能进行能量回收的高层电梯节能方法和系统与流程

本发明涉及一种电梯节能方法及其系统，特别是涉及一种高层电梯节能方法及其系统，还涉及一种风能发电系统，应用于电梯辅助设备或能量回收技术领域。

背景技术：

电梯是一种以电动机为动力的垂直升降机，装有箱状吊舱，用于多层建筑乘人或载运货物。也有台阶式，踏步板装在履带上连续运行，俗称自动扶梯或自动人行道。目前应用于电梯的能源回收方式主要有机械配重回收，超级电容回收，但是大部分节能方式采用的只是电能或机械能转换方式。电梯在运行过程中，产生的风能损耗无法彻底回收利用并储藏。除此之外，在维护人员无法实时了解电梯的能耗运行状况，对一些电网负载过大或客流的随机性无法进行准确判断。

但上述方法存在如下弊端：

在电梯实际运行过程中，电梯箱体占有主要电梯井有限空间，电梯在其中来回穿梭时，会产生巨大的空气流动，这种风阻会伴随电梯在行进中。并且随着楼层高度的增加，电梯运行速度的提高，这种空气阻力带来的经济损失越严重；现有的电能回收，是一种无法识别余电质量的被动措施。在间歇出现余电时，会对电网遭受影响。特别是在用电高峰或者电网负载较大时，回收电能会对电机运行性能产生影响。

现有的储能方式需要超级电容为基础，这类电池在实际使用中对充放电极其敏感。电梯的使用特性决定了这一类电池在实际使用中会存在弊端，因为在实际回收段和储能段之间没有缓冲；当电梯空载和有负载时，电机都要承担一定风阻所带来的机械能损耗，这种损耗始终伴随着电梯；对于一般高层居民区，电梯的能耗问题始终是降低建筑运营维护成本的一个重要指标。对于特高层的白领或居民想要达到所在楼层就要加快电梯的速度，这样势必会加大电梯运行损耗。同时，现有的电能回收系统对于电能大小的识别能力不够，更不能检测电网的负载波动，因此这种电能补偿往往带有意外发生。

由上可知，有必要提供一种解决风阻浪费、电网波动影响和超级电容缺点的有效节能方式；且具有智慧型、有益于后台有效管理的电梯节能控制及节能方法，这成为亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种能进行能量回收的高层电梯节能方法和系统，作为解决风阻浪费、电网波动影响和超级电容缺点的有效节能方式，本发明还是一种具有智慧型和有益于后台有效管理的电梯节能控制及节能方法。本发明原理简单，智能化程度高，能够对电梯上下运动所损失的机械能进行回收利用，最大程度的节省了电能。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种使用高层电梯的节能方法，包括如下步骤：

a.在电梯井的最高楼层和最低楼层分别安装一系列风力发电机，包括设置于在电梯井的最高楼层的上部风力发电机和设置于在电梯井的最低楼层的下部风力发电机，通过后台处理器进行控制相应风力发电机，回收电梯运行所产生的风能；作为本发明的优选技术方案，通过电压检测模块检测的储能电池电压信息，在储能电池当前接收到电压超过阈值时，后台处理器启动安全方式，并自动向风力发电机的离合器执行松脱命令信号，切断动力传输，使风力发电机中断运行；

b.在电梯上升运行中，由于电梯上行所推动的空气压力，使上部风力发电机进行发电工作，进行能量收集，而在下部风力发电机接受后台处理器信号，控制离合器，使下部风力发电机的主轴和风轮的连接被脱开，切断动力传输，使下部风力发电机中断运行；

c.在电梯下降运行中，由于电梯下行所推动的空气压力，使下部风力发电机进行发电工作，进行能量收集，而在上部风力发电机接受后台处理器信号，控制离合器，使上部风力发电机的主轴和风轮的连接被脱开，切断动力传输，使上部风力发电机中断运行；

d.在电梯在运行过程中，通过主控制器进行控制，主控制器进行可回收能量计算，判断是否回收下一次电梯运行所产生的风能：

若电梯下一次运行从开始到结束楼层后收集的能量不小于系统认可的节能回收量，则主控制器向后台处理器传输控制信号，然后在电梯下一次运行时由后台处理器发出信号，启动相应的风力发电机进行能量回收；如果电梯下一次运行从开始到结束楼层后收集的能量小于系统认可的节能回收量，则主控制器向后台处理器传输控制信号，然后由后台处理器发出控制信号，同时使上部风力发电机和下部风力发电机停止电能回收作业，即通过控制离合器，切断动力传输，使各风力发电机中断运行。

