基于ARM系統(tǒng)的電梯導(dǎo)軌支架間距快速檢測(cè)儀

陳海平，莫家國(guó)，謝東明，羅智菲

（廣西壯族自治區(qū)特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院，廣西 南寧 530000）

1 前言

統(tǒng)計(jì)至2021年年底，全國(guó)在用電梯已達(dá)879.98萬(wàn)臺(tái)，電梯已經(jīng)成為城鎮(zhèn)現(xiàn)代化建設(shè)的重要基礎(chǔ)設(shè)施，直接關(guān)系人民群眾的生命安全和生活質(zhì)量，其社會(huì)關(guān)注度越來(lái)越高。2022年，市場(chǎng)監(jiān)管部門(mén)將進(jìn)一步服務(wù)和保障民生，全力做好2022年民生領(lǐng)域“鐵拳”行動(dòng)專項(xiàng)執(zhí)法，要求檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)強(qiáng)化內(nèi)部管理，提高工作效率，按照“應(yīng)檢盡檢”的原則，保障檢驗(yàn)及時(shí)性和完成率，而全國(guó)電梯檢驗(yàn)檢測(cè)人員僅有幾萬(wàn)人，“人機(jī)矛盾”日益突出，部分發(fā)達(dá)省市人均年檢驗(yàn)量達(dá)千臺(tái)以上，檢驗(yàn)任務(wù)繁重，檢驗(yàn)質(zhì)量難以保證。

根據(jù)TSGT7001-2009《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(dòng)電梯》規(guī)定：每根導(dǎo)軌應(yīng)當(dāng)至少有2個(gè)導(dǎo)軌支架，其間距一般不大于2.50m（如果間距大于2.50m應(yīng)當(dāng)有計(jì)算依據(jù)），端部短導(dǎo)軌的支架數(shù)量應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求?，F(xiàn)有的檢測(cè)方法主要使用卷尺從上至下層層測(cè)量，測(cè)量誤差大，數(shù)據(jù)記錄煩瑣，測(cè)量工序復(fù)雜，檢驗(yàn)工作風(fēng)險(xiǎn)高，自動(dòng)化程度低，無(wú)法滿足信息化、自動(dòng)化數(shù)據(jù)處理的要求，測(cè)量結(jié)果無(wú)法直接應(yīng)用與導(dǎo)軌的綜合評(píng)價(jià)和分析?？偠灾?，現(xiàn)有的檢驗(yàn)方法已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代檢驗(yàn)的需求，不利于特檢事業(yè)的健康和科學(xué)發(fā)展。為了提高檢驗(yàn)檢測(cè)效率，尤其是提高電梯導(dǎo)軌支架間距的檢測(cè)效率，現(xiàn)開(kāi)發(fā)一套專門(mén)用于檢測(cè)導(dǎo)軌支架間距的新型檢測(cè)儀器。

2 檢測(cè)儀器原理與實(shí)例操作

2.1 儀器測(cè)量原理與硬件系統(tǒng)

本文是基于ARM處理器開(kāi)發(fā)，采用激光測(cè)距傳感器對(duì)電梯轎廂位置實(shí)時(shí)檢測(cè)，通過(guò)避障傳感器檢測(cè)導(dǎo)軌支架的位置。采用無(wú)線傳輸技術(shù)，實(shí)現(xiàn)測(cè)量主機(jī)與操作端分離，方便檢驗(yàn)員在轎廂或者其他安全區(qū)域使用。這種智能方法只需轎廂從上往下運(yùn)行一次即可檢測(cè)導(dǎo)軌支架間距，代替人工使用鋼卷直尺來(lái)測(cè)量方式，測(cè)量精度高、速度快，大大提高檢驗(yàn)檢測(cè)效率。

測(cè)量原理：電梯通常包含有多列導(dǎo)軌，導(dǎo)軌主要是由導(dǎo)軌支架固定；導(dǎo)軌支架間距是通常指相鄰兩個(gè)導(dǎo)軌支架之間的垂直距離。本文通過(guò)避障傳感器檢測(cè)導(dǎo)軌支架是否存在，如存在，則觸發(fā)主機(jī)存儲(chǔ)當(dāng)前垂直激光測(cè)距模塊位置，相鄰兩個(gè)位置的差即導(dǎo)軌支架間距。

本儀器是一種測(cè)量導(dǎo)軌支架間距的儀器，主要由測(cè)量主機(jī)和操作終端組成，測(cè)量主機(jī)包含5個(gè)支架檢測(cè)模塊、垂直激光測(cè)距模塊、電源模塊、存儲(chǔ)模塊、無(wú)線傳輸模塊。支架檢測(cè)模塊由避障傳感器和磁力底座組成，避障傳感器與直接ARM的I/O連接；垂直激光測(cè)距模塊由激光測(cè)距傳感器和磁力底座組成，激光測(cè)距傳感器通過(guò)RS485接口與ARM主機(jī)連接。

