CN201777739U - Es电梯监测管理信息系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种ES电梯监测管理信息系统，涉及电梯领域，为提高电梯的能源利用率的技术问题而设计。所述的ES电梯监测管理信息系统，包括：能量回馈子系统，用于将电梯运行过程中的机械能转化为电能，所述电能经过转换后回送到的电梯的供电电网；中心数据库，与所述能量回馈子系统连接，用于统计所述能量回馈子系统的累计发电量。本实用新型能够提高电梯的能源利用率。

Description

ES电梯监测管理信息系统

技术领域

本实用新型涉及电梯领域，特别是指一种ES电梯监测管理信息系统。

背景技术

随着城市的发展，电梯正在成为我们生活当中比汽车更为频繁使用的一种公共交通工具，人们对电梯的能源利用也越来越重视，但是现在电梯的能源利用率的效果仍不尽如人意。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种ES(energy-saving，节能)电梯监测管理信息系统，能够提高电梯的能源利用率。

为解决上述技术问题，本实用新型提供技术方案如下：

一种ES电梯监测管理信息系统，包括：

能量回馈子系统，用于将电梯运行过程中的机械能转化为电能，所述电能经过转换后回送到的电梯的供电电网；

中心数据库，与所述能量回馈子系统连接，用于统计所述能量回馈子系统的累计发电量。

所述的ES电梯监测管理信息系统，还包括：

安全监测子系统，用于采集电梯的运行参数，并根据所述电梯的运行参数，判断所述电梯的运行状态；当所述电梯的运行状态为故障时，进行报警；

所述中心数据库，与所述安全监测子系统连接，还用于存储所述电梯的运行参数和所述电梯的运行状态。

所述安全监测子系统包括：

信号采集单元，用于接收时间信息和电梯控制柜的控制信号，并根据所述时间信息和所述电梯控制柜的控制信号生成电梯的运行参数；

信号处理单元，与所述信号采集单元连接，用于将所述电梯的运行参数与预定阈值相比，判断所述电梯的运行状态是否正常；

电源单元，给所述信号采集单元和所述信号处理单元供电。

所述信号采集单元包括：光电耦合器、限流电阻、滤波电容、以及电平转换器；

光电耦合器的输入端通过限流电阻连接所述电梯控制柜的控制信号，光电耦合器的输出端的信号经过滤波电容滤波，滤波后的信号经过电平转换器进行信号整形，生成电梯的运行参数。

所述限流电阻的大小由所述电梯控制柜的控制信号的大小决定。

所述安全监测子系统，还用于接收摄像头采集的电梯的视频文件，并发送和显示所述视频文件。

所述的ES电梯监测管理信息系统，还包括：

管理平台子系统，用于接收电梯的运行参数，并对所述电梯的运行参数进行分类统计，根据统计的运行参数进行预警；根据电梯的运行参数，生成电梯的故障统计表；

所述中心数据库，与所述管理平台子系统连接，还用于存储分类统计后的电梯的运行参数以及存储所述故障统计表。

本实用新型的实施例具有以下有益效果：

上述方案中，ES电梯监测管理信息系统，包括：能量回馈子系统，用于将电梯运行过程中的机械能转化为电能，所述电能经过转换后回送到的电梯的供电电网；中心数据库，与所述能量回馈子系统连接，用于统计所述能量回馈子系统的累计发电量，能够实现节能的效果。

