本發(fā)明涉及電梯技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種采集電梯運(yùn)行距離位置的系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

近幾年隨著電梯行業(yè)的快速發(fā)展，電梯事故隨之增多，電梯事故的發(fā)生除了與電梯產(chǎn)品自身設(shè)計(jì)、安裝及使用方式存在問題有關(guān)之外，電梯維保存在缺陷也是事故主因。按照國家規(guī)定，電梯維保單位應(yīng)該有專門的季度保養(yǎng)、半年保養(yǎng)和年度保養(yǎng)?，F(xiàn)有的保養(yǎng)體系，維保人員不能根據(jù)每部電梯的使用頻率或故障發(fā)生率來提供有針對性的保養(yǎng)，并且由于維保行業(yè)的惡性競爭，維保過程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)“紙上維?！薄ⅰ安怀鍪虏坏綀觥钡默F(xiàn)象。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述問題，本發(fā)明提供一種采集電梯運(yùn)行距離位置的系統(tǒng)，并給維保人員及電梯使用單位提供精細(xì)維保的數(shù)據(jù)作為參考。

本發(fā)明提供了一種采集電梯運(yùn)行距離位置的系統(tǒng)。一種采集電梯運(yùn)行距離位置的系統(tǒng)，其特征在于，所述采集電梯運(yùn)行距離位置的系統(tǒng)包括：

氣壓模塊，與單片機(jī)MCU數(shù)據(jù)連接，用于采集轎廂內(nèi)大氣壓強(qiáng)的變化信息；

Flash芯片，與單片機(jī)MCU數(shù)據(jù)連接，用于存儲(chǔ)電梯的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)；

實(shí)時(shí)時(shí)鐘管理單元，與單片機(jī)MCU數(shù)據(jù)連接，用于為系統(tǒng)提供時(shí)鐘接口；

單片機(jī)MCU，用于根據(jù)廂內(nèi)大氣壓強(qiáng)變化的差值來計(jì)算電梯高度的變化，其公式為：ΔH＝Z2-Z1＝18400*(1+aT)*lgP1/P2，式中，P1為Z1高度上的氣壓，P2為Z2高度上的氣壓，a＝1/273，T為Z1到Z2間的空氣柱平均溫度。

優(yōu)選的，氣壓模塊采集電梯轎廂運(yùn)行前3秒到停止后3秒的氣壓值，分別為作為公式中：ΔH＝Z2-Z1＝18400*(1+aT)*lgP1/P2的P1、P2，氣壓模塊內(nèi)置的溫度傳感器提供空氣柱平均溫度T，繼而根據(jù)公式計(jì)算出電梯高度變化。

優(yōu)選的，單片機(jī)MCU，計(jì)算電梯運(yùn)行的距離以及當(dāng)前樓層之前，需要對電梯樓層做初始標(biāo)定；首先人工控制電梯單層運(yùn)行，并根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法計(jì)算每層樓的層高，進(jìn)而得到總樓高，并將樓層數(shù)、層高、總樓高寫入FLASH芯片中作為電梯工作參數(shù)保存；然后分別計(jì)算電梯轎廂的上行位移和下行位移，上行位移和下行位移是由電梯單次運(yùn)行的位移累加而來，電梯向上運(yùn)行時(shí)累加上行位移并將下行位移清零，電梯向下運(yùn)行時(shí)累加下行位移并將上行位移清零；最后，當(dāng)電梯在上行狀態(tài)下上行位移達(dá)到配置的總樓高時(shí)，則將當(dāng)前樓層標(biāo)定為最高樓層，同理，當(dāng)電梯在下行狀態(tài)下下行位移達(dá)到配置的總樓高時(shí)，則將當(dāng)前樓層標(biāo)定為最低樓層；完成樓層標(biāo)定之后，在電梯每次運(yùn)行后根據(jù)本次的行梯距離以及配置的每層樓的層高計(jì)算出電梯所處的樓層。

優(yōu)選的，在得到電梯運(yùn)行的樓層及每層樓的層高后，統(tǒng)計(jì)一段時(shí)間內(nèi)電梯的運(yùn)行總位移，并按照一定的格式將電梯總位移保存在FLASH芯片中。

優(yōu)選的，進(jìn)一步包括：加速度模塊，與數(shù)據(jù)連接，用于采集轎廂的加速度信息，在一定時(shí)間內(nèi)完成一次原始數(shù)據(jù)的采集，并對規(guī)定點(diǎn)數(shù)的數(shù)據(jù)進(jìn)行求和平均，作為一個(gè)采樣點(diǎn)；單片機(jī)MCU分析轎門開關(guān)過程：

