一種電梯健康狀況檢測裝置及方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及機電一體化領域，尤其設及一種電梯健康狀況檢測裝置及方法。
【背景技術】
[0002] 電梯是一個復雜的機電系統，由于設計制造、安裝調試、運行損耗及磨損等方面的 原因，會造成系統運行振動，轎廂與對重的不平衡，電機功耗過大，還有電子、電氣本身的故 障等。一般外觀損傷、及控制器的報警、故障，維護保養人員容易識別和解決。但電梯運行 中一些內在、本質的變化，還沒有達到故障的程度，往往不會引起維保人員及廠家的重視， 同時也沒有很好的手段反映運些狀況的變化，一旦量變達到質變發生故障，帶來的損失往 往巨大。能夠及時地為維保人員或廠家提供運些數據信息，并及時得到預防處理，對提升社 會效益和經濟效益都具有重大意義。
【發明內容】
[0003] 針對電梯事故頻發，除人為事故原因外，電梯故障還隱含著內在因素，從量變到質 變的過程不易被發覺的情況，本發明研制了一套便捷、準確、可W在線測量電梯健康狀況的 裝置及方法。
[0004] 本發明的目的是通過W下技術方案來實現的：本發明的電梯健康狀況檢測裝置是 基于加速度、重量傳感器、功率計、WIFI/GPRS/4G和Internet網絡，云平臺處理等部件；集 現場檢測、健康狀況評估、故障報警和服務管理于一體的多功能應用裝置。本發明通過物聯 網、互聯網傳送數據，并存入云平臺數據庫；數據處理服務器可利用當前或歷史數據進行復 雜的分析。電梯維保人員及相關技術人員通過web終端、手機a卵來進行各種服務。 陽0化]本發明電梯健康狀況檢測裝置，包括振動檢測部件、功率測量部件、載重測量部 件、GPRS/4G網關、中屯、服務器和數據處理模塊。
[0006] 所述功率測量部件，在常規功率測量的基礎上，增加無線WIFI或CAN總線接口和 GPRS/4G網關通信。
[0007] 所述載重測量部件，可采用電梯現有的載重測量技術及數據，GPRS/4G網關從電梯 控制器中得到該數據；或者電梯改造時，轎廂底部安裝載重測量傳感器，得到載重數據。
[0008] 所述中屯、服務器，與遠程電梯的GPRS/4G網關通信，獲取、存儲電梯數據；并與用 戶手機通信；接收用戶肥B終端訪問。
[0009] 所述振動檢測部件為采用MEMS技術的Ξ軸加速度計，通過濾波、消除零漂等方法 預處理數據；并通過積分和微分計算出速度，加速度的變化率；數據通過CAN總線或WIFI 發送給GPRS/4G網關。
[0010] 所述GPRS/4G網關，通過GPRS/4G和中屯、服務器通信；又具有無線AP的功能，和振 動檢測部件等具有WIFI方式的部件通信；還具有CAN組網的能力，和CAN接口的檢測部件 通信。
[0011] 所述數據處理模塊，在中屯、服務器中實現，對當前數據、歷史數據的統計、求均值、 方差等處理，給出電梯健康狀況數據結果。
[0012] 通過在轎廂系統安裝MEMS加速度傳感器部件；利用已有測重數據或加裝測重傳 感器部件；在機房或房屋頂部安裝網關部件；網關和其它部件采用無線WIFI通信或有線 CAN通信；網關還可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 報警信息；數據通過網關的GPRS/4G通信方式上傳云服務器平臺；相關用戶使用計算機聯 網、或手機APP方式；就可W了解得到當前電梯的健康狀況評測結果。
[0013] 本發明一種電梯健康狀況檢測方法，該方法通過從多個角度，測量電梯運行參數， W及參數的變化趨勢，來客觀真實反映電梯的健康指標。該方法包括：通過在線測量的方 式，計算處理傳感器的數據，運些數據有垂直方向振動、加速度變化率、傾斜度、平衡系數、 傳動損耗系數、電梯能效系數、待機能效系數、及其參數的長時變化率；具體包括W下步 驟：
[0014] 步驟1 :對安裝在轎廂的Ξ軸加速度傳感器的數據采集、濾波、零漂移消除，得到 加速度值；
[0015] 步驟2 :對加速度值進行傅里葉變換，得到頻率和幅度的關系；取得幅度最大值的 頻率，為第一振動頻率和幅度；W幅度大小，得到第二振動頻率和幅度；用于評價電梯運行 時的振動特性；
[0016] 步驟3:對加速度值進行微分或差分計算，得到加速度的變化率，取其均值和方 差，反映電梯抖動的變化特性；
[0017] 步驟4 :對加速度值求一次積分，得到轎廂運行的速度；求二次積分，得到轎廂運 行的距離；
[0018] 步驟5 :對加速度的水平分量計算均值和方差，在轎廂靜止和運動時，給出靜態和 動態的傾斜特性分析；
[0019] 步驟6 :根據轎廂的加速度，去除啟動和制動的時間；使用平穩時間段的上行和下 行速度；
