电梯的预防性维护的方法和电梯系统与流程

本发明一般涉及电梯技术的技术领域。特别地，本发明涉及用于电梯运动传感器系统的预防性维护的解决方案。

背景技术：

电梯通常包括电梯轿厢和曳引机，曳引机构造成在电梯竖井中在门区域之间驱动电梯轿厢。出于安全原因，可能需要在某些条件下限定电梯竖井内的电梯轿厢相对于门区域的垂直位置，即绝对定位。在某些情况下，可能需要以大约10mm的精度知道绝对位置信息。这种条件的示例可以是具有减少的冲程缓冲器的电梯或在特定地理位置中使用的电梯。此外，当实现电梯的一些安全功能时，绝对定位可能是有用的。为了增强电梯系统的安全性，绝对定位可以实现为独立于电梯的驱动控制系统。

优选地，绝对定位可以通过满足精度要求的部件来实现。安全完整性等级(sil)可用于指示特定安全功能的可容忍故障率，例如安全部件。sil被定义为安全功能提供的相对风险降低水平，或指定目标风险降低水平。sil具有从1到4的数字方案来表示其等级。sil水平越高，故障的影响越大，可接受的故障率越低。

因此，需要确保电梯系统中的绝对定位解决方案的操作条件。

技术实现要素：

本发明的目的是监控电梯速度传感器系统的运行状态，以确保在没有电梯服务中断的情况下连续运行。

本发明的第一方面是一种用于电梯速度传感器系统的预防性维护的方法，该电梯速度传感器系统包括至少彼此独立的第一和第二传感器，该方法包括：确定电梯轿厢在第一门区域和第二门区域之间行进的参考距离。电梯轿厢在第一门区域和第二门区域之间行进期间，连续地定义来自第一传感器的第一电梯轿厢速度信息和来自第二传感器的第二电梯轿厢速度信息，通过对第一电梯轿厢速度信息和第二电梯轿厢速度信息之间的差值进行积分来计算累积传感器系统误差，并将累积传感器系统误差除以参考距离来获得传感器系统性能指标。

这可以意味着可以监控速度传感器系统(其优选地还用作电梯的绝对定位传感器系统)的运行条件，并且可以执行维护以在传感器系统发生故障之前校准或修理传感器系统。有缺陷的绝对定位传感器系统将意味着必须停止使用电梯，从而导致服务中断并因此使电梯乘客感到不适。

本发明的第二方面是一种电梯系统，包括电梯轿厢，具有用于驱动电梯轿厢的曳引马达的曳引机，以及包括用于测量电梯轿厢的运动的至少第一传感器和第二传感器的速度传感器系统。电梯系统还包括：电梯控制装置，该电梯控制装置连接到第一传感器和第二传感器，并且该电梯控制装置具有到维护服务器的远程连接接口。电梯控制装置被配置为执行用于电梯系统的预防性维护的根据本发明的第一方面的方法。

根据本发明的第一方面的实施例：在电梯轿厢行进期间从电梯曳引机的马达控制器连续获得电梯曳引马达的供电频率，并从中确定第三电梯轿厢速度信息，将第一电梯轿厢速度信息和第二电梯轿厢速度信息与第三电梯轿厢速度信息进行比较，以及基于比较，将传感器标识添加到传感器系统性能指标。这可以意味着可以识别需要维护的特定传感器(例如校准或中等修复工作)，并且所建立的服务请求可以包括该传感器的标识，从而便于维护工作。

根据本发明的第一方面的实施例：将传感器系统性能指标发送到维护服务器，在维护服务器中，基于传感器系统性能指标或一系列传感器系统性能指标建立服务请求，所述服务请求在速度传感器系统被认为有缺陷之前建立，以及将服务请求发送到维护服务单元。

