本實用新型屬于電梯測控技術領域，更具體地涉及一種電梯故障診斷裝置、和用于電梯故障診斷的控制器。

背景技術：

目前，中國已成為世界上電梯保有量最大的國家，而電梯安全問題卻日益突出。據(jù)國家質(zhì)檢總局統(tǒng)計，從2003年至今，電梯的安全事故一直在八大類特種設備中排前三名。據(jù)統(tǒng)計，諸多導致電梯安全隱患的因素中，制造質(zhì)量占16％，安裝占24％，而保養(yǎng)和使用問題高達60％?，F(xiàn)在的電梯檢修系統(tǒng)，需要在出現(xiàn)故障后，由檢修人員到現(xiàn)場進行故障判斷解決。而由于電梯故障多樣和地域限制，并不能快捷、高效地發(fā)現(xiàn)和解決問題。

技術實現(xiàn)要素：

較新型號的電梯在出廠時可能安裝有傳感器，這些傳感器能夠檢測電梯運行過程中的參數(shù)，并輸出所檢測的參數(shù)以供電梯的操作維護人員判斷電梯是否存在故障。但是，所檢測的參數(shù)以及輸出這些參數(shù)的方式等與電梯的結(jié)構(gòu)、原理等有關，不同的電梯廠商甚至不同的電梯型號可能采用不同的參數(shù)。而且，大量的老式電梯甚至根本無法提供這樣的參數(shù)。這使得監(jiān)督電梯的運行狀態(tài)以及在發(fā)生事故后判斷事故原因等非常不便。

本實用新型提供了一種電梯故障診斷裝置以及控制器。

根據(jù)本實用新型的一方面，提供了一種電梯故障診斷裝置，該電梯故障診斷裝置包括抱閘剎車運行檢測單元，所述抱閘剎車運行檢測單元用于檢測抱閘動作的振動信號；以及主控制器，連接到所述抱閘剎車運行檢測單元，用于對抱閘動作的振動信號進行處理，從而判斷抱閘剎車運行質(zhì) 量，并且將判斷結(jié)果發(fā)送給顯示單元。

根據(jù)一種實施例，所述抱閘動作的振動信號包括左右抱閘的開/合閘動作振動信號。

根據(jù)一種實施例，抱閘剎車運行檢測單元包括設置在抱閘上的加速度傳感器，用于檢測左右抱閘的開/合閘動作的加速度。

根據(jù)一種實施例，主控制器用于根據(jù)左右抱閘的開/合閘動作振動信號獲得左右抱閘開/合閘動作的起始時刻和停止時刻，和/或獲得開閘動作信號的脈寬。

根據(jù)一種實施例，主控制器用于通過所述的開/合閘動作的加速度獲得能量譜密度。

根據(jù)一種實施例，電梯故障診斷裝置還可以包括轎廂垂直運行檢測單元，所述轎廂垂直運行檢測單元用于采集電梯轎廂的垂直運行速度。

根據(jù)一種實施例，主控制器還可以用于根據(jù)左右抱閘的開/合閘動作的加速度信號以及所述電梯轎廂的垂直運行速度信號，判斷電梯的曳引輪的繩槽與曳引鋼絲繩之間的摩擦系數(shù)。

根據(jù)一種實施例，電梯故障診斷裝置還可以包括電梯門鎖回路檢測單元，所述電梯門鎖回路檢測單元被設置為串聯(lián)或并聯(lián)在門鎖回路中，用于測量門鎖回路的電阻值。

根據(jù)一種實施例，電梯門鎖回路檢測單元可以被設置為串聯(lián)在門鎖回路中，用于測量門鎖回路的電阻值。

根據(jù)一種實施例，電梯故障診斷裝置還可以包括電梯安全回路檢測單元，所述電梯安全回路檢測單元被設置為串聯(lián)或并聯(lián)在安全回路中，用于測量安全回路的電阻值。

根據(jù)一種實施例，電梯安全回路檢測單元被設置為串聯(lián)在安全回路中，用于測量安全回路的電阻值。

根據(jù)一種實施例，電梯故障診斷裝置還可以包括以下至少一項：晃動檢測單元，用于采集電梯轎廂的水平振動信號；電梯異響檢測單元，用于采集電梯運行期間產(chǎn)生的音頻信號；樓層平層檢測單元，用于測量電梯轎廂平層結(jié)果。

