電梯井道壁測距裝置研究綜述

李林強(qiáng)，丁士軒

（廣東省特種設(shè)備檢測研究院惠州檢測院，廣東惠州，516003）

0 前言

隨著現(xiàn)代建筑數(shù)量的不斷增加，電梯的數(shù)量也隨之增長。檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)面臨人機(jī)比矛盾突出的現(xiàn)象，提高檢驗(yàn)效率勢在必行。傳統(tǒng)的檢驗(yàn)方法存在效率低、誤差較大等缺點(diǎn)。在電梯檢驗(yàn)中，有許多尺寸需要測量，有些尺寸存在測量困難的現(xiàn)象，比如測量轎廂與井道壁距離的尺寸。在測量該尺寸時(shí)，傳統(tǒng)的方法是利用鋼卷尺測量，為了測量準(zhǔn)確，有時(shí)需要到轎廂里面測量，效率較低。因此，有必要使用儀器測量以提高效率。筆者對現(xiàn)有井道壁測距儀的文章和專利進(jìn)行了研究，以研發(fā)效率更高、更準(zhǔn)確的檢測儀器。

1 安全技術(shù)規(guī)范要求

■1.1 GB7588-2003《電梯制造與安裝安全規(guī)范》中的要求[1]

（1）電梯井逍內(nèi)表面與轎廂地坎、轎廂門框架或滑動門的最近門口邊緣的水平距離不應(yīng)大于0.15m。上述給出的間距:

(a)可增加到0.20m，其高度不大于0.50m;

(b)對于采用垂直滑動門的載貨電梯，在整個(gè)行程內(nèi)此間距可增加到0.20m;

(c)如果轎廂裝有機(jī)械鎖緊的門且只能在層門的開鎖區(qū)內(nèi)打開，除了7.7.2.2 所述情況以外,電梯的運(yùn)行應(yīng)自動地取決于轎門的鎖緊。且轎門鎖緊必須由符合要求的電氣安全裝置來證實(shí)。則上述間距不受限制。

（2）轎廂地坎與層門地坎的水平距離不得大于35 mm。

（3）轎門與閉合后層門的水平距離，或各門之間在整個(gè)正常操作期間的通行距離，不得大于0.12m。如圖1 所示。

■1.2 《TSG7001-2009 電梯監(jiān)督檢驗(yàn)和定期檢驗(yàn)規(guī)則—曳引與強(qiáng)制驅(qū)動電梯》中的要求[2]

轎廂與面對轎廂入口的井道壁的間距不大于0.15m，對于局部高度不大于 0.50m 或者采用垂直滑動門的載貨電梯，該間距可以增加到 0.20m。如果轎廂裝有機(jī)械鎖緊的門并且門只能在開鎖區(qū)內(nèi)打開時(shí)，則上述間距不受限制。

2 研究綜述

德州市產(chǎn)品檢驗(yàn)檢測研究院、濱州市特種設(shè)備檢驗(yàn)研究所、吉林省中吉特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測有限公司、大連徠特光電精密儀器有限公司的劉國華、于澤群等所申請的專利（申請?zhí)枮镃N201721346760.3）公開了一種轎廂與井道壁實(shí)時(shí)距離測試儀。該裝置包括超聲波測距單元、激光測距單元、數(shù)據(jù)處理電路、連接桿、發(fā)射模塊、接收模塊、數(shù)顯裝置，超聲波測距單元、激光測距單元、數(shù)據(jù)處理電路、發(fā)射模塊均安裝在連接桿上，超聲波測距單元、激光測距單元均與數(shù)據(jù)處理電路連接，數(shù)據(jù)處理電路與發(fā)射模塊連接，發(fā)射模塊與接收模塊信號連通，所述接收模塊與數(shù)顯裝置連接[3]。其結(jié)構(gòu)原理如圖2 所示。

圖2 結(jié)構(gòu)原理圖

該裝置具有如下特點(diǎn)：設(shè)備簡單易操作，智能檢測，全程實(shí)時(shí)檢測電梯轎廂與井道壁的實(shí)時(shí)距離，最后在數(shù)顯裝置上得到電梯轎廂與井道壁距離的數(shù)據(jù)偏差結(jié)果及曲線，避免了人為讀數(shù)誤差影響，提高了測量精度，使檢測效率更加提高。

營口市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗(yàn)所的張大為所申請的專利（申請?zhí)枮镃N201720944635.6）涉及一種電梯井道壁測距設(shè)備。其資態(tài)測量模塊，連接處理器模塊，用于檢測測量儀的水平度并通過處理器模塊調(diào)節(jié)至水平狀態(tài)；轎廂位置測量模塊，連接處理器模塊，用于測量轎廂所處的層站位置；井道壁深度測量模塊，連接處理器模塊，用于檢測轎廂至井道壁的距離；處理器模塊，用于讀取姿態(tài)測量模塊的姿態(tài)數(shù)據(jù)并發(fā)出水平調(diào)節(jié)指令[4]。其硬件結(jié)構(gòu)如圖3 所示。

