基于ARM系統的電梯導軌支架間距快速檢測儀

陳海平，莫家國，謝東明，羅智菲

（廣西壯族自治區特種設備檢驗研究院，廣西 南寧 530000）

1 前言

統計至2021年年底，全國在用電梯已達879.98萬臺，電梯已經成為城鎮現代化建設的重要基礎設施，直接關系人民群眾的生命安全和生活質量，其社會關注度越來越高。2022年，市場監管部門將進一步服務和保障民生，全力做好2022年民生領域“鐵拳”行動專項執法，要求檢驗機構強化內部管理，提高工作效率，按照“應檢盡檢”的原則，保障檢驗及時性和完成率，而全國電梯檢驗檢測人員僅有幾萬人，“人機矛盾”日益突出，部分發達省市人均年檢驗量達千臺以上，檢驗任務繁重，檢驗質量難以保證。

根據TSGT7001-2009《電梯監督檢驗和定期檢驗規則—曳引與強制驅動電梯》規定：每根導軌應當至少有2個導軌支架，其間距一般不大于2.50m（如果間距大于2.50m應當有計算依據），端部短導軌的支架數量應滿足設計要求。現有的檢測方法主要使用卷尺從上至下層層測量，測量誤差大，數據記錄煩瑣，測量工序復雜，檢驗工作風險高，自動化程度低，無法滿足信息化、自動化數據處理的要求，測量結果無法直接應用與導軌的綜合評價和分析。總而言之，現有的檢驗方法已經不能滿足現代檢驗的需求，不利于特檢事業的健康和科學發展。為了提高檢驗檢測效率，尤其是提高電梯導軌支架間距的檢測效率，現開發一套專門用于檢測導軌支架間距的新型檢測儀器。

2 檢測儀器原理與實例操作

2.1 儀器測量原理與硬件系統

本文是基于ARM處理器開發，采用激光測距傳感器對電梯轎廂位置實時檢測，通過避障傳感器檢測導軌支架的位置。采用無線傳輸技術，實現測量主機與操作端分離，方便檢驗員在轎廂或者其他安全區域使用。這種智能方法只需轎廂從上往下運行一次即可檢測導軌支架間距，代替人工使用鋼卷直尺來測量方式，測量精度高、速度快，大大提高檢驗檢測效率。

測量原理：電梯通常包含有多列導軌，導軌主要是由導軌支架固定；導軌支架間距是通常指相鄰兩個導軌支架之間的垂直距離。本文通過避障傳感器檢測導軌支架是否存在，如存在，則觸發主機存儲當前垂直激光測距模塊位置，相鄰兩個位置的差即導軌支架間距。

本儀器是一種測量導軌支架間距的儀器，主要由測量主機和操作終端組成，測量主機包含5個支架檢測模塊、垂直激光測距模塊、電源模塊、存儲模塊、無線傳輸模塊。支架檢測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；垂直激光測距模塊由激光測距傳感器和磁力底座組成，激光測距傳感器通過RS485接口與ARM主機連接。

平板操作終端包含無線傳輸模塊、遠程傳輸模塊、打印機、實時顯示模塊。測量主機通過無線傳輸模塊與平板終端連接，檢測人員通過操作主機發送指令完成整個測量過程。移動終端的遠程傳輸模塊可以直接上傳檢測結果到遠程服務器，便于數據溯源和檢測報告出具，如圖1所示。

激光測距傳感器采用深圳盈勤科技有限公司生產的型號為RWRFB-200傳感器。其主要技術參數：測量范圍0.2～200m，最大可達250m；分辨率1mm；測量頻率達到1000kHz，以3.0m/s額定速度的電梯進行計算，儀器最小能識別間距3mm，小于導軌支架高度，滿足系統測量要求。

避障傳感器采用上海滬創實業有限公司生產的型號為E18-D80NK傳感器。其感應距離3～80cm，覆蓋所有電梯轎頂護欄與導軌支架之間距離測量要求。

2.2 測量實例操作

儀器測量示意如圖2所示，測量時，將兩主導軌支架檢測模塊、兩副導軌支架檢測模塊及平層感應器支架檢測模塊分別通過磁力底座吸附固定在轎頂護欄上，使兩主導軌支架檢測模塊的避障傳感器分別朝向轎廂兩側的主導軌支架，調節避障傳感器有效感應距離，保證兩主導軌支架檢測模塊能有效檢測到主導軌支架；使兩副導軌支架檢測模塊的避障傳感器分別朝向轎廂兩副導軌支架，調節避障傳感器有效感應距離，保證副導軌支架檢測模塊能有效檢測到副導軌支架；同時調整平層感應器支架檢測模塊實現平層感應器支架的檢測；垂直激光測距模塊通過磁力底座吸附，固定在轎廂頂上，激光器垂直朝向電梯井道頂部。