根据本发明的第一方面的实施例：从一组性能指标计算统计信息，将统计信息发送到维护服务器，在维护服务器中，基于统计信息建立服务请求，所述服务请求在速度传感器系统被认为有缺陷之前建立，以及将服务请求发送到维护服务单元。这可以意味着统计信息可以在电梯现场生成并且仅定期发送到维护服务器，从而减少电梯和维护服务器之间的数据传输。此外，可以使用若干连续的统计信息来检测传感器系统操作条件中的趋势，这改善了传感器系统诊断并有助于调度服务请求。

根据本发明的第一方面的实施例，第一传感器是第一脉冲传感器单元，其提供电梯轿厢的曳引机的牵引滑轮的脉冲位置信息，第一脉冲传感器单元包括：至少一个磁传感器，其测量来自设置在曳引机的牵引滑轮中的旋转磁环的磁场变化。

根据本发明的第一方面的实施例，第二传感器是第二脉冲传感器单元，其提供电梯轿厢的脉冲位置信息，第二脉冲传感器单元包括：至少一个正交传感器，其测量来自旋转磁环的增量脉冲，所述旋转磁环布置在设置在电梯竖井中的超速调节器中。

根据本发明的第一方面的实施例，楼层号、识别代码、磁体类型和门区域内的电梯轿厢的线性位置是从至少一个门区域传感器单元获得的，所述至少一个门区域传感器单元包括至少一个霍尔传感器和rfid读取器。

根据本发明的第一方面的实施例，计算电梯轿厢在第一门区域和第二门区域之间行进的参考距离包括：在设置运行期间获得并存储关于在电梯竖井的每个楼层的门区域处的至少一个门区域磁体的预信息，所述预信息包括以下内容：楼层号、识别代码、磁体类型、脉冲位置信息、线性位置信息，以及使用所述预信息计算门区域之间的参考距离。

在本专利申请中呈现的本发明的示例性实施例不应被解释为对所附权利要求的适用性构成限制。动词“包括”在本专利申请中用作开放式限制，其不排除也未记载的特征的存在。除非另有明确说明，否则从属权利要求中所述的特征可相互自由组合。

被认为是本发明特征的新颖特征尤其在所附权利要求中阐述。然而，当结合附图阅读时，从以下具体实施例的描述中，将最好地理解本发明本身，关于其结构和操作方法，以及其附加目的和优点。

附图说明

在附图中，通过示例而非限制的方式示出了本发明的实施例。

图1a，1b总体上示意性地示出了根据本发明的电梯系统。

图2示意性地示出了根据本发明的方法的示例。

图3a示意性地示出了根据本发明的同步运行的示例。

图3b示意性地示出了根据本发明的同步运行的其他步骤的示例。

图4示意性地示出了根据本发明的安全控制单元的示例。

图5示意性地示出了根据本发明的脉冲传感器单元的示例。

图6示意性地示出了根据本发明的门区域传感器单元的示例。

具体实施方式

图1a示意性地示出了电梯系统100，其中可以如将描述的那样实施本发明的实施例。电梯系统100包括电梯轿厢102，安全控制单元104，至少一个门区域传感器单元106，脉冲传感器单元108和超速调节器(osg)112。至少一个门区域传感器单元106可以固定到电梯轿厢102，例如固定在电梯轿厢102的顶部上，如图1a中的门区域传感器单元106。或者，至少一个门区域传感器单元106可以固定在电梯轿厢102的地板下方或电梯轿厢102的门框上。在图1a中，电梯轿厢102借助于曳引机(图1a中未示出)在竖直方向上在电梯竖井(图1a中未示出)内移动。脉冲传感器单元108和至少一个门区域传感器单元106通信地耦合到安全控制单元104。例如，可以通过内部总线提供通信耦合。优选地，可以通过串行总线提供通信耦合。

此外，电梯系统100包括位于电梯竖井的每个楼层的门区域处的至少一个门区域磁体114a-114n。至少一个门区域磁体114a-114n固定到电梯竖井。优选地，至少一个磁体114a-114n可以固定到电梯竖井中的层站门框。门区域可以被定义为从地板高度116a-116n下方的下限延伸到高于地板高度116a-116n的上限的区域，其中层站和轿厢门设备处于啮合和可操作状态。门区域可以确定为例如-400mm至+400mm。优选地，门区域可以是-150mm至+150mm。替代地或另外地，根据本发明的电梯系统100可以包括至少在电梯竖井的一个末端层处的至少一个末端磁体。至少一个末端层可以是顶层或底层。每个磁体可包括至少一个无源rfid标签。至少一个rfid标签包括唯一识别码(uid)和磁体的类型代码。

