CN204702347U - 一种电梯安全检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电梯安全检测系统，包括轿厢终端、机房终端和远程监控中心，所述的轿厢终端用于采集轿厢的运行状态数据；机房终端用于采集机房的状态数据以及收集轿厢数据和进行智能状态预测；远程监控中心用于全面收集并分析网络中所有电梯的运行状态和维护保养数据，并构建电梯日常运行状况及维保信息监测数据库；轿厢终端与机房终端、机房终端与远程监控中心分别通过通信网络连接。本实用新型通过多种传感器对电梯轿厢和机房的运行状态数据进行实时采集，并采用ZigBee和GPRS技术构成的无线数据传输网络将采集到的数据传送到轿厢终端、机房终端和远程监控中心，能够实时监测电梯的运行状态，对降低电梯故障率具有重要的意义。

Description

一种电梯安全检测系统

技术领域

本实用新型涉及电梯安全系统，特别涉及一种电梯安全检测系统。

背景技术

在现代社会中，人们对作为垂直交通工具的电梯已习以为常，且越来越依赖它。像任何其他交通工具一样，电梯在给人们节省时间和体力的同时，也不可避免地带来了一定的风险。为了把这种风险降到最低限度，多年来人们一直在对电梯安全性方面进行摸索，使它的安全保障措施日趋完善。

在日常生活中，电梯安全事故时有发生，如开门轿厢未停，踩空坠落井道；系统故障，被困轿厢；轿厢冲顶或蹲底挤扎；电梯失控溜车，轿厢突然下坠或上升；紧急通讯失灵。为加强对电梯日常运行状况和维护保养的监管，分析电梯故障的成因和发展规律，科学评估电梯运行的各种安全状态，及时预警电梯故障，建立实时监测、智能分析、综合管理的电梯安全监测系统，对减少电梯安全事故，降低电梯故障率具有重要的意义。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种能够对电梯轿厢和机房的运行状态数据进行实时采集，并分析电梯故障的成因和发展规律，科学评估电梯运行的各种安全状态，及时预警电梯故障，建立具有实时监测、智能分析、综合管理功能的电梯安全检测系统。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：一种电梯安全检测系统，包括轿厢终端、机房终端和远程监控中心，所述的轿厢终端用于采集轿厢的运行状态数据；机房终端用于采集机房的状态数据以及收集轿厢数据和进行智能状态预测；远程监控中心用于全面收集并分析网络中所有电梯的运行状态和维护保养数据，并构建电梯日常运行状况及维保信息监测数据库；轿厢终端与机房终端、机房终端与远程监控中心分别通过通信网络连接。

进一步地，所述的轿厢终端安装在轿厢顶部，包括轿厢终端微控制器、位置传感器、加速度传感器、噪声传感器和重量传感器，位置传感器、加速度传感器、噪声传感器和重量传感器分别与轿厢终端微控制器相连。

进一步地，所述的机房终端安装于电梯井道顶部的机房内，包括机房终端微控制器、温湿度传感器、RFID维保身份识别模块和曳引机电流检测模块，所述的温湿度传感器、RFID维保身份识别模块和曳引机电流检测模块分别与机房终端微控制器相连。

进一步地，所述的位置传感器包括轿门开关检测传感器和轿厢平层检测传感器，所述的轿门开关检测传感器采用霍尔开关传感器，霍尔开关传感器安装于电梯轿厢门附近，位于电梯关门换速开关和关门到位开关之间，用于检测轿厢门的开关状态；所述的轿厢平层检测传感器采用光电开关，光电开关安装于轿厢顶部导轨附近，包括上平层光电开关和下平层光电开关，上平层光电开关位于轿厢顶部，下平层光电开关位于轿厢底部。

所述的加速度传感器采用三轴加速度传感器ADXL345，ADXL345采用I²C接口模式。所述的轿厢终端微控制器采用CC2530，轿厢终端微控制器与机房终端微控制器通过ZigBee网络进行通信。

进一步地，所述的RFID维保身份识别模块采用MFRC522进行设计，MFRC522与机房终端微控制器通过SPI接口通信。所述的机房终端微控制器采用STM32F407，机房终端微控制器与远程监控中心通过ZigBee网络或GPRS网络进行通信，机房终端微控制器通过GPRS网络或GSM网络连接报警模块。所述的STM32F407通过UART与GPRS数据传输模块相连，所述的GPRS数据传输模块采用SIM900A。

