電梯轎門、層門狀態(tài)檢測ZigBee傳送智能處理裝置

文/馬國鵬 劉向民 冼志標(biāo)

電梯門是乘客乘坐梯的出入口，電梯除了轎廂上下移動外，門的機(jī)械運(yùn)動量是最大的。由于有乘客或貨物的出入，門的機(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，由門故障引起的要占80%。所以門的狀態(tài)檢測和診斷很重要。

對于以往，電梯轎門、層門通過門鎖電氣開關(guān)串聯(lián)連接，使用門鎖繼電器反饋信號判斷轎門、層門狀態(tài)。由于轎門、層門是電梯的運(yùn)行部件，在電梯使用的過程中，門的運(yùn)行量最多，存在故障的機(jī)率也就最大。當(dāng)轎門、層門出現(xiàn)異常時，或當(dāng)門鎖開關(guān)出現(xiàn)短接、粘貼、短路時，電梯控制系統(tǒng)無法有效、快速反饋故障點(diǎn)的位置，是在哪一個轎門、層門上，排查故障時間長，若不能及時維護(hù)，則會存在安全事故。如圖1電梯門鎖回路。

圖1：電梯門鎖回路

針對當(dāng)前技術(shù)的不足之處，本設(shè)計方案，通過ZigBee傳送智能模塊和電磁傳感器，點(diǎn)對點(diǎn)地，對每個電梯轎門、層門進(jìn)行一對一的檢測，能有效檢測到電梯轎門、層門狀態(tài)，并通過MCU智能模塊內(nèi)的軟件程序?qū)?shù)據(jù)比較分析，判斷轎門、層門狀態(tài)是否存在異常，且能準(zhǔn)確地分析出，是哪一個轎門、層門狀態(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、層門狀態(tài)信號檢測和預(yù)警部分；

（2）控制柜MCU智能模塊匯總分析、記錄存儲部分。

1.1 轎門、層門狀態(tài)檢測信號預(yù)警部分

主要通過安裝于電梯轎門、層門上的電磁傳感器信號，接收電梯轎門、層門的狀態(tài)信號，通過ZigBee傳送智能模塊將信號發(fā)送給機(jī)房MCU智能模塊；接收MCU智能模塊分析回傳信號，接收到異常信號時，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、層門狀態(tài)檢測

標(biāo)準(zhǔn)乘客電梯為中分開門，兩個門為機(jī)械聯(lián)動，轎門在其中1個門上安裝1套電磁傳感器，每層層門上分別安裝1套電磁傳感器。當(dāng)電梯轎門、層門動作時，電磁傳感器輸出相應(yīng)信號。

1.1.2 轎門、層門狀態(tài)檢測傳輸模塊

轎門、層門狀態(tài)檢測模塊的無線通訊功能是通過基于CC2630芯片的ZigBee的無線通訊模塊完成的，ZigBee是一種低速傳輸?shù)臒o線網(wǎng)絡(luò)人上到上分別為物理層(PHY)、媒體訪問控制層（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控制層是符合IEEE802.15.4協(xié)議規(guī)定， ZigBee是一種可靠的無線數(shù)傳網(wǎng)絡(luò)，類似于移動網(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焖佟⒖煽俊踩igBee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)計定對應(yīng)樓層的層門地址碼及轎/層門識別碼。

1.2 電梯控制柜MCU智能處理裝置匯總分析、記錄、存儲部分

電梯控制柜ZigBee傳送智能處理裝置，接收由轎門、層門ZigBee傳送智能模塊發(fā)送過來的電梯轎門、層門狀態(tài)信號，并對電梯樓層信號、電梯平層信號、電梯運(yùn)行信號等，通過軟件算法，比較分析，判斷實(shí)時的電梯轎門、層門開門、關(guān)門狀態(tài)是否正常。若存在轎門、層門被異常打開，控制柜MCU智能模塊，輸出警示信號輸送給對應(yīng)的轎門、層門ZigBee傳送智能模塊，發(fā)出燈光和聲響的危險警示。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)時間，記錄到存儲器SD卡上，提供相關(guān)人員查詢、分析。異常信息存儲時間周期為72小時，循環(huán)覆蓋方式存儲。可將存儲數(shù)據(jù)SD從該設(shè)計上取出，在辦公電腦上，通過軟件分析數(shù)據(jù)，更全面的判斷電梯轎門、層門異常狀態(tài)原因。如圖3 MCU主控圖。

2 轎門、層門狀態(tài)處理

2.1 轎門、層門的信號交換

通過電梯轎門、層門上的電磁傳感器，以及對轎門和各層層門上的ZigBee傳送智能模塊識別號編碼，與控制柜MCU智能模塊進(jìn)行信號識別匹配，交換各類信號。

2.2 轎門、層門的狀態(tài)自學(xué)習(xí)

通過電梯的門機(jī)自學(xué)習(xí)，獲得電梯轎門正常開門、關(guān)門的時間，將此時間做為電梯轎門、層門開門、關(guān)門基準(zhǔn)時間。電梯在當(dāng)前樓層的平層位置，轎門、層門打開上下客，到電梯關(guān)門運(yùn)行，門上的電磁傳感器，在接收到這兩個信號的時間間隔，為電梯的實(shí)際開門、關(guān)門時間。將它與開門、關(guān)門的基準(zhǔn)時間比對，若連續(xù)偏離基準(zhǔn)時間，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段服務(wù)。

3 流程圖

通過裝嵌有單片微處理器的PCB板，采用C語言，編制信號采集和控制程序生成以上1、2、3點(diǎn)對應(yīng)程序，完成對轎門、層門狀態(tài)的實(shí)時檢測、異常狀態(tài)的存儲、預(yù)警信號的發(fā)送。

轎門、層門檢測、處理、預(yù)警流程圖，如圖4所示的流程圖。

4 結(jié)語

本文討論一種轎門、層門狀態(tài)的無線智能檢測、處理，及轎門、層門狀態(tài)異常時預(yù)警的技術(shù)方案，本設(shè)計方案的有益效果在于：獨(dú)立于電梯原來的轎門、層門檢測系統(tǒng)，準(zhǔn)確地判斷轎門層門狀態(tài)異常信息。通過ZigBee傳送智能模塊，簡化敷線線路，能比較容易實(shí)現(xiàn)檢測、預(yù)警功能，解決了轎門、層門狀態(tài)一對一的檢測。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，安全警示作用。它適應(yīng)用于目前所有梯型，方便于轎門、層門異常狀態(tài)時，快速的分析、判斷、檢修、預(yù)警。