志矩阵，其中，2≤n≤N-1，N为所述传感器模块所包括的霍尔传感器的总数；

以所述数字信号量作为指引位，以所述标志矩阵作为验证位，构建绝对位置解码索引；

根据所述绝对位置解码索引在存储于存储模块中的磁条解码向量数据库中进行数据查找，根据查找结果输出所述解码器的当前绝对位置信息；

其中，所述传感器模块的运动方向通过以下步骤确定：

获取上一时刻按照传感器编号依次获取的各个所述霍尔传感器的输出值，形成输出值序列；

在所述输出值序列的首位之前增加一个传感器补位值并删除所述输出值序列的末位，得到正向新序列，或者在所述输出值序列的末位之后增加一个传感器补位值并删除所述输出值序列的首位，得到反向新序列；

判断所述正向新序列或者所述反向新序列与由当前时刻按照传感器编号依次获取的各个所述霍尔传感器的输出值组成的序列是否相同，若所述正向新序列与当前时刻对应的序列相同，则判断所述传感器模块沿传感器编号由大至小的方向运动；若所述反向新序列与当前时刻对应的序列相同，则判断所述传感器模块沿传感器编号由小至大的方向运动。

2.根据权利要求1所述的一种用于电梯轿厢绝对位置检测的解码器，其特征在于，对全部所述映射值进行组合运算时，采用线性组合运算或者根据预设的非线性运算函数进行计算。

3.根据权利要求1或2所述的一种用于电梯轿厢绝对位置检测的解码器，其特征在于，当所述霍尔传感器为模拟量传感器时，所述解码器还包括信号采集处理模块，所述信号采集处理模块用于采集所述传感器模块输出的模拟量信号，并对所述模拟量信号依次进行放大、滤波处理后送入所述微处理器模块。

4.根据权利要求3所述的一种用于电梯轿厢绝对位置检测的解码器，其特征在于，所述解码器还包括与所述传感器模块和所述信号采集处理模块并列且结构相同的冗余传感器模块和冗余信号采集处理模块，所述微处理器模块通过所述信号采集处理模块和所述冗余信号采集处理模块同时并行读取对应的所述传感器模块和所述冗余传感器模块中各个霍尔传感器的输出值，并判断传感器编号相同的霍尔传感器和冗余霍尔传感器的输出值是否相同，若任意一个传感器编号对应的两个霍尔传感器的输出值不同，则所述微处理器模块发送报警信号至所述电梯控制系统。

5.根据权利要求1或2所述的一种用于电梯轿厢绝对位置检测的解码器，其特征在于，所述磁条包括若干个编码周期，且每一个所述编码周期内至少包括一个游标编码段和一个绝对编码段，各个所述游标编码段中N极和S极的排列组合方式相同，各个所述绝对编码段中的N极和S极的排列组合方式与所述游标编码段不同，且任意一个所述绝对编码段中的N极和S极的排列组合方式在所述磁条中唯一。

6.根据权利要求1或2所述的一种用于电梯轿厢绝对位置检测的解码器及解码方法，其特征在于，所述通信模块采用蓝牙模块或者Wifi模块，所述通信协议采用CAN总线、RS485、RS422中的任意一种。

7.一种用于电梯轿厢绝对位置检测的解码方法，其特征在于，用于解码沿电梯井道长度方向设置的磁条的编码信息，所述磁条的编码信息由若干个N极和S极的排列组合得到，且按照编码周期对所述磁条进行编码，每一个编码周期内设有绝对编码段和游标编码段，其中绝对编码段具有唯一性；所述解码方法包括以下步骤：

步骤1：并行读取传感器模块中并列设置的各个霍尔传感器的输出值，并且各个所述霍尔传感器之间的距离与所述传感器模块同一时间下读取的对应磁极间距相等；

步骤2：根据所述输出值利用绝对位置解码算法解算出当前绝对位置信息，其中所述绝对位置解码算法包括以下步骤：

步骤2.1：按照传感器编号依次获取各个所述霍尔传感器的输出值，并标记每一个所述输出值对应的传感器编号；

步骤2.2：根据传感器编号和预设映射关系对各个所述输出值进行数据映射，得到对应的映射值；

步骤2.3：对全部所述映射值进行线性组合运算或者根据预设的非线性运算函数进行计算，得到至少一个数字信号量；

步骤2.4：截取沿所述传感器模块运动方向前n个所述霍尔传感器的输出值，生成标志矩阵，其中，2≤n≤N-1，N为所述传感器模块所包括的霍尔传感器的总数；其中所述传感器模块的运动方向通过以下步骤确定：

步骤(a)：获取上一时刻按照传感器编号依次获取的各个所述霍尔传感器的输出值，形成输出值序列；

步骤(b)：在所述输出值序列的首位之前增加一个传感器补位值并删除所述输出值序列的末位，得到正向新序列，或者在所述输出值序列的末位之后增加一个传感器补位值并删除所述输出值序列的首位，得到反向新序列；

步骤(c)：判断所述正向新序列或者所述反向新序列与由当前时刻按照传感器编号依次获取的各个所述霍尔传感器的输出值组成的序列是否相同，若所述正向新序列与当前时刻对应的序列相同，则判断所述传感器模块沿传感器编号由大至小的方向运动；若所述反向新序列与当前时刻对应的序列相同，则判断所述传感器模块沿传感器编号由小至大的方向运动；

步骤2.5：以所述数字信号量作为指引位，以所述标志矩阵作为验证位，构建绝对位置解码索引；

步骤2.6：根据所述绝对位置解码索引在存储于存储模块中的磁条解码向量数据库中进行数据查找，根据查找结果输出当前绝对位置信息；

步骤3：将所述当前绝对位置信息发送至电梯控制系统。

8.根据权利要求7所述的一种用于电梯轿厢绝对位置检测的解码方法，其特征在于，当所述霍尔传感器为模拟量传感器时，对采集的各个所述霍尔传感器的模拟量信号依次进行放大、滤波处理后再并行读取输出值，并且各个所述霍尔传感器分别设有对应的冗余霍尔传感器，同时并行读取各个所述霍尔传感器和所述冗余霍尔传感器的输出值，并判断传感器编号相同的霍尔传感器和冗余霍尔传感器的输出值是否相同，若任意一个传感器编号对应的两个霍尔传感器的输出值不同，则生成报警信号并发送至所述电梯控制系统。