圖3 硬件結(jié)構(gòu)圖

該放置在轎廂頂部時(shí)，水平度可實(shí)現(xiàn)自動調(diào)節(jié)補(bǔ)償，降低儀器的操作難度，提高檢測工作的效率；對于轎廂運(yùn)行過程中的晃動儀器具有動態(tài)調(diào)節(jié)機(jī)制，提高測量數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性；對于井道壁深度和轎廂位置檢測采用多種方式同時(shí)進(jìn)行測量，測量結(jié)果之間互相補(bǔ)償，使測量結(jié)果更真實(shí)。

河南省特種設(shè)備安全檢測研究院新鄉(xiāng)分院的馬珂、劉漢貴等所申請的專利（申請?zhí)枮镃N201720613514.3）為一種快速測量轎廂與井道壁距離的檢測儀。包括蓄電池和用于安裝在電梯轎廂頂部的自動調(diào)平裝置，自動調(diào)平裝置上固定連接有殼體，殼體內(nèi)設(shè)有單片機(jī)、聲光報(bào)警器、無線傳輸模塊、數(shù)據(jù)存儲器和數(shù)據(jù)采集模塊，殼體上安裝有角度調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)軸，角度調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)軸上安裝有角度傳感器和激光測距傳感器；轉(zhuǎn)軸處于初始位置時(shí)激光測距傳感器發(fā)射激光的方向?yàn)樗椒较?；自動調(diào)平裝置和單片機(jī)分別通過供電線路與蓄電池相連接，供電線路上設(shè)有開關(guān)，開關(guān)安裝在殼體上；激光測距傳感器的激光發(fā)射端位于角度調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)軸的軸線上[5]-[6]。其原理圖如圖4 所示。

圖4 檢測儀原理圖

該裝置避免了人工測量帶來的誤差，轎廂無須在層站間逐層停頓并打開轎廂門，實(shí)現(xiàn)了快速測量，但是，處理器采用了單片機(jī)，處理速度不高。

邵惟松、李霖強(qiáng)等申請的專利（申請?zhí)枮镃N2016207 81627.X）為一種電梯轎廂與井道壁距離檢測裝置。該裝置底座的頂部固接機(jī)殼，機(jī)殼為中空殼體，機(jī)殼的內(nèi)部安裝檢測單元，激光測距傳感器安裝在機(jī)殼內(nèi)，機(jī)殼的外壁上開設(shè)與激光測距傳感器掃描位置對應(yīng)的窗口；激光測距傳感器與安裝在機(jī)殼內(nèi)部的微處理器電連接，機(jī)殼上安裝一天線座，天線座部分伸出機(jī)殼，部分置于機(jī)亮內(nèi)部，天線座與微處理器電連接；機(jī)殼內(nèi)還具有能夠?yàn)樯鲜鰴z測單元供電的理電池；檢測單元的控制開關(guān)沒置在機(jī)先外。具有體積小、重量輕，實(shí)時(shí)性強(qiáng)，檢測效率高等優(yōu)點(diǎn)[7]。其結(jié)構(gòu)圖如圖5 所示。

圖5 檢測裝置結(jié)構(gòu)圖

成都市特種設(shè)備檢驗(yàn)院的白雷、袁昭成、劉殊等申請的專利（申請?zhí)枮镃N201620862504.9）為一種電梯轎廂與轎廂入口井道壁的距離的測距儀。包括超聲波收發(fā)端和手持端，超聲波收發(fā)端包括接收探頭、第一信號放大器、AD 轉(zhuǎn)換模塊、發(fā)射探頭、第二信號放大器和DA 轉(zhuǎn)換模塊，手持端包括控制芯片、顯示裝置和報(bào)警裝置，控制芯片的邏輯模塊包括PLL 時(shí)鐘模塊、激勵信號產(chǎn)生模塊、距離數(shù)據(jù)計(jì)算模塊、時(shí)鐘分頻模塊、顯示報(bào)警模塊和存儲模塊[8]。其機(jī)構(gòu)如圖6 所示。

圖6 測距儀結(jié)構(gòu)圖

該電梯轎廂與轎廂入口井道壁的距離的測距儀通過超聲波發(fā)射探頭發(fā)射超聲波信號，經(jīng)測點(diǎn)的反射后由超聲波接收探頭接收，獲得發(fā)射時(shí)點(diǎn)與接收時(shí)點(diǎn)的時(shí)間差，從而獲得測點(diǎn)與探頭之間的距離[9]。

成都市特種設(shè)備檢驗(yàn)院的袁昭成、趙丁等申請的專利（申請?zhí)枮镃N201620235951.1）公開了一種基于電梯轎廂與面對轎廂入口井道壁的距離測距儀。主要解決了現(xiàn)有技術(shù)測量不便、測量結(jié)果精度低等問題?；陔娞蒉I廂與面對轎廂入口井道壁的距離測距儀，通過連接線纜連接并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)某暡y量部和手持端儀器；其中，超聲波測量部包括超聲波換能器、兩個(gè)信號放大器、AD 轉(zhuǎn)換單元和DA轉(zhuǎn)換單元，其中，AD 轉(zhuǎn)換單元和DA 轉(zhuǎn)換單元分別連接有一個(gè)信號放大器；手持端儀器用于接收超聲波測量部所測量數(shù)據(jù)[10]。其組成如圖7 所示。

