一种电梯故障监测预警系统的制作方法

本实用新型涉及一种应用于电梯领域中的安全保护系统，具体的说是一种电梯故障监测预警系统。

背景技术：

随着电梯使用量的增多，作为一种直接关系到人民群众生命安全的特种设备，如何保障电梯的安全运行这一问题越来越突出。电梯作为一种机电一体化产品，包含多种机械及电气部件，同时使用次数频繁，一天24小时连续运转。因而尽管技术日趋成熟，新技术不断被采用，但随着电梯使用的增加，电梯故障的发生照样不可避免地多起来。据统计，在目前传统的电梯管理模式下，电梯漏检、疏于维护、安全部件失灵、个别人员甚至违规进行门锁短接等现象时有发生，而且难以被发现，更无法完全杜绝，这些都是造成电梯事故的重要原因。另外，目前电梯出现困人故障时，被困人员大多是利用电梯轿箱内的紧急呼叫对讲进行本地求救，很难及时获得救援。因此万一出现困人情况时，人们只能消极被动地等待，如果困梯时间过长，极易发生各种意外事故。因此，传统的电梯管理维护方式已远远不能适应当前形势的需要，因此需要创新监管方式，积极引入社会监督因素，提高监管的科学性和有效性，实现社会救助及时有效的社会多元共治的安全工作新机制。

技术实现要素：

针对现有技术中电梯故障频发的问题，本实用新型要解决的技术问题是提供一种采用摄像头加传感器方式对电梯运行状态进行跟踪监测的电梯故障监测预警系统。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：

本实用新型一种电梯故障监测预警系统，安装于电梯轿厢内，具有主处理器，其通过CSI接口连接摄像头，通过I2C接口连接加速度传感器和测距传感器，通过USB接口连接麦克，通过音频接口连接扬声器，HDMI接口连接多媒体显示设备，通过IO接口连接红外人体传感器、光敏传感器以及紧急按键，通过RJ45口连接无线网桥，利用无线网桥与4G路由器连接，与语音视频服务器、平台服务器进行通信。

测距传感器为4个，其中第一～三测距传感器用于检测开关门，第四传感器与第二传感器结合测量电梯停靠位置。

第四测距传感器与第二测距传感器分别向上和向下形成一个角度，一个测试门的开关，另一个在门打开后返回外门梁的距离,判断电梯是否在电梯门区外停梯。

测距传感器安装于一箱体上，该箱体设于电梯轿厢的门楣上侧，箱体前面板分为由中间向上、下两侧折弯的两部分，下部分水平方向均布第一～三测距传感器安装座，上部分设有第四测距传感安装座，对应第二测距传感器安装座的上方。

箱体内设有测距模块，其采集第一～四测距传感器的数据送至主处理器的I2C接口。

箱体内设有霍尔计数器，在一楼电梯轿厢正常停靠处安装用于触发霍尔计数器的磁性物体。

摄像头、红外人体传感器、麦克、扬声器以及紧急按键集成在显示设备上。

本实用新型具有以下有益效果及优点：

1.本实用新型采用了多种传感器，将各个传感器集成为一体，避免了分体安装带来的不便，为设备的安装调试提供便利，可实现电梯的故障检测功能、电梯运行状态及故障信息上传、与平台监控人员的语音通话、视频预览及多媒体视频的播放功能，实现梯联网。

2.本实用新型对电梯运行状态进行跟踪监测，能在电梯故障发生前提前预知电梯故障或在电梯故障发生时及时上报后台，并提供相关故障参数。后台在接收到报警信息后，可根据故障类型进行后续处理。当发现电梯有故障隐患时，可派维保人员前去查看维修；当发现电梯困人故障时，远程对被困人员进行安抚，避免被困人员做出过激行为而导致事故加重。

3.本实用新型通过各类传感器从多方面获取电梯的运行状态数据，并对数据进行综合分析，提高了电梯运行状态分析的准确性。

5.本实用新型配备了备用电源，保证电梯因断电故障时的正常运行。该设备。

附图说明

图1为本实用新型网络架构图；

图2为本实用新型硬件架构图；

图3为本实用新型中的显示设备结构示意图；

图4为本实用新型中的箱体结构示意图。

其中，1为第一测距传感器安装座，2为第二测距传感器安装座，3为第三测距传感器安装座，4为第四测距传感器安装座，5为红外人体感觉应传感器，6为摄像头，7为扬声器，8为紧急按钮，9为麦克，10为多媒体屏。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本实用新型作进一步阐述。

