基于二維激光傳感器的自動(dòng)扶梯安全控制系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于自動(dòng)扶梯安全保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于二維激光傳感器的自動(dòng)扶梯安全控制系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著中國(guó)公共交通型自動(dòng)扶梯、自動(dòng)人行道數(shù)量的增加。同時(shí)受制造業(yè)水平和生產(chǎn)技術(shù)條件的限制，發(fā)現(xiàn)一些特定安全事故呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)。這引起了政府部門的重視，也對(duì)今后公共交通型自動(dòng)扶梯安全使用提出了更高要求。
[0003]IP(INGRESS PROTECT1N)防護(hù)等級(jí)系統(tǒng)是由 INTERNAT1NALELECTROTECHNICAL COMMISS1N)國(guó)際電工委員會(huì)起草，將電器依其防塵防濕氣之特性加以分級(jí)。這里所指的外物含工具，人的手指等均不可接觸到電器內(nèi)之帶電部分，以免受觸電、機(jī)械傷害。
[0004]國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 16899-2011中只對(duì)下述幾種自動(dòng)扶梯主要部件進(jìn)行過IP描述；①工作制動(dòng)器IP54、②電氣控制柜的防護(hù)設(shè)計(jì)IP55、③變頻器IP55、④電動(dòng)機(jī)IP55。對(duì)梯級(jí)與圍裙板間隙的機(jī)械防護(hù)IP未做過描述。
[0005]據(jù)了解，自動(dòng)扶梯梯級(jí)與圍裙板夾人事故占到總事故類型17%，人員傷者數(shù)字僅次于近年我國(guó)發(fā)生的逆轉(zhuǎn)事故。據(jù)保守估計(jì)，這一比例隱藏了產(chǎn)權(quán)單位出于商業(yè)名譽(yù)方面的考慮，實(shí)際比例遠(yuǎn)不止于此。
[0006]梯級(jí)與圍裙板機(jī)械防夾裝置，雖在企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中有所描述，但從實(shí)際保護(hù)效果上看，在安全方面有避重就輕之嫌。在于發(fā)生梯級(jí)夾人時(shí)極易導(dǎo)致發(fā)生梳齒板二次擠壓事故。因此，從安全角度上說，光采用機(jī)械防夾裝置還根本不夠。
[0007]國(guó)內(nèi)目前主要采用的機(jī)械防護(hù)裝置有；填充板裝置、膠條防夾裝置、安全刷防夾裝置等。其優(yōu)點(diǎn)是設(shè)計(jì)簡(jiǎn)約，安裝方便。缺點(diǎn)是受安裝尺寸技術(shù)要求較高，安裝不正確較難達(dá)到相應(yīng)安全要求。
[0008]國(guó)內(nèi)目前主要采用的電氣防護(hù)裝置有；圍裙板微動(dòng)開關(guān)(合同中選配)、帶防護(hù)梯級(jí)的新型技術(shù)NextStep自動(dòng)扶梯。
[0009]NextStep自動(dòng)扶梯(OTIS)的主要技術(shù)是，圍裙板與梯級(jí)同步運(yùn)行。這樣就解決了圍裙板與梯級(jí)之間異物卡入的風(fēng)險(xiǎn)。但售價(jià)較貴，目前只在歐美少數(shù)國(guó)家中有所使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的發(fā)明目的是:為了解決現(xiàn)有技術(shù)中自動(dòng)扶梯安全性較低及成本較高等問題，本發(fā)明提出了一種基于二維激光傳感器的自動(dòng)扶梯安全控制系統(tǒng)及方法。
[0011]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種基于二維激光傳感器的自動(dòng)扶梯安全控制系統(tǒng)，包括:
[0012]二維激光傳感器，用于監(jiān)測(cè)自動(dòng)扶梯梯級(jí)的位移量；
[0013]數(shù)據(jù)處理裝置，用于對(duì)二維激光傳感器監(jiān)測(cè)得到的自動(dòng)扶梯梯級(jí)位移量進(jìn)行處理，判斷是否超出設(shè)定閾值并發(fā)出報(bào)警信號(hào)；
[0014]及控制裝置，用于根據(jù)數(shù)據(jù)處理裝置發(fā)出的報(bào)警信號(hào)切斷安全回路，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)扶梯的緊急制動(dòng)功能；