開門：當(dāng)采樣點(diǎn)的負(fù)向幅度值超過開門門限時(shí)，標(biāo)定為負(fù)向加速度漸增，繼而判斷采樣點(diǎn)的正向幅度值是否超過開門門限，若是，則判斷為正在開門狀態(tài)；

關(guān)門：當(dāng)采樣點(diǎn)的正向幅度值超過關(guān)門限時(shí)，標(biāo)定為正向加速度漸增，繼而判斷采樣點(diǎn)的負(fù)向幅度值是否超過關(guān)門門限，若是，則判斷為正在關(guān)門狀態(tài)。

優(yōu)選的，所述加速度模塊每5ms完成一次原始數(shù)據(jù)的采集，并對5點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行求和平均后，作為一個(gè)采樣點(diǎn)，信號(hào)的采樣率為25ms/point；開門門限和關(guān)門門限為20mg，即采樣點(diǎn)的幅度絕對值超過30mg時(shí)作為一個(gè)有效采樣點(diǎn)；采樣點(diǎn)數(shù)為15點(diǎn)，有效采樣點(diǎn)為10點(diǎn)時(shí)，計(jì)開門或關(guān)門。

優(yōu)選的，進(jìn)一步包括：單片機(jī)MCU分析電梯轎廂的運(yùn)動(dòng)信息

停梯：當(dāng)采樣點(diǎn)的幅度絕對值小于上行門限或下行門限，且氣壓模塊采集到的電梯速度小于30cm/s時(shí)，判斷為電梯停梯狀態(tài)。

優(yōu)選的，進(jìn)一步包括：加速度模塊，與數(shù)據(jù)連接，用于采集轎廂的加速度信息，在一定時(shí)間內(nèi)完成一次原始數(shù)據(jù)的采集，并對規(guī)定點(diǎn)數(shù)的數(shù)據(jù)進(jìn)行求和平均，作為一個(gè)采樣點(diǎn)；單片機(jī)MCU分析電梯轎廂上下行的過程：

上行：當(dāng)采樣點(diǎn)的負(fù)向幅度值超過上行門限時(shí)，標(biāo)定為負(fù)向加速度漸增，此時(shí)電梯正在上行加速；繼而判斷采樣點(diǎn)的正向幅度值是否超過上行門限，若是，則標(biāo)定為正向加速度漸增，此時(shí)電梯正在上行減速；最后判斷電梯是否滿足停梯條件，若是，則一次上行過程結(jié)束；

下行：當(dāng)采樣點(diǎn)的正向幅度值超過下行門限時(shí)，標(biāo)定為正向加速度漸增，此時(shí)電梯正在下行加速；繼而判斷采樣點(diǎn)的負(fù)向幅度值是否超過下行門限，若是，則標(biāo)定為負(fù)向加速度漸增，此時(shí)電梯正在下行減速；最后判斷電梯是否滿足停梯條件，若是，則一次下行過程結(jié)束。

優(yōu)選的，所述加速度模塊每5ms完成一次原始數(shù)據(jù)的采集，并對5點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行求和平均后，作為一個(gè)采樣點(diǎn)，信號(hào)的采樣率為25ms/point；上行門限和下行門限為30mg，即采樣點(diǎn)的幅度絕對值超過30mg時(shí)作為一個(gè)有效采樣點(diǎn)；采樣點(diǎn)數(shù)為15點(diǎn)，有效采樣點(diǎn)為10點(diǎn)時(shí)，計(jì)上行或下行。

優(yōu)選的，進(jìn)一步包括：WIFI模塊，與單片機(jī)MCU數(shù)據(jù)連接，用于通過WIFI協(xié)議傳遞電梯的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)到維保人員或電梯使用單位人員的手機(jī)、電腦終端設(shè)備。

有益效果：應(yīng)用此方式采集電梯運(yùn)行距離位置系統(tǒng)，硬件安裝簡便，測量精度高，且系統(tǒng)配置及維護(hù)簡單，能夠記錄電梯的運(yùn)行總位移等信息，為精細(xì)維保提供依據(jù)。且本系統(tǒng)獨(dú)立于電梯自有系統(tǒng)，不影響電梯的正常運(yùn)行。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例的電梯運(yùn)行統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例的轎門一次開門數(shù)據(jù)樣本。

