電梯轎門(mén)、層門(mén)狀態(tài)檢測(cè)ZigBee傳送智能處理裝置

文/馬國(guó)鵬 劉向民 冼志標(biāo)

電梯門(mén)是乘客乘坐梯的出入口，電梯除了轎廂上下移動(dòng)外，門(mén)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)量是最大的。由于有乘客或貨物的出入，門(mén)的機(jī)械工作條件要比轎廂的機(jī)械工作條件差。電梯運(yùn)行故障中，由門(mén)故障引起的要占80%。所以門(mén)的狀態(tài)檢測(cè)和診斷很重要。

對(duì)于以往，電梯轎門(mén)、層門(mén)通過(guò)門(mén)鎖電氣開(kāi)關(guān)串聯(lián)連接，使用門(mén)鎖繼電器反饋信號(hào)判斷轎門(mén)、層門(mén)狀態(tài)。由于轎門(mén)、層門(mén)是電梯的運(yùn)行部件，在電梯使用的過(guò)程中，門(mén)的運(yùn)行量最多，存在故障的機(jī)率也就最大。當(dāng)轎門(mén)、層門(mén)出現(xiàn)異常時(shí)，或當(dāng)門(mén)鎖開(kāi)關(guān)出現(xiàn)短接、粘貼、短路時(shí)，電梯控制系統(tǒng)無(wú)法有效、快速反饋故障點(diǎn)的位置，是在哪一個(gè)轎門(mén)、層門(mén)上，排查故障時(shí)間長(zhǎng)，若不能及時(shí)維護(hù)，則會(huì)存在安全事故。如圖1電梯門(mén)鎖回路。

圖1：電梯門(mén)鎖回路

針對(duì)當(dāng)前技術(shù)的不足之處，本設(shè)計(jì)方案，通過(guò)ZigBee傳送智能模塊和電磁傳感器，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)地，對(duì)每個(gè)電梯轎門(mén)、層門(mén)進(jìn)行一對(duì)一的檢測(cè)，能有效檢測(cè)到電梯轎門(mén)、層門(mén)狀態(tài)，并通過(guò)MCU智能模塊內(nèi)的軟件程序?qū)?shù)據(jù)比較分析，判斷轎門(mén)、層門(mén)狀態(tài)是否存在異常，且能準(zhǔn)確地分析出，是哪一個(gè)轎門(mén)、層門(mén)狀態(tài)存在異常。

1 系統(tǒng)構(gòu)成

智能處理裝置的構(gòu)成圖，如圖2系統(tǒng)構(gòu)成圖。

本裝置分為2個(gè)部分：

圖2：系統(tǒng)構(gòu)成圖

圖3：MCU主控圖

圖4：流程圖

（1）轎門(mén)、層門(mén)狀態(tài)信號(hào)檢測(cè)和預(yù)警部分；

（2）控制柜MCU智能模塊匯總分析、記錄存儲(chǔ)部分。

1.1 轎門(mén)、層門(mén)狀態(tài)檢測(cè)信號(hào)預(yù)警部分

主要通過(guò)安裝于電梯轎門(mén)、層門(mén)上的電磁傳感器信號(hào)，接收電梯轎門(mén)、層門(mén)的狀態(tài)信號(hào)，通過(guò)ZigBee傳送智能模塊將信號(hào)發(fā)送給機(jī)房MCU智能模塊；接收MCU智能模塊分析回傳信號(hào)，接收到異常信號(hào)時(shí)，發(fā)出燈光和聲響，警示當(dāng)前樓層乘客注意安全，預(yù)防事故的發(fā)生。

1.1.1 轎門(mén)、層門(mén)狀態(tài)檢測(cè)

標(biāo)準(zhǔn)乘客電梯為中分開(kāi)門(mén)，兩個(gè)門(mén)為機(jī)械聯(lián)動(dòng)，轎門(mén)在其中1個(gè)門(mén)上安裝1套電磁傳感器，每層層門(mén)上分別安裝1套電磁傳感器。當(dāng)電梯轎門(mén)、層門(mén)動(dòng)作時(shí)，電磁傳感器輸出相應(yīng)信號(hào)。

1.1.2 轎門(mén)、層門(mén)狀態(tài)檢測(cè)傳輸模塊

轎門(mén)、層門(mén)狀態(tài)檢測(cè)模塊的無(wú)線通訊功能是通過(guò)基于CC2630芯片的ZigBee的無(wú)線通訊模塊完成的，ZigBee是一種低速傳輸?shù)臒o(wú)線網(wǎng)絡(luò)人上到上分別為物理層(PHY)、媒體訪問(wèn)控制層（MAC）、傳輸層(TL)、網(wǎng)絡(luò)層（NWK）、應(yīng)用層（APL）、等。其中物理層和媒體訪問(wèn)控制層是符合IEEE802.15.4協(xié)議規(guī)定， ZigBee是一種可靠的無(wú)線數(shù)傳網(wǎng)絡(luò)，類(lèi)似于移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)基站，通訊距離從標(biāo)準(zhǔn)的75米到幾百米，幾千米，并且支持無(wú)限擴(kuò)展。

ZigBee網(wǎng)絡(luò)主要特點(diǎn)是低功耗、低成本、低速率、支持大量節(jié)點(diǎn)、支持多種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹⒖焖?、可靠、安全。ZigBee網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備的可分為協(xié)調(diào)器（Coordinator）、匯聚節(jié)點(diǎn)（Router）、傳感器節(jié)點(diǎn)（EndDevice）等三種角色。

