本实用新型属于电梯测控技术领域，更具体地涉及一种电梯故障诊断装置。
背景技术：
目前，中国已成为世界上电梯保有量最大的国家，而电梯安全问题却日益突出。据国家质检总局统计，从2003年至今，电梯的安全事故一直在八大类特种设备中排前三名。据统计，诸多导致电梯安全隐患的因素中，制造质量占16％，安装占24％，而保养和使用问题高达60％。现在的电梯检修系统，需要在出现故障后，由检修人员到现场进行故障判断解决。而由于电梯故障多样和地域限制，并不能快捷、高效地发现和解决问题。
为保证电梯能安全地运行，在电梯上装有许多安全部件。只有每个安全部件都在正常的情况下，电梯才能运行，否则电梯立即停止运行。所谓安全回路，就是在电梯各安全部件都装有一个安全开关，把所有的安全开关串联，控制一只安全继电器。只有所有安全开关都在接通的情况下，安全继电器吸合，电梯才能得电运行。一般电梯安全回路包括相序保护继电器、限速器、安全钳、紧急停车按钮、紧急出口开关、底坑开关、限位开关等装置的触点和继电器。其中某一装置动作电梯安全回路继电器失电，电梯便无法行驶，即使是正在行驶的电梯也因此制动停车。
以及为保证电梯必须在全部门关闭后才能运行，在每扇厅门及轿门上都装有门电气联锁开关。只有在门锁回路必须接通即全部门电气联锁开关在全部接通的情况下，控制屏的门锁继电器方能吸合，电梯才能运行。门锁装置是电梯中用量很大，安全系数很高的安全部件。只有轿厢所在楼层层门可以被开启，其余层门不允许被开启。
技术实现要素：
较新型号的电梯在出厂时可能安装有传感器，这些传感器能够检测电梯运行过程中的参数，并输出所检测的参数以供电梯的操作维护人员判断电梯是否存在故障。但是，所检测的参数以及输出这些参数的方式等与电梯的结构、原理等有关，不同的电梯厂商甚至不同的电梯型号可能采用不同的参数。而且，大量的老式电梯甚至根本无法提供这样的参数。这使得监督电梯的运行状态以及在发生事故后判断事故原因等非常不便。且这类较新型号的电梯的回路检测装置结构较为复杂，并且没有一个简单有效的检测电梯回路的装置或方法，这也使得利用电梯回路安全指标结合其他电梯运行指标对电梯运行安全进行综合判断存在较大困难。
一种情况是在电梯安全回路被短接时，如果电梯仍处于快车运行状态，电梯将极易发生危险。例如当安全回路发生故障时，检修人员在维修过程中有时因工作需要而短接安全回路，当检修结束，一定要先取掉门锁短接线，方能将电梯恢复到快车状态。如果在维修时，没有事先打开检修开关就短接安全回路；或在检修结束后，忘记取掉安全短接线；或存在其他人为短接安全回路的情况下，则会导致电梯在短接安全回路，还以快车速度运行，这是非常危险的。或者当门锁回路发生故障时，一般检修做法是在确保在检修状态下，在控制屏分开短接厅门锁和轿门锁，分出是厅门部分还是轿门部分故障；确保检修状态下，短接厅门锁回路，以检修速度运行电梯。当检修结束，一定要先取掉门锁短接线，方能将电梯恢复到快车状态。如果在维修时，没有事先打开检修开关就短接门锁回路；或在检修结束后，忘记取掉门锁短接线；或存在其他人为短接门锁回路的情况下，则会导致电梯在短接门锁回路，还以快车速度运行，这是非常危险的。
本实用新型提供了一种电梯故障诊断装置。
根据本实用新型的一方面，提供了一种电梯故障诊断装置，该电梯故障诊断装置包括电梯回路检测单元和主控制器，该电梯回路检测单元被设置为串联或并联在待检测的电梯回路中，用于测量电梯回路的电阻值。该主控制器连接到该电梯回路检测单元，用于根据电梯回路的电阻值判断电 梯回路的故障情况。
根据本实用新型的一方面，该电梯回路电阻检测单元被设置为串联或并联在待检测的电梯回路中。
根据本实用新型的一方面，该电梯回路电阻检测单元包括电梯门锁回路检测单元，所述电梯门锁回路检测单元用于测量门锁回路的电阻值。
