電梯轎門、層門狀態檢測ZigBee傳送智能處理裝置

文/馬國鵬 劉向民 冼志標

電梯門是乘客乘坐梯的出入口，電梯除了轎廂上下移動外，門的機械運動量是最大的。由于有乘客或貨物的出入，門的機械工作條件要比轎廂的機械工作條件差。電梯運行故障中，由門故障引起的要占80%。所以門的狀態檢測和診斷很重要。

對于以往，電梯轎門、層門通過門鎖電氣開關串聯連接，使用門鎖繼電器反饋信號判斷轎門、層門狀態。由于轎門、層門是電梯的運行部件，在電梯使用的過程中，門的運行量最多，存在故障的機率也就最大。當轎門、層門出現異常時，或當門鎖開關出現短接、粘貼、短路時，電梯控制系統無法有效、快速反饋故障點的位置，是在哪一個轎門、層門上，排查故障時間長，若不能及時維護，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

針對當前技術的不足之處，本設計方案，通過ZigBee傳送智能模塊和電磁傳感器，點對點地，對每個電梯轎門、層門進行一對一的檢測，能有效檢測到電梯轎門、層門狀態，并通過MCU智能模塊內的軟件程序對數據比較分析，判斷轎門、層門狀態是否存在異常，且能準確地分析出，是哪一個轎門、層門狀態存在異常。

1 系統構成

智能處理裝置的構成圖，如圖2系統構成圖。

本裝置分為2個部分：

圖2：系統構成圖

圖3：MCU主控圖

圖4：流程圖

（1）轎門、層門狀態信號檢測和預警部分；

（2）控制柜MCU智能模塊匯總分析、記錄存儲部分。

1.1 轎門、層門狀態檢測信號預警部分

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、層門的狀態信號，通過ZigBee傳送智能模塊將信號發送給機房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，發出燈光和聲響，警示當前樓層乘客注意安全，預防事故的發生。

1.1.1 轎門、層門狀態檢測

標準乘客電梯為中分開門，兩個門為機械聯動，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。當電梯轎門、層門動作時，電磁傳感器輸出相應信號。

1.1.2 轎門、層門狀態檢測傳輸模塊

轎門、層門狀態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是一種低速傳輸的無線網絡人上到上分別為物理層(PHY)、媒體訪問控制層（MAC）、傳輸層(TL)、網絡層（NWK）、應用層（APL）、等。其中物理層和媒體訪問控制層是符合IEEE802.15.4協議規定， ZigBee是一種可靠的無線數傳網絡，類似于移動網絡基站，通訊距離從標準的75米到幾百米，幾千米，并且支持無限擴展。

ZigBee網絡主要特點是低功耗、低成本、低速率、支持大量節點、支持多種網絡拓撲、快速、可靠、安全。ZigBee網絡中設備的可分為協調器（Coordinator）、匯聚節點（Router）、傳感器節點（EndDevice）等三種角色。

本處理裝置使用DC3.3V工作電壓和邏輯電平，并由軟件設計定對應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傳送智能模塊發送過來的電梯轎門、層門狀態信號，并對電梯樓層信號、電梯平層信號、電梯運行信號等，通過軟件算法，比較分析，判斷實時的電梯轎門、層門開門、關門狀態是否正常。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的轎門、層門ZigBee傳送智能模塊，發出燈光和聲響的危險警示。MCU智能模塊并將該異常狀態、異常狀態次數、異常狀態時間，記錄到存儲器SD卡上，提供相關人員查詢、分析。異常信息存儲時間周期為72小時，循環覆蓋方式存儲?？蓪⒋鎯祿D從該設計上取出，在辦公電腦上，通過軟件分析數據，更全面的判斷電梯轎門、層門異常狀態原因。如圖3 MCU主控圖。

2 轎門、層門狀態處理

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智能模塊進行信號識別匹配，交換各類信號。

2.2 轎門、層門的狀態自學習

通過電梯的門機自學習，獲得電梯轎門正常開門、關門的時間，將此時間做為電梯轎門、層門開門、關門基準時間。電梯在當前樓層的平層位置，轎門、層門打開上下客，到電梯關門運行，門上的電磁傳感器，在接收到這兩個信號的時間間隔，為電梯的實際開門、關門時間。將它與開門、關門的基準時間比對，若連續偏離基準時間，則提示給維保人員分析原因，若是判定為故障引發的，則需及時進行維護；若判定為高峰運行，則可以設置更人性化的電梯高峰時段服務。

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點對應程序，完成對轎門、層門狀態的實時檢測、異常狀態的存儲、預警信號的發送。

轎門、層門檢測、處理、預警流程圖，如圖4所示的流程圖。

4 結語

本文討論一種轎門、層門狀態的無線智能檢測、處理，及轎門、層門狀態異常時預警的技術方案，本設計方案的有益效果在于：獨立于電梯原來的轎門、層門檢測系統，準確地判斷轎門層門狀態異常信息。通過ZigBee傳送智能模塊，簡化敷線線路，能比較容易實現檢測、預警功能，解決了轎門、層門狀態一對一的檢測。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，并起到安全預測，安全警示作用。它適應用于目前所有梯型，方便于轎門、層門異常狀態時，快速的分析、判斷、檢修、預警。