基于超聲波的電梯對重與緩沖器距離實時監(jiān)測報警系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于超聲波的電梯對重與緩沖器距離實時監(jiān)測報警系統(tǒng)，包括主機，所述主機包括單片機、超聲波傳感器、信號處理器、與所述單片機連接的溫度傳感器、GSM模塊、鍵盤和顯示屏；所述超聲波傳感器通過所述信號處理器連接所述單片機。本實用新型主要用于實時了解對重與緩沖器之間的距離，可以取代長期以來采用的落后的手工測量的方法，獲得及時、真實、客觀、精確的測量數(shù)據(jù)，可以為用戶使用和檢驗機構(gòu)檢測提供更加客觀、準(zhǔn)確的測試數(shù)據(jù)，采用的超聲波技術(shù)方便了測試現(xiàn)場的布置，使用更加方便，保證了現(xiàn)場測試作業(yè)方便快捷，并且能夠適用于多種檢測場合的優(yōu)越性能。
【專利說明】基于超聲波的電梯對重與緩沖器距離實時監(jiān)測報警系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及一種距離實時監(jiān)測報警系統(tǒng)，更具體的說，涉及一種基于超聲波 的電梯對重與緩沖器距離實時監(jiān)測報警系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] TSG 17001-2009《電梯監(jiān)督檢驗和定期檢驗規(guī)則--曳引與強制驅(qū)動電梯》從 2010年4月1日開始已正式施行。新檢規(guī)3. 16項："對重緩沖器附近應(yīng)當(dāng)設(shè)置永久性的明 顯標(biāo)識，標(biāo)明當(dāng)轎廂位于頂層端站平層位置時，對重裝置撞板與其緩沖器頂面間的最大允 許垂直距離；并且該垂直距離不超過最大允許值。"此最大允許垂直距離的規(guī)定，實質(zhì)上是 為了確保電梯頂層空間的滿足，保證轎頂作業(yè)人員的安全。在電梯的使用過程中，由于鋼絲 繩的延伸、更換鋼絲繩、截短鋼絲繩、更換對重緩沖器等因素，致使轎廂在頂層平層時對重 與其緩沖器之間的距離發(fā)生變化，最終導(dǎo)致頂部空間尺寸變化。如果對重緩沖距超出最大 允許垂直距離，電梯的頂部空間將不滿足要求，這樣會有安全隱患。最大允許垂直距離，不 僅要滿足新檢規(guī)第3. 2項要求，同時還得考慮電梯的具體狀況，該數(shù)值受幾個因素制約：
[0003] 其一，對重壓實緩沖器期間，極限開關(guān)應(yīng)保持其動作狀態(tài)。不同廠家的撞弓的有效 長度不同，三菱、廣日的較長，不短于轎廂高度，迅達、蒂森、通力的部分電梯，其有效長度較 短，一般為0. 6m左右，通力最短的甚至僅僅0. 3m。如果最大允許垂直距離過大，極限開關(guān)在 對重壓實緩沖器期間可能脫出撞弓導(dǎo)致失效。
[0004] 其二，當(dāng)轎廂沖頂并且伴隨安全鉗動作，此時向下盤車很費周折。如果最大允許垂 直距離過大，轎廂護腳板下露出的空隙太大，解救操作時易引發(fā)墜入井道的二次事故，會導(dǎo) 致延緩救援時間。如果最大允許垂直距離大到超過層門高度時，已經(jīng)無法先實施解救被困 人員的操作，而不得不先進行耗時費力的安全鉗釋放操作。
[0005] 其三，對重緩沖器之間距離過大會導(dǎo)致極限開關(guān)在對重壓實緩沖器期間可能脫出 撞弓導(dǎo)致失效，過小會導(dǎo)致。對重已經(jīng)壓縮緩沖器，但轎廂撞弓未觸及上極限開關(guān)。因為極 限開關(guān)應(yīng)在對重接觸緩沖器之前起作用，并在緩沖器被壓縮期間保持其動作狀態(tài)。
[0006] 因此，最大允許垂直距離的大小是受多方因素的制約，必須認(rèn)真考慮和計算。實際 上電梯運行的過程也就是對重與緩沖器之間距離不斷變化的過程。定期檢驗檢驗項目中對 井道頂部空間的控制要求，是驗證當(dāng)轎廂位于頂層端站平層位置時，對重裝置撞板與其緩 沖器頂面間的最大允許垂直距離；該距離在監(jiān)督檢驗時確認(rèn)，只要保證了這個最大允許垂 直距離，就可以保證井道頂部空間，滿足安全要求。
[0007] 如圖1所示，曳引機1上的曳引輪通過曳引繩2 -端連接轎廂5,另一端通過導(dǎo)向 輪3連接對重6,所述對重6下端安裝緩沖器7, S1為所述對重6與緩沖器7之間的距離， H1、H2、H3和H4的值描述如下，當(dāng)所述對重6完全壓在所述緩沖器7上時，應(yīng)當(dāng)同時滿足以 下條件：