附图说明

图1为本实用新型的ES电梯监测管理信息系统的结构示意图；

图2为图1中的安全监测子系统11的结构示意图；

图3为图1中的信号采集单元121的结构示意图；

图4为变频器的主电路原理图；

图5为本实用新型的ES电梯监测管理信息系统的电路原理图。

具体实施方式

为使本实用新型的实施例要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

如图1所示，为本实用新型所述的一种ES电梯监测管理信息系统，包括：

安全监测子系统11，用于采集电梯的运行参数，并根据所述电梯的运行参数，判断所述电梯的运行状态；当所述电梯的运行状态为故障时，进行报警；

中心数据库12，与所述安全监测子系统11连接，用于存储所述电梯的运行参数和所述电梯的运行状态。

如图2所示，所述安全监测子系统11包括：

信号采集单元111，用于接收时间信息和电梯控制柜的控制信号，并根据所述时间信息和所述电梯控制柜的控制信号生成电梯的运行参数；

信号处理单元121，与所述信号采集单元连接，用于将所述电梯的运行参数与预定阈值相比，判断所述电梯的运行状态是否正常；

电源单元(未示出)，给所述信号采集单元和所述信号处理单元供电。

所述信号采集单元121包括：光电耦合器、限流电阻、滤波电容、以及电平转换器；

如图3所示，光电耦合器(分别为U1A，U1B)的输入端通过限流电阻(图中未示出)连接所述电梯控制柜的控制信号(分别为CHANL+1，CHANL-1和CHANL+2，CHANL-2)，光电耦合器的输出端的信号经过滤波电容(分别为C1和C2)滤波，滤波后的信号经过电平转换器(图中未示出)进行信号整形，生成电梯的运行参数。

所述限流电阻的大小由所述电梯控制柜的控制信号的大小决定。

所述安全监测子系统11，还用于接收摄像头采集的电梯的视频文件，并发送和显示所述视频文件。

所述的ES电梯监测管理信息系统，还包括：

能量回馈子系统13，用于将电梯运行过程中的机械能转化为电能，所述电能经过转换后回送到的电梯的供电电网；

所述中心数据库11，与所述能量回馈子系统13连接，还用于统计所述能量回馈子系统的累计发电量。

所述的ES电梯监测管理信息系统，还包括：

管理平台子系统14，用于接收电梯的运行参数，并对所述电梯的运行参数进行分类统计，根据统计的运行参数进行预警；根据电梯的运行参数，生成电梯的故障统计表；

所述中心数据库12，与所述管理平台子系统14连接，还用于存储分类统计后的电梯的运行参数以及存储所述故障统计表。

本实用新型提供一种ES电梯监测管理信息系统，通过采集电梯终端相关参量信息，基于CAN总线、Internet等通信技术，涵盖RS232、以太网等通讯规约转换协议，融合系统工程、软件工程、数据挖掘等技术要素，对电梯运行数据进行在线监测，实现电梯能量回馈、电梯安全监测、电梯远程管理的综合性管理。安装该套系统后的节电率为10％-30％。该系统适用于住宅、商场、写字楼等，对于楼层较高和使用频率较高的电梯节能效果更好。

ES电梯监测管理信息系统包括：

安全监测子系统11，用于将电梯几十项运行参数采集上来，并结合视频音频信息，使电梯监控人员看到区域内电梯运行状态，电梯发生故障时可实现自动报警功能，保证电梯安全平稳运行。

能量回馈子系统13，有效地将机械能转化为电能，经过转换回送到电网，避免了因使用制动电阻而造成的系统效率低、环境温度过高等缺点。

管理平台子系统14，通过上网，政府监管人员可以随时查看电梯运行的统计数据。信息平台还将各种运行数据和故障类型进行分类汇总，协助开展监督管理工作。另外，也可以将能量回馈装置的节能效果进行公示。

中心数据库12是整个系统的核心，存储了电梯运行过程中的几十项参数，记载了电梯各个时间段的运行状态、电梯出现故障的时间记录以及能量回馈装置的累计发电量。

以下描述能量回馈子系统12。

电梯轻载上行及重载下行时，通过制动才能使电梯匀速运动。制动过程需要转移过剩的能量(势能或动能)，这些能量通常是以热量的形式在制动电阻上消耗掉了。能量回馈是将原本消耗在制动电阻上的能量转换成电能回送电网，实现电梯发电，达到节电目的。

采用变频调速的电梯启动运行达到最高运行速度后具有最大的机械功能，电梯达到目标层前要逐步减速直到电梯停止运动为止，这一过程是电梯曳引机释放机械功能量的过程。

升降电梯是一个势能性负载，为了减少驱动的总功率，由曳引机拖动的负载是由载客轿厢和对重平衡块组成。只有当轿厢载重量约为50％(1吨载客电梯乘客为7人左右)时，轿厢和对重平衡块才相互平衡，否则，轿厢和对重平衡块就会有质量差。当电梯重载下行和轻载上行时，将系统的机械能转化为电能。

如图4所示，为变频器主电路原理图。电梯运行中多余的机械能(含势能、动能)，通过电动机和变频器转换成直流电能储存在变频器直流回路中的电容中。回送到电容中的电能越多，电容电压就越高，如不及时释放电容器储存的电能，就会产生过压故障，使变频器停止工作，电梯无法正常运行。而在使用电梯回馈节能装置后，能有效地将电容中储存的直流电能转换成交流电能回送到电网，并且避免了因使用能耗电阻而造成的系统效率低、环境温度过高等缺点。负载端(UVW)连接电梯的电动机，电源端连接电梯的三相电源。