根據(jù)一種實施例，電梯故障診斷裝置還可以包括報警單元，用于當判斷結(jié)果超出運行質(zhì)量閾值時，主控制器向報警單元發(fā)出報警信號。

根據(jù)一種實施例，顯示單元相對于電梯位于遠程。

根據(jù)本實用新型的另一方面，提供了一種用于電梯故障診斷的控制器，包括接收裝置，用于接收抱電梯的抱閘動作的振動信號；處理裝置，連接到所述接收裝置，用于對抱閘動作的振動信號進行處理；判斷裝置，連接到所述處理裝置，用于根據(jù)所述處理的結(jié)果判斷電梯是否存在故障。

根據(jù)一種實施例，抱閘動作的振動信號包括左右抱閘的開/合閘動作振動信號，所述處理裝置用于根據(jù)左右抱閘的開/合閘動作振動信號獲得左右抱閘開/合閘動作的起始時刻和停止時刻，和/或獲得開閘動作信號的脈寬。

根據(jù)一種實施例，抱閘動作的振動信號包括左右抱閘的開/合閘動作的加速度，所述處理裝置用于通過對所述加速度進行傅里葉變換來獲得能量譜密度。

根據(jù)一種實施例，接收裝置還可以用于接收電梯轎廂的垂直運行速度信號。

根據(jù)一種實施例，處理裝置還可以用于根據(jù)所述加速度以及所述垂直運行速度信號，獲得電梯的曳引輪的繩槽與曳引鋼絲繩之間的摩擦系數(shù)。

該診斷系統(tǒng)與方法能夠便于維護人員對電梯故障的定位和解決；并且能分析電梯監(jiān)視的各部分實時狀態(tài)而預測故障的發(fā)生，提出維修警告，從而將電梯的重大故障防患于未然。

附圖說明

通過參考附圖會更加清楚地理解本實用新型的特征和優(yōu)點，附圖是示意性的而不應理解為對本實用新型進行任何限制，在附圖中：

圖1示出根據(jù)本實用新型的電梯故障診斷裝置的一個實施例的框圖；

圖2示出根據(jù)本實用新型的抱閘剎車運行檢測單元的一個實施例的俯視示意圖；

圖3示出根據(jù)本實用新型的用于電梯故障診斷的控制器的一個實施例 的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面將詳細描述本實用新型的各個方面的特征和示例性實施例。在下面的詳細描述中，提出了許多具體細節(jié)，以便提供對本實用新型的全面理解。但是，對于本領域技術人員來說很明顯的是，本實用新型可以在不需要這些具體細節(jié)中的一些細節(jié)的情況下實施。下面對實施例的描述僅僅是為了通過示出本實用新型的示例來提供對本實用新型的更好的理解。本實用新型決不限于下面所提出的任何具體配置和方法，而是在不脫離本實用新型的精神的前提下覆蓋了元素、部件和算法的任何修改、替換和改進。在附圖和下面的描述中，沒有示出公知的結(jié)構(gòu)和技術，以便避免對本實用新型造成不必要的模糊。

下面結(jié)合附圖，詳細描述根據(jù)本實用新型實施例的電梯故障診斷裝置以及控制器。

圖1示出根據(jù)本實用新型的電梯故障診斷裝置的一個實施例的框圖。如圖1所示，該電梯故障診斷裝置包括抱閘剎車運行檢測單元101和主控制器108。抱閘剎車運行檢測單元101用于檢測抱閘動作的振動信號。主控制器108連接到抱閘剎車運行檢測單元101，用于對抱閘動作的振動信號進行處理，從而判斷抱閘剎車運行質(zhì)量，并且將判斷結(jié)果發(fā)送給顯示單元110。顯示單元110用于顯示所述主控制器108發(fā)來的判斷結(jié)果。主控制器108可以設在電梯轎廂的內(nèi)部或外部，也可以設在電梯安裝間中，還可以相對于電梯位于遠程，例如設置在電梯的監(jiān)控室中。