平板操作終端包含無(wú)線傳輸模塊、遠(yuǎn)程傳輸模塊、打印機(jī)、實(shí)時(shí)顯示模塊。測(cè)量主機(jī)通過(guò)無(wú)線傳輸模塊與平板終端連接，檢測(cè)人員通過(guò)操作主機(jī)發(fā)送指令完成整個(gè)測(cè)量過(guò)程。移動(dòng)終端的遠(yuǎn)程傳輸模塊可以直接上傳檢測(cè)結(jié)果到遠(yuǎn)程服務(wù)器，便于數(shù)據(jù)溯源和檢測(cè)報(bào)告出具，如圖1所示。

激光測(cè)距傳感器采用深圳盈勤科技有限公司生產(chǎn)的型號(hào)為RWRFB-200傳感器。其主要技術(shù)參數(shù)：測(cè)量范圍0.2～200m，最大可達(dá)250m；分辨率1mm；測(cè)量頻率達(dá)到1000kHz，以3.0m/s額定速度的電梯進(jìn)行計(jì)算，儀器最小能識(shí)別間距3mm，小于導(dǎo)軌支架高度，滿足系統(tǒng)測(cè)量要求。

避障傳感器采用上海滬創(chuàng)實(shí)業(yè)有限公司生產(chǎn)的型號(hào)為E18-D80NK傳感器。其感應(yīng)距離3～80cm，覆蓋所有電梯轎頂護(hù)欄與導(dǎo)軌支架之間距離測(cè)量要求。

2.2 測(cè)量實(shí)例操作

儀器測(cè)量示意如圖2所示，測(cè)量時(shí)，將兩主導(dǎo)軌支架檢測(cè)模塊、兩副導(dǎo)軌支架檢測(cè)模塊及平層感應(yīng)器支架檢測(cè)模塊分別通過(guò)磁力底座吸附固定在轎頂護(hù)欄上，使兩主導(dǎo)軌支架檢測(cè)模塊的避障傳感器分別朝向轎廂兩側(cè)的主導(dǎo)軌支架，調(diào)節(jié)避障傳感器有效感應(yīng)距離，保證兩主導(dǎo)軌支架檢測(cè)模塊能有效檢測(cè)到主導(dǎo)軌支架；使兩副導(dǎo)軌支架檢測(cè)模塊的避障傳感器分別朝向轎廂兩副導(dǎo)軌支架，調(diào)節(jié)避障傳感器有效感應(yīng)距離，保證副導(dǎo)軌支架檢測(cè)模塊能有效檢測(cè)到副導(dǎo)軌支架；同時(shí)調(diào)整平層感應(yīng)器支架檢測(cè)模塊實(shí)現(xiàn)平層感應(yīng)器支架的檢測(cè)；垂直激光測(cè)距模塊通過(guò)磁力底座吸附，固定在轎廂頂上，激光器垂直朝向電梯井道頂部。

圖2 儀器測(cè)量示意圖

垂直激光測(cè)距模塊用于實(shí)時(shí)記錄轎廂在井道中的垂直位置，主導(dǎo)軌支架檢測(cè)模塊用于檢測(cè)主導(dǎo)軌支架是否存在，并將檢測(cè)信號(hào)反饋給處理器；副導(dǎo)軌支架檢測(cè)模塊用于檢測(cè)副導(dǎo)軌支架是否存在，并將檢測(cè)信號(hào)反饋給處理器；平層感應(yīng)器支架檢測(cè)模塊用于檢測(cè)平層感應(yīng)器支架是否存在，并將檢測(cè)信號(hào)反饋給處理器。

操作人員操作電梯從底層運(yùn)行至頂層，當(dāng)任一主導(dǎo)軌支架檢測(cè)模塊和平層感應(yīng)器支架檢測(cè)模塊同時(shí)產(chǎn)生支架存在信號(hào)時(shí)，說(shuō)明主導(dǎo)軌支架檢測(cè)模塊檢測(cè)到的是平層感應(yīng)器支架，處理器不需要發(fā)出記錄指令；當(dāng)主導(dǎo)軌支架檢測(cè)模塊產(chǎn)生支架存在信號(hào)時(shí)，而平層感應(yīng)器支架檢測(cè)模塊沒(méi)有任何信號(hào)時(shí)，則說(shuō)明主導(dǎo)軌支架檢測(cè)模塊檢測(cè)到是主導(dǎo)軌支架，處理器發(fā)出記錄指令，垂直激光測(cè)距模塊測(cè)量值與相對(duì)應(yīng)導(dǎo)軌列號(hào)存入儲(chǔ)存模塊；對(duì)任一副導(dǎo)軌支架檢測(cè)模塊產(chǎn)生支架存在信號(hào)時(shí)，則處理器發(fā)出記錄指令，垂直激光測(cè)距模塊測(cè)量值與相對(duì)應(yīng)導(dǎo)軌列號(hào)存入儲(chǔ)存模塊。當(dāng)電梯運(yùn)行至頂層停止時(shí)，儲(chǔ)存模塊已完成四列導(dǎo)軌支架的垂直方向位置記錄，點(diǎn)擊手持操作終端的“測(cè)量結(jié)果”按鈕，處理器根據(jù)導(dǎo)軌列號(hào)相同原則進(jìn)行數(shù)據(jù)分組，并對(duì)組內(nèi)數(shù)據(jù)按記錄時(shí)間排序，同組的數(shù)據(jù)即是同列導(dǎo)軌測(cè)量所得，組內(nèi)相鄰兩個(gè)數(shù)據(jù)的差即為導(dǎo)軌支架間距，最后四列導(dǎo)軌支架間距測(cè)量結(jié)果傳輸?shù)綌?shù)據(jù)展示模塊顯示。