圖3為本發(fā)明實(shí)施例的轎門一次關(guān)門數(shù)據(jù)樣本。

圖4為本發(fā)明實(shí)施例的轎廂一次上行數(shù)據(jù)樣本。

圖5為本發(fā)明實(shí)施例的轎廂一次下行數(shù)據(jù)樣本。

圖6為本發(fā)明實(shí)施例的氣壓傳感器的數(shù)據(jù)樣本。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明解決的技術(shù)問題、采用的技術(shù)方案和達(dá)到的技術(shù)效果更加清楚，下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明?？梢岳斫獾氖?，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用于解釋本發(fā)明，而非對本發(fā)明的限定。另外還需要說明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與本發(fā)明相關(guān)的部分而非全部內(nèi)容。

本實(shí)施例的硬件構(gòu)成主要有電源模塊、三軸加速度傳感器(即加速度模塊)、氣壓傳感器(即氣壓模塊)、FLASH芯片、WIFI模塊、單片機(jī)MCU、實(shí)時(shí)時(shí)鐘管理單元RTC等。硬件框圖如圖1所示。

三軸加速度傳感器主要用于采集電梯的上行信號(hào)，下行信號(hào)，停梯信號(hào)，門開關(guān)信號(hào)。

氣壓傳感器主要用于采集電梯的行梯距離，樓層，電梯速度，并對電梯的上行信號(hào)及下行信號(hào)提供輔助判斷。

FLASH芯片用于存儲(chǔ)電梯的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，并確保這些數(shù)據(jù)在電源掉電的情況下不丟失。

WIFI模塊主要用于通過WIFI協(xié)議傳遞電梯的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)到維保人員或電梯使用單位人員的手機(jī)、電腦等終端設(shè)備。

單片機(jī)MCU主要用于完成對三軸加速度傳感器、氣壓傳感器數(shù)據(jù)的采集及運(yùn)算，然后將運(yùn)算結(jié)果保存到FLASH芯片，并在接到WIFI數(shù)據(jù)召喚請求時(shí)，控制WIFI模塊發(fā)送數(shù)據(jù)。

實(shí)時(shí)時(shí)鐘管理單元RTC(Real-Time Clock)為系統(tǒng)提供時(shí)鐘接口。

1、加速度傳感器模塊的實(shí)現(xiàn)

本發(fā)明中的加速度傳感器芯片采用ADI公司的ADXL345三軸加速度傳感器，其測量精度約為4mg/LSB。根據(jù)硬件安裝方式，采用三軸加速度傳感器的X軸采集電梯轎門的開關(guān)信息，采用Y軸采集電梯轎廂的上下行及停梯信息。

根據(jù)硬件安裝方式，電梯轎門的開門過程加速度傳感器X軸數(shù)據(jù)的變化規(guī)律是：靜止?fàn)顟B(tài)→負(fù)向加速度漸增→正向加速度漸增→靜止?fàn)顟B(tài)，即一次開門動(dòng)作包含一次轎門的加速和減速過程。關(guān)門過程是開門的逆過程。程序設(shè)計(jì)時(shí)，依據(jù)此運(yùn)動(dòng)特性來采集開關(guān)門過程。

根據(jù)硬件安裝方式，電梯上行時(shí)加速度傳感器Y軸數(shù)據(jù)的變化規(guī)律是：靜止?fàn)顟B(tài)→負(fù)向加速度漸增→勻速狀態(tài)→正向加速度漸增→靜止?fàn)顟B(tài)，即一次上行動(dòng)作包含一次電梯轎廂的加速、勻速、減速過程。下行過程是上行的逆過程。

根據(jù)大量測試，本發(fā)明對加速度傳感器的數(shù)據(jù)處理方式為：每5ms完成一次原始數(shù)據(jù)的采集，并對5點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行求和平均后，作為一個(gè)采樣點(diǎn)，所以信號(hào)的采樣率為25ms/point。

根據(jù)轎門的運(yùn)動(dòng)幅度，將電梯開關(guān)門的加速度判斷門限確定為20mg，即采樣點(diǎn)的幅度絕對值超過20mg時(shí)作為一個(gè)有效采樣點(diǎn)。

根據(jù)電梯的運(yùn)行速度及加速度特性，將電梯上下行的加速度門限確定為30mg，即采樣點(diǎn)的幅度絕對值超過30mg時(shí)作為一個(gè)有效采樣點(diǎn)。這樣設(shè)計(jì)可以很好地兼容慢速電梯與快速電梯的運(yùn)行規(guī)律。

考慮到各個(gè)不同品牌不同型號(hào)電梯的轎門運(yùn)動(dòng)特性和電梯速度都有所不同，為適應(yīng)此種情況，程序?qū)崿F(xiàn)時(shí)對數(shù)據(jù)采用窗函數(shù)統(tǒng)計(jì)以及中值濾波的處理方式。根據(jù)大量測試，在采樣點(diǎn)數(shù)為15點(diǎn)，有效采樣點(diǎn)為10點(diǎn)時(shí)，可以滿足需求。

