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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Bestimmung eines Zustands eines Aufzugs, insbesondere im Rahmen einer prädiktiven bzw. präventiven Instandhaltung.
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Allein in Deutschland sind derzeit über 600.000 Aufzugsanlagen zur Personenbeförderung in Betrieb. Nicht selten beträgt die durchschnittliche Einsatzzeit pro Aufzug im Schnitt 25 Jahre, bis Modernisierungsmaßnahmen oder Um- und Aufrüstungen durchgeführt werden. Bei neueren Aufzügen sind bereits diverse Sensoren verbaut, die betriebsrelevante Daten sammeln und entsprechend verarbeiten können, was in der Regel in der vor Ort angeordneten Aufzugssteuerung geschieht, wobei die Daten dann ausgelesen werden, um Rückschlüsse auf die Performance des Aufzugs und damit auf möglicherweise existierende technische Probleme ziehen zu können, die eine Instandhaltung nach sich ziehen.
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Technisch einfach ausgedrückt besteht eine Aufzugsanlage aus einer Aufzugskabine, die von einem motorgetriebenen Zugseilsystem oder einem Hydraulikantrieb entlang vorzugsweise im Aufzugsschacht des Gebäudes angeordneter Führungsschienen in gleitender oder rollender Weise zwischen den einzelnen Stockwerken hin und her bewegt wird. Die Aufzugskabine weist ein automatisches oder manuelles Türsystem auf, das sich an den jeweiligen Stockwerken öffnet oder öffnen lässt, die jeweils Haltepunkte definieren. Bei geöffneten Türen sollte die Ebene des Bodens der Aufzugskabine mit der Zugangsebene des Flurs des angefahrenen Stockwerks nahezu bündig sein, zumindest geringe Abweichungen nicht überschreiten, die von technischen Regeln zur Betriebssicherheit vorgegeben sind. Diese Bündigkeit oder Haltegenauigkeit ist ein entscheidendes Kriterium zur Beurteilung der Funktionssicherheit eines Aufzugs.
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Bei einem funktionierenden Aufzugssystem, das entsprechend genau eingestellt ist und gesteuert wird, werden die Anforderungen an die Bündigkeit eingehalten, die Türen lassen sich widerstandslos öffnen, Beschleunigungen und Abbremsungen der Aufzugskabine verlaufen kontinuierlich bzw. ruckelfrei und Schwingungen der Aufzugskabine bei der Fahrt sind vernachlässigbar, so dass sich eine gewisse Laufruhe einstellt. Wie jedes dynamische mechanische System unterliegt ein Aufzug jedoch einem sich mit der Zeit einstellenden Verschleiß. So sind bspw. Lagerelemente und Führungsschienen bzw. -rollen einem Abrieb unterworfen, die Führungsschienen können bedingt durch thermische Einflüsse, Materialermüdung und sich ändernde Belastungsprofile im Laufe der Zeit von ihrer idealen Ausrichtung abweichen. Darüber hinaus sammelt sich Schmutz, wie kleiner Kies aus den Schuhen, im Bereich der Führungen eines automatischen Türsystems an. Verschleiß und Verschmutzungen führen langfristig zu Vibrationen oder anderem unerwünschtem Verhalten im Betrieb, wie beispielsweise erhöhtem Ruck beim Anfahren, quietschender Fahrt, langsamen Türbewegungen, kleinerer Maximalgeschwindigkeit usw., welche zu weiteren Beschädigungen bis hin zum Ausfall der Anlage führen können und natürlich die Qualität für den Nutzer minimieren.
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Um den Folgen davon rechtzeitig entgegentreten und entsprechende Reparaturmaßnahmen einleiten zu können, können Aufzugsanlagen mit Überwachungssystemen ausgestattet werden. Dabei wird zwischen integrativen und autonomen Systemen unterschieden. Integrative Systeme werden mit der vorhandenen Elektronik oder Steuerung des Aufzugs verknüpft und müssen entsprechend der vorhandenen Aufzugskomponenten angepasst und parametriert werden. Die Garantie der Rückwirkungsfreiheit auf die bestehende Aufzugsfunktion stellt dabei eine besondere Herausforderung für derartige Systeme dar. Aufgrund der vielen unterschiedlichen Aufzugssysteme am Markt eignet sich dieser Ansatz deshalb aus technischen und wirtschaftlichen Gründen nur bedingt für Nachrüstungen von bestehenden Aufzugssystemen. Dementgegen stehen autonome Systeme, die mit einer eigenen Sensorik betrieben werden, wodurch eine Kopplung mit den Aufzugskomponenten nicht notwendig ist.