[0020] 步驟7 :功率計測出電機實際消耗的功率；取在速度平穩時段的功率參與計算；
[0021] 步驟8 :載重測量部件給出的測量數據，判斷電梯是否處于空載狀態運行；由滿足 空載、平穩速度條件下的功率法計算平衡系數。
[0022] 步驟9:根據計算得到的平衡系數，再計算出傳動損耗系數，該系數反映了電梯傳 動中的損耗特性；
[002引步驟10 :在電梯運行周期內，根據測得電梯運行的實際功率，計算電梯耗電量與 所運送載重與被移動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；
[0024]步驟11:在電梯待機狀態下，根據測得電梯運行的實際功率，測量一段時間內總 耗電量，計算總耗電量與總待機時間之比，得到平均待機功率作為待機能效評價指標；
[00對步驟12 :上述測量計算得到的參數，通過網關傳輸到服務器，服務器按數據庫方 式存儲相關參數；
[00%] 步驟13 :當前參數和歷史的數據相比較，時間可W設定半個月、一個月、半年、一 年、兩年等等；得到運段時間內的變化率，反映了電梯的老化快慢，或者是健康的衰減程 度；
[0027] 步驟14 :上述參數不僅可W和電梯本身的歷史數據比較，還可W和同型號的電梯 數據比較，給出當前電梯的排名，反映了電梯制造、使用、保養等環節的差異。
[0028] 本發明的有益效果是：
[0029] 本發明裝置實現在線的檢測，克服了檢驗檢測機構申請、預約、執行的低效率運行 方式；達到24小時全天候看護電梯；所述網關采用的GPRS/4G網絡，覆蓋面廣，沒有盲區。
[0030] 本發明的電梯健康狀況檢測，所述的評價參數，通常只是在電梯設計、制造、安裝 驗收、檢驗中檢測；平時電梯運行就沒有很有效的手段測量運些參數，所W電梯的日常工作 狀況無從知曉；即使按國家規定的半月保養、月度保養、季度保養等也是很盲目的，并不會 因電梯的使用頻度高低、負載強度大小，而采用高效的保養方式。本發明的電梯健康狀況檢 巧。，所述的評價參數能真實反映電梯實際運行狀況；所述的網關可W記載電梯的運行時間、 待機時間、上行時間、下行時間、負載做功等數據；可W根據運些參數，靈活設定保養周期， 在保證安全的條件下，提高維保人員工作效率。
[0031] 本發明的電梯健康狀況檢測，所述的振動測量、速度測量，并不需要專用的振動測 試儀、測速儀器進行專口的測量；采用對加速度值求傅里葉變換就可W得到振動特性的定 量分析；運種測量還可W細分為對啟動時的振動特性、制動時的振動特性、及平穩運行時的 振動特性等分析；實現對電梯各部件特性的準確分析和定位。所述的平衡系數、能效系數采 用基于功率的測量值進行平衡系數、傳動消耗系數、及能耗系數的計算；基于電梯運行狀態 分類的測量方法，保證測量結果的一致性、準確性；無需特別的停機測量檢驗來得到運些系 數，因而，本發明的測量方法適合在線監測。
[0032] 本發明的電梯健康狀況檢測，在電梯發生故障報警前，根據所述的測量參數就可 W給出預警，要求及時維保，保證電梯正常運行。所述的電梯參數長時變化率，可W分析電 梯部件從量變到質變的過程，給電梯設計制造提供質量分析依據；而運種數據一般的檢驗 檢測和短時的試驗很難得到，無法對電梯質量作出全面的評價；所述的測量的參數，可W進 行縱向的歷史數據分析、也可W橫向同類型電梯數據對比；還可W實現統計排名，進一步了 解該型號電梯的運行質量狀況。
[0033] 總之，本發明裝置成本低，實施容易，采用WIFI無線或串行總線通信網絡，安裝方 便，即裝即用。本發明所設計的檢測方法，從多個角度評價電梯的健康狀況，為維護保養、設 計制造，提供指導。本發明實施后有助于合理保養，將會降低電梯事故率，減少事故引起的 生命財產損失，提高社會和經濟效益。
【附圖說明】
[0034] 圖1是本發明裝置結構框圖；
[0035] 圖2是本發明基于加速度測量值的其它相關參數計算方法；
[0036] 圖3是本發明的安裝在電梯端的部件組成；
[0037] 圖4是中屯、服務器構成的網絡系統。
【具體實施方式】
[0038] 下面結合附圖來對本發明作進一步詳細說明。
[0039] 如圖1所示，本發明電梯健康狀況檢測裝置，包括振動檢測部件1、功率測量部件 2、載重測量部件3、GPRS/4G網關4、中屯、服務器5和數據處理模塊6。
[0040] 所述功率測量部件2,在常規功率測量的基礎上，增加無線WIFI或CAN總線接口和 GPRS/4G網關通信。
[0041] 所述載重測量部件3,可采用電梯現有的載重測量技術及數據，GPRS/4G網關4從 電梯控制器中得到該數據；或者電梯改造時，轎廂底部安裝載重測量傳感器，得到載重數 據。
[0042] 所述中屯、服務器5,與遠程電梯的GPRS/4G網關4通信，獲