根据本实用新型的一方面，该电梯回路电阻检测单元包括电梯安全回路检测单元，该电梯安全回路检测单元用于测量安全回路的电阻值。
根据本实用新型的一方面，该电梯回路检测单元被设置为串联在待检测的电梯回路中。
根据本实用新型的一方面，该装置还包括轿厢垂直运行速度检测单元，该轿厢垂直运行速度检测单元用于采集电梯轿厢的垂直运行速度。
根据本实用新型的一方面，该主控制器还用于根据电梯回路的电阻值以及该电梯轿厢的垂直运行速度，判断电梯是否属于安全运行状态。
根据本实用新型的一方面，该装置还包括以下至少一项检测单元：抱闸刹车运行检测单元，用于检测抱闸动作的振动信号；晃动检测单元，用于采集电梯轿厢的水平振动信号；电梯异响检测单元，用于采集电梯运行期间产生的音频信号；以及楼层平层检测单元，用于测量电梯轿厢平层结果。
根据本实用新型的一方面，该装置还包括报警单元，用于当判断结果超出运行预设阈值时，该主控制器向报警单元发出报警信号。
根据本实用新型的一方面，该装置还包括显示单元，该显示单元用于显示所述主控制器输出的判断结果
该诊断装置能够便于维护人员对电梯故障的定位和解决；并且能分析电梯监视的各部分实时状态而预测故障的发生，提出维修警告，从而将电梯的重大故障防患于未然。
附图说明
通过参考附图会更加清楚地理解本实用新型的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本实用新型进行任何限制，在附图中：
图1示出根据本实用新型的电梯故障诊断装置的一个实施例的框图。
具体实施方式
下面将详细描述本实用新型的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本实用新型的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本实用新型可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本实用新型的示例来提供对本实用新型的更好的理解。本实用新型决不限于下面所提出的任何具体配置和方法，而是在不脱离本实用新型的精神的前提下覆盖了元素、部件和算法的任何修改、替换和改进。在附图和下面的描述中，没有示出公知的结构和技术，以便避免对本实用新型造成不必要的模糊。
下面结合附图，详细描述根据本实用新型实施例的电梯故障诊断装置。
图1示出根据本实用新型的电梯故障诊断装置的一个实施例的框图。
如图1所示，该电梯故障诊断装置可以包括电梯回路检测单元和主控制器108，该电梯回路检测单元用于测量电梯回路的电阻值。该主控制器可以连接到所述电梯回路检测单元，用于根据电梯回路的电阻值判断电梯回路的故障情况。该电梯回路检测单元可以被设置为串联或并联在待检测的电梯回路中。在一个实施例中，该装置可以包括有显示单元110，主控制器108可以将将判断结果发送给显示单元。显示单元110可以用于显示该主控制器108发来的判断结果。主控制器108可以设置在电梯轿厢的内部或外部，也可以设置在电梯安装间中，还可以相对于电梯位于远程，例如设置在电梯的监控室中。
在一种实施例中，根据需要，监控室中还可以设置存储单元109、报警单元111等。主控制器108在判断结果超出运行预设阈值时，可以向报警单元111发出报警信号，以由报警单元111通知电梯的操作维护人员。存储单元109可以随时间存储主控制器108的判断结果，以提供关于电梯运行质量的长期统计数据。此外，在一个实施例中，主控制器108通过无 线通信的方式与远程服务器上的报警单元111、显示单元110、存储单元109相连接，从而能够便于维护人员对电梯故障的定位和解决；并且能分析电梯监视的电梯制动和/或动力部件的磨损和润滑情况而预测故障的发生，提出维修警告，从而将电梯的重大故障防患于未然。