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Grundsätzlich könnte bei derartigen Systemen der Fahrtverlauf der Aufzugskabine sowie die Haltegenauigkeit überwacht werden. Der Fahrtverlauf ergibt sich letztendlich aus den relativen Höhenbewegungen der Aufzugskabine. Die Haltegenauigkeit, auch Bündigkeit genannt, bezieht sich auf die Exaktheit des Haltens der Aufzugskabine an einzelnen Haltepunkten, sprich den Türöffnungen der einzelnen Stockwerke. Wenn die Aufzugskabine bündig an einem solchen Haltepunkt steht, befindet sich der Boden der Aufzugskabine und der Boden des Zugangsbereichs im Stockwerk auf einer Ebene, ansonsten besteht bei Unbündigkeit ein Versatz, der eine Stolpergefahr darstellt. Derzeitige technische Vorgaben zur Betriebssicherheit gestatten in Bezug auf einen solchen Versatz eine Toleranz von maximal +/- 10mm.
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Zur genauen Verfolgung eines Fahrtverlaufs, damit beispielsweise erfasste Parameter in Bezug auf eine Türbewegung einem konkreten Haltepunkt zugeordnet werden können, sind unterschiedliche Systeme bekannt, die mit oder ohne zusätzliche Installationen im Aufzugsschacht auskommen. So können Markierungen in der Form von Magneten oder optischen Codes an definierten Positionen im Aufzugsschacht vorgesehen werden, die eine absolute Positionierung in Bezug auf die Aufzugskabine ermöglichen, und von entsprechenden Sensoren oder Kameras auf der Aufzugskabine detektiert werden. Seil- oder bandförmige Anordnungen mit magnetischen oder optischen Markierungen können den Aufzugsschacht vollständig oder nur teilweise durchziehen, wobei ein entsprechend konfigurierter Sensor auf dem Kabinendach eine absolute Positionsbestimmung ermöglicht. Bekannt sind auch Systeme, bei denen über eine Laufzeitmessung eines auf ein Seil gegebenen Impulses die Absolutposition bestimmbar ist, sowie ein Auslesen der Haltepunkte aus der Aufzugssteuerung, die diese Haltepunkte in der Regel zwecks eines genauen Anfahrens der Stockwerke kennt. Sowohl das Vorsehen zusätzlicher Vorrichtungen im Bereich des Aufzugsschachts als auch eine Kopplung mit der Aufzugssteuerung zum Auslesen haltepunktspezifischer Daten ist, was die Nachrüstbarkeit angeht, aufwändig und daher teuer.
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Alternative Maßnahmen ohne zusätzliche Installationen im Aufzugsschacht umfassen das Anbringen und die Verwendung von Kombinationen eines Beschleunigungssensors und eines Magnetometers, der über das magnetische Feld im Aufzugsschacht der Bestimmung einer Referenzposition dient, während die aufgenommenen Beschleunigungswerte nach zweifacher Integration Daten über die Positionen liefern. Die so fusionierten Sensoren bestimmen die Start- und Zielhaltepunkte jeder Fahrt individuell. Nachteilig, da auch aufwändig, erweist sich die Tatsache, dass eine Kalibrierung durchgeführt werden muss, um die durch den Magnetometer detektierbaren magnetischen Muster einer konkreten Position zuordnen zu können. Des Weiteren können Sensoren zur berührungslosen Distanzmessung bzw. Laufzeitmessung, wie Ultraschall, Radar und Laser, zum Einsatz kommen. Diese sind jedoch zu ungenau oder zu teuer. Hinzu kommt bei lasergestützten Systemen, dass die Schachtdecke oder der Schachtboden in Bezug auf eine optimale Reflexion präpariert werden müssen und dass eine freie Sichtverbindung ohne Verschmutzungen gewährleistet werden muss, was einen erhöhten Wartungsaufwand nach sich ziehen kann.
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Zur Bestimmung der Haltegenauigkeit bzw. Bündigkeit können ebenfalls die vorgenannten berührungsfreien Sensoren, band- oder seilförmigen Absolutpositionierungssysteme oder ein zusätzliches Auslesen aus der Aufzugssteuerung herangezogen werden, einhergehend mit den oben geschilderten Nachteilen. Bekannt ist auch die Verwendung eines inkrementellen Positionierungssystems, bei dem ein geschlossenes Seil über Rollen an der Schachtdecke und am Schachtboden geführt und an einem Punkt an der Aufzugskabine fixiert ist, so dass das Seil mit der Bewegung der Aufzugskabine mitläuft. Ein inkrementeller Encoder, der sich üblicherweise in der Nähe der Aufhängungspunkte an der Schachdecke oder am Schachtboden befindet, greift die Bewegung des Seils ab, wobei das Encodersignal anschließend in ein absolutes Positionssignal gewandelt wird, aus dem sich die Haltegenauigkeit überprüfen lässt. Denkbar ist auch der Einsatz zumindest einer, in der Regel als Magnet ausgestalteter Markierung in vorgesehenen Positionen im Aufzugsschacht, um die Haltegenauigkeit zu erfassen, während ein Sensor auf dem Dach der Aufzugskabine die Magnete detektiert. Derartige Systeme mit inkrementellen Encodern oder Magnetmarkierungen sind aufwändig zu installieren, abhängig vom vorhandenen Bauraum und müssen regelmäßig gewartet und geprüft werden. Beim Auslesen der Haltegenauigkeit aus der Aufzugssteuerung kommt hinzu, dass etwaige Fehler in der Steuerung nicht erkannt werden können.
