電梯綜合測試系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

潘作有 王延邦

【摘要】：隨著我國高層樓宇建筑越來越多，電梯的應(yīng)用也越發(fā)普及。直到今天，人們在日常工作和生活中對電梯的依賴性也越來越強(qiáng)。電梯使人們的上下樓更加方便、快捷，在避免人們爬樓梯的辛苦時(shí)，也為人們的出行節(jié)約了大量的時(shí)間。隨著電梯使用時(shí)間的延長，其安全方面存在的隱患也越來越多，威脅著人們的人身安全。電梯的綜合測試系統(tǒng)和故障診斷技術(shù)對維護(hù)電梯安全運(yùn)行起到十分重要的作用。電梯綜合測試系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)的闡述，內(nèi)容僅供參考。

【關(guān)鍵詞】：電梯綜合測試；系統(tǒng)總體；結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)

【導(dǎo)言】：近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，電梯被廣泛應(yīng)用于高層建筑中，成為日常生活中不可或缺的交通工具?？紤]到我國各城市人口密度較大，電梯使用頻繁，導(dǎo)致其長時(shí)間處于高強(qiáng)度運(yùn)行狀態(tài)，存在一定安全隱患，據(jù)我國特種設(shè)備安全狀況統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，近幾年來，我國平均每年的電梯事故都在60起左右。電梯的運(yùn)行速度、振動(dòng)加速度、平衡系數(shù)和噪聲等作為電梯的重要參數(shù)，直接影響著電梯的運(yùn)行安全。本文針對傳統(tǒng)電梯檢測儀存在檢測參數(shù)單一、價(jià)格昂貴、不易攜帶等問題，提出一種為檢驗(yàn)人員量身定制的便攜式新型電梯綜合性能測試儀，集成多種常規(guī)電梯檢測儀器功能于一體，具有體積小、功能強(qiáng)、成本低、便攜性好等優(yōu)點(diǎn)。

1電梯綜合測試系統(tǒng)軟、硬件設(shè)計(jì)

1.1電梯綜合測試系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

電梯綜合測試系統(tǒng)的硬件電路以STM32F40處理器為核心進(jìn)行設(shè)計(jì)，該系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)具有電梯運(yùn)行數(shù)據(jù)采集、儲存和顯示功能。改結(jié)構(gòu)主要包括外部存儲器、LCD顯示屏、數(shù)據(jù)采集傳感器、電源模塊、調(diào)試模塊等組成。其系統(tǒng)硬件總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

由電梯測試系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖，對各個(gè)模塊具體功能介紹如下：STM32F407處理單元：該單元包括處理器STM32F407、復(fù)位電路、BOOT電路和時(shí)鐘電路，該控制單元為整個(gè)測試系統(tǒng)的核心單元，主要負(fù)責(zé)與個(gè)模塊單元通訊和鏈接。電源模塊：該單元為整個(gè)硬件系統(tǒng)提供不同規(guī)格的穩(wěn)定電源，以保證這個(gè)系統(tǒng)可以正常運(yùn)行。

調(diào)試模塊：為了保證測試系統(tǒng)正常運(yùn)行和穩(wěn)定運(yùn)行，提供系統(tǒng)調(diào)試模塊，該模塊通過總線RS-232通信接口與外部調(diào)試設(shè)備進(jìn)行鏈接，以方便對系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整和更改。

外部數(shù)據(jù)存儲模塊：考慮電梯綜合測試系統(tǒng)需要采集的數(shù)據(jù)種類較多以及采集數(shù)據(jù)量較大，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用數(shù)據(jù)暫存方式的數(shù)據(jù)存儲模式，以滿足大量數(shù)據(jù)的采集要求。

數(shù)據(jù)顯示模塊：為實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)具有較好的人機(jī)交互性能，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用7寸LCD顯示屏，以實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和狀態(tài)的顯示。

1.2電梯綜合測試系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

為實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)具有較好的人機(jī)交互性能，本文對系統(tǒng)上位機(jī)軟件單元進(jìn)行設(shè)計(jì)，上位機(jī)組態(tài)界面總體框圖如圖2所示。下位機(jī)主要進(jìn)行各類數(shù)據(jù)的采集、存儲以及測量數(shù)據(jù)的即時(shí)顯示，開發(fā)時(shí)采用C語言。

2電梯綜合測試系統(tǒng)和故障診斷技術(shù)