在一種實施例中，顯示單元110可以相對于電梯位于遠程。例如，顯示單元110可以設置在電梯的監(jiān)控室中。根據(jù)需要，監(jiān)控室中還可以設置存儲單元109、報警單元111等。主控制器108在判斷結(jié)果超出運行質(zhì)量閾值時，可以向報警單元111發(fā)出報警信號，以由報警單元111通知電梯的操作維護人員。存儲單元109可以隨時間存儲主控制器108的判斷結(jié)果，以提供關于電梯運行質(zhì)量的長期統(tǒng)計數(shù)據(jù)。此外，在一個實施例中，主控制器108通過無線通信的方式與遠程服務器上的報警單元111、顯示 單元110、存儲單元109相連接，從而能夠便于維護人員對電梯故障的定位和解決；并且能分析電梯監(jiān)視的抱閘剎車運行部分實時狀態(tài)而預測故障的發(fā)生，提出維修警告，從而將電梯的重大故障防患于未然。

圖2示出抱閘剎車運行檢測單元的一個實施例的俯視示意圖。抱閘剎車運行檢測單元101可以包括設置在電梯抱閘上的振動傳感器1015。振動傳感器1015可以設置在抱閘閘臂1012上，例如可以設置在電梯抱閘閘臂1012的上側(cè)。振動傳感器1015也可以設置在抱閘的閘瓦1013或閘皮1014等部位。

在一個實施例中，抱閘動作的振動信號包括左右抱閘的開/合閘動作振動信號。加速度傳感器可以檢測左右抱閘的開/合閘動作的加速度。主控制器108可以從左右抱閘的開/合閘動作的振動信號提取出左右抱閘的開/合閘動作的起始時刻t_0L、t_0R、和停止時刻t_1L、t_1R、還可以計算開/合閘動作信號的脈寬Δt_L、Δt_R、(例如通過Δt_L＝t_1L-t_0L等)。主控制器108可判斷左右抱閘開/合閘動作是否存在時延。抱閘動作延時時間是給電動機扭矩后打開抱閘的延時時間，電梯抱閘的作用是當電梯轎廂處于靜止且馬達處于失電狀態(tài)下防止電梯再移動的機電裝置。在某些控制形式中，它會在馬達斷電時剎住電梯。它的控制方式一般是得電時抱閘松開，失電時抱閘抱緊。如上所述，抱閘剎車運行檢測單元101通過提取出左右抱閘的開/合閘動作的起始時刻t_0L、t_0R、和停止時刻t_1L、t_1R、從而有效判斷電梯的左右抱閘的開/合閘動作的動作是否一致，抱閘動作是否存在時延，并針對以上結(jié)果及時對電梯是否需要維護進行預判，提高電梯的安全性和電梯維保的時效性。

在一種實施例中，根據(jù)加速度振動傳感器1015檢測到的開/合閘動作的加速度a，可知抱閘抱住滑輪的有用摩擦力為F＝μF_N＝μma，其中μ是曳引輪的繩槽曳引鋼絲繩的摩擦系數(shù)，F(xiàn)_N為抱閘壓力，m為質(zhì)量。而根據(jù)電梯曳引機結(jié)構(gòu)，開閘所受合力即有用摩擦力＝摩擦系數(shù)*(制動力-彈簧彈力-阻力)，合閘所受合力即有用摩擦力＝摩擦系數(shù)*(彈簧彈力-阻力)。因為上式中質(zhì)量m保持不變，摩擦系數(shù)μ與鋼絲繩和曳引輪的表面材質(zhì)有關系，當二者未發(fā)生磨損時，μ可認為保持不變；因此F的變化可轉(zhuǎn)化為加速度a的變化。

設加速度傳感器輸出加速度信號為f_T(t)，f_T(t)的傅里葉變換為F_T(ω)，根據(jù)帕塞瓦爾定理，f_T(t)的能量其中，G(f)＝|F_T(ω)|²稱為能量譜密度。

$F_T\left(\mathrm{\ω}\right)=\underset{-\mathrm{\∞}}{\overset{+\mathrm{\∞}}{\∫}}{f}_T\left(t\right)e^{-iwt}dt$