另外，出于安全原因，电梯系统可以包括布置在电梯竖井中的超速调节器(osg)112，从而如果电梯轿厢102的速度满足预定的速度限制则停止电梯轿厢102的运动。osg112可包括由调节器绳索(图1a中未示出)旋转的滑轮113，其形成闭环并且联接到电梯轿厢102，使得绳索随电梯轿厢102移动。调节器滑轮113可以例如处于调节器绳索环的上端并且联接到致动机构，该致动机构对电梯轿厢102的速度作出反应。在一些替代实施例中，osg112可以安装到电梯轿厢102。

图4中公开了根据本发明的安全控制单元104的示意性示例。安全控制单元104可包括一个或多个处理器402，易失性或非易失性的用于存储计算机程序代码405a-405n的部分和任何数据值的一个或多个存储器404，通信接口406以及可能的一个或多个用户界面单元408。所提到的元件可以通过例如通过内部总线彼此通信地耦合。通信接口406提供用于与任何外部单元(例如脉冲传感器单元108，门区域传感器单元106，数据库和/或外部系统)通信的接口。通信接口406可以基于一种或多种已知的有线或无线通信技术，以便如前所述交换信息。

安全控制单元104的处理器402至少被配置为实现所描述的至少一些方法步骤。该方法的实现可以通过安排至少一个处理器402来执行存储在存储器404中的计算机程序代码405a-405n的至少一部分，从而使得一个处理器402以及安全控制单元104实现所描述的一个或多个方法步骤来实现。因此，处理器402被安排来访问存储器404并从中检索任何信息和存储任何信息到其中。为了清楚起见，这里的处理器402指的是适合于处理信息和控制安全控制单元104的操作以及其他任务的任何单元。还可以使用具有嵌入式软件的微控制器解决方案来实现操作。类似地，存储器404不仅限于某种类型的存储器，而是适用于存储所描述的信息的任何存储器类型均可以应用于本发明的上下文中。

如所描述的，可以从脉冲传感器单元108获得电梯轿厢102的脉冲位置信息。图5中公开了根据本发明的脉冲传感器单元108的示意性示例。另外，图5示出了用于测量电梯轿厢102的脉冲位置信息的至少一些相关部件。相关部件包括osg112和布置在osg112中的磁环502。或者，磁环也可以布置在滚子引导件中。脉冲传感器单元108可包括至少一个正交传感器504，一个或多个处理器501，易失性或非易失性的用于存储计算机程序代码505a-505n的部分和任何数据值的一个或多个存储器503，通信接口506以及可能的一个或多个用户界面单元508。所提到的元件可以通过例如内部总线彼此通信地耦合。至少一个正交传感器504被配置为测量来自布置在电梯竖井中的osg112中的旋转磁环502的增量脉冲。磁环502可包括围绕其圆周交替均匀间隔的北极和南极。例如，至少一个正交传感器504可以是霍尔传感器。此外，至少一个正交传感器504具有a/b正交输出信号，用于测量磁环502的磁极。此外，至少一个正交传感器504可以被配置为在磁体的交替磁极经过它时检测磁场的变化。正交传感器的输出信号可以包括两个通道a和b，它们可以定义为每转脉冲数(ppr)。此外，可以通过计数脉冲数来定义与脉冲中的起始点相关的位置。由于通道更加正交，即相对于彼此90度相移，因此也可以定义旋转方向。通信接口506提供用于与至少一个正交传感器504和任何外部单元(例如安全控制单元104，门区域传感器单元106，数据库和/或外部系统)通信的接口。通信接口506可以基于一种或多种已知的有线或无线通信技术，以便如前所述交换信息。

