基于超声波的电梯对重与缓冲器距离实时监测报警系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于超声波的电梯对重与缓冲器距离实时监测报警系统，包括主机，所述主机包括单片机、超声波传感器、信号处理器、与所述单片机连接的温度传感器、GSM模块、键盘和显示屏；所述超声波传感器通过所述信号处理器连接所述单片机。本实用新型主要用于实时了解对重与缓冲器之间的距离，可以取代长期以来采用的落后的手工测量的方法，获得及时、真实、客观、精确的测量数据，可以为用户使用和检验机构检测提供更加客观、准确的测试数据，采用的超声波技术方便了测试现场的布置，使用更加方便，保证了现场测试作业方便快捷，并且能够适用于多种检测场合的优越性能。
【专利说明】基于超声波的电梯对重与缓冲器距离实时监测报警系统
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种距离实时监测报警系统，更具体的说，涉及一种基于超声波 的电梯对重与缓冲器距离实时监测报警系统。
【背景技术】
[0002] TSG 17001-2009《电梯监督检验和定期检验规则--曳引与强制驱动电梯》从 2010年4月1日开始已正式施行。新检规3. 16项："对重缓冲器附近应当设置永久性的明 显标识，标明当轿厢位于顶层端站平层位置时，对重装置撞板与其缓冲器顶面间的最大允 许垂直距离；并且该垂直距离不超过最大允许值。"此最大允许垂直距离的规定，实质上是 为了确保电梯顶层空间的满足，保证轿顶作业人员的安全。在电梯的使用过程中，由于钢丝 绳的延伸、更换钢丝绳、截短钢丝绳、更换对重缓冲器等因素，致使轿厢在顶层平层时对重 与其缓冲器之间的距离发生变化，最终导致顶部空间尺寸变化。如果对重缓冲距超出最大 允许垂直距离，电梯的顶部空间将不满足要求，这样会有安全隐患。最大允许垂直距离，不 仅要满足新检规第3. 2项要求，同时还得考虑电梯的具体状况，该数值受几个因素制约：
[0003] 其一，对重压实缓冲器期间，极限开关应保持其动作状态。不同厂家的撞弓的有效 长度不同，三菱、广日的较长，不短于轿厢高度，迅达、蒂森、通力的部分电梯，其有效长度较 短，一般为0. 6m左右，通力最短的甚至仅仅0. 3m。如果最大允许垂直距离过大，极限开关在 对重压实缓冲器期间可能脱出撞弓导致失效。
[0004] 其二，当轿厢冲顶并且伴随安全钳动作，此时向下盘车很费周折。如果最大允许垂 直距离过大，轿厢护脚板下露出的空隙太大，解救操作时易引发坠入井道的二次事故，会导 致延缓救援时间。如果最大允许垂直距离大到超过层门高度时，已经无法先实施解救被困 人员的操作，而不得不先进行耗时费力的安全钳释放操作。
[0005] 其三，对重缓冲器之间距离过大会导致极限开关在对重压实缓冲器期间可能脱出 撞弓导致失效，过小会导致。对重已经压缩缓冲器，但轿厢撞弓未触及上极限开关。因为极 限开关应在对重接触缓冲器之前起作用，并在缓冲器被压缩期间保持其动作状态。
[0006] 因此，最大允许垂直距离的大小是受多方因素的制约，必须认真考虑和计算。实际 上电梯运行的过程也就是对重与缓冲器之间距离不断变化的过程。定期检验检验项目中对 井道顶部空间的控制要求，是验证当轿厢位于顶层端站平层位置时，对重装置撞板与其缓 冲器顶面间的最大允许垂直距离；该距离在监督检验时确认，只要保证了这个最大允许垂 直距离，就可以保证井道顶部空间，满足安全要求。
[0007] 如图1所示，曳引机1上的曳引轮通过曳引绳2 -端连接轿厢5,另一端通过导向 轮3连接对重6,所述对重6下端安装缓冲器7, S1为所述对重6与缓冲器7之间的距离， H1、H2、H3和H4的值描述如下，当所述对重6完全压在所述缓冲器7上时，应当同时满足以 下条件：
