一種電梯健康狀況檢測(cè)裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及機(jī)電一體化領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種電梯健康狀況檢測(cè)裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 電梯是一個(gè)復(fù)雜的機(jī)電系統(tǒng)，由于設(shè)計(jì)制造、安裝調(diào)試、運(yùn)行損耗及磨損等方面的 原因，會(huì)造成系統(tǒng)運(yùn)行振動(dòng)，轎廂與對(duì)重的不平衡，電機(jī)功耗過大，還有電子、電氣本身的故 障等。一般外觀損傷、及控制器的報(bào)警、故障，維護(hù)保養(yǎng)人員容易識(shí)別和解決。但電梯運(yùn)行 中一些內(nèi)在、本質(zhì)的變化，還沒有達(dá)到故障的程度，往往不會(huì)引起維保人員及廠家的重視， 同時(shí)也沒有很好的手段反映運(yùn)些狀況的變化，一旦量變達(dá)到質(zhì)變發(fā)生故障，帶來的損失往 往巨大。能夠及時(shí)地為維保人員或廠家提供運(yùn)些數(shù)據(jù)信息，并及時(shí)得到預(yù)防處理，對(duì)提升社 會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益都具有重大意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對(duì)電梯事故頻發(fā)，除人為事故原因外，電梯故障還隱含著內(nèi)在因素，從量變到質(zhì) 變的過程不易被發(fā)覺的情況，本發(fā)明研制了一套便捷、準(zhǔn)確、可W在線測(cè)量電梯健康狀況的 裝置及方法。
[0004] 本發(fā)明的目的是通過W下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：本發(fā)明的電梯健康狀況檢測(cè)裝置是 基于加速度、重量傳感器、功率計(jì)、WIFI/GPRS/4G和Internet網(wǎng)絡(luò)，云平臺(tái)處理等部件；集 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)、健康狀況評(píng)估、故障報(bào)警和服務(wù)管理于一體的多功能應(yīng)用裝置。本發(fā)明通過物聯(lián) 網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)傳送數(shù)據(jù)，并存入云平臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)；數(shù)據(jù)處理服務(wù)器可利用當(dāng)前或歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù) 雜的分析。電梯維保人員及相關(guān)技術(shù)人員通過web終端、手機(jī)a卵來進(jìn)行各種服務(wù)。 陽(yáng)0化]本發(fā)明電梯健康狀況檢測(cè)裝置，包括振動(dòng)檢測(cè)部件、功率測(cè)量部件、載重測(cè)量部 件、GPRS/4G網(wǎng)關(guān)、中屯、服務(wù)器和數(shù)據(jù)處理模塊。
[0006] 所述功率測(cè)量部件，在常規(guī)功率測(cè)量的基礎(chǔ)上，增加無線WIFI或CAN總線接口和 GPRS/4G網(wǎng)關(guān)通信。
[0007] 所述載重測(cè)量部件，可采用電梯現(xiàn)有的載重測(cè)量技術(shù)及數(shù)據(jù)，GPRS/4G網(wǎng)關(guān)從電梯 控制器中得到該數(shù)據(jù)；或者電梯改造時(shí)，轎廂底部安裝載重測(cè)量傳感器，得到載重?cái)?shù)據(jù)。