一种能进行能量回收的高层电梯节能系统，包括传感器组、能量回收装置、储能电池和控制盒，控制盒分别与传感器组、能量回收装置和储能电池信号连接，在电梯井的最高楼层和最低楼层分别安装一系列风力发电机，包括设置于在电梯井的最高楼层的上部风力发电机和设置于在电梯井的最低楼层的下部风力发电机，通过后台处理器进行控制相应风力发电机，回收电梯运行所产生的风能；

在控制盒内设有传感信号采集模块、信号传输模块、电压检测模块和主控制器，传感器组的各传感器分别与传感信号采集模块信号连接，主控制器分别与传感信号采集模块、电压检测模块和信号传输模块信号连接；

能量回收装置主要由风力发电机、后台处理器和储能电池组成，储能电池通过电压检测模块与主控制器信号连接，主控制器通过信号传输模块与后台处理器信号连接，各风力发电机的电能输出端分别连接储能电池的电能输入端；

风力发电机的发电机风轮与主轴之间设有离合器，通过后台处理器控制离合器，进而控制风力发电机的发电机风轮与主轴之间的动力传输的通断状态；

在电梯上升运行中，由于电梯上行所推动的空气压力，使上部风力发电机进行发电工作，进行能量收集，而在下部风力发电机接受后台处理器发送信号，控制离合器，使下部风力发电机的主轴和风轮的连接被脱开，切断动力传输，使下部风力发电机中断运行；

在电梯下降运行中，由于电梯下行所推动的空气压力，使下部风力发电机进行发电工作，进行能量收集，而在上部风力发电机接受后台处理器发送信号，控制离合器，使上部风力发电机的主轴和风轮的连接被脱开，切断动力传输，使上部风力发电机中断运行；

在电梯在运行过程中，通过主控制器进行控制，主控制器进行可回收能量计算，判断是否回收下一次电梯运行所产生的风能：

若电梯下一次运行从开始到结束楼层后收集的能量不小于系统认可的节能回收量，则主控制器向后台处理器传输控制信号，然后在电梯下一次运行时由后台处理器发出信号，启动相应的风力发电机进行能量回收；如果电梯下一次运行从开始到结束楼层后收集的能量小于系统认可的节能回收量，则主控制器向后台处理器传输控制信号，然后由后台处理器发出控制信号，同时使上部风力发电机和下部风力发电机停止电能回收作业，即通过控制离合器，切断动力传输，使各风力发电机中断运行。

作为上述方案的进一步优选技术方案，传感器组包括温度传感器、湿度传感器、风速传感器和位置传感器，温度传感器、湿度传感器、风速传感器和位置传感器通过信号传输模块连接主控制器。

作为上述方案的进一步优选技术方案，储能电池通过逆变器连接电网，风力发电机生成的电能通过逆变器装置，将回收电梯运行所产生的风能以电能的形式输送到电网系统。

作为上述方案的进一步优选技术方案，传感信号采集模块包括运算放大器和两级场效应宽带放大器，运算放大器的正极输入端分别连接第二电阻的一端和第二电容的一端，第二电容的另一端接地，第二电阻的另一端分别连接第一电阻的一端和第一电容的一端，连接第一电阻的另一端作为传感信号采集模块的信号输入端，第一电容另一端连接运算放大器的输出端，运算放大器的负极输入端分别连接第三电阻的一端和第四电阻的一端，第三电阻的另一端连接第四电阻的一端并接地，第四电阻的另一端和第四电容的另一端并连接运算放大器的输出端；

两级场效应宽带放大器的输出端连接第五电容的一端，第五电容的另一端连接第六电阻的一端，第六电阻的另一端连接两级场效应宽带放大器的负极输入端，两级场效应宽带放大器的负极输入端还连接第七电阻并接地，两级场效应宽带放大器的正极输入端连接第五电阻的一端，第五电阻的另一端连接运算放大器的输出端，第五电容和第六电阻的连接线与传感信号采集模块的信号输出端连接；