因此，

因此對所測加速度值，可通過例如傅里葉變換方式求積分，獲得能量譜密度。

根據(jù)左右開/合閘的脈寬、能量譜密度是否正常，可以判斷抱閘壓力是否正常，得到抱閘剎車運行質(zhì)量。并可以根據(jù)以上結(jié)果及時對電梯是否需要維護進行預判，提高電梯的安全性能。

在一個實施例中，電梯故障診斷裝置還包括轎廂垂直運行檢測單元106，所述轎廂垂直運行檢測單元106用于采集電梯轎廂的垂直運行速度?？梢詫I廂垂直運行信號設置安全維護閾值和預警閾值，若維護期間，轎廂的垂直運行速度超出安全維護閾值，則提出警報，例如主控制器108可以向報警單元111發(fā)出報警信號；若電梯正常運行期間，轎廂的垂直運行速度超出預警閾值，速度過快或過慢，則提出警報，例如主控制器108向報警單元111發(fā)出報警信號，提醒維保人員需進行維護。

在一個實施例中，主控制器根據(jù)所述左右抱閘的開/合閘動作的加速度信號以及電梯轎廂的垂直運行速度信號，判斷曳引輪的繩槽與曳引鋼絲繩之間的摩擦系數(shù)。這種判斷例如可以實時地進行。電動機轉(zhuǎn)動時由于曳引輪的繩槽與曳引鋼絲繩之間的摩擦力，帶動鋼絲繩使轎廂與對重作相對運動，轎廂在井道中沿導軌上下運行。該摩擦力F＝μma，其中a是上述抱閘上的傳感器輸出的信號，抱閘剎車運行檢測單元可以實時監(jiān)測a的變化，m是質(zhì)量保持不變。實際電梯使用時，鋼絲繩與曳引輪會產(chǎn)生磨損，需要及時維護。電梯的垂直運行速度與摩擦力F息息相關，當抱閘正常時，加速度信號a是正常的，則轎廂的垂直運行速度的異常情況可由摩擦系數(shù)μ決定。當鋼絲繩與曳引輪表面磨損導致μ值變大，則轎廂的垂直運行速度會變慢；相反，若μ值變小，則轎廂的垂直運行速度會變快。因 此，可通過實時監(jiān)測轎廂的垂直運行速度反推出μ值的大小，從而得到鋼絲繩與曳引輪表面磨損情況。在一個實施例中，對轎廂的垂直運行速度設置預警閾值。在預警閾值范圍內(nèi)，判斷摩擦系數(shù)正常，鋼絲繩與曳引輪表面未嚴重磨損；超過閾值，則發(fā)出預警，主控制器108向報警單元111發(fā)出報警信號，通知報警單元111進行報警。提示維保人員對鋼絲繩和曳引輪進行保養(yǎng)、維修。聯(lián)合抱閘加速度與轎廂的垂直運行速度，可綜合判斷抱閘壓力、鋼絲繩與曳引輪表面磨損情況，防止蹲底、沖頂、溜車等狀況。

在一個實施例中，電梯故障診斷裝置還包括電梯門鎖回路檢測單元102，所述電梯門鎖回路檢測單元102被設置為串聯(lián)或并聯(lián)在門鎖回路中，用于測量門鎖回路的電阻值。在主控制器中可以對轎廂運行中門鎖回路的電阻值設置預警閾值和安全閾值，所述的主控制器108對電梯門鎖回路檢測單元102檢測的結(jié)果與所述的預警閾值和安全閾值進行比較，并將結(jié)果發(fā)送給存儲與顯示單元109、110，當回路電阻值超過預警閾值時，發(fā)出預警信號，提示回路開關可能磨損、灰塵過多等原因，維保人員需進行保養(yǎng)，當回路電阻值無窮大時，則回路開關損壞，轎廂無法運行，維保人員需進行維修；當回路電阻值屬于安全閾值時，結(jié)合轎廂運行速度，當轎廂運行速度超出維修速度時(維修速度通常是個很低的速度，表明電梯處在維修狀態(tài))，主控制器108向報警單元111發(fā)出報警信號，通知報警單元111進行報警，提示維修人員和乘客。在一個實施例中，為了更安全起見，電梯門鎖回路檢測單元102被串聯(lián)在門鎖回路中，而不選擇并聯(lián)方式，防止測量模塊自身損壞引起的短路。