[0008] 所述中屯、服務(wù)器，與遠(yuǎn)程電梯的GPRS/4G網(wǎng)關(guān)通信，獲取、存儲(chǔ)電梯數(shù)據(jù)；并與用 戶手機(jī)通信；接收用戶肥B終端訪問。
[0009] 所述振動(dòng)檢測(cè)部件為采用MEMS技術(shù)的Ξ軸加速度計(jì)，通過濾波、消除零漂等方法 預(yù)處理數(shù)據(jù)；并通過積分和微分計(jì)算出速度，加速度的變化率；數(shù)據(jù)通過CAN總線或WIFI 發(fā)送給GPRS/4G網(wǎng)關(guān)。
[0010] 所述GPRS/4G網(wǎng)關(guān)，通過GPRS/4G和中屯、服務(wù)器通信；又具有無線AP的功能，和振 動(dòng)檢測(cè)部件等具有WIFI方式的部件通信；還具有CAN組網(wǎng)的能力，和CAN接口的檢測(cè)部件 通信。
[0011] 所述數(shù)據(jù)處理模塊，在中屯、服務(wù)器中實(shí)現(xiàn)，對(duì)當(dāng)前數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)、求均值、 方差等處理，給出電梯健康狀況數(shù)據(jù)結(jié)果。
[0012] 通過在轎廂系統(tǒng)安裝MEMS加速度傳感器部件；利用已有測(cè)重?cái)?shù)據(jù)或加裝測(cè)重傳 感器部件；在機(jī)房或房屋頂部安裝網(wǎng)關(guān)部件；網(wǎng)關(guān)和其它部件采用無線WIFI通信或有線 CAN通信；網(wǎng)關(guān)還可W和控制器采用RS485、Μ孤腳S、CAN等方式通信；獲取電梯控制及故障 報(bào)警信息；數(shù)據(jù)通過網(wǎng)關(guān)的GPRS/4G通信方式上傳云服務(wù)器平臺(tái)；相關(guān)用戶使用計(jì)算機(jī)聯(lián) 網(wǎng)、或手機(jī)APP方式；就可W了解得到當(dāng)前電梯的健康狀況評(píng)測(cè)結(jié)果。
[0013] 本發(fā)明一種電梯健康狀況檢測(cè)方法，該方法通過從多個(gè)角度，測(cè)量電梯運(yùn)行參數(shù)， W及參數(shù)的變化趨勢(shì)，來客觀真實(shí)反映電梯的健康指標(biāo)。該方法包括：通過在線測(cè)量的方 式，計(jì)算處理傳感器的數(shù)據(jù)，運(yùn)些數(shù)據(jù)有垂直方向振動(dòng)、加速度變化率、傾斜度、平衡系數(shù)、 傳動(dòng)損耗系數(shù)、電梯能效系數(shù)、待機(jī)能效系數(shù)、及其參數(shù)的長(zhǎng)時(shí)變化率；具體包括W下步 驟：
[0014] 步驟1 :對(duì)安裝在轎廂的Ξ軸加速度傳感器的數(shù)據(jù)采集、濾波、零漂移消除，得到 加速度值；
[0015] 步驟2 :對(duì)加速度值進(jìn)行傅里葉變換，得到頻率和幅度的關(guān)系；取得幅度最大值的 頻率，為第一振動(dòng)頻率和幅度；W幅度大小，得到第二振動(dòng)頻率和幅度；用于評(píng)價(jià)電梯運(yùn)行 時(shí)的振動(dòng)特性；
[0016] 步驟3:對(duì)加速度值進(jìn)行微分或差分計(jì)算，得到加速度的變化率，取其均值和方 差，反映電梯抖動(dòng)的變化特性；
[0017] 步驟4 :對(duì)加速度值求一次積分，得到轎廂運(yùn)行的速度；求二次積分，得到轎廂運(yùn) 行的距離；
[0018] 步驟5 :對(duì)加速度的水平分量計(jì)算均值和方差，在轎廂靜止和運(yùn)動(dòng)時(shí)，給出靜態(tài)和 動(dòng)態(tài)的傾斜特性分析；
[0019] 步驟6 :根據(jù)轎廂的加速度，去除啟動(dòng)和制動(dòng)的時(shí)間；使用平穩(wěn)時(shí)間段的上行和下 行速度；
[0020] 步驟7 :功率計(jì)測(cè)出電機(jī)實(shí)際消耗的功率；取在速度平穩(wěn)時(shí)段的功率參與計(jì)算；