能量回馈子系统具有以下有益效果：

回馈电流谐波畸变系数4.6％，采用PWM脉宽调制技术，使得输出相位准确，能有效地抑制高次谐波。监测到电压畸变小于5％，符合IEC61000-3-2及GB/T14549对电网谐波要求；

强抗干扰能力，由于使用DSP中央处理器，速率高、精度高、稳定性能好、抗干扰能力强；

全自动电压跟踪，确保输出电压精确，防止电流回送，使变频器不受任何影响；

节电效果好，真正实现了变频调速系统的四象限运行；制动产生的能量得到回收利用，能量转换率97％以上，系统的效率大大提高；视电梯具体运行状况节能效果可达10％-30％；

提高原系统的安全性，使用能量回馈方式，系统发热量降低，装置有全自动温控风扇保护，维护工作量减小；

完善制动效果，适应快速制动和频繁制动的工程需求；

降低原系统的热损耗，低于能耗制动的3％，大幅改善工作环境；

全程噪声过滤，可直接接入220V/380V电网使用，应用电抗器和噪声滤波器，不会污染电网和干扰其他设备；

安装简单，数字输出功能通过软件设置，用户不必自己调整或设定，使用参数在产品出厂前设定完毕，

功能强大，可扩展的通信接口；自带数码显示操作面板；多状态指示功能；实时监控运行各项参数：直流母线电压、电流、内部温度、端口状态、回馈工作时间、总工作时间等运行参数、故障状态记录。

技术参数如下表：

以下描述安全监测子系统11.

在电梯机房安装以微处理器为核心的电子板，可以实时采集电梯控制柜信号，并实时进行分析存储，对电梯运行状态进行实时监控，对人为短接门锁、门机故障、停车不到位等各种故障进行报警。

从电路的原理图可以看出，在没有输入或输入很小的情况下，光耦处于断开状态，输出为高；一旦输入电压达到一定的额度，光耦就会被打开，输出为低。由于信号抽取的是电梯中不同的信号，所以每一路的输入电压并不相同，因此在信号采集板上每一路都依据输入电压的大小采用从6.8K——75K大小不同的电阻。此外，光耦的输出经过10U电容滤波，上升时间较长，为避免后级电路的误操作，板上采用74LV245对此信号整形，得到可供后级使用的数字信号，同时，由于对不同的电梯每一路信号的通断代表的含义不同，为保证系统的通用性，信号采集板上将每一路信号的输出都经过一个反相器，再把同相和反相信号接到跳线插座进行选择，保证对于每一路输入信号，都可得到可选的同相或反相输出，以支持连接不同厂商的电梯。

安全监测子系统的性能优势：

安全监测子系统具有可靠性、稳定性、扩展性、实用性。前端每一部被监控管理的电梯上安装一个以微处理器为核心的嵌入式控制系统，可以根据采集的信号实时进行分析存储，在监控机房终端出现设备故障时，不会造成电梯数据的丢失，在终端设备恢复正常后通过联机，每一部电梯的运行数据自行重新传送到监控机房终端。现场工作人员通过电子板上下检索按键，可随时调阅液晶显示器显示的电梯运行数据；电梯发生故障时，通过远程控制中心服务器上的人机界面实时动态显示上传的数据，同时进行声光报警。

每一台接入系统的电梯都建立了完整的数字化档案，一种由于在正常运行中机械的磨损和污染能够影响电气触点的准确动作，可导致偶然的可恢复的逻辑错误，对这些症状提早报警，提早维修，保证全部设备功能的全天候的正常，详细跟踪分析这些记录数据，将规则的维护保养与即时的干预结合在一起，以便进行预防性的维护从而降低电梯设备故障发生率。使维修保养由被动为主动，由此提高了保养工作效率。降低电梯故障发生次数，缩短电梯停止时间，从而提高保养服务质量，增加客户满意度。