[0008] (1).所述轎廂5的導(dǎo)軌4提供的進一步制導(dǎo)行程H1不小于0. 1+0. 035v2 (m);
[0009] (2).所述轎廂5頂部可以站人的最高面積的水平面與位于所述轎廂5投影部分井 道頂最低部件的水平面之間的自由垂直距離H4不小于1. 0+0. 035v2(m);
[0010] (3).井道頂?shù)淖畹筒考c所述轎廂5頂部設(shè)備的最高部件之間的間距（不包括導(dǎo) 靴、鋼絲繩附件等）H3不小于0. 3+0. 035v2(m);與導(dǎo)靴或滾輪、曳引繩附件、垂直滑動門的 橫梁或部件的最高部分之間的間距H2不小于0. 1+0. 035v2(m);
[0011] (4) ?所述轎廂5頂部上方應(yīng)有一不小于0? 5mX0. 6mX0. 8m的空間（任意平面朝 下即可）。
[0012]測量方法：所述轎廂5在上端站平層位置時，在所述轎廂5頂部測量與（1)、（2)、 (3)相對應(yīng)的數(shù)據(jù)LI、L2、L3、L4 ;測量或計算出所述緩沖器7的壓縮行程h0 (此值可從 型式試驗報告中獲取，對線性緩沖器為其可壓縮高度的50%，對非線性緩沖器為其可壓縮 高度的90%，液壓緩沖器可從銘牌讀取或直接測量）；計算并選取最小差值Min(Ai)= Li-Hi-hO, i = 1，2,3,4。
[0013] 最大允許垂直距離不僅與頂層空間有關(guān)，還與上極限開關(guān)12的安裝位置、垂直碰 鐵11的垂直段長度hi有關(guān)，如圖2所示。所述轎廂5在上端站平層位置時，短接所述上極 限開關(guān)12 (如果有），使電梯撞上所述上極限開關(guān)12停止上行，測量出轎廂地坎和層門地 坎的垂直距離h2。最大允許垂直距離應(yīng)該取Min(Ai)和（h2+hl-h0)兩者中的較小值，同 時，所述對重6與所述緩沖器7之間距離最小值不應(yīng)該小于h2。
[0014] 特殊情況下對于轎廂上的撞弓較長，且撞弓長度稍大于轎廂高度，轎廂護腳板高 度設(shè)為h3,最大允許垂直距離也應(yīng)該小于h3_h0。
[0015] 綜上所述，最大允許垂直距離應(yīng)該取Min (A i)和（h2+hl-h0)兩者中較小值或者 Min(Ai)、（h2+hl-h0)和（h3-h0)三者中的最小值。
[0016] 確保電梯最大允許垂直距離一旦超標(biāo)可以及時短信通知相關(guān)人員，維保人員可在 第一時間趕到現(xiàn)場并加以調(diào)整，這對電梯安全運行，對于保護人民的生命與財產(chǎn)安全，保證 社會安定，具有重大的意義。而長期以來，電梯安裝完畢后通過計算對重裝置撞板與其緩沖 器頂面間的最大允許垂直距離后，把該值標(biāo)注在對重緩沖器附近，以后維保人員根據(jù)該標(biāo) 識來調(diào)整對重與緩沖器之間的距離S1。但是，這種方法純粹依靠維保人員的經(jīng)驗和能力，而 維保人員的經(jīng)驗和能力參差不一，且只有在平時保養(yǎng)的時候才能發(fā)現(xiàn)對重與緩沖器之間距 離值的變化。而且對重附近沒有要求設(shè)置對重與緩沖器之間最小允許距離的標(biāo)識，維保人 員在保養(yǎng)過程中很少關(guān)注對重與緩沖器之間距離是否過小，安全自然就很難保證。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0017] 本實用新型目的是：提供一種基于超聲波的電梯對重與緩沖器距離實時監(jiān)測報警 系統(tǒng)，可以在無人看守的情況下，實時監(jiān)測對重與緩沖器距離，為電梯安全運行，人民生命 財產(chǎn)安全提供強有力的保障，實用、方便、精確、自動化程度高。
[0018] 本實用新型的技術(shù)方案是：
[0019] 一種基于超聲波的電梯對重與緩沖器距離實時監(jiān)測報警系統(tǒng)，包括主機，所述主 機包括單片機、超聲波傳感器、信號處理器、與所述單片機連接的溫度傳感器、GSM模塊、鍵 盤和顯示屏；所述超聲波傳感器通過所述信號處理器連接所述單片機。
[0020] 進一步的，還包括客戶端，所述客戶端與所述GSM模塊連接。
[0021] 進一步的，所述客戶端為PC機或手機。
[0022] 進一步的，所述GSM模塊包括HRH GSM Modem和通過SM卡座安裝的SM卡。
[0023] 進一步的，所述信號處理器包括放大和整形電路。
[0024] 進一步的，所述單片機的型號為STC12C5A08S2。
[0025] 進一步的，所述溫度傳感器的型號為DS18B20。
[0026] 進一步的，所述顯示屏的型號為IXD1602。
