一种集成平层误差检测的电梯行检装置及电梯检测系统的制作方法

本发明专利涉及一种集成平层误差检测的电梯行检装置及电梯检测系统，属于电梯检测技术领域。

背景技术

随着国内电梯制造企业的蓬勃发展以及高层建筑物尤如雨后春笋般的涌现，电梯走进了千家用户。电梯已和人们的日常生活密切相关，但其安全性事故的频发也给人们带来了恐慌，加强电梯的检验对维护电梯安全性方面发挥重要的作用。然而在我国，电梯的定期检验仍以人工检测为主，由检验人员携带大量检测仪器，如游标卡尺、声级计、光照计等去现场测试，检测结果记录在纸质报告上，回去再输入到服务器中，检测步骤繁琐，耗时长且人工读取数据会造成读数会有偏差，较难准确判断电梯的安全状态。

特别地，当前电梯的行检装置都没有集成电梯平层误差的检测。电梯的平层误差指轿厢停靠时，其地坎上平面对层门地坎上平面之间在垂直方向上的距离值，电梯的平层准确度与运行的舒适度与平稳性有很大关系。但电梯平层误差的测量范围小，要求精度高，且因为电梯结构的原因，不方便测量。目前电梯平层误差测量工具仍以游标卡尺为主，测量非常不方便。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种集成平层误差检测的电梯行检装置及电梯检测系统。

本发明为了解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种集成平层误差检测的电梯行检装置包括：平层误差采集模块、电梯信息采集模块、第一通信模块、处理器模块以及电源管理模块；所述平层误差采集模块用于测量电梯的平层误差；

所述电梯信息采集模块用于采集电梯的参数信息，包括轿厢的温度值、湿度值、光照值，曳引机三相电压、电流值以及电梯的属性信息；

所述第一通信模块用于与后台服务器建立连接，传输平层误差采集模块和电梯信息采集模块采集的数据，以及接收后台服务器发送的数据；

所述处理器模块用于提供数据接口，并控制电梯行检装置其他模块运行；

所述电源管理模块用于向所述电梯行检测装置提供电源。

作为本发明的一种优选技术方案：平层误差采集模块利用超声波测距传感器基于高度差的非接触式测量方法测量电梯到站时的轿厢地平面与对应层地平面的垂直距离。

作为本发明的一种优选技术方案：所述超声波测距传感器安装在电梯行检装置的背面边缘，并使超声波发送头和接收头垂直对准轿厢地面。

作为本发明的一种优选技术方案：所述电梯信息采集模块包括温湿度检测模块、光照检测模块、扫码模块和曳引机三相电压电流检测模块；温湿度检测模块通过温湿度传感器采集轿厢内的温度、湿度；光照检测模块将光强传感器与测距传感器相结合，检测轿厢与电梯机房内不同高度下的光照强度；扫码模块用于扫描电梯的条形码来获取电梯的属性信息，包括出厂信息、型号以及使用年限；曳引机三相电压电流检测模块通过rs485接口与处理器相连，获取电梯运行过程中的曳引机三相电压、电流数据。

作为本发明的一种优选技术方案：所述装置还包括：所述电源管理模块包括电池充电电路、电源切换电路、电量监控电路以及电压转换电路；所述充电电路为电池进行充电，并提供充电保护；所述电源切换电路用于当外接直流电源时系统供电输入切换至外接电源；电量监控电路用于读取锂电池的剩余电量；电压转换电路是通过ldo或dc-dc转换芯片将锂电池电压转换成系统需要的电源电压。

作为本发明的一种优选技术方案：所述装置还包括人机交互模块，用于提供人机交互界面，接收检测控制指令。

作为本发明的一种优选技术方案：所述装置是手持设备。

本发明还提出一种电梯检测系统，所述电梯检测系统包括电梯行检测装置、采集器以及后台服务器；所述采集器用于采集电梯运行过程中的振动信息以及噪声信息；所述后台服务器用于接收来自电梯检测现场的数据，并存储和维护数据。

作为本发明的一种优选技术方案：所述电梯行检装置还包括与处理器模块相连的第二通信模块，所述第二通信模块用于所述电梯行检装置与采集器建立蓝牙连接，电梯行检装置基于所述蓝牙连接获取采集器采集的电梯运行时的振动信息以及噪声信息。