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Beispielhafte Systeme und Verfahren zur Überwachung von Aufzügen sind u.a. offenbart in den Druckschriften WO 2018/ 177 829 A1, WO 2017/ 001 531 A1,
EP 3 505 473 A1 und
EP 3 421 401 A1 .
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Ausgehend davon ist es eine Aufgabe der Erfindung, die Zustandserfassung und Wartung von Aufzugsanlagen weiter zu optimieren.
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Gelöst wird diese Aufgabe einerseits mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen nach Anspruch 1 und andererseits mit einem Verfahren mit den Merkmalen nach Anspruch 17, sowie mit einem Computerprogramm mit den Merkmalen nach Anspruch 25, einer Datenträgervorrichtung mit den Merkmalen nach Anspruch 26 und mit einem Computersystem mit den Merkmalen nach Anspruch 27.
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In einem ersten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zur Bestimmung von zumindest einem Zustand eines Aufzugs mit
- - zumindest einem Sensor, der ausgestaltet ist, zumindest einen Parameter zu erfassen, der sich durch die Relativbewegungen einer Aufzugskabine im Betrieb ergibt;
- - eine Datenverarbeitungseinheit, die ausgestaltet ist, in Bezug auf diesen Parameter Daten über einen bestimmten Zeitraum zu gewinnen, und zumindest einen Schätzer aufweist, der ausgestaltet ist,
- - unter Anwendung zumindest eines stochastischen Verfahrens Aufenthaltswahrscheinlichkeiten der Aufzugskabine pro Haltepunkt zu bestimmen, und
- - aus den Aufenthaltswahrscheinlichkeiten den Fahrtverlauf der Aufzugskabine zu bestimmen.
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Vorzugsweise ist der Sensor ausgestaltet, ausschließlich die relativen Höhenbewegungen der Aufzugskabine zu erfassen. Hierbei sollen bevorzugt ein Beschleunigungssensor oder ein Luftdrucksensor oder eine Kombination der beiden Sensortypen zum Einsatz kommen. Sowohl der Beschleunigungssensor als auch der Luftdrucksensor, die sich nachträglich auf dem Dach der Aufzugskabine eines bestehenden Aufzugssystems, unabhängig von dessen Betriebsalter oder technischer Ausgestaltung, anbringen lassen, und sich somit zur einfachen und wirtschaftlichen Nachrüstung bestehender Aufzugsanlagen auch der älteren Generationen hervorragend eignen, sind nur in der Lage, eine relative Bewegung der Aufzugskabine zu erfassen.
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Daher schlägt die Erfindung des Weiteren vor, mittels eines stochastischen Verfahrens aus den relativen Höhenbewegungen Aufenthaltswahrscheinlichkeiten zu schätzen, sowie aus diesen Aufenthaltswahrscheinlichkeiten wiederum den wahrscheinlichsten Fahrverlauf der Aufzugskabine zu schätzen.
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Aus den so erfassten Parametern und daraus resultierenden Schätzungen kann einerseits der aktuelle Zustand des Aufzugs sowie andererseits ein möglicher zukünftiger Zustand in Hinblick auf Ausfallwahrscheinlichkeiten abgeleitet werden. Die Wartung wird hierdurch wesentlich verbessert, da drohende Ausfälle rechtzeitig antizipiert werden können.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Schätzer, der softwareseitig implementiert sein kann, so ausgebildet, dass unter Berücksichtigung des vorher geschätzten Fahrtverlaufs die Bündigkeit pro Haltepunkt bestimmt werden kann.
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Grundsätzlich wäre nur die Erfassung reiner Höhenänderungen über zumindest einen Beschleunigungssensor, zumindest einen Luftdrucksensor und/oder zumindest einen Magnetfeldsensor zu ungenau, um Rückschlüsse auf die Bündigkeit ziehen zu können. Deshalb ist es gemäß der Erfindung vorgesehen, dass die Haltegenauigkeit auf der Verrechnung von mehreren Fahrten der Aufzugskabine in Bezug auf jeden vorgegebenen Haltepunkt basiert.