本实用新型的有益效果是：设有位置传感器、加速度传感器、重量传感器和温湿度传感器等多种传感器，能够对电梯轿厢和机房的运行状态数据进行实时采集；并采用ZigBee和GPRS技术构成的无线数据传输网络将采集到的数据传送到轿厢终端和机房终端，机房终端还能对电梯的维保状况进行记录，并对电梯运行状况进行初步评估，如有异常立即发出警报，并将所有的数据传送至远程监控中心；远程监控中心构成了完备的电梯运行维护数据库，分析电梯故障的成因和发展规律，科学评估电梯运行的各种安全状态，及时预警电梯故障，建立实时监测、智能分析、综合管理的电梯安全监测系统，对降低电梯故障率具有重要的意义。

附图说明

图1为本实用新型的检测系统结构示意图；

图2为本实用新型的光电开关接口电路图；

图3为本实用新型的三轴加速度传感器接口电路图；

图4为本实用新型的RFID维保身份识别模块电路图；

图5为本实用新型的SIM900A与8引脚SIM卡接口电路图；

图6为本实用新型的CC2530功率扩展接口电路图；

图7为本实用新型的机房终端工作流程图；

图8为本实用新型的远程监控中心工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本实用新型的技术方案。

如图1所示，一种电梯安全检测系统，包括轿厢终端、机房终端和远程监控中心，所述的轿厢终端用于采集轿厢的运行状态数据；机房终端用于采集机房的状态数据以及收集轿厢数据和进行智能状态预测；远程监控中心为集中管理系统，用于全面收集并分析网络中所有电梯的运行状态和维护保养数据，并构建电梯日常运行状况及维保信息监测数据库；轿厢终端与机房终端、机房终端与远程监控中心分别通过通信网络连接。本实用新型的电梯安全检测系统根据监测数据库，统计电梯的维护保养信息，跟踪电梯的安全运行情况，分析电梯故障的成因和规律，评估电梯的安全状态，并及时预警电梯故障。

进一步地，所述的轿厢终端安装在轿厢顶部，包括轿厢终端微控制器、位置传感器、加速度传感器、噪声传感器和重量传感器，位置传感器、加速度传感器、噪声传感器和重量传感器分别与轿厢终端微控制器相连。

进一步地，所述的机房终端安装于电梯井道顶部的机房内，包括机房终端微控制器、温湿度传感器、RFID维保身份识别模块和曳引机电流检测模块，所述的温湿度传感器、RFID维保身份识别模块和曳引机电流检测模块分别与机房终端微控制器相连。

进一步地，所述的位置传感器包括轿门开关检测传感器和轿厢平层检测传感器，所述的轿门开关检测传感器采用霍尔开关传感器，霍尔开关传感器安装于电梯轿厢门附近，位于电梯关门换速开关和关门到位开关之间，用于检测轿厢门的开关状态；正常运行中，轿门应同时开启或关闭，轿厢未平层、制动器没有制动及曳引机处于工作状态中，轿门是绝对不允许开启的，任何轿门的故障可能会导致非常严重的人身伤亡事故；

所述的轿厢平层检测传感器采用光电开关，光电开关安装于轿厢顶部导轨附近，包括上平层光电开关和下平层光电开关，上平层光电开关位于轿厢顶部，下平层光电开关位于轿厢底部，用于组合分析电梯运行方向、位置及平层状态。轿厢停靠站时，轿厢地坎应与层门地坎达到同一水平面，如果监测中发现平层时轿厢地坎与层门地坎的误差超过规定值，则可判定电梯的发生不平层故障，其接口电路如图2所示。开关量经光耦隔离后输入至轿厢终端，输入端LED用于指示状态，TVS为瞬态抑制二极管，用于瞬间输入过压保护，抑制尖峰电压干扰。

《电梯技术条件》国家标准规定，乘客电梯起动加速度和制动减速度最大值均不应大于1.5m/s²，乘客电梯运行在恒加速区域内的垂直(Z轴)振动的最大峰峰值不应大于0.30m/s²，乘客电梯轿厢运行期间水平(X轴和Y轴)振动的最大峰峰值不应大于0.20m/s²。所述的加速度传感器采用三轴加速度传感器ADXL345，测量电梯垂直方向的加速度以及水平方向的振动。ADXL345具有±16g测量范围，13位分辨率，SPI、I²C访问接口，既能 测量运动或冲击导致的动态加速度，也能测量静止加速度。其接口电路如图3所示。本实施例的ADXL345采用I²C接口模式。

