一种智能电梯远程监控系统的制作方法

本发明涉及电梯控制管理领域，尤其涉及一种智能电梯远程监控系统。

背景技术：

电梯对于一个高层楼宇来说，是一个不可或缺的设备，也是一个利用率极高的公众运输工具，至2012年底，全国电梯拥有量超过240万部，且呈现高增长态势，现实情况是有20％以上的电梯使用期限超过10年，超过30％的在用电梯故障频繁，或存在重大故障隐患；国家质检总局有关专家表示，随着电梯数量的激增，设备的逐步老化，以及我国电梯大客流、高负荷运转等特殊使用情况，电梯事故发生率可能持续增长。

电梯安全已经成为社会关注的焦点问题，恶性事故经常见诸媒体，日常电梯关人事故更是时刻发生，在系统主控单元中，旋转编码器和门区位置、端站位置检测必不可少，旋转编码器实现精确位置、速度的检测，但电梯厂商出于技术壁垒及控制系统的不完备等原因拒绝提供相关数据，因此电梯的远程监控便成为一大难题，虽然相关技术开发不少，但由于自身存在的缺陷都无法正常使用。

另外，一部普通电梯的日用电量在5okwh-150kwh之间，电梯运行过程中驱动电梯轿厢运行的曳引机部分会消耗大部分功率，根据相关统计数据，曳引机系统中的电机拖动耗电占电梯运行总功率的75％以上。对于电梯在制动过程中产生的功率，如果就地进行回收再利用，不仅可以很大程度上减少功率浪费，还可以避免增加过多的附加设备。

技术实现要素：

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

根据本发明的实施方式，提出一种智能电梯远程监控系统，包括：主控单元、乘客识别单元、备用照明单元、ptt对讲单元、wlan通信单元、信息存储单元、电梯运行状态检测及自适应调整单元、电梯运行振动感测单元、消防安全单元、电梯运行功率控制单元、can总线接口、备用电源和外壳；

所述主控单元为系统的控制核心，其分别与乘客识别单元、备用照明单元、ptt对讲单元、wlan通信单元、信息存储单元、电梯运行状态检测及自适应调整单元、电梯运行振动感测单元、消防安全单元、电梯运行功率控制单元、can总线接口、备用电源相连接，用于操控上述各单元以完成包括数据采集、状态判断、信息发送和对讲通话在内的控制及操作；

所述电梯运行状态检测及自适应调整单元，包括运行调整分控器、电梯运行最优映射图建立模块、实时运行状态获取模块、比较模块、自适应调整模块；所述运行调整分控器分别连接实时运行状态获取模块和比较模块，所述比较模块还分别连接电梯运行最优映射图建立模块和自适应调整模块；

所述电梯运行振动感测单元用于采集电梯运行过程中的振动数据；

所述乘客识别单元由热红外电传感器的检测模块组成，用于检测电梯轿厢内有无乘客，并将检测信号传送给主控单元；

所述备用照明单元包括照明灯组和光敏传感器，在电梯轿厢停电时，能够在主控单元的控制下自动开启备用照明灯；

所述ptt对讲单元包括麦克和扬声器，ptt对讲单元的语音接口与wlan通信单元的语音接口相连接，其能够在主控单元的控制下播放语音提示信息，并能通过wlan通信单元实现与远端电梯监控中心的监控计算机相连接，实现与远端电梯监控中心中语音通话；

所述wlan通信单元与主控单元相连接，用于实现系统与远端电梯监控中心中监控计算机的数据和语音信号连接；

所述信息存储单元为非易失存储装置，用于存储用户设置信息和记录监控报警信息；

所述can总线接口为上述各单元和can总线的通信接口，用于与上述各单元进行数据交换，获取电梯运行状态方面的有关信息以及主控单元的命令；

所述备用电源为不间断供电电源，由蓄电池和充放电控制装置组成，其电源输出端与系统中的各个用电部件相连接，在用户电梯电源停电时，能够为系统各单元供电，主控单元能够控制备用电源进行自动充电；

所述外壳为吸顶安装式结构的圆盘状盒体，其正面的中央部位装有乘客识别单元；

所述消防安全单元；包括消防分控器、过氧化钠制氧机、红外烟雾传感器器；

所述以及电梯运行功率控制单元，用于对电梯运行功率进行控制。

根据本发明的实施方式，所述照明灯组由多个led灯组成，其均匀地安装在乘客识别单元的周围，用于提供备用照明；光敏传感器安装在乘客识别单元的一侧，用于检测电梯轿厢内部的亮度值。