本发明所述一种集成平层误差检测的电梯行检测装置，集成了电梯的平层误差检测模块，基于高度差原理通过超声波测距传感器测量电梯到站时的轿厢地平面与对应层地平面的垂直距离，测量方便，测量精度高；本发明所述的电梯检测系统，利用先进的嵌入式、检测与通信技术，实现电梯安全性检测现场信息的自动采集和远程传输，当检测完成后，电梯行检装置与后台服务器对接，自动上传检测数据，快速判定被检电梯的安全性，以提高电梯安全性检验的客观准确性，降低检验人员的劳动强度，并大幅缩短现场检验时间，提高检验的效率。

附图说明

图1为电梯行检装置的系统框图；

图2为电梯平层误差测量的示意图；

图3为电梯行检装置的电容触摸屏的接口电路原理图；

图4为电梯行检装置用于曳引机电压电流检测的rs485转ttl电路原理图；

图5(a)(b)(c)为电梯行检装置用于发送采集数据的gprs通信模块电路原理图；

图6为电梯行检装置电源管理模块原理图；

图7为电梯行检装置锂电池充电芯片ap5056电路原理图；

图8为电梯检测系统框图。

具体实施方式

下面将结合本发明专利中的附图和具体实施方式，对本发明专利实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

如图1所示，本实施例提供一种集成平层误差检测的电梯行检装置，该装置是手持设备，使用锂电池供电，集成了平层误差检测模块106，还包括处理器模块102、电源管理模块101、数据存储模块110、人机交互模块103、第一通信模块109、第二通信模块111以及电梯信息采集各模块。在本发明专利中，电梯信息采集模块100包括温湿度检测模块104、光照检测模块105、扫码模块107和曳引机三相电压电流检测模块108。

电梯的平层误差不易直接测量，且一般客梯的平层误差高度小于30mm，测量范围短，要求精度高，因此提出基于高度差的非接触式测量方法，选用高精度超声波传感器作为测量工具。超声波传感器的工作原理是通过超声波发射装置向外发出超声波，在发射超声波时刻的同时开始计时，超声波通过空气进行传播，传播途中遇到障碍物就会立即反射传播回来，超声波接收装置在收到反射波的时刻立即停止计时，通过该传播时间计算超声波传感器到障碍物的距离。如图2所示，电梯检测箱是用于收纳电梯行检装置和采集器以及电源线的手提箱，在本实施例中，手提箱体积为480mm*355mm*145mm，当进行电梯检测时，检测人员携带该检测箱到现场，打开检测箱取出行检装置和采集器进行工作，其中行检装置拿在手上操作的，而采集器(图2中未示出)放置在轿厢地面上等待检测人员指令。行检装置是设计成直板式机身的手持终端，方便携带和操作，电容触摸屏在行检装置正面作为人机交互界面，用于查看检测结果和选择操作内容，通信接口和传感器接口安装在行检装置的四周，方便测量与插拔，其中超声波传感器安装在行检装置背面，超声波发送头和接收头垂直对准轿厢地面。因为平层误差测量范围过小，不易直接测量，因此为传感器增加一个基准距离，将检测范围扩展到传感器测量范围内，这个基准记录即为电梯检测箱的高度(例如，145mm)，当进行平层误差测量时，将行检装置正面朝上放置于检测箱体上，行检装置背面与检测箱体上对应的活动卡槽连接，固定行检装置的位置，此时超声波传感器探测口可以伸出箱体，检测传感器到地面的垂直距离。检测的具体流程为，首先将检测箱体放置在电梯轿厢内，测量传感器到轿厢地面的距离，即检测箱体的高度，记为基准距离；然后将行检装置和箱体移至电梯门坎处，超声波传感器伸出电梯门，对准对应层地面，再次测量传感器到地面的距离，这个距离与基准值的差值即为平层误差。平层误差为正表示轿厢地平面高于对应层地面，若为负表示轿厢地平面低于对应层地面。电梯的平层误差检测模块106选用高精度超声波测距传感器ks103,测量范围为1cm～3m，最高测量精度可达1mm。传感器供电电压为5v，通过iic接口与处理器通信。