在一个实施例中，该装置的电梯回路电阻检测单元可以包括电梯门锁回路检测单元。主控制器可以连接到该电梯门锁回路检测单元，可以用于对电梯门锁回路的电阻值进行处理，进而判断电梯回路的故障情况。例如当回路电阻值无穷大时，则回路开关损坏，轿厢无法运行，提示维保人员进行维修；或当电阻值过大(但不是断路情况)，例如回路开关磨损、灰尘过多等原因导致，提示维保人员进行保养，防止发生故障。该门锁回路检测单元可以被设置为串联在门锁回路中，也可以并联在门锁回路中。在一个示例中，为了更安全起见，电梯门锁回路检测单元102被串联在门锁回路中，而不选择并联方式，防止测量单元自身损坏引起的短路。该电梯门锁回路检测单元可以设置为通过自身电源供电的也可以设置采用与电梯相同的供电电源。
在一个实施例中，该装置还可以包括轿厢的垂直运行速度检测单元，该主控制器还可以用于根据电梯门锁回路的电阻值以及所述电梯轿厢的垂直运行速度，判断电梯是否属于安全运行状态。这里的轿厢的垂直运行速度检测单元可以设置在轿厢或与轿厢共同做垂直运动的电梯部件上。比如可以检测在轿厢内、轿厢外壁、与轿厢共同做垂直运动的拽引系统、电梯电器控制系统、电梯导向系统等位置处，在这些位置测量的速度结果都可认为是电梯垂直运行速度。在一个示例中，在电梯门锁回路中可以串联一个电阻检测单元，可以用于测量门锁回路的电阻值。当用门锁短接线短接门锁回路某一或若干个开关时，由于短接线与回路开关的电阻不一致，使得电阻检测单元输出结果不一样。例如，门锁开关的电阻为R0，短接线的电阻为R1，则可以设置一个阈值R，R1≤R≤R0，当门锁回路电阻检测单元的结果小于R时，可判断门锁回路中存在短接的情况；此时需要判断电梯处在正常维修中，这里可以通过判断电梯是否处于慢车状态，进而判定电梯是否处于安全运行状态。在一个示例中，可以通过轿厢的垂直运行速 度检测单元，检测当前轿厢在垂直方向的运行速度，当轿厢运行速度超出维修速度，这里的(维修速度通常是个很低的速度，表明电梯处在维修状态)时，主控制器108向报警单元111发出报警信号，通知报警单元111进行报警，提示维修人员和乘客。
在一个实施例中，该装置的电梯回路电阻检测单元可以包括电梯安全回路检测单元。主控制器可以连接到该电梯安全回路检测单元，可以用于对电梯安全回路的电阻值进行处理，进而判断电梯回路的故障情况。例如当回路电阻值无穷大时，则回路开关损坏，轿厢无法运行，提示维保人员进行维修；或当电阻值过大(但不是断路情况)，例如回路开关磨损、灰尘过多等原因导致，提示维保人员进行保养，防止发生故障。该安全回路检测单元可以被设置为串联在安全回路中，也可以并联在安全回路中。在一个示例中，为了更安全起见，电梯安全回路检测单元103被串联在安全回路中，而不选择并联方式，防止测量单元自身损坏引起的短路。该电梯安全回路检测单元可以设置为通过自身电源供电的也可以设置采用与电梯相同的供电电源。
在一个实施例中，该装置还可以包括轿厢的垂直运行速度检测单元，该主控制器还可以用于根据电梯安全回路的电阻值以及所述电梯轿厢的垂直运行速度，判断电梯是否属于安全运行状态。这里的轿厢的垂直运行速度检测单元可以设置在轿厢或与轿厢共同做垂直运动的电梯部件上。比如可以检测在轿厢内、轿厢外壁、与轿厢共同做垂直运动的拽引系统、电梯电器控制系统、电梯导向系统等位置处，在这些位置测量的速度结果都可认为是电梯垂直运行速度。在一个示例中，在电梯安全回路中可以串联一个电阻检测单元，可以用于测量安全回路的电阻值。当用安全短接线短接安全回路某一或若干个开关时，由于短接线与回路开关的电阻不一致，使得电阻检测单元输出结果不一样。例如，安全开关的电阻为R0*，短接线的电阻为R1*，则可设置一个阈值R*，R1*≤R*≤R0*，当安全回路电阻检测单元的结果小于R*时，可判断安全回路中存在短接的情况；此时需要判断电梯处在正常维修中，这里可以通过判断电梯是否处于慢车状态，进而判定电梯是否处于安全运行状态。在一个示例中，可以通过轿厢的垂直运 行速度检测单元，检测当前轿厢在垂直方向的运行速度，当轿厢运行速度超出维修速度，这里的(维修速度通常是个很低的速度，表明电梯处在维修状态)时，主控制器108向报警单元111发出报警信号，通知报警单元111进行报警，提示维修人员和乘客。