根据本发明的实施方式，所述电梯运行状态检测及自适应调整单元具体运行方式为：

所述电梯运行最优映射图建立模块生成并存储电梯正常运行的最优化即时速度-时间映射图；

在电梯第一次启动直至停止过程中，该运行调整分控器通过实时运行状态获取模块测得电梯这一次运行的实时即时速度-时间映射图，并通过比较模块将该实时即时速度-时间映射图与储存的最优化即时速度-时间映射图进行对比，经对比后：

如果该实时即时速度-时间映射图与最优化即时速度-时间映射图无差异，则认为电梯处在最优化运行状态，不作出调整；

如果该实时即时速度-时间映射图与最优化即时速度-时间映射图相比，其启动阶段的曲线高度明显低于最优化即时速度-时间映射图启动阶段的曲线，则通过自适应调整模块将牵引电机变频器在对应运行时间段内的比例增益及积分各调高1个百分点；

如果该实时即时速度-时间映射图与最优化即时速度-时间映射图相比，其启动阶段的曲线高度明显高于最优化即时速度-时间映射图启动阶段的曲线，则通过自适应调整模块将牵引电机变频器在对应运行时间段内的比例增益及积分调低1个百分点；

如果该实时即时速度-时间映射图与最优化即时速度-时间映射图相比，其减速阶段的曲线高度明显低于最优化即时速度-时间映射图启动阶段的曲线或出现v到0后再增大，则通过自适应调整模块将牵引电机变频器在对应运行时间段内的比例增益调低1个百分点，并将积分调高1个百分点；

如果该实时即时速度-时间映射图与最优化即时速度-时间映射图相比，其减速阶段的曲线高度明显高于最优化即时速度-时间映射图启动阶段的曲线，则通过自适应调整模块将牵引电机变频器在对应运行时间段内的比例增益调高1个百分点，并将积分调低1个百分点；

如果该实时即时速度-时间映射图与最优化即时速度-时间映射图相比，其匀速阶段的曲线具有明显的上、下浮动，则通过自适应调整模块将牵引电机变频器在对应运行时间段内的比例增益调高或调低1个百分点，同时保持积分不变；在下一次电梯启动直至停止过程中，运行调整分控器通过实时运行状态获取模块测得的电梯运行的实时即时速度-时间映射图，如果其在与前一次电梯启动至停止过程中的即时速度-时间映射图相对应位置处，曲线仍然具有明显的上、下浮动，则保持比例增益不变，将积分调低1个百分点。

本发明提供的智能电梯远程监控系统，不仅能够及时识别电梯运行故障，还可以根据预先存储的运行优化图进行自适应调整，另外，还可以在电梯出现障时能够智能化地完成故障通话的功能，为进一步实施救援、安抚被困乘客起到决定作用，同时，本发明的电梯运行功率控制单元还可以在很大程度上减少功率浪费。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

附图1示出了根据本发明实施方式的智能电梯远程监控系统结构示意图；

附图2示出了根据本发明实施方式的电梯运行状态检测及自适应调整单元结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

根据本发明的实施方式，提出一种智能电梯远程监控系统，如附图1所示，包括：主控单元、乘客识别单元、备用照明单元、ptt对讲单元、wlan通信单元、信息存储单元、电梯运行状态检测及自适应调整单元、电梯运行振动感测单元、消防安全单元、电梯运行功率控制单元、can总线接口、备用电源和外壳；

所述主控单元为系统的控制核心，其分别与乘客识别单元、备用照明单元、ptt对讲单元、wlan通信单元、信息存储单元、电梯运行状态检测及自适应调整单元、电梯运行振动感测单元、消防安全单元、电梯运行功率控制单元、can总线接口、备用电源相连接，用于操控上述各单元以完成包括数据采集、状态判断、信息发送和对讲通话在内的控制及操作；

所述电梯运行状态检测及自适应调整单元，用于对电梯运行状态进行自适应调整；

所述乘客识别单元由热红外电传感器的检测模块组成，用于检测电梯轿厢内有无乘客，并将检测信号传送给主控单元；

所述备用照明单元包括照明灯组和光敏传感器，在电梯轿厢停电时，能够在主控单元的控制下自动开启备用照明灯；

所述ptt对讲单元包括麦克和扬声器，ptt对讲单元的语音接口与wlan通信单元的语音接口相连接，其能够在主控单元的控制下播放语音提示信息，并能通过wlan通信单元实现与远端电梯监控中心的监控计算机相连接，实现与远端电梯监控中心中语音通话；