電梯導(dǎo)軌支架間距的數(shù)值傳輸?shù)絻?chǔ)存模塊存儲(chǔ)，處理器可根據(jù)電梯導(dǎo)軌支架間距的數(shù)值繪制柱形圖，同時(shí)通過(guò)無(wú)線傳輸模塊傳輸?shù)綌?shù)據(jù)展示模塊顯示，根據(jù)柱形圖中設(shè)有2.5m閥數(shù)值虛線用于判定電梯導(dǎo)軌支架間距是否超標(biāo)，超閥數(shù)值虛線范圍則相應(yīng)的柱形進(jìn)行紅色提示。此外，還可以通過(guò)數(shù)據(jù)打印模塊將間距的數(shù)值的柱形圖打印出來(lái)，便于檢測(cè)人員研究及分析。遠(yuǎn)程傳輸模塊還可以將間距的數(shù)值傳輸至遠(yuǎn)程終端。

3 應(yīng)用與創(chuàng)新

截至2021年年底，我國(guó)共有電梯879.98萬(wàn)臺(tái)，特種設(shè)備綜合性檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)400多家、數(shù)千家電梯制造安裝維保單位，電梯的檢驗(yàn)檢測(cè)、廠家和自檢等單位人機(jī)矛盾越來(lái)越突出，傳統(tǒng)的檢驗(yàn)檢測(cè)方法不論在精度、效率等方面都難以滿足檢驗(yàn)檢測(cè)市場(chǎng)的需求。2023年，電梯檢測(cè)市場(chǎng)將全面放開(kāi)，檢驗(yàn)工作商業(yè)性行為已經(jīng)是趨勢(shì)，檢驗(yàn)市場(chǎng)急需智能化檢測(cè)儀器提高檢測(cè)效率，增強(qiáng)檢測(cè)數(shù)據(jù)可塑性。

本文設(shè)計(jì)的高效智能、便捷可靠的電梯導(dǎo)軌支架間距快速檢測(cè)儀將有效解決傳統(tǒng)檢驗(yàn)檢測(cè)方法的不足，極大地提高了檢驗(yàn)檢測(cè)效率，滿足檢驗(yàn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)，電梯制造安裝維保單位等相關(guān)單位的需求。

當(dāng)前電梯各相關(guān)單位在導(dǎo)軌支架間距方面的檢驗(yàn)檢測(cè)方法落后，效率較低，誤差較大，迫切需要智能檢測(cè)技術(shù)在電梯檢測(cè)行業(yè)的推廣使用，促使電梯檢驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)向信息化、智能化、智慧化發(fā)展，最終實(shí)現(xiàn)代替人工完成電梯的檢驗(yàn)檢測(cè)。本檢測(cè)儀器不僅降低了檢驗(yàn)檢測(cè)的成本，提高了檢驗(yàn)檢測(cè)效率，同時(shí)支持實(shí)時(shí)在線檢測(cè)，為電梯的智能化、智慧化檢驗(yàn)檢測(cè)提供可靠的數(shù)據(jù)服務(wù)。

4 結(jié)語(yǔ)

電梯檢測(cè)是保障電梯安全運(yùn)行的重要手段，檢測(cè)人員應(yīng)對(duì)電梯檢測(cè)工作的環(huán)節(jié)與內(nèi)容進(jìn)行科學(xué)準(zhǔn)確的把握。該檢測(cè)儀器利用測(cè)距傳感器和ARM嵌入開(kāi)發(fā)技術(shù)對(duì)電梯導(dǎo)軌支架間距的測(cè)量進(jìn)行創(chuàng)新嘗試，成功解決了現(xiàn)有檢測(cè)方式存在的檢測(cè)效率低、檢測(cè)工作風(fēng)險(xiǎn)高、自動(dòng)化程度低，無(wú)法滿足檢驗(yàn)信息化管理需求等難題，該儀器的使用大大提高了高層建筑中對(duì)電梯導(dǎo)軌支架間距的測(cè)量效率，同時(shí)還有效地保障了檢驗(yàn)人員的安全，對(duì)推動(dòng)電梯檢測(cè)行業(yè)向更便捷、更安全的方向發(fā)展有積極作用。