[0021] 步驟8 :載重測(cè)量部件給出的測(cè)量數(shù)據(jù)，判斷電梯是否處于空載狀態(tài)運(yùn)行；由滿足 空載、平穩(wěn)速度條件下的功率法計(jì)算平衡系數(shù)。
[0022] 步驟9:根據(jù)計(jì)算得到的平衡系數(shù)，再計(jì)算出傳動(dòng)損耗系數(shù)，該系數(shù)反映了電梯傳 動(dòng)中的損耗特性；
[002引步驟10 :在電梯運(yùn)行周期內(nèi)，根據(jù)測(cè)得電梯運(yùn)行的實(shí)際功率，計(jì)算電梯耗電量與 所運(yùn)送載重與被移動(dòng)垂直距離之積的比值，得到單位載重輸送量的耗電量，作為電梯能效 系數(shù)；
[0024]步驟11:在電梯待機(jī)狀態(tài)下，根據(jù)測(cè)得電梯運(yùn)行的實(shí)際功率，測(cè)量一段時(shí)間內(nèi)總 耗電量，計(jì)算總耗電量與總待機(jī)時(shí)間之比，得到平均待機(jī)功率作為待機(jī)能效評(píng)價(jià)指標(biāo)；
[00對(duì)步驟12 :上述測(cè)量計(jì)算得到的參數(shù)，通過網(wǎng)關(guān)傳輸?shù)椒?wù)器，服務(wù)器按數(shù)據(jù)庫(kù)方 式存儲(chǔ)相關(guān)參數(shù)；
[00%] 步驟13 :當(dāng)前參數(shù)和歷史的數(shù)據(jù)相比較，時(shí)間可W設(shè)定半個(gè)月、一個(gè)月、半年、一 年、兩年等等；得到運(yùn)段時(shí)間內(nèi)的變化率，反映了電梯的老化快慢，或者是健康的衰減程 度；
[0027] 步驟14 :上述參數(shù)不僅可W和電梯本身的歷史數(shù)據(jù)比較，還可W和同型號(hào)的電梯 數(shù)據(jù)比較，給出當(dāng)前電梯的排名，反映了電梯制造、使用、保養(yǎng)等環(huán)節(jié)的差異。
[0028] 本發(fā)明的有益效果是：
[0029] 本發(fā)明裝置實(shí)現(xiàn)在線的檢測(cè)，克服了檢驗(yàn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)申請(qǐng)、預(yù)約、執(zhí)行的低效率運(yùn)行 方式；達(dá)到24小時(shí)全天候看護(hù)電梯；所述網(wǎng)關(guān)采用的GPRS/4G網(wǎng)絡(luò)，覆蓋面廣，沒有盲區(qū)。
[0030] 本發(fā)明的電梯健康狀況檢測(cè)，所述的評(píng)價(jià)參數(shù)，通常只是在電梯設(shè)計(jì)、制造、安裝 驗(yàn)收、檢驗(yàn)中檢測(cè)；平時(shí)電梯運(yùn)行就沒有很有效的手段測(cè)量運(yùn)些參數(shù)，所W電梯的日常工作 狀況無從知曉；即使按國(guó)家規(guī)定的半月保養(yǎng)、月度保養(yǎng)、季度保養(yǎng)等也是很盲目的，并不會(huì) 因電梯的使用頻度高低、負(fù)載強(qiáng)度大小，而采用高效的保養(yǎng)方式。本發(fā)明的電梯健康狀況檢 巧。，所述的評(píng)價(jià)參數(shù)能真實(shí)反映電梯實(shí)際運(yùn)行狀況；所述的網(wǎng)關(guān)可W記載電梯的運(yùn)行時(shí)間、 待機(jī)時(shí)間、上行時(shí)間、下行時(shí)間、負(fù)載做功等數(shù)據(jù)；可W根據(jù)運(yùn)些參數(shù)，靈活設(shè)定保養(yǎng)周期， 在保證安全的條件下，提高維保人員工作效率。