所述wlan通信单元与主控单元相连接，用于实现系统与远端电梯监控中心中监控计算机的数据和语音信号连接；

所述信息存储单元为非易失存储装置，用于存储用户设置信息和记录监控报警信息；

所述can总线接口为上述各单元和can总线的通信接口，用于与上述各单元进行数据交换，获取电梯运行状态方面的有关信息以及主控单元的命令；

所述备用电源为不间断供电电源，由蓄电池和充放电控制装置组成，其电源输出端与系统中的各个用电部件相连接，在用户电梯电源停电时，能够为系统各单元供电，主控单元能够控制备用电源进行自动充电；

所述外壳为吸顶安装式结构的圆盘状盒体，其正面的中央部位装有乘客识别单元；

所述消防安全单元；包括消防分控器、过氧化钠制氧机、红外烟雾传感器器；

所述以及电梯运行功率控制单元，用于对电梯运行功率进行控制。

所述照明灯组由多个led灯组成，其均匀地安装在乘客识别单元的周围，用于提供备用照明；光敏传感器安装在乘客识别单元的一侧，用于检测电梯轿厢内部的亮度值。

所述麦克为音频拾音器，其安装在外壳的正面，扬声器为小型扬声器，其安装在外壳的正面；麦克和扬声器用于实现语音通话。

所述wlan通信单元采用无线局域网技术与远端的电梯监控中心实现连接并传输电梯监控数据。

根据本发明的实施方式，如附图2所示，所述电梯运行状态检测及自适应调整单元包括运行调整分控器、电梯运行最优映射图建立模块、实时运行状态获取模块、比较模块、自适应调整模块；所述运行调整分控器分别连接实时运行状态获取模块和比较模块，所述比较模块还分别连接电梯运行最优映射图建立模块和自适应调整模块。

所述电梯运行状态检测及自适应调整单元具体运行方式为：

所述电梯运行最优映射图建立模块生成并存储电梯正常运行的最优化即时速度-时间映射图；

在电梯第一次启动直至停止过程中，该运行调整分控器通过实时运行状态获取模块测得电梯这一次运行的实时即时速度-时间映射图，并通过比较模块将该实时即时速度-时间映射图与储存的最优化即时速度-时间映射图进行对比，经对比后：

如果该实时即时速度-时间映射图与最优化即时速度-时间映射图无差异，则认为电梯处在最优化运行状态，不作出调整；

如果该实时即时速度-时间映射图与最优化即时速度-时间映射图相比，其启动阶段的曲线高度明显低于最优化即时速度-时间映射图启动阶段的曲线，则通过自适应调整模块将牵引电机变频器在对应运行时间段内的比例增益及积分各调高1个百分点；

如果该实时即时速度-时间映射图与最优化即时速度-时间映射图相比，其启动阶段的曲线高度明显高于最优化即时速度-时间映射图启动阶段的曲线，则通过自适应调整模块将牵引电机变频器在对应运行时间段内的比例增益及积分调低1个百分点；

如果该实时即时速度-时间映射图与最优化即时速度-时间映射图相比，其减速阶段的曲线高度明显低于最优化即时速度-时间映射图启动阶段的曲线或出现v到0后再增大，则通过自适应调整模块将牵引电机变频器在对应运行时间段内的比例增益调低1个百分点，并将积分调高1个百分点；

如果该实时即时速度-时间映射图与最优化即时速度-时间映射图相比，其减速阶段的曲线高度明显高于最优化即时速度-时间映射图启动阶段的曲线，则通过自适应调整模块将牵引电机变频器在对应运行时间段内的比例增益调高1个百分点，并将积分调低1个百分点；

如果该实时即时速度-时间映射图与最优化即时速度-时间映射图相比，其匀速阶段的曲线具有明显的上、下浮动，则通过自适应调整模块将牵引电机变频器在对应运行时间段内的比例增益调高或调低1个百分点，同时保持积分不变；在下一次电梯启动直至停止过程中，运行调整分控器通过实时运行状态获取模块测得的电梯运行的实时即时速度-时间映射图，如果其在与前一次电梯启动至停止过程中的即时速度-时间映射图相对应位置处，曲线仍然具有明显的上、下浮动，则保持比例增益不变，将积分调低1个百分点。

