一种智能化电梯轿顶控制器及控制系统的制作方法

本发明涉及电梯控制装置技术领域，更具体地说，它涉及一种智能化电梯轿顶控制器及控制系统。

背景技术：

电梯轿顶控制器主要用于控制轿厢门机的开关门动作，并对轿厢进行称重，判断超载和满载状态，同时采集开关门到位信号并将此信号通过can总线传输给电梯控制柜，另外在执行关门动作时判断光幕信息，当光幕被阻隔时执行开门动作。总体而言，当前的轿顶控制器主要是经随行电缆与控制柜信号连接，用于接收控制柜输出的指令信息，进而控制轿厢上如门机、语音播放器、称重装置等执行部件的动作。

现有技术中，上述控制结构及方法也存在一些弊端，例如，电梯轿厢中存在许多种类各异的执行部件，这也就意味着从控制柜中输入至轿顶控制器中的数据信号种类及数量繁多，这就增加了对轿顶控制器及控制柜之间数据传输性能的要求。同时，一旦控制柜与轿顶控制器之间的信号连接中断，则整个轿厢上的执行部件将有可能完全失去控制，并不利于轿厢的检修维护或应急状态下的使用，也对轿厢的安全运行造成隐患。而且基于上述控制结构及方法，轿顶控制器无条件执行由控制柜输入的指令信息，一旦控制柜输出的指令信息有误或指令信息在传输过程中发生异变，轿厢内的执行部件也将随之做出错误的动作，给整个电梯的安全运行带来隐患。

技术实现要素：

针对现有技术中轿顶控制器与控制柜之间的控制方式单一，控制可靠性有待进一步提升这一问题，本申请目的一在于提出一种智能化轿顶控制器，其能够根据电梯轿厢中各执行部件的重要层级，自主控制轿厢内的部分执行部件，并且对自控制柜输入轿顶控制器的指令信息进行多次核验，确保指令信息的准确性，由此减少轿顶控制器与控制柜之间数据通信量的同时提升电梯轿厢内执行部件的控制可靠性。基于上述智能化电梯轿顶控制器，本申请目的二在于提出一种电梯控制系统，其控制可靠性得到明显提升，具体方案如下：

一种智能化电梯轿顶控制器，包括主控制板以及设置于主控制板上的数据存储器、数据处理器、以及与控制柜及执行部件进行通信的通讯装置，所述主控制板划分为：

受控执行单元，配置为与控制柜以及轿厢内执行部件通讯连接，接收并响应于所述控制柜输出的外部指令信息，输出控制信号控制执行部件动作；接收上述执行部件输出的反馈信息并传输至控制柜；

自主执行单元，包括数据采集处理模块及与之数据连接的自主控制模块，所述数据采集处理模块与轿厢内特定执行部件数据连接，接收上述特定执行部件输出的反馈信息并基于设定算法生成处理结果数据，所述自主控制模块接收并基于所述处理结果数据，输出现场指令信息控制上述特定执行部件动作；

控制校验单元，包括校验指令生成模块、指令分析模块以及指令中断执行模块，所述校验指令生成模块中加载有用于根据各执行部件输出的反馈信息生成校验指令信息的算法，所述指令分析模块中加载有用于比较校验指令信息与外部指令信息并输出比较结果的算法；