传感信号采集模块还设置第六电容、第七电容和第八电容，第六电容的一端、第七电容和第八电容的一端分别接电源端，第六电容、第七电容和第八电容的另一端均接地。

作为上述方案的进一步优选技术方案，信号传输模块采用wifi模块或4g模块。

作为上述方案的进一步优选技术方案，通过电压检测模块检测的储能电池的电压信息，在储能电池当前接收到电压超过阈值时，后台处理器自动向风力发电机的离合器执行松脱命令信号，切断动力传输，使风力发电机中断运行。

本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：

1.本发明原理简单，智能化程度高，能够对电梯上下运动所损失的机械能进行回收利用，最大程度的节省了电能；

2.采用本发明方法和系统，当电梯在做上下楼的往复运动时，本地传感器通过用户在楼梯层数的差距，计算是否利用这次风能发电；通过电压检测模块检测的储能电池电压信息，在接受到电压超过阈值后，自动向离合器执行松脱命令，防止对电池过充造成不良影响；

3.本发明采用的传感信号采集模块抗干扰能力强，能够提高采集信号传输的稳定性，进一步提高了控制效率。

附图说明

图1为本发明实施例一能进行能量回收的高层电梯节能系统的工作原理图。

图2为本发明实施例一的传感信号采集模块的工作原理图。

具体实施方式

以下结合具体的实施例子对上述方案做进一步说明，本发明的优选实施例详述如下：

实施例一：

在本实施例中，参见图1和图2，一种能进行能量回收的高层电梯节能系统，包括传感器组、能量回收装置、储能电池2和控制盒，控制盒分别与传感器组、能量回收装置和储能电池信号连接，在电梯井的最高楼层和最低楼层分别安装一系列风力发电机1，包括设置于在电梯井的最高楼层的上部风力发电机和设置于在电梯井的最低楼层的下部风力发电机，通过后台处理器进行控制相应风力发电机1，回收电梯运行所产生的风能；本发明以风能为途径的高层电梯节能系统，包括传感器组、储能电池2和控制盒和多个风力发电机1，多个风力发电机1分别安装在电梯井最高楼层和最低楼层；

在控制盒内设有传感信号采集模块7、信号传输模块8、电压检测模块9和主控制器10，传感器组的各传感器分别与传感信号采集模块7信号连接，主控制器10分别与传感信号采集模块7、电压检测模块9和信号传输模块8信号连接；

能量回收装置主要由风力发电机1、后台处理器13和储能电池2组成，储能电池2通过电压检测模块9与主控制器10信号连接，主控制器10通过信号传输模块8与后台处理器13信号连接，各风力发电机1的电能输出端分别连接储能电池2的电能输入端；

风力发电机1的发电机风轮与主轴之间设有离合器14，通过后台处理器13控制离合器14，进而控制风力发电机1的发电机风轮与主轴之间的动力传输的通断状态；

在电梯上升运行中，由于电梯上行所推动的空气压力，使上部风力发电机进行发电工作，进行能量收集，而在下部风力发电机接受后台处理器13发送信号，控制离合器14，使下部风力发电机的主轴和风轮的连接被脱开，切断动力传输，使下部风力发电机中断运行；

在电梯下降运行中，由于电梯下行所推动的空气压力，使下部风力发电机进行发电工作，进行能量收集，而在上部风力发电机接受后台处理器13发送信号，控制离合器14，使上部风力发电机的主轴和风轮的连接被脱开，切断动力传输，使上部风力发电机中断运行；

在电梯在运行过程中，通过主控制器10进行控制，主控制器10进行可回收能量计算，判断是否回收下一次电梯运行所产生的风能：

若电梯下一次运行从开始到结束楼层后收集的能量不小于系统认可的节能回收量，则主控制器10向后台处理器13传输控制信号，然后在电梯下一次运行时由后台处理器13发出信号，启动相应的风力发电机1进行能量回收；如果电梯下一次运行从开始到结束楼层后收集的能量小于系统认可的节能回收量，则主控制器10向后台处理器13传输控制信号，然后由后台处理器13发出控制信号，同时使上部风力发电机和下部风力发电机停止电能回收作业，即通过控制离合器14，切断动力传输，使各风力发电机1中断运行。本实施例电梯在运行过程中，若开始和结束的楼层大于系统认可的节能回收量，则进行有效回收，不符合这种条件的情况，后台处理器13将同时使上下两部电梯的风力发电机1停止电能回收作业，即用离合器14切断动力传输中断。当电梯在做上下楼的往复运动时，本地传感器通过用户在楼梯层数的差距，计算是否利用这次风能发电。