2.1綜合測試系統(tǒng)

綜合測試系統(tǒng)主要就是對電梯各部分的參數(shù)進(jìn)行綜合測量，并對測量得出的數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的處理。

2.1.1噪音的測量。

當(dāng)聲波的頻率為1000Hz時(shí)，人們能夠聽到的最低聲壓是20uPa，當(dāng)聲壓達(dá)到20Pa時(shí)，人們的耳朵就會感覺疼痛。對電梯噪音進(jìn)行測量時(shí)，大多是直接利用聽覺或者一些專業(yè)的測量設(shè)備對噪音進(jìn)行測量，利用聲級計(jì)將噪音的聲壓信號轉(zhuǎn)換成電信號，進(jìn)行處理，獲得噪音的分貝值。在測量噪音的過程中，需要進(jìn)行窗口滑動(dòng)，來保障噪音測量的實(shí)時(shí)性。

2.1.2開關(guān)門的測量。

電梯的門包括轎廂門和每個(gè)樓層的層站門，一般情況下在對電梯開關(guān)門的平均速度進(jìn)行測量時(shí)，主要是通過測量電梯門運(yùn)行的時(shí)間來實(shí)現(xiàn)的。但是這種測量方法非常容易受到人為干擾。因此，一般都是利用兩個(gè)距離較近的開關(guān)來對開門和關(guān)門的時(shí)間加以控制，然后根據(jù)信號顯示的時(shí)間來計(jì)算電梯開門或關(guān)門的時(shí)間。

2.1.3對運(yùn)行的加速度進(jìn)行測量。

對加速度的測量主要是依靠加速度傳感器顯示的信號進(jìn)行采集和處理。對加速度信號進(jìn)行連續(xù)采樣，然后使用特定儀器對干擾信號進(jìn)行過濾。對加速度的測量和處理過程圖如3所示。

2.1.4溫度的測量。

測量電梯溫度主要是測量電梯的機(jī)房溫度和曳引機(jī)組的溫度，分別選擇曳引機(jī)組周圍5個(gè)位置進(jìn)行溫度的測量。而且，電梯其他設(shè)備也應(yīng)進(jìn)行溫度測量。

2.2故障診斷技術(shù)

電梯的故障診斷技術(shù)主要包括以下幾種類型：

2.2.1故障樹診斷技術(shù)。

故障樹診斷技術(shù)主要是對電梯出現(xiàn)的故障進(jìn)行總結(jié)，按照層次性將導(dǎo)致故障產(chǎn)生的原因進(jìn)行分類歸納，對電梯故障進(jìn)行確定。

2.2.2人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷技術(shù)。

這種診斷技術(shù)的效果最為顯著，具有非線性、容錯(cuò)性等多種特性。但是，這種診斷技術(shù)存在一個(gè)缺點(diǎn)，就是它在解決問題的時(shí)候需要以網(wǎng)絡(luò)模型為基礎(chǔ)。

2.2.3專家系統(tǒng)診斷技術(shù)。

該技術(shù)是目前應(yīng)用最廣泛的一種診斷技術(shù)，如果在診斷過程中，將該技術(shù)和故障樹診斷技術(shù)相結(jié)合，診斷結(jié)果的準(zhǔn)確性將更高。

2.3噪聲檢測

以轎廂開關(guān)門過程噪聲檢測為例，對額定速度為 1m/s 的乘客電梯進(jìn)行噪聲測量，放置電容噪聲計(jì)于電梯轎廂地板上方1.5m±0.1m 處位置 。在測試中噪聲最大為 60dB，根據(jù) GB/T 10058—2009《電梯技術(shù)條件》規(guī)定，開關(guān)門過程中轎廂內(nèi)最大噪聲值為 65dB（v≤2.5m/s），表明該電梯轎廂開關(guān)門過程噪聲檢測滿足相關(guān)性能要求。

結(jié)束語

本文針對電梯日常檢驗(yàn)的需求，在分析傳統(tǒng)檢測儀器的基礎(chǔ)上，采用高性能嵌入式技術(shù)和面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)，研制開發(fā)新型電梯綜合性能測試儀，實(shí)現(xiàn)電梯檢測參數(shù)的快速、可視化測量分析。測試儀以其多功能、模塊化及便攜性好等特點(diǎn)，便捷了檢驗(yàn)人員的現(xiàn)場操作，提高了檢驗(yàn)的工作效率。

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