[0008] (1).所述轿厢5的导轨4提供的进一步制导行程H1不小于0. 1+0. 035v2 (m);
[0009] (2).所述轿厢5顶部可以站人的最高面积的水平面与位于所述轿厢5投影部分井 道顶最低部件的水平面之间的自由垂直距离H4不小于1. 0+0. 035v2(m);
[0010] (3).井道顶的最低部件与所述轿厢5顶部设备的最高部件之间的间距（不包括导 靴、钢丝绳附件等）H3不小于0. 3+0. 035v2(m);与导靴或滚轮、曳引绳附件、垂直滑动门的 横梁或部件的最高部分之间的间距H2不小于0. 1+0. 035v2(m);
[0011] (4) ?所述轿厢5顶部上方应有一不小于0? 5mX0. 6mX0. 8m的空间（任意平面朝 下即可）。
[0012]测量方法：所述轿厢5在上端站平层位置时，在所述轿厢5顶部测量与（1)、（2)、 (3)相对应的数据LI、L2、L3、L4 ;测量或计算出所述缓冲器7的压缩行程h0 (此值可从 型式试验报告中获取，对线性缓冲器为其可压缩高度的50%，对非线性缓冲器为其可压缩 高度的90%，液压缓冲器可从铭牌读取或直接测量）；计算并选取最小差值Min(Ai)= Li-Hi-hO, i = 1，2,3,4。
[0013] 最大允许垂直距离不仅与顶层空间有关，还与上极限开关12的安装位置、垂直碰 铁11的垂直段长度hi有关，如图2所示。所述轿厢5在上端站平层位置时，短接所述上极 限开关12 (如果有），使电梯撞上所述上极限开关12停止上行，测量出轿厢地坎和层门地 坎的垂直距离h2。最大允许垂直距离应该取Min(Ai)和（h2+hl-h0)两者中的较小值，同 时，所述对重6与所述缓冲器7之间距离最小值不应该小于h2。
[0014] 特殊情况下对于轿厢上的撞弓较长，且撞弓长度稍大于轿厢高度，轿厢护脚板高 度设为h3,最大允许垂直距离也应该小于h3_h0。
[0015] 综上所述，最大允许垂直距离应该取Min (A i)和（h2+hl-h0)两者中较小值或者 Min(Ai)、（h2+hl-h0)和（h3-h0)三者中的最小值。
[0016] 确保电梯最大允许垂直距离一旦超标可以及时短信通知相关人员，维保人员可在 第一时间赶到现场并加以调整，这对电梯安全运行，对于保护人民的生命与财产安全，保证 社会安定，具有重大的意义。而长期以来，电梯安装完毕后通过计算对重装置撞板与其缓冲 器顶面间的最大允许垂直距离后，把该值标注在对重缓冲器附近，以后维保人员根据该标 识来调整对重与缓冲器之间的距离S1。但是，这种方法纯粹依靠维保人员的经验和能力，而 维保人员的经验和能力参差不一，且只有在平时保养的时候才能发现对重与缓冲器之间距 离值的变化。而且对重附近没有要求设置对重与缓冲器之间最小允许距离的标识，维保人 员在保养过程中很少关注对重与缓冲器之间距离是否过小，安全自然就很难保证。
【发明内容】
[0017] 本实用新型目的是：提供一种基于超声波的电梯对重与缓冲器距离实时监测报警 系统，可以在无人看守的情况下，实时监测对重与缓冲器距离，为电梯安全运行，人民生命 财产安全提供强有力的保障，实用、方便、精确、自动化程度高。
[0018] 本实用新型的技术方案是：
[0019] 一种基于超声波的电梯对重与缓冲器距离实时监测报警系统，包括主机，所述主 机包括单片机、超声波传感器、信号处理器、与所述单片机连接的温度传感器、GSM模块、键 盘和显示屏；所述超声波传感器通过所述信号处理器连接所述单片机。
[0020] 进一步的，还包括客户端，所述客户端与所述GSM模块连接。
[0021] 进一步的，所述客户端为PC机或手机。
[0022] 进一步的，所述GSM模块包括HRH GSM Modem和通过SM卡座安装的SM卡。
[0023] 进一步的，所述信号处理器包括放大和整形电路。
