電梯井道壁測(cè)距裝置研究綜述

李林強(qiáng)，丁士軒

（廣東省特種設(shè)備檢測(cè)研究院惠州檢測(cè)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(zhǎng)。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(shì)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(cè)量，有些尺寸存在測(cè)量困難的現(xiàn)象，比如測(cè)量轎廂與井道壁距離的尺寸。在測(cè)量該尺寸時(shí)，傳統(tǒng)的方法是利用鋼卷尺測(cè)量，為了測(cè)量準(zhǔn)確，有時(shí)需要到轎廂里面測(cè)量，效率較低。因此，有必要使用儀器測(cè)量以提高效率。筆者對(duì)現(xiàn)有井道壁測(cè)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(cè)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(dòng)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(duì)于采用垂直滑動(dòng)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(dòng)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(dòng)電梯》中的要求[2]

轎廂與面對(duì)轎廂入口的井道壁的間距不大于0.15m，對(duì)于局部高度不大于 0.50m 或者采用垂直滑動(dòng)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(cè)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(cè)有限公司、大連徠特光電精密儀器有限公司的劉國(guó)華、于澤群等所申請(qǐng)的專利（申請(qǐng)?zhí)枮镃N201721346760.3）公開了一種轎廂與井道壁實(shí)時(shí)距離測(cè)試儀。該裝置包括超聲波測(cè)距單元、激光測(cè)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(cè)距單元、激光測(cè)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(cè)距單元、激光測(cè)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(hào)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(jiǎn)單易操作，智能檢測(cè)，全程實(shí)時(shí)檢測(cè)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(cè)量精度，使檢測(cè)效率更加提高。

營(yíng)口市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗(yàn)所的張大為所申請(qǐng)的專利（申請(qǐng)?zhí)枮镃N201720944635.6）涉及一種電梯井道壁測(cè)距設(shè)備。其資態(tài)測(cè)量模塊，連接處理器模塊，用于檢測(cè)測(cè)量?jī)x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(cè)量模塊，連接處理器模塊，用于測(cè)量轎廂所處的層站位置；井道壁深度測(cè)量模塊，連接處理器模塊，用于檢測(cè)轎廂至井道壁的距離；處理器模塊，用于讀取姿態(tài)測(cè)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(dòng)調(diào)節(jié)補(bǔ)償，降低儀器的操作難度，提高檢測(cè)工作的效率；對(duì)于轎廂運(yùn)行過程中的晃動(dòng)儀器具有動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)機(jī)制，提高測(cè)量數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性；對(duì)于井道壁深度和轎廂位置檢測(cè)采用多種方式同時(shí)進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量結(jié)果之間互相補(bǔ)償，使測(cè)量結(jié)果更真實(shí)。

河南省特種設(shè)備安全檢測(cè)研究院新鄉(xiāng)分院的馬珂、劉漢貴等所申請(qǐng)的專利（申請(qǐng)?zhí)枮镃N201720613514.3）為一種快速測(cè)量轎廂與井道壁距離的檢測(cè)儀。包括蓄電池和用于安裝在電梯轎廂頂部的自動(dòng)調(diào)平裝置，自動(dòng)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(chǔ)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(cè)距傳感器；轉(zhuǎn)軸處于初始位置時(shí)激光測(cè)距傳感器發(fā)射激光的方向?yàn)樗椒较颍蛔詣?dòng)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(cè)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(cè)儀原理圖

該裝置避免了人工測(cè)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(cè)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(qǐng)的專利（申請(qǐng)?zhí)枮镃N2016207 81627.X）為一種電梯轎廂與井道壁距離檢測(cè)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(cè)單元，激光測(cè)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(cè)距傳感器掃描位置對(duì)應(yīng)的窗口；激光測(cè)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(cè)單元供電的理電池；檢測(cè)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(cè)效率高等優(yōu)點(diǎn)[7]。其結(jié)構(gòu)圖如圖5 所示。

圖5 檢測(cè)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(qǐng)的專利（申請(qǐng)?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(cè)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(hào)放大器、AD 轉(zhuǎn)換模塊、發(fā)射探頭、第二信號(hào)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(lì)信號(hào)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(chǔ)模塊[8]。其機(jī)構(gòu)如圖6 所示。

圖6 測(cè)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(cè)距儀通過超聲波發(fā)射探頭發(fā)射超聲波信號(hào)，經(jīng)測(cè)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(cè)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(qǐng)的專利（申請(qǐng)?zhí)枮镃N201620235951.1）公開了一種基于電梯轎廂與面對(duì)轎廂入口井道壁的距離測(cè)距儀。主要解決了現(xiàn)有技術(shù)測(cè)量不便、測(cè)量結(jié)果精度低等問題。基于電梯轎廂與面對(duì)轎廂入口井道壁的距離測(cè)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(cè)量部和手持端儀器；其中，超聲波測(cè)量部包括超聲波換能器、兩個(gè)信號(hào)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(hào)放大器；手持端儀器用于接收超聲波測(cè)量部所測(cè)量數(shù)據(jù)[10]。其組成如圖7 所示。

圖7 測(cè)距儀組成圖

該裝置利用超聲波測(cè)距，測(cè)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(cè)量數(shù)據(jù)，使得檢驗(yàn)測(cè)量更簡(jiǎn)便、高效。孫健申請(qǐng)的專利（申請(qǐng)?zhí)枮镃N20182 1429458.9）公開了一種電梯井道壁測(cè)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?jī)蓚?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(cè)距設(shè)備結(jié)構(gòu)圖

該電梯井道壁測(cè)距設(shè)備，工作人員可以參照水平儀確保測(cè)量的角度水平垂直，減少實(shí)際測(cè)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(duì)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(cè)研究院申請(qǐng)的測(cè)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(cè)量；營(yíng)口市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗(yàn)所申請(qǐng)的測(cè)距設(shè)備放置在轎廂頂部時(shí)，水平度可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)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(cè)研究院新鄉(xiāng)分院所申請(qǐng)的激光測(cè)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(cè)量結(jié)果傳輸給電梯附近的工作人員；邵惟松等申請(qǐng)的測(cè)距儀安裝在轎廂頂部，測(cè)量人員站在轎廂頂部，操控電梯運(yùn)行，啟動(dòng)測(cè)量后，通過天線把間距測(cè)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(hào)，實(shí)現(xiàn)測(cè)量的目的；成都市特種設(shè)備檢驗(yàn)院所申請(qǐng)的超聲波測(cè)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(dòng)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(dòng)檢測(cè)電梯轎廂與面對(duì)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(cè)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(duì)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(cè)量過程中采取多種方法或從不同角度獲得測(cè)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(cè)量精度。

（2）便攜性有待進(jìn)一步提高，由于測(cè)量環(huán)境的復(fù)雜性和不確定性，測(cè)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(cè)量方法，完善使用場(chǎng)合，提高使用范圍。

（4）不斷提高測(cè)量裝置的智能化水平，由靜態(tài)監(jiān)測(cè)向在線、動(dòng)態(tài)、全過程監(jiān)測(cè)方向發(fā)展。向多功能方向發(fā)展，集合參數(shù)測(cè)量與數(shù)據(jù)處理功能，使測(cè)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。