本发明涉及电梯技术领域，特别设计一种电梯传感器自校准系统及方法。
背景技术：
电梯所使用的传感器属于敏感元件，信号容易受到随机干扰的影响。同时，在日常使用中常因为轿厢内的载重分布不均，轿厢相对于水平面可能有一定程度的倾斜，这种倾斜会导致已安装于轿厢的传感器引入测量误差。一旦传感器的测量结果引入了误差，不仅会在测量精度上有影响，而且后续分析运算过程中将会带来较大的积累误差，从而对传感器数据分析造成很大的影响。因此，为了减少这类的误差情况，在测量使用前必须对传感器进行基准值偏差校准。
目前，传感器的校准方式主要有两种，一种方式是电梯停止运行时，通过调取各阶段传感器采集的电梯运行数据，分析判断传感器基准值是否有偏差，如有偏差则进行校准。这种校准方式需要等电梯停止运行时才能进行，不具备实时性。另一种方式是在电梯检修的时候，由检修人员查看传感器位置，如果传感器的位置发生倾斜也容易导致偏差，由检修人员调整传感器的位置，从而消除偏差，进行校准。但这种方式需要在电梯检修时进行，同样不具备实时性，另外还需要人力辅助，耗时耗力。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷和不足，提供了一种电梯传感器自校准系统，通过采用处理器对传感器采集的电梯静态数据进行处理，并完成自校准过程，消除静态误差，实现传感器实时校准，校准操作简单快捷、功能扩展性强、成本低。
本发明的另一目的在于提供一种电梯传感器自校准方法，处理器采用自校准算法，无需人力帮助，快速实现自校准过程。
本发明的目的可以通过如下技术方案实现：
电梯传感器自校准系统，包括电梯控制主板和测量模块，所述测量模块包括传感器和处理器，所述电梯控制主板用于向处理器发送测量指令，所述传感器用于采集电梯的静态数据并将静态数据传输给处理器，所述处理器用于接收电梯控制主板发送的测量指令，控制传感器采集电梯的静态数据，对静态数据进行处理，并根据传感器采集到的静态数据完成自校准过程。
作为优选的技术方案，所述系统还包括移动调试设备，所述移动调试设备与所述处理器通讯连接。移动调试设备可以是手机、电脑等移动设备。移动调试设备接收处理器传输的电梯静态数据，并对电梯静态数据进行分析处理，输出可视化图表，方便工作人员了解电梯运行质量，及时进行调试、维修工作。
作为优选的技术方案，所述移动调试设备与所述处理器通过无线网络或蓝牙进行通讯连接。无线网络或蓝牙通讯连接方式可方便工作人员携带移动调试设备，灵活安排工作。
作为优选的技术方案，所述电梯控制主板与遥监设备通讯连接，所述遥监设备与信息中心通讯连接。处理器将电梯静态数据传输给电梯控制主板，电梯控制主板通过遥监设备将数据传输给信息中心，信息中心根据电梯静态数据安排人员进行维护或维修。
作为优选的技术方案，所述传感器为加速度计或陀螺仪。加速度计可以为三轴加速度计，测量三个方向的加速度值，陀螺仪可测量电梯倾斜角度。
本发明的另一目的可以通过如下技术方案实现：
电梯传感器自校准方法，所述方法包括如下步骤：
s1、电梯控制主板向处理器发送测量指令；
s2、所述处理器接收电梯控制主板的测量指令并控制传感器采集电梯静态数据，所述传感器将采集的电梯静态数据返回给处理器；
s3、所述处理器对静态数据进行处理；
s4、所述处理器将处理后的静态数据与前一次处理后的静态数据进行对比，如果相对误差在预设的偏差范围内，则所述处理器不对传感器进行校对；如果相对误差超出预设的偏差范围，则所述处理器用此次处理后的静态数据替换前一次处理后的静态数据作为新的基准值，完成自校准过程。
作为优选的技术方案，预设的偏差范围为相对误差的绝对值小于等于10％。
作为优选的技术方案，所述电梯控制主板在电梯轿厢关门后向所述处理器发送测量指令；所述处理器在电梯轿厢运行前完成电梯传感器自校准过程。电梯轿厢关门后至电梯轿厢运行前这段时间乘客在轿厢内的站位基本确定，此时轿厢相对平衡，方便采集数据。
作为优选的技术方案，处理器校准传感器基准值的间隔周期为电梯在全井道内运行5个来回。
作为优选的技术方案，在步骤s3中所述处理器利用中位值平均滤波算法对静态数据进行处理。
本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
1、本发明利用电梯轿厢关门后至电梯轿厢运行前这段时间，乘客在轿厢内的站位基本确定，此时轿厢相对平衡，对电梯内的传感器进行自校准，将静态误差影响降至最低，防止分析计算过程中引入积累误差。
2、本发明利用测量模块的自校准功能，不需要外力帮助，简便快捷地实现偏差校准。
3、在测试模块的基础上可以扩展移动调试设备，方便工作人员诊断电梯运行质量，功能可扩展性强。
4、测试模块包括处理器和传感器，处理器可接收并处理来自传感器的数据，无需增添其他外围电路即可实现自校准功能，运行成本低。
附图说明
图1是本发明实施例中电梯传感器自校准系统的示意图
图2是本发明实施例中电梯传感器自校准方法的流程图
图3是本发明实施例中振测试仪的测试曲线图
图4是本发明实施例中电梯加速度计未校准前的参数变化曲线图
图5是本发明实施例中电梯加速度计校准后的参数变化曲线图
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