[0027] 進一步的，所述顯示屏包括MODE鍵、+鍵、-鍵、ENTER鍵、EXIT鍵和0N/0FF鍵，所 述顯示屏顯示對重與緩沖器距離上限值、對重與緩沖器距離下限值、對重與緩沖器距離實 時測量值和環(huán)境溫度值。
[0028]本實用新型的優(yōu)點是：
[0029] 本實用新型主要用于實時了解對重與緩沖器之間的距離，可以取代長期以來采用 的落后的手工測量的方法，獲得及時、真實、客觀、精確的測量數(shù)據(jù)，可以為用戶使用和檢驗 機構(gòu)檢測提供更加客觀、準(zhǔn)確的測試數(shù)據(jù)，因此可以讓特種設(shè)備檢驗檢測機構(gòu)更加方便、有 效地開展電梯的安全檢測工作，并為用戶實時了解電梯基本運行情況提供一個良好的平 臺，確保電梯安全運行，對于保護人民的生命與財產(chǎn)安全，保證社會安定，具有重大的意義； 采用的超聲波技術(shù)方便了測試現(xiàn)場的布置，使用更加方便，保證了現(xiàn)場測試作業(yè)方便快捷， 并且能夠適用于多種檢測場合的優(yōu)越性能。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0030] 下面結(jié)合附圖及實施例對本實用新型作進一步描述：
[0031] 圖1為電梯頂層空間示意圖；
[0032] 圖2為轎廂撞弓示意圖；
[0033] 圖3為本實用新型組成結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034] 圖4為本實用新型測試示意圖；
[0035] 圖5為本實用新型超聲波測距原理框圖；
[0036] 圖6為本實用新型顯示屏與單片機連接圖；
[0037] 圖7為本實用新型軟件流程圖。
[0038] 其中：1、曳引機，2、曳引繩，3、導(dǎo)向輪，4、導(dǎo)軌，5、轎廂，6、對重，7、緩沖器，8、主機， 9、超聲波傳感器，10、底坑，11、垂直碰鐵，12、上極限開關(guān)。

【具體實施方式】
[0039] 實施例：
[0040]參見圖3、圖4所示，一種基于超聲波的電梯對重與緩沖器距離實時監(jiān)測報警系 統(tǒng)，包括主機8,所述主機8包括單片機、超聲波傳感器9、信號處理器、與所述單片機連接的 溫度傳感器、GSM模塊、鍵盤和顯示屏；所述超聲波傳感器9通過所述信號處理器連接所述 單片機。
[0041] 進一步的，還包括客戶端，所述客戶端與所述GSM模塊連接。
[0042] 進一步的，所述客戶端為PC機或手機。
[0043] 進一步的，所述GSM模塊包括HRH GSM Modem和通過SM卡座安裝的SM卡。
[0044] 進一步的，所述信號處理器包括放大和整形電路。
[0045] 進一步的，所述單片機的型號為STC12C5A08S2。
[0046] 進一步的，所述溫度傳感器的型號為DS18B20。
[0047] 進一步的，所述顯示屏的型號為IXD1602。
[0048] 進一步的，所述顯示屏包括MODE鍵、+鍵、-鍵、ENTER鍵、EXIT鍵和0N/0FF鍵，所 述顯示屏顯示對重與緩沖器距離上限值、對重與緩沖器距離下限值、對重與緩沖器距離實 時測量值（mm)和環(huán)境溫度值（°C ) I0DE鍵為模式鍵，按下此鍵進入所述上限值和所述下限 值的設(shè)置狀態(tài)，+鍵為當(dāng)前輸入值的增加鍵，每按一下此鍵，屏幕中的當(dāng)前值會增加1，_鍵 為當(dāng)前輸入值的減少鍵，每按一下此鍵，屏幕中的當(dāng)前值會減少1。ENTER鍵為輸入鍵，EXIT 鍵為輸出鍵，0N/0FF鍵為開關(guān)機鍵。
[0049] 所述主機8水平放置于所述底坑10并緊貼在所述緩沖器7附近，所述超聲波傳感 器9正對所述對重6上的撞板，該撞板一般為鐵質(zhì)材料制成，所以所述超聲波傳感器9發(fā)送 超聲波易于反射回來被其接受。通過所述鍵盤向本實用新型輸入所述上限值和所述下限 值，所述超聲波傳感器9實時監(jiān)測電梯所述對重6與所述緩沖器7之間距離，所述單片機通 過計算實時把測量值與所述上限值和所述下限值比較，由所述單片機產(chǎn)生40KHz的方波， 直接驅(qū)動⑶4049芯片，⑶4049則對40KHz頻率信號進行調(diào)理，使所述超聲波傳感器9產(chǎn)生 諧振。所述超聲波傳感器9發(fā)出40KHz的超聲波，反射回來的超聲波信號，經(jīng)過所述放大和 整形電路進入所述單片機，比較調(diào)試后確定其對應(yīng)的距離，完成測距，同時，由所述溫度傳 感器DS18B20測得當(dāng)前的環(huán)境溫度值，讀入所述單片機，然后經(jīng)其處理，可以從上位機讀出 相應(yīng)的測量值以及當(dāng)前溫度值并經(jīng)過所述GSM模塊以短信的形式發(fā)送至指定手機。一旦超 標(biāo)，所述單片機通過所述GSM模塊向所述手機發(fā)出報警信號，實現(xiàn)實時監(jiān)測。所述上限值、 所述下限值、所述測量值、所述溫度值均經(jīng)所述單片機處理后在所述顯示屏上顯示。
