专利名称：高层施工电梯导轨的摆幅及应力检测方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电梯导轨的摆幅检测方法及装置，具体来说是一种高层施工电梯导轨的摆幅及应力检测方法及装置。
背景技术：
电梯导轨垂直度是电梯正常运行的一项重要指标，GBJ310-88《电梯安装工程质量检验评定标准》中对电梯导轨垂直度的要求为每5m允许偏差O. 7mm。传统的检测方法是在安装完采用吊垂线的方法，这种方法优点是测量工具简单，缺点是费时费力且不能很好的保证测量精度。在电梯维护阶段，要进行垂直度检测还需搭脚手架，拉吊垂线，工序相当繁琐。对于高层室外电梯，受环境影响，往往整体的摆幅比较大，隐患很大。近年来又推出了激光铅直仪，用于导轨的垂直度检测，其测量效率和精度都有很大提高。利用激光束代替传统的吊垂线，但其数据的采集，处理未能实现自动化，导轨上检测点数据需人工一一测量， 与传统的吊垂线测量原理和工艺相比没有太大变化。
发明内容
本发明的目的是要提供一种高层施工电梯导轨的摆幅及应力检测方法及装置， 解决利用激光束代替传统的吊垂线采集数据，采集的数据不能实现自动化处理的问题。本发明的目的是这样实现的检测装置包括高层电梯主副平行导轨、应力无线传感器节点、锚节点、汇聚节点、USB接口和工控机，主副平行导轨由多节导轨段连接而成， 其中应力无线传感器节点设在的导轨段连接处，锚节点传感器呈三角形分布位置固定在电梯机房内，汇聚节点固定在电梯操作台外壳上，汇聚节点通过USB 口和工控机相连。所述的应力无线传感器节点由应变片、信号调理电路、MCU微控芯片、UffB无线收发芯片、FLASH扩展存储器、USB接口电路、PCB天线、时钟芯片和电源模块构成，应变片与信号调理电路相连，MCU微控芯片的输出端与UWB无线收发芯片、FLASH扩展存储器和USB接口电路相连接，UWB无线收发芯片的输出端与PCB天线连接，时钟芯片与MCU微控芯片连接， 电源模块与信号调理电路、MCU微控芯片、UWB无线收发芯片和时钟芯片相连。所述的锚节点和汇聚节点均由MCU微控芯片、UWB无线收发芯片、FLASH扩展存储器、USB接口电路、PCB天线、时钟芯片和电源模块构成，MCU微控芯片的输出端与UWB无线收发芯片、FLASH扩展存储器和USB接口电路相连，UffB无线收发芯片的输出端与PCB天线连接，时钟芯片与MCU微控芯片连接，电源模块与MCU微控芯片、UffB无线收发芯片和时钟芯片相连。检测方法应力无线传感器对导轨段连接处位置信息和应力进行测量，节点位置数据和应力信息通过无线网络传送至汇聚节点，再通过USB接口将数据发送给工控机，具体方法如下
(一)、在电梯机房内设置与工控机相连的汇聚节点传感器，在电梯机房内同一平面上固定三个锚节点传感器，三个锚节点传感器作为定位节点呈三角形分布位置；(二 )、在电梯内对称设置由多节导轨段连接而成的主副平行导轨，主副平行导轨上间隔排列有多个应力无线传感器，间隔排列的多个应力无线传感器分别设在的导轨段连接处；
(三)、采用RSSI三点测距方法，自上而下，通过电梯机房内设置的三个锚节点传感器依次对多个应力无线传感器的节点进行空间位置坐标的确定；
(四)、三个锚节点传感器将所在位置坐标信号经无线网络发送给汇聚节点传感器，同时，多个应力无线传感器将所在位置信号和应力信号经无线网络发送给汇聚节点传感器， 由汇聚节点传感器进行预处理，再通过USB 口发送给工控机；