脉冲传感器单元108的处理器501至少被配置为从至少一个正交传感器获得正交信号，基于正交信号定义脉冲位置信息并将定义的脉冲位置信息存储到存储器503中。因此，处理器502被安排来访问存储器504并从中检索任何信息和存储任何信息到其中。为了清楚起见，这里的处理器501指的是适合于处理信息和控制脉冲传感器单元108的操作以及其他任务的任何单元。还可以使用具有嵌入式软件的微控制器解决方案来实现操作。类似地，存储器503不仅限于某种类型的存储器，而是适用于存储所描述的信息的任何存储器类型均可以应用于本发明的上下文中。脉冲传感器单元108可以是通信地耦合到安全控制单元104的单独单元。或者，脉冲传感器单元108可以实现为安全控制单元104的一部分，或者脉冲传感器单元可以实现为作为至少一个正交传感器504和安全控制单元104之间的接口操作的附加电路板。

如至少所描述的，电梯轿厢102的线性位置信息可以从至少一个门区域传感器单元106获得。优选地，可以为每个电梯轿厢门提供一个门区域传感器单元106。图6中公开了根据本发明的至少一个门区域传感器单元106的示意性示例。门区域传感器单元106可包括至少一个霍尔传感器610，frid读取器612，一个或多个处理器602，易失性或非易失性的用于存储计算机程序代码605a-605n的部分和任何数据值的一个或多个存储器604，通信接口606以及可能的一个或多个用户界面单元608。所提到的元件可以通过例如通过内部总线彼此通信地耦合。通信接口606提供用于与任何外部单元(例如电梯控制单元，脉冲传感器单元108，数据库和/或外部系统)通信的接口。通信接口606可以基于一种或多种已知的有线或无线通信技术，以便如前所述交换信息。至少一个霍尔传感器610可以是如图6所示的内部单元。替代地或另外地，至少一个霍尔传感器610可以是外部单元。此外，rfid读取器612可以是门区域传感器单元106的内部单元。替代地或另外地，rfid读取器612可以是外部单元。

门区域传感器单元106的处理器602至少被配置成在每个楼层的门区域内提供至少以下门区域信息：楼层号，磁体类型，磁体的识别代码，电梯轿厢的线性位置，电梯轿厢的速度。门区域传感器单元106的至少一个霍尔传感器610被配置为当电梯轿厢102绕过门区域处的至少一个门区域磁体114a-114n时获得磁场强度。基于所获得的磁场强度，可以至少定义门区域内的电梯轿厢102的线性位置和速度。例如，电梯轿厢102的速度可以根据当电梯轿厢102经过在们区域处的至少一个门区域磁体114a-114n时由获得的磁场强度限定的电梯轿厢102的线性位置的变化率来定义。可以基于每个楼层116a-116n的门区域处的门区域磁体114a-114n的数量来确定霍尔传感器610的数量。门区域传感器单元106的rfid读取器612被配置为从至少一个门区域磁体114a-114n的rfid标签获得至少楼层数，磁体类型和磁体的识别代码。门区域信息可以仅在电梯竖井的每个楼层的门区域内获得。

处理器602被安排来访问存储器604并从中检索任何信息和存储任何信息到其中。为了清楚起见，这里的处理器602指的是适合于处理信息和控制门区域传感器单元106的操作以及其他任务的任何单元。还可以使用具有嵌入式软件的微控制器解决方案来实现操作。类似地，存储器604不仅限于某种类型的存储器，而是适用于存储所描述的信息的任何存储器类型均可以应用于本发明的上下文中。

电梯轿厢102的绝对位置信息可以通过如上所述的方法，安全控制单元和电梯系统基本上精确地定义。替代地或另外地，电梯轿厢102的绝对位置信息可以在两个通道处定义，以确保满足sil3级精度要求。为了定义双通道绝对位置信息，可以在两个通道处获得脉冲位置信息和门区域信息。可以从包括每个通道处的至少一个处理器和一个正交传感器的脉冲传感器单元108获得双通道脉冲位置信息。此外，可以从包括每个通道处的至少一个处理器和至少一个霍尔传感器的门区域传感器单元106获得双通道门区域信息。上述方法、安全控制单元和电梯系统可以用于两个通道，类似于上面针对一个通道所描述的。