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Ein weiterer Vorteil in der stochastischen Evaluierung der Bündigkeit liegt neben der automatisierten Kontrolle, ob die gesetzlichen Vorgaben in Bezug auf die Bündigkeit tatsächlich eingehalten werden, auch darin, dass die gemäß der erfindungsgemäßen Vorrichtung gewonnen Daten darüber hinaus zur Verschleißerkennung herangezogen werden können, da sich grundsätzlich mechanische oder durch die Elektronik bedingte Probleme im gesamten Aufzugssystem auf die Bündigkeit auswirken können. Ein verschleißbedingtes Fehlverhalten kann so frühzeitig erkannt werden.
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Gemäß der Erfindung kann der Schätzer darüber hinaus ausgestaltet sein, unter Berücksichtigung von Informationen zu Haltepunktpositionen die Bündigkeit pro Haltepunkt zu bestimmen.
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Derartige Informationen in Bezug auf Positionen von Haltepunkten können beispielsweise die absoluten Höhendimensionen der einzelnen Stockwerke, insbesondere der Ebenen der Zugangsbereiche bzw. Flure, sowie die Positionen der Start- und Zielhaltepunkte sein. Diese Informationen können auch Aufenthaltswahrscheinlichkeitsverteilungen umfassen. So ist bekannt, dass das Erdgeschoß eines Gebäudes von Aufzügen faktisch am häufigsten angefahren wird, ebenso wie grundsätzlich häufiger besuchte Stockwerke, wie z.B. Tiefgaragen, Aussichtsplattformen, Restaurantbereiche usw..
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Diese positionsabhängigen Haltepunktinformationen können in einem Speicher hinterlegt sein oder von einem externen Server abgefragt werden. Denkbar ist es gemäß der Erfindung jedoch auch, dass diese Informationen geschätzt werden, und zwar wiederum über die Aufenthaltswahrscheinlichkeiten im Betrieb, die für bestimmte Stockwerke prinzipiell höher sind als für andere.
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In einer weiteren Ausführungsform gemäß der Erfindung kann der Schätzer des Weiteren ausgestaltet sein, eine Position an einem Zielhaltepunkt auf Basis einer in Bezug auf einen Starthaltepunkt geschätzten Position zu bestimmen. D.h. die Aufenthaltswahrscheinlichkeit in Bezug auf ein erstes Stockwerk (z.B. Tiefgarage) wird mit der Aufenthaltswahrscheinlichkeit in Bezug auf ein anderes Stockwerk (z.B. Erdgeschoß), oder sogar den Aufenthaltswahrscheinlichkeiten von mehreren Stockwerken, verknüpft, um über diese Relativbeziehungen die Position, und damit die Haltegenauigkeit in Bezug auf das erste Stockwerk weiter eingrenzen zu können.
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In diesem Zusammenhang kann die Datenverarbeitungseinheit auch ausgestaltet sein, die aus den unterschiedlichen Sensoren, wie Beschleunigungssensor und Luftdrucksensor, gewonnenen Daten miteinander zu verknüpfen, weshalb gemäß der Erfindung eine Kombination aus derartigen Sensoren bevorzugt wird, ggfs. noch kombiniert mit weiteren Sensoren.
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Zur Erhöhung der statistischen Sicherheit ist es von Vorteil, wenn der Schätzer ausgestaltet und in der Lage ist, mehrere bestimmte Fahrtverläufe in Bezug auf einen Haltepunkt zu kombinieren.
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Vorzugsweise soll für die Erfindung ein Schätzer aus der Gruppe der Bayesschen Filter zum Einsatz kommen, wie beispielsweise ein Partikel-Filter oder ein Kalman-Filter, mit den darin entsprechend implementierten Schätzalgorithmen.
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Der zumindest eine Sensor und die Datenverarbeitungseinheit können, vorzugsweise als eine Baueinheit, auf der Aufzugskabine anbringbar sein. Denkbar ist jedoch auch, dass nur der zumindest eine Sensor auf der Aufzugskabine angeordnet ist, während die Datenverarbeitungseinheit extern dazu angeordnet ist, beispielsweise in der vorhandenen Aufzugssteuerung oder in einem entfernt angeordneten Server. Die Vorrichtung kann ein Kommunikationsmodul aufweisen, das ausgestaltet ist, mit einem mobilen Endgerät und/oder dem externen Server in Verbindung zu treten. Vorzugsweise ist eine Anwendung in der Cloud implementiert, bei der mehrere dieser Vorrichtungen Zugriff haben und ggfs. miteinander verknüpft sind.
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Des Weiteren kann die Vorrichtung gemäß der Erfindung zumindest ein Mittel aufweisen, das ausgestaltet ist, eine Änderung der Relativposition der Aufzugskabine an einem Haltepunkt im Stillstand zu erfassen.