[0024] 进一步的，所述单片机的型号为STC12C5A08S2。
[0025] 进一步的，所述温度传感器的型号为DS18B20。
[0026] 进一步的，所述显示屏的型号为IXD1602。
[0027] 进一步的，所述显示屏包括MODE键、+键、-键、ENTER键、EXIT键和0N/0FF键，所 述显示屏显示对重与缓冲器距离上限值、对重与缓冲器距离下限值、对重与缓冲器距离实 时测量值和环境温度值。
[0028]本实用新型的优点是：
[0029] 本实用新型主要用于实时了解对重与缓冲器之间的距离，可以取代长期以来采用 的落后的手工测量的方法，获得及时、真实、客观、精确的测量数据，可以为用户使用和检验 机构检测提供更加客观、准确的测试数据，因此可以让特种设备检验检测机构更加方便、有 效地开展电梯的安全检测工作，并为用户实时了解电梯基本运行情况提供一个良好的平 台，确保电梯安全运行，对于保护人民的生命与财产安全，保证社会安定，具有重大的意义； 采用的超声波技术方便了测试现场的布置，使用更加方便，保证了现场测试作业方便快捷， 并且能够适用于多种检测场合的优越性能。
【专利附图】
【附图说明】
[0030] 下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：
[0031] 图1为电梯顶层空间示意图；
[0032] 图2为轿厢撞弓示意图；
[0033] 图3为本实用新型组成结构示意图；
[0034] 图4为本实用新型测试示意图；
[0035] 图5为本实用新型超声波测距原理框图；
[0036] 图6为本实用新型显示屏与单片机连接图；
[0037] 图7为本实用新型软件流程图。
[0038] 其中：1、曳引机，2、曳引绳，3、导向轮，4、导轨，5、轿厢，6、对重，7、缓冲器，8、主机， 9、超声波传感器，10、底坑，11、垂直碰铁，12、上极限开关。
【具体实施方式】
[0039] 实施例：
[0040]参见图3、图4所示，一种基于超声波的电梯对重与缓冲器距离实时监测报警系 统，包括主机8,所述主机8包括单片机、超声波传感器9、信号处理器、与所述单片机连接的 温度传感器、GSM模块、键盘和显示屏；所述超声波传感器9通过所述信号处理器连接所述 单片机。
[0041] 进一步的，还包括客户端，所述客户端与所述GSM模块连接。
[0042] 进一步的，所述客户端为PC机或手机。
[0043] 进一步的，所述GSM模块包括HRH GSM Modem和通过SM卡座安装的SM卡。
[0044] 进一步的，所述信号处理器包括放大和整形电路。
[0045] 进一步的，所述单片机的型号为STC12C5A08S2。
[0046] 进一步的，所述温度传感器的型号为DS18B20。
[0047] 进一步的，所述显示屏的型号为IXD1602。
[0048] 进一步的，所述显示屏包括MODE键、+键、-键、ENTER键、EXIT键和0N/0FF键，所 述显示屏显示对重与缓冲器距离上限值、对重与缓冲器距离下限值、对重与缓冲器距离实 时测量值（mm)和环境温度值（°C ) I0DE键为模式键，按下此键进入所述上限值和所述下限 值的设置状态，+键为当前输入值的增加键，每按一下此键，屏幕中的当前值会增加1，_键 为当前输入值的减少键，每按一下此键，屏幕中的当前值会减少1。ENTER键为输入键，EXIT 键为输出键，0N/0FF键为开关机键。