(五)、工控机将接收到的位置信号、应力信号进行分析处理得到各应力无线传感器的节点应力大小和位置坐标，通过与设定正常范围数值比对，标记出应力异常点，绘制摆幅曲线，以此实现电梯导轨的摆幅及应力检测。有益效果，由于采用了上述方案，能够快速精确的对高层电梯导轨的应力及摆幅进行检测，及时监测潜在的故障，利用节点之间的通信确定导轨的空间位置信息。采用UWB 超带宽无线通信技术，具有很高的通信速率和通信可靠性，系统响应速度快；传感器节点采用低功耗设计。采用非度量多维标度技术直接利用节点间的无线信号强度指示值进行定位，其测距精度可达O. 01m，对于高层电梯的摆幅大小而言，是满足精度要求的。通过应力检测及时检测出应力异常点。基于无线传感器的且传感器成本低，灵敏度高。解决了利用激光束代替传统的吊垂线采集数据，采集的数据不能实现自动化处理的问题，达到了本发明的目的。
图I为本发明电梯系统中无线传感器各节点布局图。图2为本发明应力无线传感器节点结构原理图。图3为本发明锚节点传感器和汇聚节点传感器结构原理图。图4为本发明各节点传感器工作流程图。图中1、三个锚节点传感器；2、电梯机房；3、应力无线传感器；4、主副平行导轨； 5、汇聚节点传感器；6、工控机。
具体实施例方式实施例I :检测装置包括高层电梯主副平行导轨、应力无线传感器节点、锚节点、 汇聚节点、USB接口和工控机，主副平行导轨由多节导轨段连接而成，其中应力无线传感器节点设在的导轨段连接处，锚节点传感器呈三角形分布位置固定在电梯机房内，汇聚节点固定在电梯操作台外壳上，汇聚节点通过USB 口和工控机相连。所述的应力无线传感器节点由应变片、信号调理电路、MCU微控芯片、UWB无线收发芯片、FLASH扩展存储器、USB接口电路、PCB天线、时钟芯片和电源模块构成，应变片与信号调理电路相连，MCU微控芯片的输出端与UWB无线收发芯片、FLASH扩展存储器和USB接口电路相连接，UWB无线收发芯片的输出端与PCB天线连接，时钟芯片与MCU微控芯片连接， 电源模块与信号调理电路、MCU微控芯片、UWB无线收发芯片和时钟芯片相连。所述的锚节点和汇聚节点均由MCU微控芯片、UWB无线收发芯片、FLASH扩展存储器、USB接口电路、PCB天线、时钟芯片和电源模块构成，MCU微控芯片的输出端与UWB无线收发芯片、FLASH扩展存储器和USB接口电路相连，UffB无线收发芯片的输出端与PCB天线连接，时钟芯片与MCU微控芯片连接，电源模块与MCU微控芯片、UffB无线收发芯片和时钟芯片相连。检测方法应力无线传感器对导轨段连接处位置信息和应力进行测量，节点位置数据和应力信息通过无线网络传送至汇聚节点，再通过USB接口将数据发送给工控机，具体方法如下
(一)、在电梯机房2内设置与工控机相连的汇聚节点传感器5，在电梯机房内同一平面上固定三个锚节点传感器1，三个锚节点传感器I作为定位节点呈三角形分布位置；
(二)、在电梯内对称设置由多节导轨段连接而成的主副平行导轨4，主副平行导轨4上间隔排列有多个应力无线传感器3，间隔排列的多个应力无线传感器3分别设在的导轨段连接处；
(三)、采用RSSI三点测距方法，自上而下，通过电梯机房2内设置的三个锚节点传感器 I依次对多个应力无线传感器3的节点进行空间位置坐标的确定；
(四)、三个锚节点传感器I将所在位置坐标信号经无线网络发送给汇聚节点传感器5， 同时，多个应力无线传感器3将所在位置信号和应力信号经无线网络发送给汇聚节点传感器5，由汇聚节点传感器5进行预处理，再通过USB 口发送给工控机6 ；