其中，所述校验指令生成模块与执行部件数据连接，接收执行部件输出的反馈数据生成校验指令信息；

所述指令分析模块与控制柜及校验指令生成模块数据连接，接收所述外部指令信息以及校验指令信息，输出比较结果信息；

所述指令中断执行模块与所述受控执行单元信号连接，接收并根据上述比较结果信息，限制受控执行单元输出控制信号，并输出示警信号至控制柜。

通过上述技术方案，将部分执行部件的控制权限移至轿顶控制器，由轿顶控制器根据执行部件反馈的数据自主控制执行部件的动作，由此减少控制柜输出至轿顶控制器的指令信息量。当控制柜与轿顶控制器之间的通信中断时，电梯轿厢内的执行部件也能够自主执行某些功能，利于电梯轿厢的维护检修及应急状态下的使用。通过设置控制校验单元，在电梯轿顶控制器中加载相应的算法模块，基于轿厢内各执行部件输出的数据信息，生成对应的校验指令信息，利用所述校验指令信息与控制柜输出的外部指令信息作比较，若二者相同则执行外部指令，若二者不同则暂停执行外部指令并输出示警信号至控制柜，由此可以减少由于控制柜发出错误的指令信息而导致轿厢内执行部件做出错误响应动作的概率，提升电梯轿厢内执行部件的控制可靠性。

进一步的，所述受控执行单元包括：

第一通讯模块，配置为与所述控制柜以及各执行部件通讯连接，接收控制柜输出的外部指令信息，并发送执行部件输出的数据信息至控制柜；

电机矢量控制模块，与所述第一通讯模块信号连接，接收并响应于外部指令信息，驱动电机旋转以打开或关闭电梯门；

受控信息采集模块，与第一通讯模块及电梯轿厢内各执行部件的检测信号输出端信号连接，接收并响应于控制柜输出的外部指令信息，采集设定执行部件输出的反馈信息，并输出至所述第一通讯模块，经第一通讯模块反馈至控制柜。

通过上述技术方案，基于控制柜输出的外部指令信息控制电梯轿厢门的开启或关闭，同时能够响应于控制柜的指令信息采集电梯轿厢内设定执行部件的反馈数据，经第一通讯模块输出至控制柜，便于控制柜输出相应的控制指令。

进一步的，所述受控执行单元还包括集成于主控制板上的语音播放器，所述语音播放器与所述第一通讯模块信号连接，接收并响应于控制柜输出的外部指令信息播放数据存储器指定存储区域中的mp3文件。

通过上述技术方案，可以使得语音播放器根据控制柜输出的外部指令信息播放语音，实现语音报站和其它各种可以通过语音播放实现的功能。

进一步的，所述自主执行单元中的数据采集处理模块包括：

温度信号采集端，配置为与设于电梯轿厢内的温度传感器信号连接，接收所述温度传感器输出的温度检测信号；

开关门动作信号采集端，配置为与开关门位置检测件以及门电机控制件的数据反馈输出端信号连接，接收开关门到位信号以及门电机运转信号；

数据处理算法存储端，配置为用于存储针对于各个信号进行处理的数据处理算法；

数据处理端，配置为与所述温度信号采集端以及开关门动作信号采集端以及数据处理算法存储端数据连接，接收各信号采集端输出的信号并调取对应的数据处理算法，计算生成所述处理结果数据。

通过上述技术方案，数据采集处理模块能够对轿厢内的温度以及开关门动作信号加以采集并基于存储于主控制板上的数据处理算法对上述信号进行处理，保证自主执行单元数据处理的准确性，针对于部分检测信号或采集信号，其可以脱离控制柜自主采集处理，提升电梯运行的可靠性。

进一步的，所述自主执行单元中的自主控制模块包括：

轿厢温度控制模块，配置为与所述温度信号采集端以及轿厢内的空调装置信号连接，接收所述温度检测信号对应的处理结果数据，经设定算法计算后输出温度控制信号控制上述空调装置动作；

轿厢电源控制模块，包括设置于主控制板上的开关电源及电源控制器，所述开关电源与轿厢上的照明灯具电连接，所述电源控制器的控制输入端分别与设置于主控制板上的旋钮以及开关门位置检测件电连接，响应于旋钮的转动或开关门到位信号所对应的处理结果数据，控制轿厢上照明灯具的亮灭。