在一个实施例中，该装置可以包括抱闸刹车运行检测单元，可以用于检测抱闸动作的振动信号。抱闸动作的振动信号包括左右抱闸的开/合闸动作振动信号。加速度传感器可以检测左右抱闸的开/合闸动作的加速度。主控制器108可以从左右抱闸的开/合闸动作的振动信号提取出左右抱闸的开/合闸动作的起始时刻t0L、t0R、和停止时刻t1L、t1R、还可以计算开/合闸动作信号的脉宽ΔtL、ΔtR、(例如通过ΔtL＝t1L-t0L等)。主控制器108可判断左右抱闸开/合闸动作是否存在时延。抱闸动作延时时间是给电动机扭矩后打开抱闸的延时时间，电梯抱闸的作用是当电梯轿厢处于静止且马达处于失电状态下防止电梯再移动的机电装置。在某些控制形式中，它会在马达断电时刹住电梯。它的控制方式一般是得电时抱闸松开，失电时抱闸抱紧。如上所述，抱闸刹车运行检测单元101通过提取出左右抱闸的开/合闸动作的起始时刻t0L、t0R、和停止时刻t1L、t1R、从而有效判断电梯的左右抱闸的开/合闸动作的动作是否一致，抱闸动作是否存在时延，并针对以上结果及时对电梯是否需要维护进行预判，提高电梯的安全性和电梯维保的时效性。
在一种实施例中，根据加速度振动传感器检测到的开/合闸动作的加速度a1，可知抱闸抱住滑轮的有用摩擦力为Fc＝μFb＝μma1，其中μ是曳引轮的绳槽曳引钢丝绳的摩擦系数，Fb为抱闸压力，m为抱闸的质量。而根据电梯曳引机结构，开闸所受合力即有用摩擦力＝摩擦系数*(制动力-弹簧弹力-阻力)，合闸所受合力即有用摩擦力＝摩擦系数*(弹簧弹力-阻力)。因为上式中质量m保持不变，摩擦系数μ与钢丝绳和曳引轮的表面材质有关系，当二者未发生磨损时，μ可认为保持不变；因此Fc的变化可转化为加速度a1的变化。
设加速度传感器输出加速度信号为fT(t)，fT(t)的傅里叶变换为FT(ω)，根据帕塞瓦尔定理，fT(t)的能量 其中，G(f)＝|FT(ω)|2称为能量谱密度。
因此，
因此对所测加速度值，可通过例如傅里叶变换方式求积分，获得能量谱密度。
根据左右开/合闸的脉宽、能量谱密度是否正常，可以判断抱闸压力是否正常，得到抱闸刹车运行质量。并可以根据以上结果及时对电梯是否需要维护进行预判，提高电梯的安全性能。在一个示例中，对电梯处于运行状态还是刹车停止状态的判断中，电梯开合闸检测单元也可以采用抱闸刹车运行检测单元中的加速度振动传感器来进行判断。
在一个实施例中，电梯故障诊断装置还包括轿厢垂直运行检测单元106，所述轿厢垂直运行检测单元106用于采集电梯轿厢的垂直运行速度，电梯轿厢的垂直运行速度可以理解为电梯轿厢的上下运行速度。厢垂直运行检测单元可以设置在轿厢内外也可以设置在与轿厢共同做垂直运动的电梯部件上，比如可以设置在轿厢内、轿厢外壁、与轿厢共同做垂直运动的拽引系统、电梯电器控制系统、电梯导向系统等位置处，在这些位置测量的加速度结果都可认为是轿厢垂直运行速度。可以对轿厢垂直运行信号设置安全维护阈值和预警阈值，若维护期间，轿厢的垂直运行速度超出安全维护阈值，则提出警报，例如主控制器108可以向报警单元111发出报警信号；若电梯正常运行期间，轿厢的垂直运行速度超出预警阈值，速度过快或过慢，则提出警报，例如主控制器108向报警单元111发出报警信号，提醒维保人员需进行维护。
在一个实施例中，电梯故障诊断装置还包括电梯异响检测单元104，所述电梯异响检测单元104用于采集电梯运行期间产生的音频信号，所述电梯异响检测单元例如可以设置在轿厢的外部。在一个实施例中，所述的电梯异响检测单元可以设置在轿厢外部的顶部和/或电梯井道内部。
