電梯綜合測試系統總體結構的設計

潘作有 王延邦

【摘要】：隨著我國高層樓宇建筑越來越多，電梯的應用也越發普及。直到今天，人們在日常工作和生活中對電梯的依賴性也越來越強。電梯使人們的上下樓更加方便、快捷，在避免人們爬樓梯的辛苦時，也為人們的出行節約了大量的時間。隨著電梯使用時間的延長，其安全方面存在的隱患也越來越多，威脅著人們的人身安全。電梯的綜合測試系統和故障診斷技術對維護電梯安全運行起到十分重要的作用。電梯綜合測試系統總體結構的設計進行了詳細的闡述，內容僅供參考。

【關鍵詞】：電梯綜合測試；系統總體；結構；設計

【導言】：近年來，隨著我國經濟的快速發展，電梯被廣泛應用于高層建筑中，成為日常生活中不可或缺的交通工具。考慮到我國各城市人口密度較大，電梯使用頻繁，導致其長時間處于高強度運行狀態，存在一定安全隱患，據我國特種設備安全狀況統計數據顯示，近幾年來，我國平均每年的電梯事故都在60起左右。電梯的運行速度、振動加速度、平衡系數和噪聲等作為電梯的重要參數，直接影響著電梯的運行安全。本文針對傳統電梯檢測儀存在檢測參數單一、價格昂貴、不易攜帶等問題，提出一種為檢驗人員量身定制的便攜式新型電梯綜合性能測試儀，集成多種常規電梯檢測儀器功能于一體，具有體積小、功能強、成本低、便攜性好等優點。

1電梯綜合測試系統軟、硬件設計

1.1電梯綜合測試系統硬件設計

電梯綜合測試系統的硬件電路以STM32F40處理器為核心進行設計，該系統的硬件結構具有電梯運行數據采集、儲存和顯示功能。改結構主要包括外部存儲器、LCD顯示屏、數據采集傳感器、電源模塊、調試模塊等組成。其系統硬件總體結構如圖1所示。

由電梯測試系統硬件結構框圖，對各個模塊具體功能介紹如下：STM32F407處理單元：該單元包括處理器STM32F407、復位電路、BOOT電路和時鐘電路，該控制單元為整個測試系統的核心單元，主要負責與個模塊單元通訊和鏈接。電源模塊：該單元為整個硬件系統提供不同規格的穩定電源，以保證這個系統可以正常運行。

調試模塊：為了保證測試系統正常運行和穩定運行，提供系統調試模塊，該模塊通過總線RS-232通信接口與外部調試設備進行鏈接，以方便對系統進行調整和更改。

外部數據存儲模塊：考慮電梯綜合測試系統需要采集的數據種類較多以及采集數據量較大，本系統設計采用數據暫存方式的數據存儲模式，以滿足大量數據的采集要求。

數據顯示模塊：為實現該系統具有較好的人機交互性能，本系統設計采用7寸LCD顯示屏，以實現對系統實時數據和狀態的顯示。

1.2電梯綜合測試系統軟件設計

為實現該系統具有較好的人機交互性能，本文對系統上位機軟件單元進行設計，上位機組態界面總體框圖如圖2所示。下位機主要進行各類數據的采集、存儲以及測量數據的即時顯示，開發時采用C語言。

2電梯綜合測試系統和故障診斷技術

2.1綜合測試系統

綜合測試系統主要就是對電梯各部分的參數進行綜合測量，并對測量得出的數據進行相應的處理。

2.1.1噪音的測量。

當聲波的頻率為1000Hz時，人們能夠聽到的最低聲壓是20uPa，當聲壓達到20Pa時，人們的耳朵就會感覺疼痛。對電梯噪音進行測量時，大多是直接利用聽覺或者一些專業的測量設備對噪音進行測量，利用聲級計將噪音的聲壓信號轉換成電信號，進行處理，獲得噪音的分貝值。在測量噪音的過程中，需要進行窗口滑動，來保障噪音測量的實時性。

2.1.2開關門的測量。

電梯的門包括轎廂門和每個樓層的層站門，一般情況下在對電梯開關門的平均速度進行測量時，主要是通過測量電梯門運行的時間來實現的。但是這種測量方法非常容易受到人為干擾。因此，一般都是利用兩個距離較近的開關來對開門和關門的時間加以控制，然后根據信號顯示的時間來計算電梯開門或關門的時間。

2.1.3對運行的加速度進行測量。

對加速度的測量主要是依靠加速度傳感器顯示的信號進行采集和處理。對加速度信號進行連續采樣，然后使用特定儀器對干擾信號進行過濾。對加速度的測量和處理過程圖如3所示。

2.1.4溫度的測量。

測量電梯溫度主要是測量電梯的機房溫度和曳引機組的溫度，分別選擇曳引機組周圍5個位置進行溫度的測量。而且，電梯其他設備也應進行溫度測量。

2.2故障診斷技術

電梯的故障診斷技術主要包括以下幾種類型：

2.2.1故障樹診斷技術。

故障樹診斷技術主要是對電梯出現的故障進行總結，按照層次性將導致故障產生的原因進行分類歸納，對電梯故障進行確定。

2.2.2人工神經網絡診斷技術。

這種診斷技術的效果最為顯著，具有非線性、容錯性等多種特性。但是，這種診斷技術存在一個缺點，就是它在解決問題的時候需要以網絡模型為基礎。

2.2.3專家系統診斷技術。

該技術是目前應用最廣泛的一種診斷技術，如果在診斷過程中，將該技術和故障樹診斷技術相結合，診斷結果的準確性將更高。

2.3噪聲檢測

以轎廂開關門過程噪聲檢測為例，對額定速度為 1m/s 的乘客電梯進行噪聲測量，放置電容噪聲計于電梯轎廂地板上方1.5m±0.1m 處位置 。在測試中噪聲最大為 60dB，根據 GB/T 10058—2009《電梯技術條件》規定，開關門過程中轎廂內最大噪聲值為 65dB（v≤2.5m/s），表明該電梯轎廂開關門過程噪聲檢測滿足相關性能要求。

結束語

本文針對電梯日常檢驗的需求，在分析傳統檢測儀器的基礎上，采用高性能嵌入式技術和面向對象程序設計，研制開發新型電梯綜合性能測試儀，實現電梯檢測參數的快速、可視化測量分析。測試儀以其多功能、模塊化及便攜性好等特點，便捷了檢驗人員的現場操作，提高了檢驗的工作效率。

【參考文獻】：

[1]王倩，萬蒞新.基于ARM的電梯能效檢測系統設計[J].自動化與儀器儀表，2010（5）：25-26.

[2]2015年全國特種設備安全狀況白皮書[R].國家質量監督檢驗檢疫總局，2018.

[3]何麗，石麗華，賈晉杰，等.基于AT89系列單片機的手提式電梯限速器測試儀[J].微型機與應用，2014，33（11）：94-96.

[4]孟紅星，許士瑞.電梯加速度測試儀及其應用[J].電梯工業，2012（3）：31-33.

[5]鄭建軍，陳志軍.便攜式電梯限速器測試儀的設計[J].工業控制計算機，2012，25（2）：103-104.

[6]毛懷新.電梯與自動扶梯技術檢驗[M].北京：學苑出版社，2016.

[7]GB/T24474—2009電梯乘運質量測量[S].2016.17-20.