转到图1b，图1a的电梯系统100还包括用于驱动电梯轿厢102和配重128的具有曳引马达(图1b中未示出)的曳引机120和包括至少第一脉冲传感器单元121和第二脉冲传感器单元108(其已经结合图1a公开)的速度传感器系统。第一脉冲传感器单元121和第二脉冲传感器单元108适于测量电梯轿厢102的速度和位置。

第一传感器是脉冲传感器单元121，其提供电梯轿厢的曳引机120的牵引滑轮的脉冲位置信息。脉冲传感器单元121包括磁传感器122，磁传感器122测量来自设置在曳引机的牵引滑轮中的旋转磁环123的磁场变化。

第一传感器121和第二传感器108彼此独立，这意味着一个传感器的故障不会直接影响另一个传感器。因此，单独传感器121,108的传感器读数的相互比较可以提供关于传感器121,108的操作条件的信息。

电梯系统100还包括驱动单元125，其被配置为向曳引马达供应电力以驱动电梯轿厢102。电梯系统100还具有电梯控制单元124，其负责接收来自电梯乘客的轿厢呼叫并且还命令驱动单元124使得电梯轿厢可以服务所产生的轿厢呼叫。因此，电梯控制单元124还监控电梯轿厢在电梯竖井中的运动。因此，电梯控制单元连接到脉冲传感器单元108,121。

图2示意性地以流程图示出了利用第二传感器108和门区域磁体确定电梯轿厢位置的方法的示例。在步骤202获得电梯轿厢102的脉冲位置信息。无论电梯轿厢在电梯竖井中的位置如何，都可以连续地获得脉冲位置信息。脉冲位置信息可以从脉冲传感器单元108获得，如稍后将描述的。在本申请的上下文中，脉冲位置信息以脉冲表示电梯轿厢的位置信息。在步骤204，通过将预定的校正值加到所获得的电梯轿厢的脉冲位置信息来定义电梯轿厢102的绝对位置信息。预定的校正值表示所获得的电梯轿厢102的脉冲位置信息与电梯轿厢102的实际脉冲位置之间的偏移。可以在同步运行期间定义校正值，如稍后将描述的。此外，通过将定义的绝对位置值除以预定的缩放因子，可以将电梯轿厢102的绝对位置信息缩放到一些公共单元系统中，例如si单元。可以在设置运行期间定义缩放因子，如稍后将描述的。

此外，从脉冲传感器单元108,121接收的数据被处理并存储在电梯控制单元124中以用于维护目的。如图1b所示，电梯控制单元124通过远程连接接口126连接到远程维护服务器127，并且在特定时间间隔，电梯控制单元124将处理后的维护数据发送到维护服务器127。在维护服务器中，然后如下文所公开的那样执行运动传感器系统(包括脉冲传感器单元108,121以及相关的电缆，处理单元等)的预防性维护。预防性维护意味着可以在检测到脉冲传感器单元108,121的故障之前已经采取维护动作，从而防止电梯服务中断。

如上所述，电梯控制单元124在电梯行进期间连续地从脉冲传感器单元108,121接收脉冲位置信息。在设置运行期间计算并存储用于电梯轿厢在不同门区域之间行进的参考距离xref。在电梯轿厢102可以进入实际操作之前执行设置运行。在设置运行期间，电梯轿厢102可以被配置为首先在顶层或在底层驱动，然后电梯轿厢102被配置为在电梯竖井从一端驱动到另一端。设置运行可以包括获得并存储关于电梯竖井的每个楼层的门区域处的至少一个门区域磁体114a-114n的预信息。预信息可以存储在安全控制单元的非易失性存储器中。预信息可以包括至少以下内容：楼层号，识别代码，磁体类型，脉冲位置信息，线性位置信息。门区域内的电梯轿厢的线性位置信息，楼层号，识别代码和磁体类型可以从门区域传感器单元106获得，门区域传感器单元106包括至少一个霍尔传感器和rfid读取器，如稍后将描述的。脉冲位置信息可以从脉冲传感器单元108获得，如稍后将描述的。可以在每个门区域磁体的中点处获得脉冲位置信息和线性位置信息。