安全监测子系统包括：

数据采集单元，通过光电隔离I/O输入端口采集电梯的实时数据；

CPU处理单元，处理实时数据并进行存储和显示；

通讯单元，通过该通讯单元和远程控制中心进行数据交换，

系统终端，记录显示系统信息。

电梯的运行实时信号包括：安全信号、门锁信号、锁梯信号、消防信号、司机信号、保留信号、检修信号、上限位信号、下限位信号、上换速信号、下换速信号、强迫换速信号、厅桥门接点信号、超载信号、上强迫换速信号、下强迫换速信号、制动器开关信号、开门终端信号、关门终端信号、触板(光幕)信号、上方向信号、下方向信号、制动器制动信号、电源信号、装置状态、多层上强迫换速信号、多层下强迫换速信号、开门输出信号、关门输出信号、开门按钮信号、关门按钮信号、人工报警信号、换速信号、门区信号、上门区信号、下门区信号、维保开关信号、装置过热状态等。

以下描述管理平台子系统14。

以统计区域所管辖电梯的能耗数据和安全数据为核心(这些数据每天由监控系统软件上传到管理平台)，由平台软件将数据汇总处理，提供相应的电梯安全监察等管理业务功能。

通过管理平台子系统，可以进行：

(1)节能监测，节能分析、监测预警；

(2)安全监察，电梯检定、质量监察；

(3)能效评价，能效分析、能效评估、

(4)事故管理：监测登记、事故分析

(5)质量认证。

ES电梯监测管理信息系统具有以下特点

(a)节能方面包括：

电梯能量回馈，节省电能消耗；

降低机房温度，减少空调电耗；

减少电梯值班人员数量，节省人力成本；

提高电梯管理效率，降低管理成本。

(b)安全方面包括：

降低电梯设备故障发生率；

缩短电梯停运时间；

提高保养工作效率；

提高保养服务质量，增加客户满意度。

(b)管理方面包括：

海量数据轻松查询

区域电梯统一管理；

维护保养电子档案；

足不出户监督检查。

以下描述ES电梯监测管理信息系统的硬件和软件部分。

硬件部分为：

电源：采用工业商用开关电源，输入380V，输出直流5V-5A和24V-2A；39路数字量输入，光耦隔离，并由39个发光管显示输入状态；液晶显示系统当前状态以及记录的信息；按键：有上、下、返回等3个，用于时间和其他参数的设置；NVRAM或相同功能的非易失性存储器，用于掉电存储；USB接口，实现主从之间的切换，用于将数据写到U盘上并能和PC机通信；1个系统维护工作按钮。

软件部分：

通过对39路数字量的输入进行逻辑判断，监测电梯运行的运行状态是否正常；对于故障信息，在存储器上进行记录；当插入U盘时，将记录写到U盘中；管理液晶显示器进行状态显示；维护正确的系统时钟。

本系统由现场电梯开关控制信号采集部分、主控部分和上位机的电梯管理软件组成。

1.现场电梯开关控制信号采集部分

现场电梯开关控制信采集由39路光电耦合器和1个直接电阻输入的电路构成。为方便系统安装，接线方式采用压接接线方式的插头。

2.主控部分

电梯开关控制信号采集分析后的数据，一部分可由维修保养人员在现场通过液晶显示器直接读出，以便检查分析电梯所发生的故障原因，另一部分通过USB接口自动把相应的数据存入闪存盘，并校验程序的录入状况，并根据录入的情况做出相应的显示，每个闪存盘可记录多台电梯的数据文件。

3.上位机电梯管理软件

上位机在工作界面下插入闪存盘，点击存入文件数据按钮，显示闪存盘内的文件后，选择要存入上位机的文件，点击确定，这时闪存盘内的文件将自动存入相应的数据库以备查询。

如图5所示，本系统是一个以微控制器为中心的一个嵌入式控制系统。这个系统要实现对外部的39路信号(数字信号)的采集并通过发光管显示，而且，通过对39路信号的状态的判断得到电梯的运行或故障状态。在硬件实现上逻辑判断部分可用一片FPGA实现。液晶显示器需要字符型双行显示屏，可由微控制器直接驱动。按键部分也可以直接和微控制器相连，共需要7个I/O端口(最少6个)。USB部分需要实现主从控制方式，这样的芯片可以为SL811HS和ISP1161两种型号的产品。由于实现USB功能需要微处理器在软件上完成USB控制芯片的枚举、MASS STORAGE协议栈以及FAT16/32的文件系统，软件复杂度较高，需要一款有较强处理能力的微控制器。同时考虑到系统未来可扩展实时语音图像传输，选用一款带ARM7核的处理器，而同时系统需要一片FPGA，可以采用Triscend公司的A7V系列产品。这种处理器包括一个ARM7TDMI内核、包括UART、SPI、USB(DEVICE)以及以太网MAC等在内的多种接口控制器，同时片内还包括1万门的FPGA阵列(最多可达4万门)。