[0049] 所述主机8水平放置于所述底坑10并紧贴在所述缓冲器7附近，所述超声波传感 器9正对所述对重6上的撞板，该撞板一般为铁质材料制成，所以所述超声波传感器9发送 超声波易于反射回来被其接受。通过所述键盘向本实用新型输入所述上限值和所述下限 值，所述超声波传感器9实时监测电梯所述对重6与所述缓冲器7之间距离，所述单片机通 过计算实时把测量值与所述上限值和所述下限值比较，由所述单片机产生40KHz的方波， 直接驱动⑶4049芯片，⑶4049则对40KHz频率信号进行调理，使所述超声波传感器9产生 谐振。所述超声波传感器9发出40KHz的超声波，反射回来的超声波信号，经过所述放大和 整形电路进入所述单片机，比较调试后确定其对应的距离，完成测距，同时，由所述温度传 感器DS18B20测得当前的环境温度值，读入所述单片机，然后经其处理，可以从上位机读出 相应的测量值以及当前温度值并经过所述GSM模块以短信的形式发送至指定手机。一旦超 标，所述单片机通过所述GSM模块向所述手机发出报警信号，实现实时监测。所述上限值、 所述下限值、所述测量值、所述温度值均经所述单片机处理后在所述显示屏上显示。
[0050] 参见图5所示，超声波测距原理为：检测从超声波发射器发出的超声波经气体介 质的传播到接收器的时间，即渡越时间。渡越时间与气体中的声速相乘，结果就是声波传输 的距离S。考虑实际情况，利用下位机编程可以获得发射和接收回波的时间差t，最终发送 到接受一共经过的距离公式为：
[0051] S = vt
[0052] v为超声波在空气中的波速，单位为m/s，由于超声波也是一种声波，温度每升高 1°C，声速增加0.6m/s。其声速v与温度T有关。在使用时，如果温度变化不大，则可认为声 速是基本不变的。如果测距精度要求很高，则应通过温度补偿的方法加以校正。声速确定 后，只要测得超声波往返的时间，即可求得距离。这就是超声波测距的机理。
[0053] 声速与温度关系为：v = 331. 4+0. 607T，式中T为温度，单位是°〇。
[0054] 声速与温度关系表如下表1所示。
【权利要求】
1. 一种基于超声波的电梯对重与缓冲器距离实时监测报警系统，包括主机，其特征在 于：所述主机包括单片机、超声波传感器、信号处理器、与所述单片机连接的温度传感器、 GSM模块、键盘和显示屏；所述超声波传感器通过所述信号处理器连接所述单片机。
2. 根据权利要求1所述的基于超声波的电梯对重与缓冲器距离实时监测报警系统，其 特征在于：还包括客户端，所述客户端与所述GSM模块连接。
3. 根据权利要求2所述的基于超声波的电梯对重与缓冲器距离实时监测报警系统，其 特征在于：所述客户端为PC机或手机。
4. 根据权利要求3所述的基于超声波的电梯对重与缓冲器距离实时监测报警系统，其 特征在于：所述GSM模块包括HRH GSM Modem和通过SM卡座安装的SM卡。
5. 根据权利要求4所述的基于超声波的电梯对重与缓冲器距离实时监测报警系统，其 特征在于：所述信号处理器包括放大和整形电路。
6. 根据权利要求5所述的基于超声波的电梯对重与缓冲器距离实时监测报警系统，其 特征在于：所述单片机的型号为STC12C5A08S2。
7. 根据权利要求6所述的基于超声波的电梯对重与缓冲器距离实时监测报警系统，其 特征在于：所述温度传感器的型号为DS18B20。
8. 根据权利要求7所述的基于超声波的电梯对重与缓冲器距离实时监测报警系统，其 特征在于：所述显示屏的型号为IXD1602。
9. 根据权利要求8所述的基于超声波的电梯对重与缓冲器距离实时监测报警系统，其 特征在于：所述显示屏包括MODE键、+键、-键、ENTER键、EXIT键和0N/0FF键，所述显示屏 显示对重与缓冲器距离上限值、对重与缓冲器距离下限值、对重与缓冲器距离实时测量值 和环境温度值。
【文档编号】B66B5/00GK204096805SQ201420502395
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2014年9月2日 优先权日:2014年9月2日
【发明者】阮一晖 申请人:阮一晖