通过上述技术方案，可以实现对电梯轿厢内温度及照明的自主控制。

进一步的，所述自主执行单元中的数据采集处理模块还包括：

振动信号采集端，配置为与设于电梯轿厢上的三维振动传感器信号连接，接收所述三维振动传感器输出的振动检测信号；

光幕遮挡信号采集端，配置为与电梯光幕的信号输出端信号连接，接收所述电梯光幕输出的遮挡信号；

所述电梯开关门动作信号采集端还配置为与电梯轿厢上的轿门锁控制件、厅门锁控制件的数据反馈输出端信号连接，接收厅门门锁信号、轿门门锁信号；

所述自主执行单元中的自主控制模块还包括：

轿厢数据存储控制模块，与所述数据存储器控制连接，接收数据采集处理模块输出的处理结果数据，控制上述数据存储器接收并存储自所述数据采集处理模块输出的各项数据信息；

轿厢数据上传控制模块，与所述数据存储器及第一通讯模块控制连接，响应于控制柜输出的外部指令信息或基于设定算法将数据存储器中存储的数据传输至控制柜中。

通过上述技术方案，可以对电梯的运行状态进行监测，同时对监测的数据进行自主控制存储。

进一步的，所述主控制板上还配置有移动数据通讯模块，所述移动数据通信模块与远端服务器通信连接，且与所述数据存储器数据连接，基于加载到自身的设定算法调取数据存储器中的数据信息并发送至远端服务器，或自所述远端服务器接收数据或指令并发送至主控制板上的数据处理器或通讯装置；

所述自主执行单元中还配置有报表生成模块，所述报表生成模块接收数据采集处理模块以及受控信息采集模块采集的数据信息，并生成报表发送至远端服务器。

通过上述技术方案，可以将电梯运行数据存储到远端服务器中，便于对电梯运行状态加以分析。

进一步的，所述主控制板上还集成有无线通讯模块，所述无线通讯模块与轿厢内的轿内指令板、楼层显示器、刷卡器无线通信连接。

通过上述技术方案，可以有效减少连接电缆，同时保证电梯的安全运行。

基于上述智能化电梯轿顶控制器，本发明还提出了一种智能化电梯轿顶控制系统，包括控制柜，还包括如前所述的智能化电梯轿顶控制器，所述智能化电梯轿顶控制器上的主控制板与所述控制柜通讯连接且与轿厢上的各执行部件信号连接；

所述控制柜输出外部指令信息至所述主控制板，所述主控制板接收上述外部指令信息并将其转化为控制信号控制各执行部件动作，接收上述执行部件输出的反馈信息并传输至控制柜。

进一步的，所述系统还包括与主控制板无线通信连接的远端服务器，所述远端服务器接收所述主控制板上传的数据信息，并发送外部指令数据至所述主控制板。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

（1）通过将部分执行部件的控制权限移至轿顶控制器，由轿顶控制器根据执行部件反馈的数据自主控制执行部件的动作，由此减少控制柜输出至轿顶控制器的指令信息量。

（2）通过设置控制校验单元，在电梯轿顶控制器中加载相应的算法模块，基于轿厢内各执行部件输出的数据信息，生成对应的校验指令信息，利用校验指令信息与控制柜输出的外部指令信息作比较，若二者相同则执行外部指令，若二者不同则暂停执行外部指令并输出示警信号至控制柜，由此可以减少由于控制柜发出错误的指令信息而导致轿厢内执行部件做出错误响应动作的概率，提升电梯轿厢内执行部件的控制可靠性。

附图说明

图1为本发明的功能模块连接示意图；

图2为本发明自主执行单元的功能结构框架示意图；

图3为本发明受控执行单元的功能结构框架示意图；

图4为本发明控制校验单元的功能结构框架示意图。

附图标记：100、主控制板；110、受控执行单元；111、第一通讯模块；112、电机矢量控制模块；113、受控信息采集模块；114、语音播放器；120、自主执行单元；121、数据采集处理模块；1210、温度信号采集端；1211、开关门动作信号采集端；1212、数据处理算法存储端；1213、数据处理端；1214、振动信号采集端；1215、光幕遮挡信号采集端；122、自主控制模块；1220、轿厢温度控制模块；1221、轿厢电源控制模块；1222、轿厢数据存储控制模块；1223、轿厢数据上传控制模块；130、控制校验单元；131、校验指令生成模块；132、指令分析模块；133、指令中断执行模块；2、数据存储器；3、数据处理器；4、通讯装置；5、移动数据通讯模块；6、无线通讯模块；200、控制柜；300、执行部件；400、远端服务器。