(五)、工控机6将接收到的位置信号、应力信号进行分析处理得到各应力无线传感器3 的节点应力大小和位置坐标，通过与设定正常范围数值比对，标记出应力异常点，绘制摆幅曲线，以此实现电梯导轨的摆幅及应力检测。图I中，在电梯机房2内安置的汇聚节点传感器5、三个锚节点传感器I、主副导轨 4，在电梯内对称设置的由多个导轨段连接的主副平行导轨4上间隔设有多个应力无线传感器3，多个应力无线传感器3分别设在主副平行导轨的导轨段连接处。其中电梯机房2内汇聚节点5通过USB 口与工控机6相连，三个锚节点传感器I呈三角形分布位置固定在电梯机房2内，作为定位节点，用来定位导轨上各应力无线传感器节点3空间位置坐标。先对三个锚节点传感器进行编号1-3，再对多个应力无线传感器3节点进行编号4-n，其中η为最后一个导轨段连接处的应力无线传感器的编号。节点间建立起无线连接。采用RSSI三点测距方法，自上而下，通过电梯机房2内设置的三个锚节点传感器I依次对多个应力无线传感器3的节点进行空间位置坐标的确定。任意编号对应的应力无线传感器和其编号前面的三个节点进行通信并通过检测节点间信号传播强度由该编号对应的应力无线传感器计算出两个节点间的距离。三个锚节点传感器I将自己的空间位置坐标数据通过无线网络发送给汇聚节点传感器5，多个应力无线传感器3将距离数据通过无线网络发送给汇聚节点传感器5，由汇聚节点传感器5进行预处理，再通过USB 口发送给工控机6。图2中，应力无线传感器节3点由MCU微控芯片、USB无线收发芯片、FLASH扩展存储器、信号调理电路、USB接口电路、PCB天线、时钟芯片和电源模块构成。MCU微控芯片选用MSP430F1611低功耗芯片。时钟芯片选用X1226。USB无线收发芯片选用XS110，该芯片的无线信号发送频率为3. IGHz,通信速率为110M/S，用于将节点间距离数据信息通过PCB 天线发送给汇聚节点5。电源模块由两节AA电池与TC55RP33电源管理芯片组成，为MCU微控芯片、时钟芯片和UWB天线收发芯片提供稳压电压。FLASH扩展存储器选用M25P80，容量为1M，用于MCU微控芯片的存储扩展。USB接口电路由协议转换芯片FT232BM与I/O缓冲芯片NC7WZ126及相应的外围电路构成。图3中，由于锚节点I和汇聚节点5不需要感知外部环境信息，所以没有传感部分，相比应力无线传感器节点，没有应变片和信号调理电路，其余部分一致。图4中，首先开启各个节点，节点上电初始化，设定采样频率为1000Hz，并设定时间同步。应力无线传感器3和锚节点传感器I将数据传送至汇聚节点传感器5，汇聚节点传感器5对数据进行预处理，再将数据通过USB 口传送至工控机6。工控机6对数据进行分析处理，标记出应力异常点，绘制摆幅曲线，从而实现电梯导轨的摆幅及应力检测。I、在电梯机房2内设置与工控机相连的汇聚节点传感器5，在电梯机房内同一平面上固定三个锚节点传感器I，三个锚节点传感器I作为定位节点呈三角形分布位置；
2、在电梯内对称设置由多节导轨段连接而成的主副平行导轨4，主副平行导轨4上间隔排列有多个应力无线传感器3，间隔排列的多个应力无线传感器3分别设在的导轨段连接处；
3、先对三个锚节点传感器I进行编号，再对多个应力无线传感器3节点进行编号，其中 η为最后一个导轨段连接处的应力无线传感器的编号。节点间建立起无线连接。采用RSSI 三点测距方法，自上而下，通过电梯机房2内设置的三个锚节点传感器I依次对多个应力无线传感器3的节点进行空间位置坐标的确定；
4、任意编号对应的应力无线传感器和其编号前面的三个节点进行通信并检测节点间信号传播强度，由该编号对应的应力无线传感器计算出两个节点间的距离。三个锚节点传感器I将自己的空间位置坐标数据通过无线网络发送给汇聚节点传感器5，多个应力无线传感器3将距离数据通过无线网络发送给汇聚节点传感器5，由汇聚节点传感器5进行预处理，再通过USB 口发送给工控机6。5、由多个应力无线传感器3采集对应导轨段连接处的应力信号，再通过无线网络将应力数据发送给汇聚节点传感器5，汇聚节点传感器5对应力数据预处理，通过USB接口将数据发送给工控机6。工控机6将接受的应力数据、距离数据分析处理得到各节点应力大小和空间位置坐标，标记出应力异常点，绘制摆幅曲线，从而实现电梯导轨的摆幅及应力检测。
权利要求