在一個實施例中，電梯故障診斷裝置還包括電梯安全回路檢測單元103，所述電梯安全回路檢測單元103被設置為串聯(lián)或并聯(lián)在安全回路中，用于測量安全回路的電阻值。主控制器中可以對轎廂運行中安全回路的電阻值設置預警閾值和安全閾值，所述的主控制器108對電梯安全回路檢測單元103檢測的結(jié)果與所述的預警閾值和安全閾值進行比較，并可以將結(jié)果發(fā)送給存儲與顯示單元109、110，當回路電阻值超過預警閾值時，發(fā)出預警信號，提示回路開關可能磨損、灰塵過多等原因，維保人員需進 行保養(yǎng)，當回路電阻值無窮大時，則回路開關損壞，轎廂無法運行，維保人員需進行維修；當回路電阻值屬于安全閾值時，結(jié)合轎廂運行速度，當轎廂運行速度超出維修速度時，主控制器108向報警單元111發(fā)出報警信號，通知報警單元111進行報警，提示維修人員和乘客。此外，根據(jù)一種實施例，所述的電梯故障診斷裝置可以包括相對于電梯位于遠程的終端，該終端可以包括所述存儲、顯示單元以及報警單元，從而可以對電梯的安全回路進行遠程的監(jiān)控。在一個實施例中，電梯安全回路檢測單元103串聯(lián)在安全回路中，而不選擇并聯(lián)方式，防止測量模塊自身損壞引起的短路。

在一個實施例中，電梯故障診斷裝置還包括電梯異響檢測單元104，所述電梯異響檢測單元104用于采集電梯運行期間產(chǎn)生的音頻信號，所述電梯異響檢測單元例如可以設置在轎廂的外部。在一個實施例中，所述的電梯異響檢測單元可以設置在轎廂外部的頂部和/或電梯井道內(nèi)部。

在一個實施例中，主控制器108對音頻信號進行分離和提取，剔除無用音頻信號的干擾。音頻信號是帶有語音、音樂和音效的有規(guī)律的聲波的頻率、幅度變化結(jié)果載體。根據(jù)聲波的特征，可把音頻結(jié)果分類為規(guī)則音頻和不規(guī)則聲音。其中規(guī)則音頻又可以分為語音、音樂和音效。規(guī)則音頻是一種連續(xù)變化的模擬信號，可用一條連續(xù)的曲線來表示，稱為聲波。聲音的三個要素是音調(diào)、音強和音色。聲波或正弦波有三個重要參數(shù)：頻率ω0、幅度An和相位ψn，這也就決定了音頻信號的特征?？梢愿鶕?jù)音頻信號的特征利用現(xiàn)有的音頻分離設備剔除檢測到的音頻信號的無用音頻例如風和人引起的聲音；并且，實時計算聲音聲強。當聲強超過設定閾值，提出預警；并且對音頻數(shù)據(jù)進行保存、診斷和分析，檢查電梯部件是否磨損和異物阻礙等異常。并針對以上結(jié)果及時對電梯是否需要維護進行預判，防患于未然。

在一個實施例中，電梯故障診斷裝置還包括電梯轎廂的晃動檢測單元105，所述電梯轎廂的晃動檢測單元105用于采集電梯轎廂的水平振動信號。在一個實施例中，主控制器108對電梯轎廂的晃動檢測單元105檢測的結(jié)果與設定的經(jīng)驗閾值進行比較，并將結(jié)果發(fā)送給存儲與顯示單元 109、110，當水平振動信號超出閾值范圍時，說明導靴磨損、導軌不垂直等水平晃動相關設備異常。導靴是電梯導軌與轎廂之間的可以滑動的部件，例如尼龍塊，它可以將轎廂固定在導軌上，讓轎廂只可以上下移動。導靴上部還可以有油杯，減少靴襯與導軌的摩擦力。導靴磨損會導致電梯的水平晃動，嚴重威脅電梯的使用安全，維保人員需進行維護。主控制器108向報警單元111發(fā)出報警信號，通知報警單元111進行報警。