如图1、2所示，本实用新型电梯故障监测预警系统，安装于电梯轿厢内，具有主处理器，其通过CSI接口连接500万像素红外广角摄像头，通过I2C接口连接加速度传感器和测距传感器，通过USB接口连接麦克，通过音频接口连接扬声器，HDMI接口连接多媒体显示设备，通过IO接口连接红外人体传感器、光敏传感器以及紧急按键，通过RJ45口连接无线网桥，利用无线网桥与4G路由器连接。

测距传感器为4个，其中第一～三测距传感器用于检测开关门，第四传感器与第二传感器结合测量平层，检测电梯停靠位置是否正常。

如图4所示，测距传感器安装于一箱体上，该箱体设于电梯轿厢的门楣上侧，箱体前面板分为由中间向上、下两侧折弯的两部分，下部分水平方向均布第一～三测距传感器安装座，上部分设有第四测距传感安装座，对应第二测距传感器安装座的上方。箱体内设有测距模块，其采集第一～四测距传感器的数据送至主处理器的I2C接口。

如图3所示，摄像头、红外人体传感器、麦克、扬声器以及紧急按键集成在显示设备上。

本实用新型应用于电梯的运行状态监控，同时通过4G网络向后台提供远程监控、语音交互及电梯状态提示，是实现梯联网的前端设备。本实用新型采用嵌入式ARM处理器作为中央处理单元，连接了摄像头、语音设备、测距传感器、加速度传感器、红外人体传感器、光敏传感器。在前端实现的功能有运行中开门、反复开关门、开门走梯、长时间开门、门区外停梯、冲顶、蹲底、超速监控、所在楼层、扒门预警、低矮物预警、异物预警、困人、紧急按钮、向后台传输(状态)故障信息、声音预警和语音安抚、多媒体屏播放、语音通话功能。同时系统增加了备用电源，保证在电梯发生整体停电故障时，也能向后台发送故障信息。

1)电梯开关门检测功能的实现

本实用新型集成了测距传感器，通过测距传感器检测设备到门的距离。当门关闭时，测距传感器检测到的门的距离固定且距离值较小，当门打开时，测距传感器测定距离增大，所以通过测距传感器的返回值判断门的开关状态。为了提高可靠性，通过3个测距传感器测试门的开关，保障非3个传感器同时出现故障时，均能测试出开关门状态。系统在实现该功能的同时，实现了反复开关门检测功能和长时间开门检测功能。

2)电梯门区外停梯功能的实现

本实用新型在集成测距芯片检测开关门的同时，增加一个检测外门梁的测距传感器，并借助于测试开关门的测距传感器，两个传感器分别向上和向下形成一个角度，一个测试门的开关，门的开关直接影响其返回值，另一个在门打开后返回外门梁的距离。本实施例将测距传感器安装于一箱体上，该箱体设于电梯轿厢的门楣上侧，箱体前面板分为由中间向上、下两侧折弯的两部分，下部分水平方向均布第一～三测距传感器安装座，上部分设有第四测距传感安装座，对应第二测距传感器安装座的上方。箱体内设有测距模块，其采集第一～四测距传感器的数据送至主处理器的I2C接口。

电梯正常停梯后，上面的传感器返回的距离值是传感器到外门梁的距离，下面的传感器返回的值相对较大，正常开门时，两个传感器返回值差别大于规定阈值；当出现电梯轿厢靠上停梯时，开门后两个测距传感器返回的测距值基本一样，都是电梯外门框或电梯井墙壁的距离值，两个测距值差小于规定阈值；当出现电梯轿厢靠下停梯时，开门后两个测距传感器返回的测距值也基本一样，测量的是门区外空旷处，返回值都比较大，两个测距值差小于规定阈值，这样就可以检测出电梯正常停靠位置和非正常停靠位置。

3)电梯运行速度检测及速度异常检测功能的实现

本实用新型集成了加速度传感器，用来检测电梯开始运动和停止时的加速度变化分析电梯的运行方向和速度计算，以此跟踪电梯的运行状态和速度变化情况和速度异常的判断。

4)电梯蹲底、冲顶故障检测功能的实现

电梯出现蹲底和和冲顶故障时，将导致轿厢加速度值瞬间变动过大。根据加速度传感器的数值和运行方向判断是蹲底和冲顶故障。

5)电梯运行中开门、开门走梯故障检测功能的实现

系统通过加速度传感器对加速度信息的获取，判断电梯的运行状态，同时结合电梯开关门信息，对电梯运行中开门和开门走梯进行判断。当电梯处于运行状态时，测距传感器检测到电梯门出现开门动作时，可判断电梯出现运动中开门故障；当电梯停止状态且没有关门是，加速度传感器检测到电梯轿厢出现运行状态，则可判定电梯出现开门走梯故障。