1.一种高层施工电梯导轨的摆幅及应力检测装置，其特征是检测装置包括高层电梯主副平行导轨、应力无线传感器节点、锚节点、汇聚节点、USB接口和工控机，主副平行导轨由多节导轨段连接而成，其中应力无线传感器节点设在的导轨段连接处，锚节点传感器呈三角形分布位置固定在电梯机房内，汇聚节点固定在电梯操作台外壳上，汇聚节点通过 USB 口和工控机相连。
2.根据权利要求I所述的一种高层施工电梯导轨的摆幅及应力检测装置，其特征是 所述的应力无线传感器节点由应变片、信号调理电路、MCU微控芯片、UWB无线收发芯片、 FLASH扩展存储器、USB接口电路、PCB天线、时钟芯片和电源模块构成，应变片与信号调理电路相连，MCU微控芯片的输出端与UWB无线收发芯片、FLASH扩展存储器和USB接口电路相连接，UffB无线收发芯片的输出端与PCB天线连接，时钟芯片与MCU微控芯片连接，电源模块与信号调理电路、MCU微控芯片、UWB无线收发芯片和时钟芯片相连。
3.根据权利要求I所述的一种高层施工电梯导轨的摆幅及应力检测装置，其特征是 所述的锚节点和汇聚节点均由MCU微控芯片、UWB无线收发芯片、FLASH扩展存储器、USB接口电路、PCB天线、时钟芯片和电源模块构成，MCU微控芯片的输出端与UWB无线收发芯片、 FLASH扩展存储器和USB接口电路相连，UffB无线收发芯片的输出端与PCB天线连接，时钟芯片与MCU微控芯片连接，电源模块与MCU微控芯片、UWB无线收发芯片和时钟芯片相连。
4.一种高层施工电梯导轨的摆幅及应力检测方法，其特征是检测方法应力无线传感器对导轨段连接处位置信息和应力进行测量，节点位置数据和应力信息通过无线网络传送至汇聚节点，再通过USB接口将数据发送给工控机，具体方法如下(一)、在电梯机房内设置与工控机相连的汇聚节点传感器，在电梯机房内同一平面上固定三个锚节点传感器，三个锚节点传感器作为定位节点呈三角形分布位置；(二 )、在电梯内对称设置由多节导轨段连接而成的主副平行导轨，主副平行导轨上间隔排列有多个应力无线传感器，间隔排列的多个应力无线传感器分别设在的导轨段连接处；(三)、采用RSSI三点测距方法，自上而下，通过电梯机房内设置的三个锚节点传感器依次对多个应力无线传感器的节点进行空间位置坐标的确定；(四)、三个锚节点传感器将所在位置坐标信号经无线网络发送给汇聚节点传感器，同时，多个应力无线传感器将所在位置信号和应力信号经无线网络发送给汇聚节点传感器(5)，由汇聚节点传感器进行预处理，再通过USB 口发送给工控机；(五)、工控机将接收到的位置信号、应力信号进行分析处理得到各应力无线传感器(3) 的节点应力大小和位置坐标，通过与设定正常范围数值比对，标记出应力异常点，绘制摆幅曲线，以此实现电梯导轨的摆幅及应力检测。
全文摘要
一种高层施工电梯导轨的摆幅及应力检测装置，属于电梯导轨的摆幅检测装置。高层电梯主副平行导轨、应力无线传感器节点、锚节点、汇聚节点、USB接口和工控机，主副平行导轨由多节导轨段连接而成，其中应力无线传感器节点设在的导轨段连接处，锚节点传感器呈三角形分布位置固定在电梯机房内，汇聚节点固定在电梯操作台外壳上，汇聚节点通过USB口和工控机相连。优点采用UWB超带宽无线通信技术，具有很高的通信速率和通信可靠性，系统响应速度快；传感器节点采用低功耗设计。采用非度量多维标度技术直接利用节点间的无线信号强度指示值进行定位，其测距精度可达0.01m，对于高层电梯的摆幅大小而言，是满足精度要求的。通过应力检测及时检测出应力异常点。
文档编号G01B21/02GK102589499SQ20121005851
公开日2012年7月18日 申请日期2012年3月8日 优先权日2012年3月8日
发明者周公博, 张朋, 曹国华, 朱真才, 李伟, 蔡志雄, 黄玲花 申请人:中国矿业大学