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Wenn sich die Aufzugskabine an einem Haltepunkt bei geöffneten Türen befindet, können verschiedene Faktoren die Halteposition beeinflussen, wie eine Änderung der Beladung durch das Zu- oder Aussteigen der Fahrgäste. Bei einem hydraulischen Aufzugssystem kann sich die Aufzugskabine schleichend leicht absenken, wenn Hydrauliköl durch die Ventile zurückfließt. Derartige Abweichungen fließen gemäß der Erfindung in die Schätzung der Haltegenauigkeit als Korrektiv mit ein. Denkbar sind beispielsweise Kraftmesssensoren, die die sich ändernde Zugbelastung auf das Seil infolge eines Zu- oder Aussteigens von Personen erfassen, oder Druckmesssensoren in der Hydraulik.
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In einem zweiten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren zur Bestimmung von zumindest einem Zustand eines Aufzugs aufweisend die Schritte:
- - Erfassen zumindest eines Parameters, der sich durch die Relativbewegungen einer Aufzugskabine im Betrieb ergibt;
- - Gewinnen von Daten in Bezug auf diesen Parameter über einen bestimmten Zeitraum;
- - Schätzen von Aufenthaltswahrscheinlichkeiten der Aufzugskabine pro Haltepunkt unter Anwendung zumindest eines stochastischen Verfahrens; und
- - Schätzen eines Fahrtverlaufs der Aufzugskabine aus den Aufenthaltswahrscheinlichkeiten.
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Das Verfahren kann des Weiteren die Schritte aufweisen:
- - Schätzen einer Bündigkeit der Aufzugskabine pro Haltepunkt unter Berücksichtigung des Fahrtverlaufs;
- - Schätzen der Bündigkeit der Aufzugskabine pro Haltepunkt unter Berücksichtigung von Informationen zu Haltepunktpositionen; und/oder
- - Schätzen einer Position an einem Zielhaltepunkt auf Basis einer in Bezug auf einen Starthaltepunkt geschätzten Position.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung, wie im Zusammenhang mit der Vorrichtung vorgehend bereits erläutert, kann darüber hinaus die Schritte aufweisen, dass mehrere geschätzte Fahrtverläufe in Bezug auf einen Haltepunkt miteinander kombiniert werden.
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Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren sollen in weiterführenden Schritten dann Informationen zu den Haltepunktpositionen aus dem geschätzten Fahrtverlauf geschätzt werden, sowie abschließend dann ein Verschleißzustand des Aufzugs aus dem geschätzten Fahrtverlauf der Aufzugskabine, und/oder ein Verschleißzustand des Aufzugs aus der geschätzten Bündigkeit der Aufzugskabine pro Haltepunkt.
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Verschleiß im Aufzugssystem, unabhängig davon, wo dieser genau in Erscheinung trifft, wirkt sich häufig auf die Haltegenauigkeit aus. Das erfindungsgemäße Verfahren sowie die erfindungsgemäße Vorrichtung kann daher für sich allein genutzt werden, um das Maß der Bündigkeit zu bestimmen. Diese können jedoch auch zusätzlich zu bestehenden Überwachungssystemen zum Einsatz kommen, um Fehler dieser Systeme zu erkennen bzw. zu kompensieren.
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So lassen sich konstante Abweichungen der Bündigkeit in einer Richtung an einzelnen oder auch mehreren, jedoch nicht zwingenderweise allen, Haltepunkten sicher detektieren, die beispielsweise daraus resultieren, wenn die Haltezone der Aufzugskabine durch Magnetelemente markiert ist, und diese Magnetelemente verrutscht oder verdreckt sind.
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Ebenso lassen sich mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung wechselnd konstante Abweichungen erfassen, wenn z.B. die Aufzugskabine bei jeder Aufwärtsfahrt zu weit oben und bei jeder Abwärtsfahrt zu weit unten, oder umgekehrt, zum Stillstand kommt. Ein solches Fehlverhalten kann beispielsweise beim Einsatz eines inkrementellen Positionierungssystems mittels eines umlaufenden Seils in Erscheinung treten, das von einem inkrementellen Encoder aufgenommen wird. Sollte der Encoder oder die involvierte Mechanik einen Defekt aufweisen, dann stimmt die von diesem erfasste Seilbewegung, die ja der Bewegung der Aufzugkabine gleichgesetzt wird, mit der tatsächlichen Kabinenposition nicht mehr überein und es kommt zu entsprechenden Positionierungsfehlern. Die Ursache hierfür kann in einer zu geringen Reibung zwischen dem Seil und dem Encoder liegen, so dass das Seil durchrutscht, wodurch eine zu geringe Seilwegstrecke im Vergleich zur Kabinenbewegung gemessen wird. Denkbar sind auch Signalstörungen des Encoders, wodurch entweder zu viele oder zu wenig Impulse pro Drehbewegung erzeugt werden, einhergehend mit einer Berechnung eines zu langen oder zu kurzen Wegs, der von der tatsächlichen Position der Aufzugskabine abweicht. Ist der Bremsmechanismus der Aufzugsanlage defekt, so führt dies in der Regel ebenfalls dazu, dass die Aufzugskabine bei jeder Aufwärtsfahrt zu weit oben und bei jeder Abwärtsfahrt zu weit unten zum Stillstand kommt. Über diese Abweichungen lässt sich mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens auch eine defekte Aufzugsbremse erkennen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung sind des Weiteren in der Lage, eine schwankende Abweichung der Bündigkeit an einzelnen oder allen Haltepunkten zu detektieren. Unter einer solchen schwankenden Abweichung soll hierbei eine unsystematische Abweichung pro Fahrt von der jeweiligen Zielhalteposition angesehen werden. Diese würde zu einer Änderung der Verteilung der Schätzung der Zielhaltepositionen, insbesondere zu einer Erhöhung der Varianz, führen. Ein solches Fehlerbild kann beispielsweise durch Fehler in der Regelkette auftreten, wodurch die Bremse und/oder der Antrieb des Aufzugssystems nicht optimal angesteuert werden könnten, was bei einer unterschiedlichen Beladung unterschiedliche Haltegenauigkeiten nach sich ziehen würde.