如图1所示，电梯传感器自校准系统，包括电梯控制主板和测量模块，测量模块包括传感器和处理器，电梯控制主板用于向处理器发送测量指令，传感器用于采集电梯的静态数据并将静态数据传输给处理器，处理器用于接收电梯控制主板发送的测量指令，控制传感器采集电梯的静态数据，对静态数据进行处理，并根据传感器采集到的静态数据完成自校准过程。
优选的，系统还包括移动调试设备，移动调试设备与处理器通讯连接。处理器的型号可以是stm32f407。移动调试设备可以是手机、电脑等移动设备。移动调试设备接收处理器传输的电梯静态数据，并对电梯静态数据进行分析处理，输出可视化图表，方便工作人员了解电梯运行质量，及时进行调试、维修工作。移动调试设备与处理器通过无线网络或蓝牙进行通讯连接。无线网络或蓝牙通讯连接方式可方便工作人员携带移动调试设备，灵活安排工作。
优选的，电梯控制主板与遥监设备通讯连接，遥监设备与信息中心通讯连接。传感器采集电梯静态数据，经处理器处理后，转换为适合网络传输的数据格式，通过控制器局域网络(can)将电梯静态数据传输给电梯控制主板，电梯控制主板通过遥监设备将数据传输给信息中心，信息中心根据电梯静态数据安排人员进行维护或维修。
优选的，传感器可以是加速度计或陀螺仪。加速度计可以为三轴加速度计，型号可以是lis3dh的mems加速度计，同时测量三个方向的加速度值。陀螺仪可测量电梯倾斜角度，获得电梯运行时的姿态。
测量模块可安装于电梯轿顶正中间位置或轿底正中间位置，安装在正中位置方便检测数据，不容易引入偏差。优选的，安装在电梯轿顶正中间位置，方便安装和维护。
如图2所示，本实施例提供了一种电梯传感器自校准方法，包括如下步骤：
s1、电梯控制主板向处理器发送测量指令；
s2、处理器接收电梯控制主板的测量指令并控制传感器采集电梯静态数据，传感器将采集的电梯静态数据返回给处理器；
s3、处理器对静态数据进行处理；
s4、处理器将处理后的静态数据与前一次处理后的静态数据进行对比，如果相对误差在预设的偏差范围内，则处理器不对传感器进行校对；如果相对误差超出预设的偏差范围，则处理器用此次处理后的静态数据替换前一次处理后的静态数据作为新的基准值，完成自校准过程。
优选的，预设的偏差范围为相对误差的绝对值小于等于10％。相对误差在预设的偏差范围内，是指静态数据中所有参数的相对误差的绝对值都应该在偏差范围内；相对误差超出预设的偏差范围是指静态数据中有任何一项参数的相对误差绝对值超出了偏差范围。相对误差＝(此次处理后的静态数据-前一次处理后的静态数据)/前一次处理后的静态数据。
优选的，电梯控制主板在电梯轿厢关门后向处理器发送测量指令；处理器在电梯轿厢运行前完成电梯传感器自校准过程。电梯轿厢关门后至电梯轿厢运行前这段时间乘客在轿厢内的站位基本确定，此时轿厢相对平衡，方便采集数据。
处理器校准传感器基准值可实时进行，也可间隔进行，间隔周期优选为电梯在全井道内运行5个来回。间隔周期进行自校准，可节省处理器工作时间，又能保证传感器基准值不出现大的偏差。
在步骤s3中处理器利用中位值平均滤波算法对静态数据进行处理。中位值平均滤波算法又称为防脉冲干扰平均滤波算法，该算法融合了中位值滤波法和算术平均滤波法两种滤波法的优点，对于偶然出现的脉冲性干扰，可消除由于脉冲干扰所引起的采样值偏差。即中位值平均滤波算法首先对电梯静态数据进行滤波处理，之后对滤波后的数据进行算数平均，从而得到处理后的静态数据。
振动测试仪(pmt)可以同时测量和记录电梯运行期间的振动、加速度、距离、速度、噪音等参数。可利用振动测试仪对电梯传感器自校准系统的有效性进行检测。下表是利用振动测试仪对电梯传感器自校准系统进行的检测对比表，传感器为加速度计，测试环境是：电梯速度为6m/s、加速度0.80m/s2、测试楼层数为1至20层。参数a95的含义：定义的界限范围内，95％采样数据的加速度或振动值小于或等于的值。参数maxpk-pk的含义：最大的峰峰值。预设的偏差范围是小于等于10％。
加速度计在未自校准前，a95的相对误差是(0.19-0.152)/0.152＝25.0％，maxpk-pk的相对误差是(0.34-0.208)/0.208＝63.4％。而加速度计在自校准后，a95的相对误差是(0.15-0.152)/0.152＝-1.3％，maxpk-pk的相对误差是(0.19-0.208)/0.208＝-8.7％。加速度计在未进行校准操作前，所测得的相关运动数据对比于振动测试仪的数据，是呈偏大的情况。可以看出加速度计在校准前相对误差的绝对值大于10％，而校准后相对误差的绝对值小于10％。
图3是震动测试仪的测试曲线图，图4是电梯加速度计未校准前的参数变化曲线图，图5是电梯加速度计校准后的参数变化曲线图。对比来看，三幅图得曲线趋势和形状基本一致，主要是技术参数数值方面的区别，即a95和maxpk-pk这两个参数的数值变化较大。
本发明通过采用处理器对传感器采集的电梯静态数据进行处理，并完成自校准过程，消除静态线性误差，防止分析计算时引入积累误差。自校准方法简单便捷，且自校准系统的功能扩展性强，支持外设移动调试设备，并能与遥监设备和信息中心进行通讯，提高了测量模块的信息共享功能。自校准系统结构简单、成本较低。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。