6)电梯困人检测功能的实现

本实用新型集成了红外人体传感器，用来检测电梯轿厢内是否有人。通过其他传感器对电梯进行故障检测，当电梯故障停梯时，用来检测是否困人，并向后台提供相关故障信息。同时，在电梯正常运行时，如果电梯轿厢内没有人的情况下，可以对电梯内的多媒体屏播放进行干预(停播)，达到节能的需求。

7)扒门及低矮物阻挡关门预警功能的实现

本实用新型利用电梯门上方的视频，可以从上向下观看门附近的人员情况。三个开关门检测传感器检测电梯门的打开动作，当发现3个测距传感器的数据变化与正常开门时的变化时序偏差过大时，且视频分析中检测到门缝线处有左右移动的不规则物体时，可判定有人员扒门现象，系统进行语音提示并向后台发送警报信息。当有低矮物在电梯门缝上停靠时，通过视频对其进行分析，同时通过测距传感器检测到电梯门长时间处于开门状态时，通过语音系统自动播放提示信息，搬离障碍物。

8)楼层检测功能的实现

本实用新型在箱体内设有霍尔计数器，在一楼电梯轿厢正常停靠处安装用于触发霍尔计数器的磁性物体，用于系统进行楼层计数初始值标定。电梯厅门的结构设计中，电梯厅门在进行安装时会向电梯井内凸出，与楼层间的电梯井墙壁呈现有规律的高低起伏状。根据这一特性，在电梯运行过程中，利用测距传感器检测电梯运行过程中的距离变化作为电梯运行时的楼层统计依据，配合电梯运行速度及楼层间的距离，综合计算楼梯当前所在楼层。在电梯故障停梯时，上传电梯故障时所处位置。

9)电梯光线检测功能的实现

本实用新型集成了光敏传感器，通过该传感器检测轿厢内光线强弱。通过与加速度传感器、人体红外传感器配合，确定电梯在运行过程中灯光是否正常，当运行过程中且电梯内有人员时出现光线过暗时，提示后台电梯轿厢灯光故障信息，需要对其进行检修。

10)声音预警和语音安抚功能的实现

本实用新型集成了麦克和扬声器(喇叭)设备，用于实现语音通信功能。通过视频及传感器分析出有人或者物体阻碍电梯关门时，播放固定的语音提示。系统通过VOIP架构，采用SIP协议实现IP电话功能。在电梯困人时，可以由被困人员按应急按钮请求帮助，后台接听后通对被困人员进行语音安抚。也可以由后台发起，前端自动接听，完成语音通话功能，对被困人员进行语音安抚，避免被困人员由于害怕等原因作出过激行为，导致故障加重，影响人身安全。

11)后台视频实时预览的实现

本实用新型通过CSI接口或USB接口获取视频数据，利用系统的GPU对视频进行H264编码，网络通信采用4G网络与后台连接，考虑流量问题，不进行实时视频发送，视频在设备上采用SD卡做短时存储。在后台需要预览前端视频时，向前端发送视频预览请求，前端在收到请求后，将视频流发送到后台，供后台显示使用。

12)向后台发送故障信息的实现

本实用新型通过4G网络与后台连接，系统要定时向后台发送心跳包，确定其处于在线状态，同时向后台发送当前的状态，在发送故障异常时，将故障信息发送到后台，由后台对数据进行存储、查看、联系电梯内部被困人员及联系电梯维保人员进行现场救援。

13)多媒体视频播放的实现

本实用新型通过HDMI接口连接多媒体显示屏，将需要播放的视频通过多媒体屏播放。系统播放的视频文件可从后台远程下载到前端，支持从后台远程控制播放视频内容、视频播放方式。

14)备用电源的设计

针对电梯停电故障，本实用新型加入了备用电源。该系统是从电梯系统中接入电源，正常供电时，电梯供电系统为备用电源充电；当发生停电故障时，通过备用电源给系统供电，并将当前的电梯状态信息发送给后台服务器，并且向后台提出紧急预警。

15)高集成度的设计

本实用新型在开发需求功能时，考虑到设备安装调试的方便性，提高了系统的集成度。本实用新型主要由4部分组成：系统主体、语音设备、多媒体屏显示设备及网络通信设备，所使用的传感器均集成在系统主体中，提高了系统安装调试的效率和可操作性。