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In einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung darüber hinaus auch ein Computerprogramm, umfassend Programmanweisungen, die einen Prozessor zur Ausführung und/oder Steuerung einer der vorgenannten Schritte des Verfahrens veranlassen, wenn das Computerprogramm auf dem Prozessor läuft, und eine Datenspeichervorrichtung, auf der ein entsprechendes Computerprogramm hinterlegt ist, sowie ein Computersystem mit einer Datenverarbeitungsvorrichtung, wobei die Datenverarbeitungsvorrichtung ausgestaltet ist derart, dass ein Verfahren nach einem der vorher genannten Schritte auf der Datenverarbeitungsvorrichtung ausgeführt wird.
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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der anhand der beigefügten Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele. Es zeigen
- 1 eine schematische Darstellung einer Aufzugsanlage gemäß der Erfindung;
- 2 ein schematisches Ablaufdiagramm zur Bestimmung des Fahrtverlaufs aus den Sensordaten;
- 3 ein Diagramm zur Darstellung eines Fahrtverlaufs;
- 4 schematisch die Funktionsweise eines bei der Erfindung zum Einsatz kommenden Schätzers; und
- 5 beispielhaft einen Verlauf einer Bündigkeitsschätzung.
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Die 1 zeigt schematisch eine Aufzugsanlage gemäß der Erfindung. In einem Aufzugsschacht 1 ist eine Aufzugskabine 2 beispielsweise über eine Seilzuganlage (nicht dargestellt) vertikal geführt. Über die Höhe des Aufzugsschachts 1 definieren Stockwerke des Gebäudes mehrere Haltepunkte 3 und 4, die im Wesentlichen den Türöffnungen in Bezug auf diese Stockwerke entsprechen. Haltepunkte können hierbei als singuläre Punkte definiert sein, d.h. z.B. als die Oberkante der Türöffnung oder die Ebene des Zugangsbereichs des Stockwerks.
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Auf der Aufzugskabine 2 ist ein Modul 5 installiert, das zumindest einen Sensor aufweist, vorzugsweise jedoch einen Beschleunigungssensor und einen Luftdrucksensor. Des Weiteren weist das Modul 5, das als nachrüstbare Baueinheit konzipiert ist, eine Datenverarbeitungseinheit auf, die ausgestaltet ist, Daten in Bezug auf Parameter zu sammeln, die sich im Zuge der relativen Aufwärts- und Abwärtsbewegungen der Auszugskabine 2 sowie durch deren Haltemomente einstellen, wie die durch die Sensoren erfassten Beschleunigungsparameter und Luftdruckparameter.
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Das nachrüstbare Modul 5 weist des Weiteren ein Kommunikationsmodul 6 auf, mittels dem Daten über ein Netzwerk in eine Cloud 7 und/oder zu einem Server 8 übermittelt werden können. Über dieses Kommunikationsmodul 6 können auch die gesammelten und ausgewerteten Daten an ein mobiles Endgerät ausgelesen werden.
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Die 2 zeigt schematisch den Ablauf der Datenverarbeitung in dem Modul 5.
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Ein Beschleunigungssensor 9 liefert die im Betrieb gewonnenen Sensordaten an die Datenverarbeitungseinheit 10, wobei aus den Sensordaten der Start- und Endzeitpunkt einer Fahrt berechnet werden kann. In Abhängigkeit davon berechnet die Datenverarbeitungseinheit 10 die relativen Höhendifferenzen. Ggfs. unter Berücksichtigung von Haltepunktinformationen (bspw. relative Häufigkeitswahrscheinlichkeit in Bezug auf das Erdgeschoss) kann in der Datenverarbeitungseinheit der Fahrtverlauf geschätzt werden.