本處理裝置使用DC3.3V工作電壓和邏輯電平，并由軟件設(shè)計(jì)定對(duì)應(yīng)樓層的層門(mén)地址碼及轎/層門(mén)識(shí)別碼。

1.2 電梯控制柜MCU智能處理裝置匯總分析、記錄、存儲(chǔ)部分

電梯控制柜ZigBee傳送智能處理裝置，接收由轎門(mén)、層門(mén)ZigBee傳送智能模塊發(fā)送過(guò)來(lái)的電梯轎門(mén)、層門(mén)狀態(tài)信號(hào)，并對(duì)電梯樓層信號(hào)、電梯平層信號(hào)、電梯運(yùn)行信號(hào)等，通過(guò)軟件算法，比較分析，判斷實(shí)時(shí)的電梯轎門(mén)、層門(mén)開(kāi)門(mén)、關(guān)門(mén)狀態(tài)是否正常。若存在轎門(mén)、層門(mén)被異常打開(kāi)，控制柜MCU智能模塊，輸出警示信號(hào)輸送給對(duì)應(yīng)的轎門(mén)、層門(mén)ZigBee傳送智能模塊，發(fā)出燈光和聲響的危險(xiǎn)警示。MCU智能模塊并將該異常狀態(tài)、異常狀態(tài)次數(shù)、異常狀態(tài)時(shí)間，記錄到存儲(chǔ)器SD卡上，提供相關(guān)人員查詢(xún)、分析。異常信息存儲(chǔ)時(shí)間周期為72小時(shí)，循環(huán)覆蓋方式存儲(chǔ)?？蓪⒋鎯?chǔ)數(shù)據(jù)SD從該設(shè)計(jì)上取出，在辦公電腦上，通過(guò)軟件分析數(shù)據(jù)，更全面的判斷電梯轎門(mén)、層門(mén)異常狀態(tài)原因。如圖3 MCU主控圖。

2 轎門(mén)、層門(mén)狀態(tài)處理

2.1 轎門(mén)、層門(mén)的信號(hào)交換

通過(guò)電梯轎門(mén)、層門(mén)上的電磁傳感器，以及對(duì)轎門(mén)和各層層門(mén)上的ZigBee傳送智能模塊識(shí)別號(hào)編碼，與控制柜MCU智能模塊進(jìn)行信號(hào)識(shí)別匹配，交換各類(lèi)信號(hào)。

2.2 轎門(mén)、層門(mén)的狀態(tài)自學(xué)習(xí)

通過(guò)電梯的門(mén)機(jī)自學(xué)習(xí)，獲得電梯轎門(mén)正常開(kāi)門(mén)、關(guān)門(mén)的時(shí)間，將此時(shí)間做為電梯轎門(mén)、層門(mén)開(kāi)門(mén)、關(guān)門(mén)基準(zhǔn)時(shí)間。電梯在當(dāng)前樓層的平層位置，轎門(mén)、層門(mén)打開(kāi)上下客，到電梯關(guān)門(mén)運(yùn)行，門(mén)上的電磁傳感器，在接收到這兩個(gè)信號(hào)的時(shí)間間隔，為電梯的實(shí)際開(kāi)門(mén)、關(guān)門(mén)時(shí)間。將它與開(kāi)門(mén)、關(guān)門(mén)的基準(zhǔn)時(shí)間比對(duì)，若連續(xù)偏離基準(zhǔn)時(shí)間，則提示給維保人員分析原因，若是判定為故障引發(fā)的，則需及時(shí)進(jìn)行維護(hù)；若判定為高峰運(yùn)行，則可以設(shè)置更人性化的電梯高峰時(shí)段服務(wù)。

3 流程圖

通過(guò)裝嵌有單片微處理器的PCB板，采用C語(yǔ)言，編制信號(hào)采集和控制程序生成以上1、2、3點(diǎn)對(duì)應(yīng)程序，完成對(duì)轎門(mén)、層門(mén)狀態(tài)的實(shí)時(shí)檢測(cè)、異常狀態(tài)的存儲(chǔ)、預(yù)警信號(hào)的發(fā)送。

轎門(mén)、層門(mén)檢測(cè)、處理、預(yù)警流程圖，如圖4所示的流程圖。

4 結(jié)語(yǔ)

本文討論一種轎門(mén)、層門(mén)狀態(tài)的無(wú)線智能檢測(cè)、處理，及轎門(mén)、層門(mén)狀態(tài)異常時(shí)預(yù)警的技術(shù)方案，本設(shè)計(jì)方案的有益效果在于：獨(dú)立于電梯原來(lái)的轎門(mén)、層門(mén)檢測(cè)系統(tǒng)，準(zhǔn)確地判斷轎門(mén)層門(mén)狀態(tài)異常信息。通過(guò)ZigBee傳送智能模塊，簡(jiǎn)化敷線線路，能比較容易實(shí)現(xiàn)檢測(cè)、預(yù)警功能，解決了轎門(mén)、層門(mén)狀態(tài)一對(duì)一的檢測(cè)。本方案電路雖然不是電梯的安全回路，但能起到安全回路輔助功能，并起到安全預(yù)測(cè)，安全警示作用。它適應(yīng)用于目前所有梯型，方便于轎門(mén)、層門(mén)異常狀態(tài)時(shí)，快速的分析、判斷、檢修、預(yù)警。