具体实施方式

下面结合实施例及图对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不仅限于此。

一种智能化电梯轿顶控制器，如图1所示，包括主控制板100以及设置于主控制板100上的数据存储器2、数据处理器3、以及与控制柜200及执行部件300进行通信的通讯装置4。上述数据存储器2用于存储电梯运行的各项数据信息以及相关控制算法，其与数据处理器3数据连接，响应于数据处理器3的请求输出或存入数据。通讯装置4包括设置于主控制板100上的高速串行通讯接口模块。

在本申请实施例中，所述主控制板100划分为：受控执行单元110、自主执行单元120以及控制校验单元130。

受控执行单元110配置为与控制柜200以及轿厢内执行部件300通讯连接，接收并响应于控制柜200输出的外部指令信息，输出控制信号控制执行部件300动作,并且接收上述执行部件300输出的反馈信息并传输至控制柜200。

详述的，如图2所示，上述受控执行单元110包括：第一通讯模块111、电机矢量控制模块112、受控信息采集模块113、以及集成于主控制板100上的语音播放器114。

上述第一通讯模块111包括设置于主控制板100上的与控制柜200通讯连接的基于canbus总线的高速串行通讯模块，以及设置于主控制板100上与电梯轿厢上各个执行部件300通讯连接的无线模块、rs232、rs485通信模块和/或usb通信模块。

上述第一通讯模块111接收控制柜200输出的外部指令信息，并将接收到的各个执行部件300输出的数据信息传输至控制柜200。

电机矢量控制模块112集成于数据处理器3中，其与第一通讯模块111信号连接，接收控制柜200输出的外部指令信息，基于自身的算法将上述外部指令信息转换为相对应的控制指令，而后输出并驱动电机旋转以打开或关闭电梯门。

受控信息采集模块113同样配置于主控制板100数据处理器3中，与第一通讯模块111及电梯轿厢内各执行部件300的检测信号输出端信号连接，当其接收到控制柜200输出的调取相关数据信息的外部指令信息时，采集设定执行部件300输出的反馈信息，并输出至第一通讯模块111，而后经第一通讯模块111反馈至控制柜200，如控制柜200需要调取电梯中的温度检测数据，则发送数据请求至受控信息采集模块113，上述受控信息采集模块113接收到上述外部指令信息，查找温度检测执行部件300输出的温度检测数据，而后将对应的温度检测数据上传至控制柜200。

本申请实施例中，所述语音播放器114与第一通讯模块111信号连接且与数据存储器2数据连接，第一通讯模块111接收控制柜200输出的外部指令信息，并将其转换为相应的控制指令发送至语音播放器114，语音播放器114响应于上述控制指令播放数据存储器2指定存储区域中的mp3文件。

如图3所示，所述自主执行单元120包括数据采集处理模块121及与之数据连接的自主控制模块122，上述数据采集处理模块121及自主控制模块122均加载于所述数据处理器3中。应当指出的是，本申请实施例中，上述数据处理器3可以采用可编程逻辑器件，如fpga作为数据处理核心，通过改变其内部的逻辑门阵列以实现不同的功能。数据采集处理模块121与轿厢内特定执行部件300数据连接，接收上述特定执行部件300输出的反馈信息并基于设定算法生成处理结果数据。自主控制模块122接收并基于上述处理结果数据，输出现场指令信息控制上述特定执行部件300动作。上述特定执行部件300与数据采集处理模块121之间通过设定的通讯协议或接口进行数据连接，例如，若上述特定执行部件300为数字型温度传感器，则其输出的信号可以直接经信号传输电路传输至主控制板100上的数据存储器2或数据处理器3中。

详述的，所述自主执行单元120中的数据采集处理模块121至少包括温度信号采集端1210、开关门动作信号采集端1211、数据处理算法存储端1212、以及数据处理端1213。