圖2 儀器測量示意圖

垂直激光測距模塊用于實時記錄轎廂在井道中的垂直位置，主導軌支架檢測模塊用于檢測主導軌支架是否存在，并將檢測信號反饋給處理器；副導軌支架檢測模塊用于檢測副導軌支架是否存在，并將檢測信號反饋給處理器；平層感應器支架檢測模塊用于檢測平層感應器支架是否存在，并將檢測信號反饋給處理器。

操作人員操作電梯從底層運行至頂層，當任一主導軌支架檢測模塊和平層感應器支架檢測模塊同時產生支架存在信號時，說明主導軌支架檢測模塊檢測到的是平層感應器支架，處理器不需要發出記錄指令；當主導軌支架檢測模塊產生支架存在信號時，而平層感應器支架檢測模塊沒有任何信號時，則說明主導軌支架檢測模塊檢測到是主導軌支架，處理器發出記錄指令，垂直激光測距模塊測量值與相對應導軌列號存入儲存模塊；對任一副導軌支架檢測模塊產生支架存在信號時，則處理器發出記錄指令，垂直激光測距模塊測量值與相對應導軌列號存入儲存模塊。當電梯運行至頂層停止時，儲存模塊已完成四列導軌支架的垂直方向位置記錄，點擊手持操作終端的“測量結果”按鈕，處理器根據導軌列號相同原則進行數據分組，并對組內數據按記錄時間排序，同組的數據即是同列導軌測量所得，組內相鄰兩個數據的差即為導軌支架間距，最后四列導軌支架間距測量結果傳輸到數據展示模塊顯示。

電梯導軌支架間距的數值傳輸到儲存模塊存儲，處理器可根據電梯導軌支架間距的數值繪制柱形圖，同時通過無線傳輸模塊傳輸到數據展示模塊顯示，根據柱形圖中設有2.5m閥數值虛線用于判定電梯導軌支架間距是否超標，超閥數值虛線范圍則相應的柱形進行紅色提示。此外，還可以通過數據打印模塊將間距的數值的柱形圖打印出來，便于檢測人員研究及分析。遠程傳輸模塊還可以將間距的數值傳輸至遠程終端。

3 應用與創新

截至2021年年底，我國共有電梯879.98萬臺，特種設備綜合性檢驗機構400多家、數千家電梯制造安裝維保單位，電梯的檢驗檢測、廠家和自檢等單位人機矛盾越來越突出，傳統的檢驗檢測方法不論在精度、效率等方面都難以滿足檢驗檢測市場的需求。2023年，電梯檢測市場將全面放開，檢驗工作商業性行為已經是趨勢，檢驗市場急需智能化檢測儀器提高檢測效率，增強檢測數據可塑性。

本文設計的高效智能、便捷可靠的電梯導軌支架間距快速檢測儀將有效解決傳統檢驗檢測方法的不足，極大地提高了檢驗檢測效率，滿足檢驗檢測機構，電梯制造安裝維保單位等相關單位的需求。

當前電梯各相關單位在導軌支架間距方面的檢驗檢測方法落后，效率較低，誤差較大，迫切需要智能檢測技術在電梯檢測行業的推廣使用，促使電梯檢驗檢測技術向信息化、智能化、智慧化發展，最終實現代替人工完成電梯的檢驗檢測。本檢測儀器不僅降低了檢驗檢測的成本，提高了檢驗檢測效率，同時支持實時在線檢測，為電梯的智能化、智慧化檢驗檢測提供可靠的數據服務。

4 結語

電梯檢測是保障電梯安全運行的重要手段，檢測人員應對電梯檢測工作的環節與內容進行科學準確的把握。該檢測儀器利用測距傳感器和ARM嵌入開發技術對電梯導軌支架間距的測量進行創新嘗試，成功解決了現有檢測方式存在的檢測效率低、檢測工作風險高、自動化程度低，無法滿足檢驗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電梯導軌支架間距的測量效率，同時還有效地保障了檢驗人員的安全，對推動電梯檢測行業向更便捷、更安全的方向發展有積極作用。