根据本发明的实施方式，所述电梯运行振动感测单元包括振动采集模块、振动感测分控器、can总线信号转换模块；

所述振动采集模块，用于采集电梯运行过程中的振动数据，根据振动感测分控器的控制命令，将振动数据转换成数字信号，发送给振动感测分控器；所述振动采集模块与所述振动感测分控器双向电连接；

所述振动感测分控器，用于控制振动采集模块的工作，同时对接收的振动采集模块传送过来的数据进行处理，再通过can总线信号转换模块发送到系统主控单元，用以识别电梯是否故障；所述振动感测分控器与所述can总线信号转换模块双向电连接；

所述can总线信号转换模块，用于将系统主控单元总线信号转换成振动感测分控器可以识别的信号，同时将振动感测分控器发出的信号转换成系统主控单元总线可以识别的信号，实现电梯运行振动感测单元与系统主控单元总线之间的无缝连接；所述can总线信号转换模块与系统主控单元总线双向电连接。

上述基于电梯控制总线的电梯运行振动感测单元，其中，所述振动采集模块包括：三维运行状态识别模块、模数转换单元、移位寄存器组、以及接口线路；所述三维运行状态识别模块的输出端与所述模数转换单元的输入端电连接；所述模数转换单元的输出端与所述移位寄存器组的输入端电连接；所述移位寄存器组的输出端与所述接口线路连接，通过接口线路与所述振动感测分控器电连接。

上述基于电梯控制总线的电梯运行振动感测单元，其中，所述振动感测分控器包括一重力加速度取值记录表、一接口电路、一实时加速度判断单元；所述接口电路与所述振动采集模块的接口线路双向电连接，该接口电路的输出端和所述重力加速度取值记录表的输出端分别与所述实时加速度判断单元的输入端电连接；所述实时加速度判断单元的输出端分别与所述can总线信号转换模块和所述高速缓存模块双向电连接。

根据本发明的实施方式，所述消防安全单元；包括消防分控器、过氧化钠制氧机、红外烟雾传感器器，在发生火宅时，当层红外烟雾传感器会检测当层灾害状态，如果状态严重时关闭本层电梯，消防分控器立即向物业和消防报警，并在提示本层紧急疏散走其他楼层，电梯轿厢内切断与外界通风，紧急启动过氧化钠制氧机内部供氧，在外界断电时，所述备用电源还可以供应电梯完成10-20次往返。

根据本发明的实施方式，所述电梯运行功率控制单元包括高容量功率存储单元、双向dc-dc变换器、功率回收分控器、第一电路保全模块、第二电路保全模块、信号调节模块，所述高容量功率存储单元、双向dc-dc变换器、第一电路保全模块依次连接，所述双向dc-dc变换器分别与信号调节模块和第二电路保全模块连接，所述第一电路保全模块过变频器母线与曳引机连接，所述功率回收分控器分别与高容量功率存储单元、信号调节模块、第二电路保全模块、变频器母线分别连接；

电梯运行功率控制单元以功率回收分控器为核心，由该功率回收分控器控制双向dc-dc变换器、第一电路保全模块，以使高容量功率存储单元安全有效的存储功率及对变频器母线供电，在功率回收分控器出现故障的情况下第二电路保全模块迅速的切断dc-dc变换器，可靠的保护高容量功率存储单元，即当电梯处于制动状态，若功率回收分控器检测到高容量功率存储单元没有达到额定电压，打开双向dc-dc变换器充电回路，对高容量功率存储单元进行充电；当检测到高容量功率存储单元充电至额定电压时，切断经由双向dc-dc变换器的充电回路，将变频器母线上剩余功率接入第一电路保全模块；当电梯正常运行时，若功率回收分控器检测到高容量功率存储单元处于额定电压，打开双向dc-dc变换器放电回路，将高容量功率存储单元上的功率以恒压方式提供给曳引机。

所述双向dc-dc变换器包括第一绝缘栅双极型晶体管模块s1、第二绝缘栅双极型晶体管模块s2、压降式电感l、第一二极管d1、第二二极管d2、第一电流传感器i1和第二电流传感器i2，高容量功率存储单元通过第一继电器与压降式电感l连接，该压降式电感l与第一电流传感器i1连接，该第一电流传感器i1分别与第一绝缘栅双极型晶体管模块s1的射极、第二绝缘栅双极型晶体管模块的s2的集电极连接，第一二极管d1并联在第一绝缘栅双极型晶体管模块s1的射极和集电极上，该第一绝缘栅双极型晶体管模块s1的集电极与第二电流传感器i2连接，第二电流传感器i2与第一电路保全模块连接，第二二极管d2并联在第二绝缘栅双极型晶体管模块s2的射极和集电极上，第二绝缘栅双极型晶体管模块s2的射极连接至高容量功率存储单元。