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In der 3 ist exemplarisch der Fahrtverlauf dargestellt, der sich über die Anzahl der Fahrten in Bezug auf die Haltepunkte HP, sprich Stockwerke (EG, 1. OG, 2. OG) einstellt. Wie zu erkennen ist, geht die erste Fahrt aufwärts vom Erdgeschoß EG in den zweiten Stock (2. OG), die zweite Fahrt abwärts von dem 2. OG wieder zum EG, die dritte Fahrt wieder aufwärts vom EG in den ersten Stock (1. OG) und die vierte Fahrt von dort weiter aufwärts in das 2. OG, usw..
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Der Fahrtverlauf wird aus den Sensoren zur relativen Höhenmessung folgendermaßen bestimmt. Um die relative Höhendifferenz korrekt bestimmen zu können, ist es notwendig, die Sensordaten in einem ersten Schritt einer bestimmten Fahrt zuzuordnen, wodurch letztendlich die Anfangs- und Endbedingungen bestimmt werden können. So ist es bekannt, dass die Geschwindigkeit der Aufzugskabine 1 zu Beginn und Ende einer Fahrt gleich Null ist, ebenso wie, dass sich die Aufzugskabine im Normalbetrieb zum Anfang und zum Ende einer Fahrt an einem Haltepunkt HP befinden muss. Ist dies nicht der Fall, so liegt entweder eine Fehlfunktion vor oder es wird gerade eine Wartung durchgeführt.
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In einer bevorzugten Ausführungsform kommt eine kombinierte Sensorik aus einem Beschleunigungssensor und einen Luftdrucksensor zum Einsatz.
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Die kontinuierliche Berechnung der Position nur anhand der gewonnenen Beschleunigungsdaten über einen längeren Zeitraum ohne Berücksichtigung der einzelnen Fahrtvorgänge wäre grundsätzlich erschwert, da sich ein unvermeidlicher Fehler des Beschleunigungssensors akkumulieren würde, womit sich die Geschwindigkeit und die Position nach den jeweiligen Integrationsschritten nur ungenau bestimmen ließen. Des Weiteren wäre auch die kontinuierliche Berechnung nur anhand der Luftdruckdaten mit Schwierigkeiten versehen, da die Sensordaten die kurz- und langfristigen Luftdruckschwankungen der Umgebung im Aufzugsschacht widerspiegeln, was nicht immer einwandfrei von einer tatsächlichen Bewegung der Aufzugskabine unterschieden werden kann.
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Indem gemäß der Erfindung die Sensordaten des Beschleunigungssensors, der über eine zweifache Integration der Beschleunigungsdaten die zurückgelegte Höhendifferenz liefert, mit den Sensordaten des Luftdrucksensors, der durch die relative Änderung der Druckverhältnisse jeweils die relative Höhe liefert, miteinander fusioniert werden, kann die Aussage zur Höhendifferenz verbessert werden.
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Mit der so gewonnenen Höhendifferenz wird gemäß der Erfindung ein stochastischer Schätzer aktualisiert, der die Aufenthaltswahrscheinlichkeiten der Aufzugskabine pro Haltepunkt verfolgt und in der Datenverarbeitungseinheit als entsprechender Algorithmus softwareseitig hinterlegt ist. Alternativ ist es auch möglich, dass die Datenverarbeitungseinheit mit dem stochastischen Schätzer und seiner Logik in einem externen Server, vorzugsweise innerhalb einer Cloud, oder in einem mobilen Endgerät verortet ist.
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4 zeigt exemplarisch die Funktion eines solchen Schätzers, wobei die Angaben der Wahrscheinlichkeiten mit den in 3 gezeigten Fahrten korrelieren.
Zu Beginn beträgt die Aufenthaltswahrscheinlichkeit der Aufzugskabine für jeden Haltepunkt, das EG, das 1. OG und das 2. OG, jeweils 33%. Nach der ersten Aufwärtsfahrt vom EG in das 2. OG beträgt die Aufenthaltswahrscheinlichkeit für das EG 0% und für das 1. OG und das 2. OG jeweils 50%. Nach der anschließenden Fahrt abwärts vom 2. OG in das EG beträgt die Aufenthaltswahrscheinlichkeit für das EG 100% und für das 1. OG und das 2. OG jeweils 0%. Nach der zweiten Aufwärtsfahrt vom EG in das 1. OG beträgt die Aufenthaltswahrscheinlichkeit für das 1. OG 100% und für das EG und das 2. OG jeweils 0 %, usw..