所述温度信号采集端1210配置为与设于电梯轿厢内的温度传感器信号连接，接收温度传感器输出的温度检测信号。开关门动作信号采集端1211配置为与开关门位置检测件（设置于轿厢上的红外线传感器或接近传感器等）以及门电机控制件的数据反馈输出端信号连接，接收开关门到位信号以及门电机运转信号。数据处理算法存储端1212配置于数据存储器2的设定存储区域中，用于存储针对各个数据信号进行处理的数据处理算法。数据处理端1213配置为与温度信号采集端1210以及开关门动作信号采集端1211以及数据处理算法存储端1212数据连接，接收各信号采集端输出的数据信号并调取对应的数据处理算法，计算生成处理结果数据。

对应于上述数据采集处理模块121，所述自主执行单元120中的自主控制模块122包括轿厢温度控制模块1220以及轿厢电源控制模块1221。

所述轿厢温度控制模块1220加载于数据处理器3中，配置为与温度信号采集端1210以及轿厢内的空调装置信号连接，接收温度检测信号对应的处理结果数据，上述处理结果数据可以是经设定算法处理后的温度调节控制参数数据，如空调制冷机开启3min等,上述经设定算法计算后输出温度控制信号控制上述空调装置动作，保证电梯轿厢内的温度适中。

轿厢电源控制模块1221包括设置于主控制板100上的开关电源及电源控制器，开关电源与轿厢上的照明灯具电连接。电源控制器的控制输入端分别与设置于主控制板100上的旋钮以及开关门位置检测件电连接，响应于旋钮的转动或开关门到位信号所对应的处理结果数据，控制轿厢上照明灯具的亮灭，实现对电梯轿厢内温度及照明的自主控制，即使当控制柜200与电梯轿厢通讯中断，整个电梯轿厢内的照明也能够持续正常工作。

所述自主执行单元120中的数据采集处理模块121还包括振动信号采集端1214以及光幕遮挡信号采集端1215。上述振动信号采集端1214配置为与设于电梯轿厢上的三维振动传感器信号连接，接收三维振动传感器输出的三维（x,y,z）振动检测信号。光幕遮挡信号采集端1215配置为与电梯光幕装置的信号输出端信号连接，接收电梯光幕输出的遮挡信号。

电梯开关门动作信号采集端1211还配置为与电梯轿厢上的轿门锁控制件、厅门锁控制件的数据反馈输出端信号连接，接收厅门门锁信号、轿门门锁信号。

为了有效存储上述数据信息，对应的，所述自主执行单元120中的自主控制模块122还包括轿厢数据存储控制模块1222以及轿厢数据上传控制模块1223。

轿厢数据存储控制模块1222加载于数据处理器3中，与数据存储器2控制连接，接收数据采集处理模块121输出的处理结果数据，控制上述数据存储器2接收并存储自数据采集处理模块121输出的各项数据信息。轿厢数据上传控制模块1223与数据存储器2及第一通讯模块111控制连接，响应于控制柜200输出的外部指令信息，如数据调取指令，或基于设定算法将数据存储器2中存储的数据传输至控制柜200中。上述设置方式，控制柜200可以输出数据调取指令获取电梯轿厢上设定执行部件300输出的数据信息，也可以由主控制板100上加载的控制算法自动上传数据信息，如定时发送等。