电梯处理器模块102基于st公司的stm32f429处理器芯片实现，该处理器基于cortex-m4内核，最高主频可达180mhz,拥有丰富的外设接口，还有tft-lcd控制器和加快图形处理性能的加速器，配以嵌入式图形软件栈stemwin，可实现丰富的人机交互界面。并且处理器在低功耗模式下最低消耗电流仅为2.2ua，适合行检装置的应用。

电梯行检装置人机交互模块103采用4.3吋电容触摸屏，电容屏利用人体感应进行触点检测控制，只需要轻微接触，就可以通过感应电流来定位触摸坐标。该电容屏屏幕分辨率为800*480，通过双电源供电，3.3v电源给电容屏驱动芯片供电，5v给屏幕背光供电。屏幕驱动芯片为nt35510，该芯片自带图像寄存器，不需要另加驱动器，通过808016位并口总线与处理器相连，采用rgb565格式存储颜色数据，处理器只需要设置读写寄存器的指令，写入坐标和颜色就可以在屏幕对应位置显示需要的颜色数据。电容触摸驱动芯片选用ott2001a，通过iic接口与处理器相连，通过查询芯片的状态寄存器和坐标寄存器即可得到触点坐标。电容触摸屏接口电路如图3所示。

电梯的温湿度模块104用于采集轿厢的温湿度信息，选用am2302温湿度模块，温度测量范围为-40℃～80℃，测量精度为0.5℃，湿度测量范围为0～100％rh，测量精度为2％rh。传感器电源输入为3.3v，通过单总线与处理器相连，该数据线上外接一个约5.1kω的上拉电阻，保证数据线空闲时呈高电平，与单总线时序一致。

电梯的光照采集模块105用于检测轿厢内和机房内不同高度的光强，选用16位数字型光强传感器bh1750fvi，采集范围为1～65535lx。传感器电源输入为3.3v，通过iic总线与处理器相连，直接获取对应亮度的数字值。检测时，光照传感器与测距传感器结合使用，测量不同高度对应的光照强度。

电梯的曳引机电压电流测量模块107采用三相互感式电路采集模块进行检测，该传感器模块电压测量量程为380v，电流测量量程为50a，通过rs485总线输出被测电压电流的有效值。处理器通过485通讯芯片adm2485读取检测结果，该芯片主要完成rs485差分信号与ttl电平之间的转换，这样处理器可以通过串口2直接读取485数据。如图4所示，芯片12脚与13脚为485差分信号输入端，加入120r的匹配电阻减少信号在线路上的反射。3脚和6脚与处理器的串口2相连，7脚为电源监控脚，当供电电压小于2.0v时芯片停止工作。因为adm2485为485隔离芯片，选用电源隔离芯片b0505-1w为芯片两端电源提供5v电压，电源隔离电压为2500v，两端电源不共地，避免电源波动或静电放电对通信端口的影响。电压电流采集模块采用modbus-rtu通信格式与处理器进行数据交互。

电梯的条形码一般贴在电梯门框上，包含着电梯的编号、规格、出厂日期等信息。行检装置的嵌入式扫码模块107用于扫描电梯的条形码数据，通过串口1将解析得到的条形码数据传输给处理器。

电梯行检装置的通讯模块包含第一通讯模块109和第二通讯模块111。其中，第一通信模块109实现gprs功能，基于sim900a实现，内嵌tcp/ip协议，通过设置at(即attention)指令进行数据传输。图5(a)为sim900a通信模块的核心电路，主要包括供电电路，复位电路以及天线电路,sim900a通过串口3与处理器相连，因为模块的串口电平为2.8v，而处理器接口电平为3.3v，需要在两者之间加上三极管电平匹配电路,如图5(b)所示；gprs用于通信时，通过sim卡接入网络运营商，选用6脚的sim卡与sim900a模块连接，如图5(c)所示。第二通讯模块111基于低功耗蓝牙芯片cc2541实现，通过串口4与控制器相连，控制蓝牙完成与采集器的数据交互。当电梯检测完成后，处理器将所有的采集数据封装成json格式，json(javascriptobjectnotation)格式是一种轻量级的数据交换格式，是“名称/值”对的集合，方便服务器进行解释。在本行检装置中，将电梯的条形码数据，温湿度数据，光照数据，电压电流数据，振动数据和噪声数据包装成json格式，通过gprs通信模块传输给后台服务器。