[0050] 參見圖5所示，超聲波測距原理為：檢測從超聲波發(fā)射器發(fā)出的超聲波經(jīng)氣體介 質(zhì)的傳播到接收器的時間，即渡越時間。渡越時間與氣體中的聲速相乘，結(jié)果就是聲波傳輸 的距離S?？紤]實際情況，利用下位機編程可以獲得發(fā)射和接收回波的時間差t，最終發(fā)送 到接受一共經(jīng)過的距離公式為：
[0051] S = vt
[0052] v為超聲波在空氣中的波速，單位為m/s，由于超聲波也是一種聲波，溫度每升高 1°C，聲速增加0.6m/s。其聲速v與溫度T有關(guān)。在使用時，如果溫度變化不大，則可認(rèn)為聲 速是基本不變的。如果測距精度要求很高，則應(yīng)通過溫度補償?shù)姆椒右孕ＵＢ曀俅_定 后，只要測得超聲波往返的時間，即可求得距離。這就是超聲波測距的機理。
[0053] 聲速與溫度關(guān)系為：v = 331. 4+0. 607T，式中T為溫度，單位是°〇。
[0054] 聲速與溫度關(guān)系表如下表1所示。

【權(quán)利要求】
1. 一種基于超聲波的電梯對重與緩沖器距離實時監(jiān)測報警系統(tǒng)，包括主機，其特征在 于：所述主機包括單片機、超聲波傳感器、信號處理器、與所述單片機連接的溫度傳感器、 GSM模塊、鍵盤和顯示屏；所述超聲波傳感器通過所述信號處理器連接所述單片機。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于超聲波的電梯對重與緩沖器距離實時監(jiān)測報警系統(tǒng)，其 特征在于：還包括客戶端，所述客戶端與所述GSM模塊連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于超聲波的電梯對重與緩沖器距離實時監(jiān)測報警系統(tǒng)，其 特征在于：所述客戶端為PC機或手機。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于超聲波的電梯對重與緩沖器距離實時監(jiān)測報警系統(tǒng)，其 特征在于：所述GSM模塊包括HRH GSM Modem和通過SM卡座安裝的SM卡。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于超聲波的電梯對重與緩沖器距離實時監(jiān)測報警系統(tǒng)，其 特征在于：所述信號處理器包括放大和整形電路。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于超聲波的電梯對重與緩沖器距離實時監(jiān)測報警系統(tǒng)，其 特征在于：所述單片機的型號為STC12C5A08S2。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于超聲波的電梯對重與緩沖器距離實時監(jiān)測報警系統(tǒng)，其 特征在于：所述溫度傳感器的型號為DS18B20。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于超聲波的電梯對重與緩沖器距離實時監(jiān)測報警系統(tǒng)，其 特征在于：所述顯示屏的型號為IXD1602。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于超聲波的電梯對重與緩沖器距離實時監(jiān)測報警系統(tǒng)，其 特征在于：所述顯示屏包括MODE鍵、+鍵、-鍵、ENTER鍵、EXIT鍵和0N/0FF鍵，所述顯示屏 顯示對重與緩沖器距離上限值、對重與緩沖器距離下限值、對重與緩沖器距離實時測量值 和環(huán)境溫度值。
【文檔編號】B66B5/00GK204096805SQ201420502395
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年9月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月2日
【發(fā)明者】阮一暉 申請人:阮一暉