采用声、光、电全方位监测预警电梯故障系统的构思

采用声、光、电全方位监测预警电梯故障系统的构思

黄赫余

佛山富莱机电装备有限公司

摘要：针对电梯故障频发的问题，研究电梯设备的监测，电梯故障的智能诊断，实现电梯故障远程预警。本文通过设计声、光，电全方位监测预警电梯，采用高性能嵌入式系统，通过多传感器信息融合的方式，获取电梯运行信息，根据电梯状态判断电梯是否正常运行，以及异常状态下的具体故障类型；为电梯故障诊断及实际应用及电梯安全预警提供数据基础，建立电梯运行参数采集与远程管理平台的Internet连接，实现电梯运行状态监测和电梯故障的远程预警。

关键词：电梯；电梯声、光、电故障监测；故障诊断；远程智能预警

Theconceptionofsound，lightandelectricomnibearingmonitoringandmeasuringandwarningelevatorfaultsystem

HUANGHeyu

Foshanflamemechanical&electricalequipmentco.，ltd.

Abstract：Inordertosolvetheproblemofelevatorfault，studythemonitoringofelevatorequipment，intelligentdiagnosisofelevatorfault，andrealizeremotewarningofelevatorfault.Basedonthedesignofsound，light，electriccomprehensivemonitoringandearlywarningofelevator，Highperformanceembeddedsystem，throughthewayofmulti-sensorinformationfusion，theelevatoroperationinformation，accordingtothenormaloperationofelevatorstatewhethertheelevator，andtheconcretefaulttypeoftheabnormalstate；Fortheelevatorfaultdiagnosisandthepracticalapplicationandtheelevatorsafetywarningprovidedatafoundation，setuptheelevatorrunningparametersacquisitionandremotemanagementplatformofInternetconnectionofelevatorrunningconditionmonitoringandremotewarningontheelevator.

Keywords：Elevator；Elevatorsound，light，electricalfaultmonitoring；faultdiagnosis；remoteintelligentearlywarning

引言

随着城市建设的高速发展，高层建筑愈来愈多，电梯在工业生产及日常生活中成了必需品；电梯在为人们提供舒适、快速服务的同时，故障也时有发生，电梯的故障随着电梯数量的快速增长和电梯的日趋老龄化而频繁出现；严重的电梯安全事故可能导致设备与生命财产的损失，后果不堪设想；为保证电梯的安全性、可靠性，为此一种基于物联网的远程监控系统呼之欲出；从拖动系统、制动系统、门系统、安全回路4个子系统入手监测电梯故障的方法，开发了一种无线口电梯远程监控系统，实现对不同电梯的统一管理，具有一定的通用性和兼容性；本文以声、光、电方式全面监测电梯是否运行正常，是否存在故障隐患，是否困人为目标，研制具有实际应用价值的电梯在线监测及故障远程预警系统，用于曳引电梯安全保障。

1电梯运行状态参数采集与远程预警终端

（1）电梯故障监测由控制现场的独立声、光、电传感器和高性能MCU组成。

图1电梯运行参数采集与故障远程预警系统结构

电梯运行参数采集与故障远程预警系统结构（如图1所示）。终端采用树莓单片机，核心组成部件为64位ARM4核1.2G高性能低功耗微处理器，40针扩展GPIO，满屏HDMIVideoOutput，4*usb2.0；内外部资源完全满足电梯运行状态在线监测与故障远程预警系统要求。声、光、电传感器包括：平层光电开关、计数感应器、轿门光电开关、复位开关、上下极限电开关、红外人体感应器、机房温度传感器、湿度传感器、电压传感器、电流传感器、噪声传感器。其中平层开关及复位开关可以推算出电梯的运行方向及楼层，当平层开关被遮挡时电梯处于平层的位置；根据红外人体感应器和计数感应器检测轿厢是否有人以及人数的统计；机房设备通过电压、电流、噪声传感器采集的数值与正常数值对比，数值是否异常推断出电路或机械部件是否故障提前预警电梯故障；机房温度传感器监测机房设备安全及火灾；湿度感应器监测坑底是否水浸；通过上述传感器数据采集全方位立体式监测电梯安全状态。

系统具有一路10/100LANport板载wifi及4G模块，通过有线或无线将电梯运行状态和故障信息接入Internet，通过互联网接至远程预警救援指挥中心或其他管理机构；电梯运行参数采集终端不依赖于电梯原有设备适用所有品牌的曳引式电梯，实现电梯运行安全远程管理，用户登录中心管理平台即可获得电梯的运行状态以及电梯发生故障时是否困人等信息；通过上述方式组成“电梯物联网”。