在本发明实施例中电源管理模块以锂电池电源为例，如图6所示，锂电池电源管理电路包括锂电池充电电路，电量监测电路，电源切换电路和电压转换电路。锂电池充电芯片采用ap5056，如图7所示，芯片ap5056采用恒压恒流充电方式，防止对锂电池过充，通过2脚连接的反馈电阻设置芯片输出的充电电流为500ma。6脚和7脚连接的led用于指示当前的充电状态，7脚置高，6脚置低表示当前在充电中，反之表示充电已完成。处理器通过片内ad采集锂电池电压监测锂电池电量，电池电压与电量呈一定的对应关系，因此在内存中存储对应关系表通过查表法得到当前的电池剩余电量。当锂电池电量过低时，通过外接直流电源给电池充电。充电时通过pmos管将系统电源切换至外接电源，保证系统供电从锂电池吸取电流为0，提高充电的速度。锂电池电压为3.7v，不能直接给后续模块使用，通过dc-dc转换芯片fp5056转换成5v，ldo芯片asm1117-3.3转换成3.3v。电源转换控制芯片的使能端与处理器io口相连，当外接模块不使用时，关闭模块的电源输入，将对应的电源芯片切换至低功耗模式。当行检装置一段时间没有任务执行时，将处理器外接io口关闭，降低处理器主频，切换到stm32的低功耗模式，延长行检装置的待机时间。

综上所述，实施本发明提出的一种集成平层误差检测的电梯行检装置具有以下效果：

(1)所述行检装置应用检测技术，自动采集电梯的温湿度、光照、平层误差以及曳引机电压电流信息，避免人工读数和操作的易出错性，提高检测效率；手持设备方便携带且操作简单，通过电容屏显示检测数据，便于检测人员直观了解检测现状，降低了检测人员的劳动强度。

(2)应用高度差原理通过高精度超声波传感器检测电梯的平层误差，解决了目前平层误差信息不易获取的问题，检测精度高，方便快捷；

如图8所示，电梯检测系统包括电梯10、电梯行检装置20、采集器30和后台服务器40。采集器30放置在电梯轿厢地面上，用于采集电梯运行过程中的振动信息和噪声信息。后台服务器40负责完成对所有来自电梯现场的检测数据的处理、存储和维护工作。电梯行检装置20作为人机交互的界面掌握整个检验流程，用于控制采集器30工作，是联系后台服务器40和采集器30的中继。当电梯行检装置20用于检测时，通过电容触摸屏103选择需要检测的项目，接收蓝牙反馈过来的采集器30检测数据，检测完成后将数据打包通过gprs通信模块109发送到后台服务器40上。

其中，该电梯检测系统中的电梯行检装置实施例同上，在此不再赘述。

综上所述，实施本发明提出的电梯检测系统具有以下有益效果：

(1)电梯行检装置应用检测技术，自动采集电梯的温湿度、光照、平层误差以及曳引机电压电流信息，避免人工读数和操作的易出错性，提高检测效率；手持设备方便携带且操作简单，通过电容屏显示检测数据，便于检测人员直观了解检测现状，降低了检测人员的劳动强度；

(2)应用高度差原理通过高精度超声波传感器检测电梯的平层误差，解决了目前平层误差信息不易获取的问题，检测精度高，方便快捷；

(3)通过gprs通信模块将检测装置与后台服务器相连，实现采集数据的自动上传功能，避免人工录入数据的繁琐，并能快速获取服务器分析得到的电梯当前状态

流程图中或在本发明的实施例中以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所述技术领域的技术人员所理解。

出于解释的目的，前面的描述使用了特定的术语，以提供对本发明的透彻理解。然而，对本领域的技术人员来说显而易见的是，为了实践本发明并不需要具体的细节。本发明的具体实施例的前述描述是为了图示和说明的目的而呈现。它们并不意在详尽的或将本发明限于所公开的准确形式。鉴于上面的教义，许多修改和变化是可能的。为了最好地解释本发明的原理及其实际应用而示出并描述了这些实施例，从而使本领域的其他技术人员能够最好地利用本发明和具有适于预期的特定使用的各种修改的各种实施例。意在本发明的范围由随后的权利要求和其等同物来限定。