根据预信息计算参考距离xref作为竖井中的连续门区域之间的距离。

电梯轿厢在第一和第二选定的门区域之间行进期间，从第一脉冲传感器单元121的脉冲位置信息连续确定第一电梯轿厢速度信息v1，并且从第二脉冲传感器单元108的脉冲位置信息连续确定第二电梯轿厢速度信息v2。例如，这可以通过测量特定时间间隔内的脉冲数或通过测量连续脉冲之间的时间差来完成。

通过对第一电梯轿厢速度信息v1和第二电梯轿厢速度信息v2之间的差进行积分来计算累积传感器系统误差。该累积传感器系统误差进一步除以参考距离xref以获得传感器系统性能指标kp作为相对值，其在维护服务器127中的数据分析中更容易处理。传感器系统性能指标kp计算过程可以用如下等式表示：

在第一实施例中，首先将计算出的传感器系统性能指标kp存储在电梯控制单元124中。在选定的时间间隔内，例如每天一次，将性能指标kp传送到维护服务器127。在维护服务器中，处理一系列后续性能指标以识别例如增长趋势，其将指示脉冲传感器系统108,121的维护需求。当确定维护需求时，在维护服务器127中建立服务请求，优选地在脉冲传感器系统被认为是有缺陷的之前已经建立服务请求。服务请求被调度并发送到合适的维护单元(具有所需知识和相应的地理位置)，使得可以在脉冲传感器系统发生故障之前进行维护。

在第二实施例中，在电梯控制单元124中从传感器系统性能指标kp计算统计信息，之后将其发送到维护服务器127。在维护服务器中，然后代替(或除了)单独的性能指标，使用统计信息来确定维护需求。这可能是有利的，使得可以省略单独的传感器系统性能指标kp之间的非相关变化。

在一些改进中，电梯控制单元124还在电梯轿厢行进期间连续地从驱动单元125读取曳引机120的电梯曳引马达的供电频率，并从中定义第三电梯轿厢速度信息。通过将来自第一脉冲传感器单元121的第一电梯轿厢速度信息v1和来自第二脉冲传感器单元108的第二电梯轿厢速度信息v2与第三电梯轿厢速度信息进行比较，可以定义哪个传感器108,121是有缺陷的并将该传感器识别信息添加到传感器系统性能指标kp。

如上所述的本发明提供了优于现有技术解决方案的巨大优点。例如，本发明至少部分地改善了电梯的安全性。本发明通过使用已经存在的门区域传感器单元，电梯控制单元和安全控制单元以及附加的基本上廉价的部件(例如osg中的磁环，和包括至少一个正交传感器的脉冲传感器单元)，能够实现绝对定位的诊断和预防性维护。附加部件的总成本可以显着小于现有技术解决方案的总成本。此外，在本发明中，行进高度不受限制，因为绝对位置信息可以连续地定义，而不管电梯轿厢在电梯竖井中的位置，没有从电梯竖井的一端延伸到另一端的任何昂贵的磁带等。此外，本发明能够实现sil3安全完整性等级的双通道绝对定位，这对于电梯系统中的许多安全功能可能是必需的。

在本专利申请中使用在sil3等级的上下文中的动词“满足”来表示满足预定义条件。例如，预定义条件可以是达到和/或超过sil3水平精度限制。

本发明还可用于许多不同类型的电梯，例如无配重电梯，多轿厢电梯，高层电梯，用线性马达推进的电梯等。

在上面给出的描述中提供的具体示例不应被解释为限制所附权利要求的适用性和/或解释。除非另有明确说明，否则在上面给出的描述中提供的列表和示例组并非详尽无遗。