所述的轿厢终端微控制器采用CC2530，轿厢终端微控制器与机房终端微控制器通过ZigBee网络进行通信。

ADXL345作为从机，轿厢终端微控制器CC2530作为主机，CS引脚接高电平，ADXL345采用I²C接口模式，支持标准(100kHz)和快速(400kHz)数据传输。支持单个或多个字节的读取/写入。ALT ADD引脚接高电平，器件的7位I²C地址是0x1D，随后为R/W位。0x3A写入，0x3B读取。当ADXL345沿检测轴正向加速时，对正加速度进行检测。由于通信速度限制，使用400kHz I²C时，最大输出数据速率为800Hz，与I²C通信速度按比例呈线性变化，使用100kHz I²C时，ODR最大限值为200Hz。ADXL345具有32位FIFO，器件可工作于旁路模式、FIFO模式、流模式或触发器模式。

触发器模式下，FIFO收集样本，保存从x、y和z轴收集的最新32位样本。触发事件发生后，中断被发送到INT1引脚或INT2引脚，FIFO保持最后n个样本(其中n为FIFO_CTL寄存器样本位规定值)，然后在FIFO模式下运行，只有FIFO没有填满时，才会收集新样本。触发器模式复位后，才能识别附加触发事件。要复位触发器模式，应依次读取FIFO数据，设置器件为旁路模式，然后再设置回触发器模式。每次从FIFO读取数据，x、y和z轴的最早数据存入DATAX、DATAY和DATAZ寄存器。

定期维保是保障电梯安全运行的基础。采用RFID维保身份识别模块，可加强对电梯维修保养的监督，实现维保时间、人员资质、检修情况等信息自动记录，让维保工作可追溯，杜绝不按规定和不按周期维保的现象。所述的RFID维保身份识别模块采用MFRC522进行设计，MFRC522是应用于13.56MHz非接触式通信读写卡芯片，集成了在13.56MHz下多种被动非接触式通信方式和协议。支持ISO14443A的多层应用。其内部发送器部分可驱动读写器天线与ISO 14443A/MIFARE卡和应答机的通信。接收器部分提供解调和解码电路，用于处理ISO14443A兼容的应答器信号。数字部分处理ISO14443A帧和错误检测(奇偶&CRC)。支持快速CRYPTO1加密算法，用于验证MIFARE系列产品。MFRC522支持MIFARE更高速的非接触式通信，双向数据传输速率高达424kbit/s，具有SPI、I²C或串行UART接口。其接口电路如图4所示。

MFRC522与机房终端微控制器通过SPI接口通信，MFRC522作为从机，SPI时钟SCK由机房终端微控制器产生，数据通过MOSI线从主机传输到从机，通过MISO线从MFRC522发回到机房终端微控制器。数据传输每个字节时高位在前，MOSI、MISO上的数据在时钟的上升沿保持不变。对卡的操作分成四步：寻卡→防冲突→选卡→读/写卡。

所述的机房终端微控制器采用STM32F407，机房终端微控制器与远程监控中心通过ZigBee网络或GPRS网络进行通信，机房终端微控制器通过GPRS网络或GSM网络连接报警模块。所述的STM32F407通过UART与GPRS数据传输模块相连，所述的GPRS数据传输模块采用SIM900A。SIM900A采用工业标准接口，工作频段为EGSM 900MHz和DCS 1800MHz，采用SMT封装，可低功耗实现语音、SMS、数据和传真信息的传输。机房终端MCU STM32F407通过UART与SIM900A连接，通过AT命令实现短信收发与数据传输。SIM900A与8引脚SIM卡接口电路如图5所示。

本实用新型的ZigBee数据传输模块采用CC25XX系列进行设计，其中，CC2530是TI第二代ZigBee/IEEE 802.15.4RF片上系统，用于2.4GHz免执照ISM频带。该芯片为工业级应用提供了先进的选择性/兼容性、优秀的链路预算，支持低电压操作。CC2530结合了领先RF收发器的优良性能，业界标准的增强型8051CPU，系统内可编程闪存，8-KB RAM和许多其它强大的功能。CC2592是CC25XX系列2.4GHz低功率RF收发器、发射器和片上系统产品的范围扩展器，是低功率和低压2.4GHz无线应用的高性能RF前端。为了增加链路预算，CC2592器件提供一个可增加输出功率的功率放大器，以及一个具有低噪声系数的LNA，以提升接收器灵敏度。CC2592器件包含高性能无线应用简单设计所需的PA，LNA，开关，RF匹配和不平衡变压器，CC2530功率扩展接口电路如图6所示。