如果需要扩展实时语音图像传输功能，只需在系统中添加图像采集和压缩的专用芯片以及音频处理芯片即可，由于本微处理器内嵌以太网控制器，同时由于本处理器性能比较强大，完全可以实现TCP/IP协议和宽带网络接入设备的控制，也不必增加新的处理器。因此，在扩展实时语音图像传输功能时，硬件成本增加很少，而功能却能够增加很多。

为确保电梯运行安全、避免采集板对电梯控制系统的影响，本系统硬件采用分离结构设计，主控制板、数据采集接口板和电源部分相互独立，通过线缆连接。

1.主控制板

主控制板设计为四层板，包括微控制器、USB接口部分、液晶显示部分、SDRAM、程序存储器FLASH、数据存储NVRAM和键盘接口及按键。

微控制器采用Triscend公司的A7V系列产品，采用BGA封装，采集信号的逻辑判断和楼层判断功能由芯片内的FPGA编程实现；USB芯片采用CYPRESS公司SL811HS芯片，兼容市面上大多数闪存盘；液晶显示部分采用字符型LCD，默认显示最后一条故障信息；NVRAM采用内置实时时钟的SD2000DL(24脚DIP封装形式)用于存储电梯序列号和故障信息，可实现插拔功能；键盘采用4×4接口(共16键)，用于输入电梯序列号、时间等参数设置；三个按键，实现浏览电梯故障信息时的上翻、下翻和返回功能。

2.数据采集接口板

采集接口板实现39路数字量输入的光耦隔离，以3.3V电平提供给主控制板。同时由39个发光管显示各自输入状态。

本实用新型所述的ES电梯监测管理信息系统将电梯节能、安全监测及信息管理三大功能集成在一起。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种ES电梯监测管理信息系统，其特征在于，包括：

能量回馈子系统，用于将电梯运行过程中的机械能转化为电能，所述电能经过转换后回送到的电梯的供电电网；

中心数据库，与所述能量回馈子系统连接，用于统计所述能量回馈子系统的累计发电量。

2.根据权利要求1所述的ES电梯监测管理信息系统，其特征在于，还包括：

安全监测子系统，用于采集电梯的运行参数，并根据所述电梯的运行参数，判断所述电梯的运行状态；当所述电梯的运行状态为故障时，进行报警；

所述中心数据库，与所述安全监测子系统连接，还用于存储所述电梯的运行参数和所述电梯的运行状态。

3.根据权利要求2所述的ES电梯监测管理信息系统，其特征在于，所述安全监测子系统包括：

信号采集单元，用于接收时间信息和电梯控制柜的控制信号，并根据所述时间信息和所述电梯控制柜的控制信号生成电梯的运行参数；

信号处理单元，与所述信号采集单元连接，用于将所述电梯的运行参数与预定阈值相比，判断所述电梯的运行状态是否正常；

电源单元，给所述信号采集单元和所述信号处理单元供电。

4.根据权利要求3所述的ES电梯监测管理信息系统，其特征在于，

所述信号采集单元包括：光电耦合器、限流电阻、滤波电容、以及电平转换器；

光电耦合器的输入端通过限流电阻连接所述电梯控制柜的控制信号，光电耦合器的输出端的信号经过滤波电容滤波，滤波后的信号经过电平转换器进行信号整形，生成电梯的运行参数。

5.根据权利要求4所述的ES电梯监测管理信息系统，其特征在于，所述限流电阻的大小由所述电梯控制柜的控制信号的大小决定。

6.根据权利要求2所述的ES电梯监测管理信息系统，其特征在于，

所述安全监测子系统，还用于接收摄像头采集的电梯的视频文件，并发送和显示所述视频文件。

7.根据权利要求1-6任一项所述的ES电梯监测管理信息系统，其特征在于，还包括：

管理平台子系统，用于接收电梯的运行参数，并对所述电梯的运行参数进行分类统计，根据统计的运行参数进行预警；根据电梯的运行参数，生成电梯的故障统计表；

所述中心数据库，与所述管理平台子系统连接，还用于存储分类统计后的电梯的运行参数以及存储所述故障统计表。

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