圖7 測距儀組成圖

該裝置利用超聲波測距，測量部分和手持儀器通過連接線纜連接，能在手持端儀器上直接顯示測量數(shù)據(jù)，使得檢驗(yàn)測量更簡便、高效。孫健申請的專利（申請?zhí)枮镃N20182 1429458.9）公開了一種電梯井道壁測距設(shè)備，包括:機(jī)身、濾網(wǎng)、滑條、和通風(fēng)孔，機(jī)身的左側(cè)與機(jī)蓋相連，且機(jī)身的表層安裝有水平儀，水平儀位于凹槽中，且凹槽內(nèi)部兩側(cè)均設(shè)置有第一彈簧柱，濾網(wǎng)固定在機(jī)蓋的內(nèi)部，且濾網(wǎng)的兩端均沒有齒輪，齒輪的下方設(shè)置有擋板，且擋板的下方與轉(zhuǎn)軸連接，同時(shí)擋板的左側(cè)固定有彈簧，滑條位于機(jī)蓋的上方，且滑條的末端與第二彈簧柱連接，通風(fēng)孔開設(shè)于機(jī)蓋的外表面[11]。其結(jié)構(gòu)如圖8 所示。

圖8 測距設(shè)備結(jié)構(gòu)圖

該電梯井道壁測距設(shè)備，工作人員可以參照水平儀確保測量的角度水平垂直，減少實(shí)際測量誤差，機(jī)蓋下方設(shè)有了通風(fēng)孔，可以起到通風(fēng)散熱的功能，并且機(jī)蓋內(nèi)部安裝了濾網(wǎng)，可以有效防止工作中揚(yáng)塵的進(jìn)入。

3 總結(jié)與展望

筆者通過對現(xiàn)有專利和文獻(xiàn)的研究發(fā)現(xiàn)：德州市產(chǎn)品檢驗(yàn)檢測研究院申請的測距儀需人工將連接桿連為一體的結(jié)構(gòu)固定在電梯轎廂頂部，人離開電梯轎廂頂部后處于安全位置等待測量；營口市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗(yàn)所申請的測距設(shè)備放置在轎廂頂部時(shí)，水平度可實(shí)現(xiàn)自動調(diào)節(jié)補(bǔ)償，無需人工調(diào)節(jié)；河南省特種設(shè)備安全檢測研究院新鄉(xiāng)分院所申請的激光測距儀安裝在轎廂外壁頂部，其無線傳輸模塊可實(shí)時(shí)將測量結(jié)果傳輸給電梯附近的工作人員；邵惟松等申請的測距儀安裝在轎廂頂部，測量人員站在轎廂頂部，操控電梯運(yùn)行，啟動測量后，通過天線把間距測量值向外傳輸，通過手持終端采集位移傳感器數(shù)據(jù)并接收無線信號，實(shí)現(xiàn)測量的目的；成都市特種設(shè)備檢驗(yàn)院所申請的超聲波測距儀固定安裝在電梯轎門的外壁上，通過連接線纜與手持端儀器連接。

這些裝置具有操作較為復(fù)雜，攜帶不便等缺點(diǎn)。隨著無線技術(shù)及手機(jī)系統(tǒng)的進(jìn)步，儀器裝置應(yīng)向便攜化、自動化、可視化方向發(fā)展，以實(shí)現(xiàn)開機(jī)后不需要額外的操作就可以自動檢測電梯轎廂與面對轎廂入口的井道壁的間距，提高檢驗(yàn)效率。具體方向如下：

（1）測量裝置應(yīng)向高精度方向發(fā)展，由于單個(gè)傳感器工作，缺少校正及對比措施，其準(zhǔn)確性有待提高。多傳感器融合技術(shù)應(yīng)用越來越廣泛，可以在測量過程中采取多種方法或從不同角度獲得測量信息，提高了設(shè)備的冗余性，去偽存真，進(jìn)而提高了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，提高測量精度。

（2）便攜性有待進(jìn)一步提高，由于測量環(huán)境的復(fù)雜性和不確定性，測量難度隨之增加，儀器的可攜帶性能將是一個(gè)重要的考量方向，應(yīng)將儀器朝著小巧化、手持化方向發(fā)展。

（3）應(yīng)不斷提高系統(tǒng)的柔性，優(yōu)化測量方法，完善使用場合，提高使用范圍。

（4）不斷提高測量裝置的智能化水平，由靜態(tài)監(jiān)測向在線、動態(tài)、全過程監(jiān)測方向發(fā)展。向多功能方向發(fā)展，集合參數(shù)測量與數(shù)據(jù)處理功能，使測量的后處理，如分析、判斷、打印、繪制圖形等工作在系統(tǒng)中短時(shí)間內(nèi)完成。