为了确保主控制板100的数据指令准确性，如图4所示，所述控制校验单元130包括校验指令生成模块131、指令分析模块132以及指令中断执行模块133，均加载于数据处理器3中。校验指令生成模块131中加载有用于根据各执行部件300输出的反馈信息生成校验指令信息的算法，上述算法与控制柜200中的算法相一致。指令分析模块132中加载有用于比较校验指令信息与外部指令信息并输出比较结果的算法。其中，校验指令生成模块131与执行部件300数据连接，接收执行部件300输出的反馈数据生成校验指令信息，由于校验指令生成模块131中的算法与控制柜200中的算法相一致，因此，针对于执行部件300输出的反馈数据，在理论上控制柜200与校验指令生成模块131应当输出同样的校验指令信息，当数据信息在控制柜200与主控制板100之间的传输发生错误时，上述校验指令信息与外部指令信息将会存在差异，为此指令分析模块132与控制柜200及校验指令生成模块131数据连接，接收外部指令信息以及校验指令信息，经自身加载的算法输出比较结果信息。上述指令中断执行模块133与所述受控执行单元110信号连接，接收上述比较结果信息，并根据比较结果限制受控执行单元110输出控制信号，避免执行部件300对错误的控制信号做出响应，并且输出示警信号至控制柜200。

如图1所示，所述主控制板100上还配置有移动数据通讯模块5，如4g/5g通信模块。所述移动数据通信模块与远端服务器400通信连接，且与所述数据存储器2数据连接，基于加载到自身的设定算法或接收数据处理器3输出的处理结果数据，如数据上传指令，调取数据存储器2中的相关数据信息并发送至远端服务器400。在特定实施例中，移动数据通讯模也可以自远端服务器400接收数据或指令并发送上述数据信息至主控制板100上的数据处理器3或通讯装置4。

本申请中，自主执行单元120中还配置有报表生成模块，其主要加载于数据处理器3中，用于数据的分析处理。上述报表生成模块接收数据采集处理模块121以及受控信息采集模块113采集的数据信息，并按照设定规律生成报表发送至远端服务器400。可以将电梯运行数据存储到远端服务器400中，便于对电梯运行状态加以分析。

为了有效减少连接电缆的数量及长度，同时保证电梯的安全运行，上述主控制板100上还集成有无线通讯模块6，如蓝牙通讯模块、wifi通讯模块等，所述无线通讯模块6与轿厢内的轿内指令板、楼层显示器、刷卡器灯执行部件300无线通信连接。

基于上述智能化电梯轿顶控制器，本发明还提出了一种智能化电梯轿顶控制系统，主要包括控制柜200，还包括如前所述的智能化电梯轿顶控制器。所述智能化电梯轿顶控制器上的主控制板100与控制柜200利用高速串行通讯模块通讯连接且与轿厢上的各执行部件300、如电梯门开关件、光幕遮挡检测件等信号连接。

控制柜200输出外部指令信息至主控制板100，主控制板100接收上述外部指令信息并将其转化为控制信号传输至各个执行部件300，控制各执行部件300的动作。并且，为了保证整个控制过程的安全有效，所述主控制板100利用通讯装置4接收上述执行部件300输出的反馈信息并传输至控制柜200。

为了保证数据不丢失，也便于远程的监控人员了解电梯的运行状态，所述控制系统还包括与主控制板100经移动数据通讯模块5无线通信连接的远端服务器400，所述远端服务器400接收主控制板100上传的数据信息进行处理或存储，并发送位于远端监控人员处的外部指令数据至所述主控制板100，对电梯的部分执行部件300实行远程控制，如控制温度传感器采集并上传电梯的实时温度数据等。

本申请方案的工作原理及有益效果如下：

将部分执行部件300的控制权限移至轿顶控制器，由轿顶控制器根据执行部件300反馈的数据自主控制执行部件300的动作，由此减少控制柜200输出至轿顶控制器的指令信息量。当控制柜200与轿顶控制器之间的通信中断时，电梯轿厢内的执行部件300也能够自主执行某些功能，利于电梯轿厢的维护检修及应急状态下的使用。通过设置控制校验单元130，在电梯轿顶控制器中加载相应的算法模块，基于轿厢内各执行部件300输出的数据信息，生成对应的校验指令信息，利用校验指令信息与控制柜200输出的外部指令信息作比较，若二者相同则执行外部指令，若二者不同则暂停执行外部指令并输出示警信号至控制柜200，由此可以减少由于控制柜200发出错误的指令信息而导致轿厢内执行部件300做出错误响应动作的概率，提升电梯轿厢内执行部件300的控制可靠性。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。