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Nach einer gewissen Anzahl von Fahrten konvergieren die Aufenthaltswahrscheinlichkeiten der Aufzugskabine zu einem einzigen Haltepunkt HP. Es ist für das Verfahren förderlich, wenn die Haltepunktabstände unterschiedlich ausgeprägt sind, da dann die einzelnen Höheninformationen stärker diskriminierend sind und dadurch die aktuelle Position der Aufzugskabine schneller ermittelt werden kann.
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Vorzugsweise kommen ein oder mehrere Partikel-Filter oder Kalman-Filter zum Einsatz. Es genügt, nur einen Partikel-Filter oder einen Kalman-Filter für die erfindungsgemäßen Schätzungen zu verwenden, jedoch ist es auch denkbar, pro Haltepunkt HP einen Kalman-Filter zum Einsatz zu bringen. Diesen Schätzern aus der Familie der Bayesschen Filter ist gemein, dass neben der aktuellen Zustandshypothese auch die Sicherheit der Hypothese mit erfasst und verarbeitet wird, die sogenannten Konfidenz.
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Gemäß der Erfindung kann dann aus einer Aneinanderreihung der wahrscheinlichsten Hypothese nach jeder einzelnen Fahrt der eigentliche Fahrtverlauf geschätzt werden. Auch ist es möglich, den wahrscheinlichsten Fahrtverlauf über die Schätzungen von mehreren Fahrten zu bestimmen, wobei dieser Fahrtverlauf nicht unbedingt in jedem Schritt den Haltepunkt mit der wahrscheinlichsten Hypothese wählt.
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Dabei können die Anzahl und die Abstände der Haltepunkte von der Datenverarbeitungseinheit selbst gelernt oder von außen vorgegeben werden. Initialisiert wird der Schätzer mit einer bekannten Verteilungsannahme oder, falls kein Vorwissen vorliegt, mit einer Gleichverteilung der Wahrscheinlichkeiten über alle Haltepunkte HP. Im letzteren Fall wird die Wahrscheinlichkeit der Aufzugskabine an einem bestimmen Haltepunkt HP zu sein, am Anfang für jeden Haltepunkt HP als gleich groß betrachtet. Weiterhin kann die Genauigkeit und Konvergenz des Schätzers durch die Hinterlegung von bekannten Informationen verbessert werden. Hierbei kann es sich um Wahrscheinlichkeiten in Bezug auf ein Anfahren von einzelnen Haltepunkten handeln. Der Schätzer ließe sich in dieser Hinsicht parametrieren. Z.B. ist bekannt, dass eine Vielzahl von Fahrten vom Haltepunkt „Erdgeschoss“ aus starten und dort enden.
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Gemäß der Erfindung soll des Weiteren aus den Aufenthaltswahrscheinlichkeiten die Bündigkeit pro Haltepunkt bestimmt werden.
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Da die relativen Höhenänderungen mittels der oben genannten Sensorik bestimmt werden können einerseits und die Positionen der Start- und Zielhaltepunkte bekannt sind andererseits, wird es somit möglich, die von einem Sensor erfasste Höhenänderung dem erwarteten Fahrtweg der Aufzugskabine gegenüberzustellen.
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Diese Gegenüberstellung dient als Maß für die Haltegenauigkeit des Aufzugs.
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In der 5 ist beispielhaft der Verlauf einer Bündigkeitsschätzung gezeigt. Als Haltepunkt HP sollen hierbei die Zugangsebenen eines Stockwerks verstanden werden. In dieser 5 soll das Maß der Bündigkeit bzw. deren Genauigkeit durch die Länge der Pfeile B simuliert werden, wobei kleinere Pfeillängen eine höhere Genauigkeit bedeuten.
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Wie bei der Schätzung des Fahrtverlaufs kommt ein stochastischer Schätzer zum Einsatz, der ausgelegt ist, die Positionsschätzung an einem Zielhaltepunkt mittels einer Schätzung des Fahrtwegs unter einer Berücksichtigung der Positionsschätzung an einem Starthaltepunkt zu verbessern. Dies geschieht kontinuierlich, wobei ausreichend viele Fahrten durchgeführt werden müssen. Denn je mehr Fahrten zu einem bestimmten Haltepunkt stattgefunden haben, umso genauer und besser wird die Schätzung, bis diese auf alle Fälle besser ist als der aus Betriebssicherheitsgründen geforderte Toleranzbereich für die Bündigkeit. Folglich ist einer höhere GE
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Weicht die Bündigkeit ab, d.h. zeigt sich eine gewisse Verteilung der Haltepositionen der Aufzugskabine in Bezug auf einen stationären Haltepunkt (Zugangsebene eines Stockwerks), ist die Haltegenauigkeit herabgesetzt, was als ein Indikator für einen Verschleißzustand der Aufzugsanlage oder Fehler in deren Mechanik oder Steuerung dienen kann.