系统上电程序进行硬件初始化，终端ID、基站楼层校准、状态上传时间间隔、全局变量初始化后终端向远程管理服务器登录建立终端连接，信息包括在管理中心系统中注册的电梯唯一编号ID，登录中心服务器后系统进入循环监控状态，循环第一步根据平层光电开关信号，判断是否有楼层变化，根据轿门开关信号，判断轿门是否打开，以及电是否到达上极限、下极限或者基站位置，根据红外人体感应信号，判断电梯内是否有人。通过传感器信采集，并进行组合逻辑分析，获得电梯运行方向、当前层站、轿门开关、轿箱内是否有人及人数等状态以及电梯是否有故障。若有故障，立即向远程管理中心报警。当状态实时上传功能开启时，向远程管理中心报送电梯运行状态信息。若收到远程管理中心下达的系统工作参数配置指令，则根据指令数据，修改楼层校准、实时上报时间间隔等参数，或执行故障复位、终端重启等动作。

（2）故障推理及报警通信传输策略

电梯运行参数采集模块获得的信息并不直接表征电梯是否运行正常，也不能直接得出电梯处于何种故障状态，须根据电梯运行故障推理策略，判断电梯的运行状态及故障状态下的具体故障类型。根据电梯运行参数采集模块获得的电梯运行信息，包括电梯是否存在故障隐患、运行方向、当前楼层、轿门开闭、轿箱内是否有人、上极限是否触及、下极限是否触及等信息，电梯是否运行正常，以及非正常状态下的故障类型，故障类型包括门区外停梯、运行时间超长、冲顶、蹲底、运行中开门，以及困人。以下为各类数据的推理逻辑：

①故障预警：根据声、光、电设备采集的数据异常情况系统后台综合分析，在故障尚未发生前提前告警。

②区外停梯：平层光电开关没有被平层板隔开光路，且时间超长。

③冲顶：上极限开关检测到信号，且当前楼层为顶层。

④蹲底：下极限开关检测到信号，且当前楼层为底层。

⑤超速：根据平层光电开关监测电梯运行速度超出其额定运行速度的1.2倍。

⑥困人：电梯出现门区外停梯、冲顶、蹲底、故障中的任何一种，且电梯轿箱内有人。

⑦乘员统计：根据轿门开启期间计数感应器触发次数判断电梯搭载人数。

⑧机械及电路故障：根据机房内噪声、电压及电流传器实测的数值与正常值对比判断是否存在故障。

⑨底坑进水：根据坑底湿度传感器数值与正常值对比判断坑底是够进水。

（3）电梯运行状态上报和故障报警策略关系到系统运行稳定性和运行效率。运行参数采集与故障报警终端兼故障自动报警和状态被动查询两种方式。默认条件下，系统通过同步保持连接，不开启周期性状态上报，只在电梯发生故障时主动上报故障，且每次故障报警必须收到管理平台的应答数据包，否则重复故障报警。当接收到来自远程管理平台的电梯状态查询指令时，才开启电梯运行状态实时上报功能，此时终端周期性地向远程管理平台报送电梯运行状态信息，包括：方向、楼层、门开关、电梯内是否有人、电梯是否工作正常等信息。为减少通讯数据量，心跳功能和运行状态实时上报功能只需启动一个。

2结语

研制通过声、光、电设备全方位采集电梯运行状态，研究电梯运行故障推理及预警策略，设计远程通讯模块，实现电梯运行安全在线监控故障预警。采用独立传感器获取电梯运行信息，具有通用性且对电梯无干扰安全可靠。

终端系统和远程通讯模块均采用嵌入式系统实现，环境适应性好。通过配置声、光、电传感器和优化设计故障推理逻辑，监测电梯是否运行正常，是否存在故障隐患，以及发生故障时是否困人，体现了以人为本、预防为主、防治结合的宗旨。该系统为电梯安全监管模式提供了技术支撑。

参考文献

[1]刘云法.物联网导论[M].科学出版社，北京，2010，12.

[2]王钰.基于物联网的电梯监管方式研究[D].武汉大学，2010：46-59.

[3]尹苏东，薛季爱.一种新型电梯远程监测报警系统[J]，起重运输机械，2009（8）：57-59.

[4]安宇.无接口状态下电梯远程监控系统的研究[D]，天津大学，2008.

[5]DanielD.Giusto，AntonioLera，GiacomoMorabito，LuiqiAtzori，TheInternetofThings[M].Springcr-VerlagNewYork：Inc，2010：12-23.