在一個實施例中，電梯故障診斷裝置還包括樓層平層檢測單元108，所述樓層平層檢測單元108例如通過電梯平層開關和轉(zhuǎn)速脈沖測量電梯轎廂平層結(jié)果。在一個實施例中，主控制器108對電梯樓層平層檢測單元108檢測的結(jié)果與設定的經(jīng)驗閾值進行比較，主控制器108向報警單元111發(fā)出報警信號，通知報警單元111進行報警。

根據(jù)本申請各種實施例的電梯故障診斷裝置能夠快速診斷電梯故障的位置及問題，便于維護人員高效解決問題和保護乘梯人和設備的安全；并且，對未發(fā)生故障提出預警，減少電梯事故的發(fā)生。根據(jù)各種實施例的電梯故障診斷裝置對于不同廠商、不同型號的電梯都可以適用，而且能夠加裝到老式電梯上，從而允許監(jiān)管部門或第三方更好地監(jiān)管電梯的運行狀態(tài)和確定事故責任。

圖3示出了根據(jù)一種實施例，用于電梯故障診斷的控制器300的示例性結(jié)構(gòu)。控制器300可以作為圖1中的總控制器108。如圖3所示，控制器300可以包括接收裝置310、處理裝置320和判斷裝置330。接收裝置310用于接收電梯的抱閘動作的振動信號。處理裝置320連接到接收裝置310，用于對抱閘動作的振動信號進行處理。判斷裝置330連接到處理裝置320，用于根據(jù)所述處理的結(jié)果判斷電梯是否存在故障。如上文結(jié)合圖1所述，接收裝置310接收的抱閘動作的振動信號可以包括左右抱閘的開/合閘動作振動信號，處理裝置320可以根據(jù)左右抱閘的開/合閘動作振動信號獲得左右抱閘開/合閘動作的起始時刻和停止時刻，和/或獲得開閘動作信號的脈寬。替代地或者另外地，接收裝置310接收的抱閘動作的振動信號也可以包括左右抱閘的開/合閘動作的加速度，處理裝置320可以通過對所述加速度進行傅里葉變換來獲得能量譜密度。接收裝置310還可以接收 電梯轎廂的垂直運行速度信號。處理裝置320可以根據(jù)左右抱閘的開/合閘動作的加速度以及所述垂直運行速度信號，獲得電梯的曳引輪的繩槽與曳引鋼絲繩之間的摩擦系數(shù)。判斷裝置330可以根據(jù)處理裝置320所獲得的結(jié)果和控制器300中預設的一個或多個閾值，來了解電梯的抱閘剎車運行質(zhì)量、曳引輪的繩槽與曳引鋼絲繩之間的摩擦系數(shù)等狀況，以判斷電梯是否存在故障。判斷結(jié)果可以例如通過有線或無線的方式發(fā)送給遠程的監(jiān)視終端，用于顯示、存儲或報警的目的。

本領域技術人員可以理解，控制器300可以使用軟件、硬件和/或固件的方式來實現(xiàn)。例如，在一種實施例中，控制器300可以在信息處理設備中通過程序指令來實現(xiàn)，這些程序指令可以被存儲在該信息處理設備的非易失性存儲器中，并且在由該信息處理設備的一個或多個處理器執(zhí)行時使該信息處理設備實現(xiàn)相應的接收裝置、處理裝置和判斷裝置。這些程序指令可以被包含在以源代碼、目標代碼、中間代碼等形式存在并能夠以編譯或解釋方式執(zhí)行的可執(zhí)行文件或APP中。在另一種實施例中，控制器300可以由硬連線電路實現(xiàn)，其中的接收裝置、處理裝置和判斷裝置可以是彼此分立并連接的電路，也可以集成在一起。

應當注意，在權(quán)利要求中，單詞“包含”或“包括”并不排除存在未列在權(quán)利要求中的元件或組件。位于元件或組件之前的冠詞“一”或“一個”也并不排除存在多個這樣的元件或組件的情況。

此外，還應當注意，本說明書中使用的語言主要是為了可讀性和教導的目的而選擇的，而不是為了解釋或者限定本實用新型的主題而選擇的。因此，在不偏離所附權(quán)利要求書的范圍和精神的情況下，對于本技術領域的普通技術人員來說許多修改和變更都是顯而易見的。關于本實用新型的范圍，說明書中所做的描述都是說明性的，而非限制性的，本實用新型的范圍由所附權(quán)利要求書限定。