[0015]所述二維激光傳感器與數(shù)據(jù)處理裝置、數(shù)據(jù)處理裝置與控制裝置通訊連接。
[0016]進(jìn)一步地，所述二維激光傳感器安裝在桁架內(nèi)。
[0017]進(jìn)一步地，所述二維激光傳感器的發(fā)射角包括二維激光傳感器工作支路的所有梯級(jí)。
[0018]進(jìn)一步地，所述自動(dòng)扶梯梯級(jí)的位移量包括橫向位移量和縱向位移量。
[0019]進(jìn)一步地，所述數(shù)據(jù)處理裝置具體用于根據(jù)自動(dòng)扶梯梯級(jí)橫向位移量和縱向位移量分別得到梯級(jí)的橫向跳動(dòng)量和縱向跳動(dòng)量，判斷梯級(jí)的橫向跳動(dòng)量和縱向跳動(dòng)量是否超出設(shè)定閾值；若梯級(jí)的橫向跳動(dòng)量和縱向跳動(dòng)量都沒有超出設(shè)定閾值，則說明自動(dòng)扶梯運(yùn)行正常；若梯級(jí)的橫向跳動(dòng)量或縱向跳動(dòng)量超出設(shè)定閾值，則說明自動(dòng)扶梯運(yùn)行出現(xiàn)異常，并發(fā)出報(bào)警信號(hào)。
[0020]進(jìn)一步地，所述根據(jù)自動(dòng)扶梯梯級(jí)橫向位移量和縱向位移量分別得到梯級(jí)的橫向跳動(dòng)量和縱向跳動(dòng)量，具體為:根據(jù)自動(dòng)扶梯每一個(gè)梯級(jí)的的橫向位移量和縱向位移量選取得到橫向位移量的最大值和最小值及縱向位移量的最大值和最小值，橫向位移量的最大值和最小值的差值及縱向位移量的最大值和最小值的差值即為梯級(jí)的橫向跳動(dòng)量和縱向跳動(dòng)量。
[0021]本發(fā)明人還提出了一種基于二維激光傳感器的自動(dòng)扶梯安全控制方法，包括以下步驟:
[0022]A、利用二維激光傳感器監(jiān)測(cè)自動(dòng)扶梯每一個(gè)梯級(jí)的位移量，并將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)送至數(shù)據(jù)處理裝置；
[0023]B、利用數(shù)據(jù)處理裝置接收步驟A中二維激光傳感器發(fā)送的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，進(jìn)行處理后判斷是否超出設(shè)定閾值；若沒有超出設(shè)定閾值，則說明自動(dòng)扶梯運(yùn)行正常，操作結(jié)束；若超出設(shè)定閾值，則說明自動(dòng)扶梯運(yùn)行異常，并發(fā)送報(bào)警信號(hào)至控制裝置；
[0024]C、利用控制裝置接收步驟B中發(fā)送的報(bào)警信號(hào)，并根據(jù)報(bào)警信號(hào)切斷安全回路，控制自動(dòng)扶梯的緊急制動(dòng)。
[0025]進(jìn)一步地，所述步驟A中梯級(jí)的位移量包括橫向位移量和縱向位移量。
[0026]進(jìn)一步地，所述步驟B中利用數(shù)據(jù)處理裝置對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后判斷是否超出設(shè)定閾值，具體為:根據(jù)自動(dòng)扶梯每一個(gè)梯級(jí)的的橫向位移量和縱向位移量選取得到橫向位移量的最大值和最小值及縱向位移量的最大值和最小值，橫向位移量的最大值和最小值的差值及縱向位移量的最大值和最小值的差值即為梯級(jí)的橫向跳動(dòng)量和縱向跳動(dòng)量。
[0027]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明的基于二維激光傳感器的自動(dòng)扶梯安全控制系統(tǒng)及方法，采用二維激光傳感器對(duì)自動(dòng)扶梯的所有梯級(jí)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，采用數(shù)據(jù)處理模塊根據(jù)檢測(cè)對(duì)自動(dòng)扶梯運(yùn)行情況進(jìn)行判斷，并利用控制裝置準(zhǔn)確，迅速的對(duì)自動(dòng)扶梯所發(fā)生的故障進(jìn)行處理，保證了自動(dòng)扶梯乘客的生命財(cái)產(chǎn)安全；而且能夠根據(jù)不同的防護(hù)需求對(duì)判斷閾值進(jìn)行設(shè)置，優(yōu)化了自動(dòng)扶梯的防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)。
【附圖說明】