本实用新型的远程监控中心收集所有电梯运行状态监控数据，为ZigBee网络的协调器。机房终端为ZigBee网络的路由节点，负责采集自身数据及收集当前轿厢终端数据，并对当前电梯运行状况作初步分析，如发现异常，直接通过GPRS网络或者GSM网络连接的报警模块进行远程报警；若数据正常，则由ZigBee网络或者GPRS网络传输至远程控制中心。轿厢终端为ZigBee网络的终端节点，将数据传输到相应的父节点机房终端。图7和图8分别为本实用新型的机房终端和远程监控中心的工作流程图，如图7所示，机房终端的工作流程包括以下步骤：

S11、机房终端数据初始化；

S12、机房终端加入ZigBee网络；

S13、机房终端通过温湿度传感器、RFID维保身份识别模块和曳引机电流检测模块采集机房相关状态数据，并接受轿厢终端发送的状态数据；

S14、机房终端对接收的数据进行预处理，判断数据是否异常，若发生异常则控制报警器发出警报；若数据无异常则进一步地判断是否接收到来自远程监控中心的数据传输命令；

S15、若机房终端接收到远程监控中心发送的数据传输命令则将采集到的数据通过通信网络发送至远程监控中心，否则返回步骤S13。

如图8所示，本实用新型的远程监控中心的工作流程包括以下步骤：

S21、远程监控中心数据初始化；

S22、建立ZigBee网络；

S23、远程监控中心发送数据传输命令至机房终端；

S24、远程监控中心接收来自机房终端发送的数据；

S25、远程监控中心构建电梯运行状况及维护保养数据库；

S26、远程监控中心分析电梯故障成因评估电梯安全状态，并预警电梯故障。

本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本实用新型的原理，应被理解为本实用新型的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本实用新型公开的这些技术启示做出各种不脱离本实用新型实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本实用新型的保护范围内。

Claims (9)

1.一种电梯安全检测系统，其特征在于，包括轿厢终端、机房终端和远程监控中心，所述的轿厢终端用于采集轿厢的运行状态数据；机房终端用于采集机房的状态数据以及收集轿厢数据和进行智能状态预测；远程监控中心用于全面收集并分析网络中所有电梯的运行状态和维护保养数据，并构建电梯日常运行状况及维保信息监测数据库；轿厢终端与机房终端、机房终端与远程监控中心分别通过通信网络连接。

2.根据权利要求1所述的一种电梯安全检测系统，其特征在于，所述的轿厢终端安装在轿厢顶部，包括轿厢终端微控制器、位置传感器、加速度传感器、噪声传感器和重量传感器，位置传感器、加速度传感器、噪声传感器和重量传感器分别与轿厢终端微控制器相连。

3.根据权利要求1所述的一种电梯安全检测系统，其特征在于，所述的机房终端安装于电梯井道顶部的机房内，包括机房终端微控制器、温湿度传感器、RFID维保身份识别模块和曳引机电流检测模块，所述的温湿度传感器、RFID维保身份识别模块和曳引机电流检测模块分别与机房终端微控制器相连。

4.根据权利要求2所述的一种电梯安全检测系统，其特征在于，所述的位置传感器包括轿门开关检测传感器和轿厢平层检测传感器，所述的轿门开关检测传感器采用霍尔开关传感器，霍尔开关传感器安装于电梯轿厢门附近，位于电梯关门换速开关和关门到位开关之间，用于检测轿厢门的开关状态；

所述的轿厢平层检测传感器采用光电开关，光电开关安装于轿厢顶部导轨附近，包括上平层光电开关和下平层光电开关，上平层光电开关位于轿厢顶部，下平层光电开关位于轿厢底部。

5.根据权利要求2所述的一种电梯安全检测系统，其特征在于，所述的加速度传感器采用三轴加速度传感器ADXL345，ADXL345采用I²C接口模式。

6.根据权利要求2所述的一种电梯安全检测系统，其特征在于，所述的轿厢终端微控制器采用CC2530，轿厢终端微控制器与机房终端微控制器通过ZigBee网络进行通信。

7.根据权利要求3所述的一种电梯安全检测系统，其特征在于，所述的RFID维保身份识别模块采用MFRC522进行设计，MFRC522与机房终端微控制器通过SPI接口通信。

8.根据权利要求3或7所述的一种电梯安全检测系统，其特征在于，所述的机房终端微控制器采用STM32F407，机房终端微控制器与远程监控中心通过ZigBee网络或GPRS网络进行通信，机房终端微控制器通过GPRS网络或GSM网络连接报警模块。

9.根据权利要求8所述的一种电梯安全检测系统，其特征在于，所述的STM32F407通过UART与GPRS数据传输模块相连，所述的GPRS数据传输模块采用SIM900A。