一种电梯运行监测系统及其监测方法与流程

本发明涉及电梯领域，具体涉及一种电梯运行监测系统及方法。

背景技术：

电梯的应用不仅提高了人们的工作效率，也促进了国家经济的快速发展，是人们的生活、工作密切相关的一部分，因此电梯的安全性必须得到切实的保障，如若其安全性受到质疑，将会大大影响其使用效率，阻碍人们的日常生活，阻碍经济的发展。在电梯的工作中其监测系统相对落后，应受到人们的普遍关注。据有关数据表明，近些年来电梯使用数量的增加也导致了其故障率的增加，严重故障的发生甚至造成重大经济损失以及人员伤亡，因此有必要密切关注其运行安全性，以保证其安全运行，精准运行。

随着计算机的发展，通信技术的应用以及传感器技术的发展等现代科技的进步，让电梯监测技术得到广泛的应用，监测技术已经从传统的单一化转变为智能化、人性化。目前国外发达国家很多电梯公司已经拥有了成熟的监测系统。不过这些公司采用的监测系统价格都较昂贵，并且每家电梯公司都有自己的产品特点，行业之间缺乏交流，因此产品有着明显的区别，各大电梯产品之间的兼容性较差。国内也有很多公司从事电梯监测系统的开发，但所开发出来产品大都是系统过于复杂，传感器过多，造成系统成本增高且故障频发，另外有些产品在安装时需要破坏原电梯的机械或者电路结构，降低了电梯本身的安全性。

技术实现要素：

本发明提供一种电梯运行监测系统及其监测方法，该监测系统成本低，安装简单，通用性好，无线数据传输快，监测方法能实时监测并记录电梯运行状态参数，及时实现电梯故障报警，工作稳定可靠。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：一种电梯运行监测系统，其特征在于，所述电梯运行监测系统包括传感器模块、掉电检测模块、信号处理模块、键盘、电源模块、蓝牙发射模块、GPRS无线数传模块、智能手机、云端服务器及监测中心；

所述传感器模块，用于获得电梯运行参数，所述传感器模块与信号处理模块的信号输入端相连；所述传感器模块包括热释电传感器、上平层传感器、下平层传感器、冲顶传感器、蹲底传感器；所述热释电传感器安装于电梯轿厢内，用于感知电梯轿厢内是否有人；所述上平层传感器安装于电梯轿厢顶部，用于感测电梯轿厢是否到达上平层位置；所述下平层传感器固定安装于电梯轿厢顶部，用于感测电梯轿厢是否到达下平层位置；所述冲顶传感器安装于电梯轿厢顶部，用于感测电梯轿厢是否到达最顶层极限位置；所述蹲底传感器安装于电梯轿厢顶部，用于感测电梯轿厢是否到达最底层极限位置；

所述掉电检测模块，用于检测电梯电源是否断电，断电则自动切换到备用电源，所述掉电检测模块与信号处理模块的信号输入端相连；

所述信号处理模块，用于接收处理键盘中的按键输入信息，用于将传感器模块中检测到的各路传感器信号进行数据融合；

所述键盘，用于系统的启动、复位以及设置传感器模块中上平层传感器和下平层传感器之间距离，所述键盘与信号处理模块的信号接收端相连；

所述电源模块，用于向传感器模块、信号处理模块、GPRS无线数传模块提供直流电源；

所述蓝牙发射模块，用于实现信号处理模块与智能手机之间的蓝牙无线通信，所述蓝牙发射模块与信号处理模块的信号输出端相连；

所述GPRS无线数传模块，用于实现信号处理模块与智能手机、云端服务器及监测中心之间的GPRS无线通信，所述GPRS无线数传模块与信号处理模块的信号输出端相连；

所述智能手机，用于系统调试时程序代码运行状态显示、按键设置信息显示及报警信息显示；

所述云端服务器及监测中心，用于存储电梯实时运行状态数据、还可用于查询电梯故障报警历史信息。

所述信号处理模块包含带有双串口的32位ARM微控制器STM32F103和电可擦除可编程只读存储器EEPROM。

所述GPRS无线数传模块带有吸盘式高增益全向天线；所述智能手机安装有蓝牙串口调试工具App。

所述上平层传感器和下平层传感器均为干簧管传感器；所述冲顶传感器和蹲底传感器均为磁开关。

一种电梯运行监测方法，包含如下步骤：

步骤1：系统初始化；包括信号处理模块中输入输出端口初始化、定时器初始化、中断初始化、串口通信初始化、EEPROM初始化，按键扫描初始化；初始化完成后，执行步骤2；