在得到電梯運(yùn)行的開關(guān)門信息以及上下行信息之后，就可以統(tǒng)計(jì)電梯在一段時(shí)間內(nèi)的開關(guān)門次數(shù)、運(yùn)行次數(shù)等信息，并將這些信息按照一定的格式保存在FLASH芯片中。

三軸加速度傳感器的數(shù)據(jù)樣本如圖2至圖5所示。

2、氣壓傳感器模塊的實(shí)現(xiàn)

本發(fā)明中的氣壓傳感器芯片采用MEAS公司的MS5611氣壓傳感器芯片，其分辨率為12ubar，測量精度可達(dá)10cm。本發(fā)明中使用大氣壓強(qiáng)變化的差值來計(jì)算電梯高度的變化，其公式為：ΔH＝Z2-Z1＝18400*(1+aT)*lgP1/P2，式中，P1為Z1高度上的氣壓，P2為Z2高度上的氣壓，a＝1/273，t為Z1到Z2間的空氣柱平均溫度。

由于電梯運(yùn)行過程中的氣流變化對氣壓傳感器的測量誤差有影響，所以本發(fā)明中計(jì)算電梯高度變化的方式是采集電梯轎廂運(yùn)行前3秒到停止后3秒的氣壓值來計(jì)算電梯位移，電梯的運(yùn)行標(biāo)志是由加速度傳感器模塊給出的。

為了計(jì)算電梯運(yùn)行的距離以及當(dāng)前樓層之前，需要對電梯樓層做初始標(biāo)定；首先人工控制電梯單層運(yùn)行，并根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法計(jì)算每層樓的層高，進(jìn)而得到總樓高，并將樓層數(shù)、層高、總樓高寫入FLASH芯片中作為電梯工作參數(shù)保存；然后分別計(jì)算電梯轎廂的上行位移和下行位移，上行位移和下行位移是由電梯單次運(yùn)行的位移累加而來，電梯向上運(yùn)行時(shí)累加上行位移并將下行位移清零，電梯向下運(yùn)行時(shí)累加下行位移并將上行位移清零；最后，當(dāng)電梯在上行狀態(tài)下上行位移達(dá)到配置的總樓高時(shí)，則將當(dāng)前樓層標(biāo)定為最高樓層，同理，當(dāng)電梯在下行狀態(tài)下下行位移達(dá)到配置的總樓高時(shí)，則將當(dāng)前樓層標(biāo)定為最低樓層；完成樓層標(biāo)定之后，在電梯每次運(yùn)行后根據(jù)本次的行梯距離以及配置的每層樓的層高計(jì)算出電梯所處的樓層。

在得到電梯運(yùn)行的樓層及每層樓的層高后，就可以統(tǒng)計(jì)一段時(shí)間內(nèi)電梯的運(yùn)行總位移，并按照一定的格式將電梯總位移保存在FLASH芯片中。

氣壓傳感器的數(shù)據(jù)樣本如圖6所示。

3、其他功能模塊

其他功能包括FLASH存儲(chǔ)功能、WIFI通信數(shù)據(jù)傳輸功能等。

本發(fā)明中的FLASH存儲(chǔ)芯片采用的是ST公司的M25P64芯片，其容量為64Mbit，與MCU的通信方式為SPI Bus，重復(fù)擦寫次數(shù)可達(dá)10萬次。FLASH芯片用于存儲(chǔ)的信息主要包括：MCU程序更新區(qū)、MCU程序備份區(qū)、硬件參數(shù)區(qū)(包含硬件設(shè)備的ID，工作參數(shù)等)、電梯參數(shù)區(qū)(包含電梯的層數(shù)、層高、額定速度等)、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)區(qū)(包含電梯的開關(guān)門次數(shù)、上下行次數(shù)、運(yùn)行距離等)。

本發(fā)明中的WIFI模塊采用的是Ai-Thinker公司的ESP12F模組，其核心芯片為ESP8266EX，無線標(biāo)準(zhǔn)為802.11b/g/n。本發(fā)明中使用TCP協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)。維保人員或電梯使用單位可以通過手機(jī)APP或電腦軟件與WIFI模塊建立TCP鏈接來獲取電梯的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)在應(yīng)用層有加密處理及糾錯(cuò)機(jī)制，確保傳輸?shù)陌踩€(wěn)定。

本發(fā)明中的MCU采用的是ST公司的STM32F107芯片，其內(nèi)核為ARM Cortex^TM-M3，主頻為80MHz，能夠勝任本發(fā)明對數(shù)據(jù)處理及算法的需求。

最后應(yīng)說明的是：以上各實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述各實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。