[0031] 本發(fā)明的電梯健康狀況檢測(cè)，所述的振動(dòng)測(cè)量、速度測(cè)量，并不需要專用的振動(dòng)測(cè) 試儀、測(cè)速儀器進(jìn)行?？诘臏y(cè)量；采用對(duì)加速度值求傅里葉變換就可W得到振動(dòng)特性的定 量分析；運(yùn)種測(cè)量還可W細(xì)分為對(duì)啟動(dòng)時(shí)的振動(dòng)特性、制動(dòng)時(shí)的振動(dòng)特性、及平穩(wěn)運(yùn)行時(shí)的 振動(dòng)特性等分析；實(shí)現(xiàn)對(duì)電梯各部件特性的準(zhǔn)確分析和定位。所述的平衡系數(shù)、能效系數(shù)采 用基于功率的測(cè)量值進(jìn)行平衡系數(shù)、傳動(dòng)消耗系數(shù)、及能耗系數(shù)的計(jì)算；基于電梯運(yùn)行狀態(tài) 分類的測(cè)量方法，保證測(cè)量結(jié)果的一致性、準(zhǔn)確性；無需特別的停機(jī)測(cè)量檢驗(yàn)來得到運(yùn)些系 數(shù)，因而，本發(fā)明的測(cè)量方法適合在線監(jiān)測(cè)。
[0032] 本發(fā)明的電梯健康狀況檢測(cè)，在電梯發(fā)生故障報(bào)警前，根據(jù)所述的測(cè)量參數(shù)就可 W給出預(yù)警，要求及時(shí)維保，保證電梯正常運(yùn)行。所述的電梯參數(shù)長(zhǎng)時(shí)變化率，可W分析電 梯部件從量變到質(zhì)變的過程，給電梯設(shè)計(jì)制造提供質(zhì)量分析依據(jù)；而運(yùn)種數(shù)據(jù)一般的檢驗(yàn) 檢測(cè)和短時(shí)的試驗(yàn)很難得到，無法對(duì)電梯質(zhì)量作出全面的評(píng)價(jià)；所述的測(cè)量的參數(shù)，可W進(jìn) 行縱向的歷史數(shù)據(jù)分析、也可W橫向同類型電梯數(shù)據(jù)對(duì)比；還可W實(shí)現(xiàn)統(tǒng)計(jì)排名，進(jìn)一步了 解該型號(hào)電梯的運(yùn)行質(zhì)量狀況。
[0033] 總之，本發(fā)明裝置成本低，實(shí)施容易，采用WIFI無線或串行總線通信網(wǎng)絡(luò)，安裝方 便，即裝即用。本發(fā)明所設(shè)計(jì)的檢測(cè)方法，從多個(gè)角度評(píng)價(jià)電梯的健康狀況，為維護(hù)保養(yǎng)、設(shè) 計(jì)制造，提供指導(dǎo)。本發(fā)明實(shí)施后有助于合理保養(yǎng)，將會(huì)降低電梯事故率，減少事故引起的 生命財(cái)產(chǎn)損失，提高社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。
【附圖說明】
[0034] 圖1是本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)框圖；
[0035] 圖2是本發(fā)明基于加速度測(cè)量值的其它相關(guān)參數(shù)計(jì)算方法；
[0036] 圖3是本發(fā)明的安裝在電梯端的部件組成；
[0037] 圖4是中屯、服務(wù)器構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
【具體實(shí)施方式】
[0038] 下面結(jié)合附圖來對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0039] 如圖1所示，本發(fā)明電梯健康狀況檢測(cè)裝置，包括振動(dòng)檢測(cè)部件1、功率測(cè)量部件 2、載重測(cè)量部件3、GPRS/4G網(wǎng)關(guān)4、中屯、服務(wù)器5和數(shù)據(jù)處理模塊6。
[0040] 所述功率測(cè)量部件2,在常規(guī)功率測(cè)量的基礎(chǔ)上，增加無線WIFI或CAN總線接口和 GPRS/4G網(wǎng)關(guān)通信。
[0041] 所述載重測(cè)量部件3,可采用電梯現(xiàn)有的載重測(cè)量技術(shù)及數(shù)據(jù)，GPRS/4G網(wǎng)關(guān)4從 電梯控制器中得到該數(shù)據(jù)；或者電梯改造時(shí)，轎廂底部安裝載重測(cè)量傳感器，得到載重?cái)?shù) 據(jù)。
[0042] 所述中屯、服務(wù)器5,與遠(yuǎn)程電梯的GPRS/4G網(wǎng)關(guān)4通信，獲