步骤2：判断是否有功能按键按下；如果是，转步骤3；如果否，转步骤4；

步骤3：智能手机显示按键操作所设参数的值，将通过按键设置的参数存储于EEPROM中，执行步骤4；

步骤4：读取传感器模块中各传感器的测量值，确定电梯运行状态参数，形成待发送的数据包，执行步骤5；

步骤5：分析电梯运行状态参数，判断是否存在故障；如果是，转步骤6；如果否，转步骤7；

步骤6：将故障信息以短信形式发送给智能手机，若电梯内困人则拨打电话到智能手机，执行步骤7；

步骤7：判断定时器是否达到设定定时时间；如果是，转步骤8；如果否，转步骤4；

步骤8：发送数据包到云端服务器，执行步骤7；

步骤9：判断数据包是否正常发送；如果是，转步骤2；如果否，转步骤8。

所述电梯运行状态参数包含：

当前电梯轿厢所在的楼层Pos；设置一个可逆计数器，电梯轿厢处于最底层时计数器置1，上行每上升一层计数器加1，下行每下降一层计数器减1；

电梯轿厢内是否有人Hav；通过热释电传感器测量得到；

电梯运行方向Dir；通过上平层传感器和下平层传感器信号变化先后顺序得到；

电梯实时速度Sp；将EEPROM中存储的上平层传感器和下平层传感器的距离除以轿厢通过上、下平层传感器所需要的时间得到。

所述数据包包含：

电梯编号；8字节；

电梯速度；3字节，单位默认米/秒；

电梯轿厢所在的位置；3字节，以A，A或者A，B表示；A，A表示电梯轿厢停在A层，A，B表示电梯轿厢停于A、B层之间；

电梯轿厢是否困人；1字节表示，0表示没有困人，1表示困人；

电梯运行方向；1字节表示，0表示电梯上行，1表示电梯下行；

电梯运行故障代码；2字节表示，00表示无故障，01表示电梯异常非平层停梯，02表示电梯速度异常，03表示电梯蹲底，04表示电梯冲顶，05表示电梯掉电；

校验位；2字节表示。

在上述技术方案中，本发明的有益效果在于：第一，本发明改变传统电梯定期检测方式，能实时监测并记录电梯运行状态参数；第二，本发明的监测系统安装简单，通用性好；第三，本发明的监测数据进行无线数据传输，速度快，及时实现电梯故障报警；第四，采用独立传感器获取电梯运行信息，不影响电梯已有机械结构和控制电路，对电梯无干扰，安全稳定可靠。

附图说明

图1是本发明一种电梯运行监测系统的结构框图；

图2是本发明一种电梯运行监测系统中传感器模块的结构框图；

图3是图2中传感器的安装结构示意图；

图4是本发明一种电梯运行监测方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明一种电梯运行监测系统及其监测方法作进一步详细说明。在本发明的描述中，需要理解的是，术语中的“上”“下”位置关系为基于附图所示的位置关系，仅仅是为了方便描述本发明的结构，而不是指示或者暗示所指的部分必须具有特定的方位、以特定的方位操作，因而不能理解为对本发明的限制。

由图1、图2、图3可见，本实施例的一种电梯运行监测系统，包括传感器模块1、掉电检测模块2、信号处理模块3、键盘4、电源模块5、蓝牙发射模块6、GPRS无线数传模块7、智能手机8和云端服务器及监测中心9。

由图1、图2、图3可见，本实施例的传感器模块1，用于获得电梯实时运行参数，传感器模块1与信号处理模块3的信号输入端相连。本实施例的传感器模块1包括热释电传感器101、上平层传感器102、下平层传感器103、冲顶传感器104和蹲底传感器105。本实施例的热释电传感器101安装于电梯轿厢10内，用于感知电梯轿厢10内是否有人；本实施例的上平层传感器102安装于电梯轿厢10的顶部，且安装在电梯自带上平层传感器11的上方，根据需要，本实施例的上平层传感器102也可安装在电梯自带上平层传感器11的下方，上平层传感器102用于感测电梯轿厢10是否到达上平层位置。本实施例的下平层传感器103固定安装于电梯轿厢10的顶部，且安装电梯自带下平层传感器12的下方，根据需要，本实施例的下平层传感器103也可安装在电梯自带上平层传感器11的上方，下平层传感器103用于感测电梯轿厢是否到达下平层位置。本实施例的冲顶传感器104安装于电梯轿厢10的顶部，用于感测电梯轿厢10是否到达最顶层极限位置，本实施例中，当电梯轿厢10向上运行到最顶层位置时，冲顶传感器104接触到安装在电梯井顶部的冲顶报警磁钢13时，冲顶传感器104会输入信号到信号处理模块3，由信号处理模块3通过蓝牙发射模块6和GPRS无线数传模块7分别向智能手机8和云端服务器及监测中心发出报警信号，发出报警声，并控制电梯轿厢10停止运行。本实施例的蹲底传感器105安装于电梯轿厢10的顶部，用于感测电梯轿厢是否到达最底层极限位置，本实施例中，当电梯轿厢10向下运行到最底层位置时，蹲底传感器105接触到安装在电梯井底部的蹲底报警磁钢14时，蹲底传感器105会输入信号到信号处理模块3，由信号处理模块3通过蓝牙发射模块6和GPRS无线数传模块7分别向智能手机8和云端服务器及监测中心发出报警信号，发出报警声，并控制电梯轿厢10停止运行。本实施例的上平层传感器102和下平层传感器103均为干簧管传感器，冲顶传感器104和蹲底传感器105均为磁开关。