[0028]圖1是本發(fā)明的基于二維激光傳感器的自動(dòng)扶梯安全控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]圖2是本發(fā)明的基于二維激光傳感器的自動(dòng)扶梯安全控制系統(tǒng)中提及與二維激光傳感器的位置關(guān)系示意圖。
[0030]圖3是本發(fā)明的基于二維激光傳感器的自動(dòng)扶梯安全控制系統(tǒng)中建立的位移量關(guān)于采樣時(shí)間的關(guān)系示意圖。
[0031]圖4是本發(fā)明的基于二維激光傳感器的自動(dòng)扶梯安全控制方法的流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0033]如圖1所示，為本發(fā)明的基于二維激光傳感器的自動(dòng)扶梯安全控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。一種基于二維激光傳感器的自動(dòng)扶梯安全控制系統(tǒng)，包括:
[0034]二維激光傳感器，用于監(jiān)測(cè)自動(dòng)扶梯梯級(jí)的位移量；
[0035]數(shù)據(jù)處理裝置，用于對(duì)二維激光傳感器監(jiān)測(cè)得到的自動(dòng)扶梯梯級(jí)位移量進(jìn)行處理，判斷是否超出設(shè)定閾值并發(fā)出報(bào)警信號(hào)；
[0036]及控制裝置，用于根據(jù)數(shù)據(jù)處理裝置發(fā)出的報(bào)警信號(hào)切斷安全回路，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)扶梯的緊急制動(dòng)功能；
[0037]所述二維激光傳感器與數(shù)據(jù)處理裝置、數(shù)據(jù)處理裝置與控制裝置通訊連接。
[0038]本發(fā)明采用的二維激光傳感器為非接觸式精確測(cè)量被測(cè)物體的位移、厚度、振動(dòng)、距離等幾何量的測(cè)量?jī)x器，其安裝在桁架內(nèi)且發(fā)射方向垂直于梯級(jí)的踏板平面，其發(fā)射角包括二維激光傳感器工作支路的所有梯級(jí)，這里的工作支路指的是二維激光傳感器所能覆蓋的檢測(cè)范圍。本發(fā)明的二維激光傳感器利用發(fā)漫的激光入射到梯級(jí)背面，同時(shí)測(cè)量每個(gè)梯級(jí)的橫向(X軸)和縱向(Y軸)兩個(gè)方向的位移量，入射光和反射光干涉后形成駐波，經(jīng)反射到激光接收器。傳感器對(duì)駐波陣列上每個(gè)點(diǎn)的波長(zhǎng)進(jìn)行監(jiān)控，通過對(duì)駐波波長(zhǎng)長(zhǎng)短的突變監(jiān)控，從而得到梯級(jí)振動(dòng)狀況的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。由于在自動(dòng)扶梯的傾斜段容易發(fā)生梯級(jí)與圍裙板之間卡入異物的安全故障，因此本發(fā)明在自動(dòng)扶梯的傾斜段主要監(jiān)測(cè)梯級(jí)的橫向位移量；由于在自動(dòng)扶梯的水平段和過渡區(qū)段容易發(fā)生踏板與踢板之間異物夾入和防止梯級(jí)輪缺失，基距突然增大的安全故障，因此本發(fā)明在自動(dòng)扶梯的水平段和過渡區(qū)段主要監(jiān)測(cè)梯級(jí)的縱向位移量。
[0039]例如自動(dòng)扶梯的提升速度一般為0.5m/s，人體某部位夾入梯級(jí)后希望在5cm內(nèi)停止運(yùn)行，現(xiàn)實(shí)中，應(yīng)再加上最少制動(dòng)距離0.2m，那么，夾入后的最短制動(dòng)距離也要0.25m。自動(dòng)扶梯傾斜角按30°角，代入直角三角函數(shù)計(jì)算，所耗去的時(shí)間T為；
[0040]T = sin30° X0.25m+0.5m/s
[0041]= 0.25s
[0042]即得到自動(dòng)扶梯最短安全反應(yīng)時(shí)間。
[0043]再代入頻率與時(shí)間關(guān)系式；
[0044]f = 1/T
[0045]= 4 次 / 秒
[0046]即得到自動(dòng)扶梯本身最快事故發(fā)生頻次。
[0047]從而得知；激光傳感器掃描次數(shù)10?30次/秒，兩倍于自動(dòng)扶梯本身最快事故發(fā)生頻次4次/秒。因此，激光傳感器掃描次數(shù)參數(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)扶梯梯級(jí)的準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)。
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