所述第一绝缘栅双极型晶体管模块s1、第二绝缘栅双极型晶体管模块s2分别采用二极管与其并联，保证单个绝缘栅双极型晶体管工作时，另一个处于受保护状态，由功率回收分控器的pwm信号来控制第一绝缘栅双极型晶体管模块s1、第二绝缘栅双极型晶体管模块s2，通过改变pwm控制信号的占空比来改变第一绝缘栅双极型晶体管模块s1、第二绝缘栅双极型晶体管模块s2的通断程度，以保证放电时电压稳定，充电时电流恒定；当变频器母线对高容量功率存储单元充电时，第一绝缘栅双极型晶体管模块s1作用，第二二极管d2导通，压降式电感l降低充电功率对高容量功率存储单元的冲击，降低充电电压；高容量功率存储单元两端的电压霍尔传感器v1及变频器母线端的电压霍尔传感器v2将放电过程中的两处电压信号反馈至功率回收分控器，采用pid控制算法，以保证电压的恒定输出；同样第一电流传感器i1和第二电流传感器i2也将电流参数反馈至功率回收分控器，保证电流的恒定输入。

所述第一电路保全模块包括限流电阻r1、固态继电器、第二继电器、泄放管s3、发热电阻r2，所述双向dc-dc变换器中的第二电流传感器i2接至第二继电器，限流电阻r1并联在第二继电器两端，固态继电器与第二继电器连接，该固态继电器连接到泄放管s3的集电极，该泄放管s3的集电极并与变频器母线连接，该泄放管s3的射极连接到发热电阻r2的一端，该发热电阻r2的另一端接地；

第二继电器控制启动限流电阻r1，从变频器母线对高容量功率存储单元充电开始至设定时间，第二继电器始终断开，限流电阻r1启动，保证双向dc-dc变换器的安全运行；当高容量功率存储单元充电至额定电压，电梯仍处于制动状态，变频器母线端仍有较高电压时，功率回收分控器打开泄放管s3，启动发热电阻r2，安全释放变频器母线端的剩余功率。

所述第二电路保全模块包括依次连接的比较器、光耦tlp521、逻辑判断器74hc20，高容量功率存储单元两端的电压霍尔传感器v1、变频器母线端的电压霍尔传感器v2、第一电流传感器i1和第二电流传感器i2的测量值经过信号调节模块输送至比较器，若低于设定值，第二电路保全模块不动作，若高于设定值，则启动第二电路保全模块；第二电路保全模块的输出信号接到功率回收分控器的npdpint功率中断保护引脚和pwm控制信号缓冲级74hc245的信号封锁控制引脚。当系统中的电压或电流超过设定值时，保护模块立即启动，封锁pwm信号，切断双向dc-dc变换器与高容量功率存储单元和变频器母线间的连接，以防系统因过压或过流损坏。

所述功率回收分控器采用dsp-2812，其引脚adcb0连接信号调节模块，来检测高容量功率存储单元两端的电压霍尔传感器v1，引脚adcb1连接信号调节模块，来检测流经高容量功率存储单元的第一电流传感器i1，引脚adcb2连接信号调节模块，来检测变频器母线两端的电压霍尔传感器v2，引脚adcb3连接信号调节模块，来检测流经变频器母线的第二电流传感器i2，引脚pwm1经过缓冲级74hc425、光耦hcpl3120接入双向dc-dc变换器中的第一绝缘栅双极型晶体管模块s1，用于充电过程第一绝缘栅双极型晶体管模块s1的通断控制；引脚pwm2经过缓冲级74hc425、光耦hcpl3120接入双向dc-dc变换器中的第二绝缘栅双极型晶体管模块s2，用于放电过程第二绝缘栅双极型晶体管模块s2的通断控制；引脚gpioa13经光耦控制连接超级电容与dc-dc变换器的第一继电器，引脚gpioa14经光耦连接启动限流电阻r1的第二继电器；引脚gpioa15经光耦控制连接变频器母线与dc-dc变换器的固态继电器；引脚gpio15b13经光耦控制第一电路保全模块中的泻放管s3，控制第一电路保全模块的通断。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。