在本实施例中，参见图1和图2，传感信号采集模块7包括运算放大器15和两级场效应宽带放大器16，运算放大器15的正极输入端分别连接第二电阻2a的一端和第二电容(2b)的一端，第二电容2b的另一端接地，第二电阻2a的另一端分别连接第一电阻1a的一端和第一电容1b的一端，连接第一电阻1a的另一端作为传感信号采集模块7的信号输入端，第一电容(1b)另一端连接运算放大器15的输出端，运算放大器15的负极输入端分别连接第三电阻3a的一端和第四电阻4a的一端，第三电阻3a的另一端连接第四电阻4a的一端并接地，第四电阻4a的另一端和第四电容4b的另一端并连接运算放大器15的输出端；两级场效应宽带放大器16的输出端连接第五电容5b的一端，第五电容5b的另一端连接第六电阻6a的一端，第六电阻6a的另一端连接两级场效应宽带放大器16的负极输入端，两级场效应宽带放大器16的负极输入端还连接第七电阻7a并接地，两级场效应宽带放大器16的正极输入端连接第五电阻5a的一端，第五电阻5a的另一端连接运算放大器15的输出端，第五电容5b和第六电阻6a的连接线与传感信号采集模块7的信号输出端连接；传感信号采集模块7还设置第六电容6b、第七电容7b和第八电容8b，第六电容6b的一端、第七电容7b和第八电容8b的一端分别接电源端，第六电容6b、第七电容7b和第八电容8b的另一端均接地。运算放大器15对信号进行处理，保证传输信号的质量，并通过反馈原理将信号信息放大2倍，然后再传递给后面的两级场效应宽带放大器16，再次对信号进行二次放大，最后再将信号输出。在本实施例中，采用的传感信号采集模块7抗干扰能力强，能够提高采集信号传输的稳定性，进一步提高了控制效率。

在本实施例中，参见图1，传感器组包括温度传感器3、湿度传感器4、风速传感器5和位置传感器6，温度传感器3、湿度传感器4、风速传感器5和位置传感器6通过信号传输模块8连接主控制器10，实现多传感器的协同检测，为主控制器10提供多样化的检测数据。

在本实施例中，参见图1，储能电池2通过逆变器11连接电网12，将回收电梯运行所产生的风能以电能的形式输送到电网系统，以储能电池2收集零散能量并实现将上网。

在本实施例中，参见图1，信号传输模块8采用wifi模块。本发明采用无线信号传输模块传输速度快，效率高。

本实施例以风能为途径的高层电梯节能系统包括多个风力发电机1、传感器组、储能电池2和控制盒，多个风力发电机1分别安装在电梯井最高楼层和最低楼层，控制盒内设有传感信号采集模块7、信号传输模块8、电压检测模块9和主控制器10，本实施例原理简单，智能化程度高，能够对电梯上下运动所损失的机械能进行回收利用，最大程度的节省了电能。

实施例二：

本实施例与实施例一基本相同，特别之处在于：

在本实施例中，能进行能量回收的高层电梯节能系统，通过电压检测模块9检测的储能电池2的电压信息，在储能电池2当前接收到电压超过阈值时，后台处理器13自动向风力发电机1的离合器14执行松脱命令信号，切断动力传输，使风力发电机1中断运行。在本实施例中，通过电压检测模块7检测的储能电池电压信息，在接受到电压超过阈值后，自动向离合器执行松脱命令，防止对电池过充造成不良影响。

上面结合附图对本发明实施例进行了说明，但本发明不限于上述实施例，还可以根据本发明的发明创造的目的做出多种变化，凡依据本发明技术方案的精神实质和原理下做的改变、修饰、替代、组合或简化，均应为等效的置换方式，只要符合本发明的发明目的，只要不背离本发明能进行能量回收的高层电梯节能方法和系统的技术原理和发明构思，都属于本发明的保护范围。