在一个实施例中，主控制器108对音频信号进行分离和提取，剔除无用音频信号的干扰。音频信号是带有语音、音乐和音效的有规律的声波的频率、幅度变化结果载体。根据声波的特征，可把音频结果分类为规则音频和不规则声音。其中规则音频又可以分为语音、音乐和音效。规则音频是一种连续变化的模拟信号，可用一条连续的曲线来表示，称为声波。声 音的三个要素是音调、音强和音色。声波或正弦波有三个重要参数：频率ω0、幅度An和相位ψn，这也就决定了音频信号的特征。可以根据音频信号的特征利用现有的音频分离设备剔除检测到的音频信号的无用音频例如风和人引起的声音；并且，实时计算声音声强。当声强超过设定阈值，提出预警；并且对音频数据进行保存、诊断和分析，检查电梯部件是否磨损和异物阻碍等异常。并针对以上结果及时对电梯是否需要维护进行预判，防患于未然。
在一个实施例中，电梯故障诊断装置还包括电梯轿厢的晃动检测单元105，所述电梯轿厢的晃动检测单元105用于采集电梯轿厢的水平振动信号。在一个实施例中，主控制器108对电梯轿厢的晃动检测单元105检测的结果与设定的经验阈值进行比较，并将结果发送给存储与显示单元109、110，当水平振动信号超出阈值范围时，说明导靴磨损、导轨不垂直等水平晃动相关设备异常。导靴是电梯导轨与轿厢之间的可以滑动的部件，例如尼龙块，它可以将轿厢固定在导轨上，让轿厢只可以上下移动。导靴上部还可以有油杯，减少靴衬与导轨的摩擦力。导靴磨损会导致电梯的水平晃动，严重威胁电梯的使用安全，维保人员需进行维护。主控制器108向报警单元111发出报警信号，通知报警单元111进行报警。
在一个实施例中，电梯故障诊断装置还包括楼层平层检测单元108，所述楼层平层检测单元108例如通过电梯平层开关和转速脉冲测量电梯轿厢平层结果。在一个实施例中，主控制器108对电梯楼层平层检测单元108检测的结果与设定的经验阈值进行比较，主控制器108向报警单元111发出报警信号，通知报警单元111进行报警。
根据本申请各种实施例的电梯故障诊断装置能够快速诊断电梯故障的位置及问题，便于维护人员高效解决问题和保护乘梯人和设备的安全；并且，对未发生故障提出预警，减少电梯事故的发生。根据各种实施例的电梯故障诊断装置对于不同厂商、不同型号的电梯都可以适用，而且能够加装到老式电梯上，从而允许监管部门或第三方更好地监管电梯的运行状态和确定事故责任。
本领域技术人员可以理解，这里的主控制器108可以使用软件、硬件 和/或固件的方式来实现。例如，在一种实施例中，主控制器108可以在信息处理设备中通过程序指令来实现，这些程序指令可以被存储在该信息处理设备的非易失性存储器中，并且在由该信息处理设备的一个或多个处理器执行时使该信息处理设备实现相应的功能装置。这些程序指令可以被包含在以源代码、目标代码、中间代码等形式存在并能够以编译或解释方式执行的可执行文件或APP中。在另一种实施例中，主控制器108可以由硬连线电路实现，其中的功能装置可以是彼此分立并连接的电路，也可以集成在一起。
应当注意，在权利要求中，单词“包含”或“包括”并不排除存在未列在权利要求中的元件或组件。位于元件或组件之前的冠词“一”或“一个”也并不排除存在多个这样的元件或组件的情况。
此外，还应当注意，本说明书中使用的语言主要是为了可读性和教导的目的而选择的，而不是为了解释或者限定本实用新型的主题而选择的。因此，在不偏离所附权利要求书的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。关于本实用新型的范围，说明书中所做的描述都是说明性的，而非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求书限定。