本实施例的掉电检测模块2，用于检测电梯电源是否断电，断电则自动切换到备用电源，掉电检测模块2与信号处理模块3的信号输入端相连。本实施例的信号处理模块3包含带有双串口的32位ARM微控制器STM32F103和电可擦除可编程只读存储器EEPROM，用于接收处理键盘4中按键输入信息，用于将传感器模块1中检测到的各路传感器信号进行数据融合。本实施例的键盘4，用于系统的启动、复位、以及预设信号处理模块3中上平层传感器102和下平层传感器103之间距离，键盘4与信号处理模块3的信号接收端相连。本实施例的电源模块5，用于向传感器模块1、信号处理模块3、GPRS无线数传模块7提供直流电源。本实施例的蓝牙发射模块6，用于实现信号处理模块3与智能手机8之间的蓝牙无线通信，蓝牙发射模块6与信号处理模块3的信号输出端相连。本实施例的GPRS无线数传模块7带有吸盘式高增益全向天线，用于实现信号处理模块3与智能手机8、云端服务器及监测中心9之间的GPRS无线通信，GPRS无线数传模块7与信号处理模块3的信号输出端相连。本实施例的智能手机8安装有蓝牙串口调试工具App，用于系统调试时程序代码运行状态显示、按键设置信息显示及报警信息显示。本实施例的云端服务器及监测中心9，用于存储电梯实时运行状态数据、还可用于查询电梯故障报警历史信息。

图4是本实施例的一种电梯运行监测方法的流程图；一种电梯运行监测方法，包含如下步骤：

步骤1：系统初始化；包括信号处理模块中输入输出端口初始化、定时器初始化、中断初始化、串口通信初始化、EEPROM初始化，按键扫描初始化；初始化完成后，执行步骤2；

步骤2：判断是否有功能按键按下；如果是，转步骤3；如果否，转步骤4；

步骤3：智能手机显示按键操作所设参数的值，将通过按键设置的参数存储于EEPROM中，执行步骤4；

步骤4：读取传感器模块中各传感器的测量值，确定电梯运行状态参数，形成待发送的数据包，执行步骤5；

步骤5：分析电梯运行状态参数，判断是否存在故障；如果是，转步骤6；如果否，转步骤7；

步骤6：将故障信息以短信形式发送给智能手机，若电梯内困人则拨打电话到智能手机，执行步骤7；

步骤7：判断定时器是否达到设定定时时间；如果是，转步骤8；如果否，转步骤4；

步骤8：发送数据包到云端服务器，执行步骤7；

步骤9：判断数据包是否正常发送；如果是，转步骤2；如果否，转步骤8。

本实施例的电梯运行状态参数包含如下：

（1）当前电梯轿厢所在的楼层Pos；设置一个可逆计数器，电梯轿厢处于最底层时计数器置1，上行每上升一层计数器加1，下行每下降一层计数器减1。（2）电梯轿厢内是否有人Hav；通过热释电传感器测量得到。（3）电梯运行方向Dir；通过上平层传感器和下平层传感器信号变化先后顺序得到；（4）电梯实时速度Sp；将EEPROM中存储的上平层传感器和下平层传感器的距离除以电梯轿厢通过上、下平层传感器所需要的时间得到。

本实施例的数据包包含：（1）电梯编号；8字节。（2）电梯速度；3字节，单位默认米/秒。（3）电梯轿厢所在的位置；3字节，以A，A或者A，B表示；A，A表示电梯轿厢停在A层，A，B表示电梯轿厢停于A、B层之间。（4）电梯轿厢是否困人；1字节表示，0表示没有困人，1表示困人。（5）电梯运行方向；1字节表示，0表示电梯上行，1表示电梯下行。（6）电梯运行故障代码；2字节表示，00表示无故障，01表示电梯异常非平层停梯，02表示电梯速度异常，03表示电梯蹲底，04表示电梯冲顶，05表示电梯掉电。（7）校验位；2字节表示。

本实施例中，电梯故障报警包含以下5种类型：非平层停梯，电梯速度异常，电梯蹲底，电梯冲顶，电梯掉电，有如下故障情况时，故障报警：

（1）非平层停梯，上平层传感器102和下平层传感器103没有检测到安装在电梯井内壁的隔磁板15，且相距上次电梯平层时间超出设定的值，该值通常稍长于电梯从最底层运动到最高层所用的时间。

（2）电梯速度异常，电梯运行速度超过其正常速度的1.5倍。

（3）电梯蹲底，蹲底传感器105检测到信号。

（4）电梯冲顶，冲顶传感器104检测到信号。

（5）电梯掉电，掉电检测模块2检测到掉电。

本实施例中，当电梯轿厢运行不正常或掉电时，传感器模块1或掉电检测模块2发出信号到信号处理模块3，由信号处理模块3通过蓝牙发射模块6和GPRS无线数传模块7发送信号到智能手机8和云端服务器及监测中心9，发出报警，并控制电梯运行；本实施例的一种电梯运行监测系统成本低，安装简单，通用性好，无线数据传输快，能实时监测并记录电梯运行状态参数，实现电梯故障报警，工作可靠度高，具有很强的推广应用价值。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。