抗電磁干擾在電梯檢驗(yàn)中的檢驗(yàn)方法及預(yù)防措施

李凱捷

長(zhǎng)治市綜合檢驗(yàn)檢測(cè)中心，山西長(zhǎng)治，046000

0 引言

電磁兼容性是指在一定的環(huán)境中，按照規(guī)定規(guī)范工作的一種性能。電力技術(shù)應(yīng)用于電梯，提高了電梯的運(yùn)行效率和可靠性。隨著電梯中各類電器的大量應(yīng)用以及數(shù)碼線的應(yīng)用，使得電梯的抗干擾問(wèn)題日益突出。我國(guó)電梯行業(yè)在電磁兼容性方面的相關(guān)技術(shù)和原理研究相對(duì)落后。目前有關(guān)電梯電磁兼容性的有關(guān)規(guī)范均參照歐洲標(biāo)準(zhǔn)制定。在某些電梯施工現(xiàn)場(chǎng)，出現(xiàn)了電梯不關(guān)門、不開(kāi)門等異常情況，事后經(jīng)過(guò)檢測(cè)，電梯各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)都是正常的，從各種情況來(lái)判斷，是因?yàn)樾盘?hào)不夠精確，或者缺少了什么，造成了很大的電磁干擾。毋庸置疑，強(qiáng)大的電磁干擾信號(hào)會(huì)對(duì)電梯的操縱裝置造成一定的影響，使其發(fā)生故障。

1 電梯抗電磁干擾概述

1.1 電磁兼容檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)

電磁兼容性檢測(cè)是電子產(chǎn)品生產(chǎn)廠家的主要檢測(cè)內(nèi)容，其標(biāo)準(zhǔn)分為基本標(biāo)準(zhǔn)、通用標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)品族標(biāo)準(zhǔn)和專用產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)4個(gè)等級(jí)。我國(guó)的電梯行業(yè)在電磁兼容領(lǐng)域的理論和技術(shù)研究起步相對(duì)較晚。關(guān)于電梯電磁兼容的標(biāo)準(zhǔn)目前直接引用歐洲標(biāo)準(zhǔn)，包括EN12015：2004《電磁兼容性用于電梯、自動(dòng)扶梯和自動(dòng)人行道的系列標(biāo)準(zhǔn)輻射》和EN12016：2004《電磁兼容性用于電梯、自動(dòng)扶梯和自動(dòng)人行道的系列標(biāo)準(zhǔn)抗擾性》。其中，EN12016：2004中規(guī)定在80～1960MHz頻段，10V/m的強(qiáng)度下，普通電路應(yīng)能正常工作；對(duì)于安全功能電路，部分頻段如166～1000MHz要抵抗30V/m強(qiáng)度的電磁干擾[1-2]。

1.2 檢驗(yàn)方法現(xiàn)狀

根據(jù)GB/T17626.3-2006《電磁兼容試驗(yàn)和測(cè)量技術(shù)射頻電磁場(chǎng)輻射抗擾度試驗(yàn)》和EN12016：2004《電磁兼容產(chǎn)品類標(biāo)準(zhǔn)電梯、自動(dòng)扶梯和自動(dòng)走道抗擾度》，編制了一套測(cè)試的實(shí)驗(yàn)程序，并對(duì)其進(jìn)行了測(cè)試。在無(wú)線電波暗室內(nèi)，對(duì)升降機(jī)和控制裝置進(jìn)行了輻射抗擾度檢測(cè)，以找到引起故障的敏感頻率和頻率：購(gòu)買仿真 EMI設(shè)備，對(duì)該設(shè)備進(jìn)行野外 EMI實(shí)驗(yàn)，以確定導(dǎo)致電梯故障的頻率和功率，以及屏蔽、接地等因素對(duì)升降器耐 EMI性能的影響。《電梯監(jiān)督檢驗(yàn)規(guī)程》并未規(guī)定對(duì) EMC性能進(jìn)行檢測(cè)，因此有關(guān)的檢測(cè)只是對(duì)其進(jìn)行 EMC檢測(cè)。

2 電梯設(shè)備工程中的電磁干擾檢驗(yàn)措施

2.1 電磁干擾的產(chǎn)生原因

由于采用了微機(jī)、變頻等數(shù)字電路，所以電梯的電子控制系統(tǒng)對(duì)外界的干擾要求較高。當(dāng)前，對(duì)電梯的電力系統(tǒng)，其外部的抗干擾性能有很大的作用。電磁干擾所帶來(lái)的危險(xiǎn)包括：（1）發(fā)生頻率高、故障率高、不具規(guī)律。計(jì)算機(jī)電子板、轎廂等控制箱的通信電子板由于受到影響而立即停止，從而導(dǎo)致了緊急停車。（2）當(dāng)被選碼器訊號(hào)線路受到擾動(dòng)后，其平層的精確度不穩(wěn)，造成豎向振蕩，甚至發(fā)生滑道。對(duì)電梯的抗干擾能力進(jìn)行分析，得出以下影響因素：轎廂（頂部）抗干擾能力和通信信號(hào)抗干擾能力；微型計(jì)算機(jī)與通信信號(hào)板之間的通信線路的抗干擾性；具有抗干擾性和通信線路的微型計(jì)算機(jī)電路板；旋轉(zhuǎn)式編碼機(jī)的抗干擾性能測(cè)試與布線設(shè)計(jì)。提升電梯的抗干擾性主要有兩個(gè)措施：（1）加強(qiáng)單片機(jī)、旋轉(zhuǎn)編碼器等的抗干擾性；（2）通過(guò)工程安裝調(diào)試、使用和維護(hù)，可以有效地提高電力系統(tǒng)的抗干擾性[3]。

2.2 檢驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

基于前人的工作，探討了在電磁干擾條件下，如何改善電梯電磁干擾測(cè)試的安全性和便利性。由于電磁干擾的影響，對(duì)電梯門禁系統(tǒng)進(jìn)行電磁干擾檢測(cè)。圖1展示了方案設(shè)計(jì)。

圖1 檢驗(yàn)方案系統(tǒng)示意圖

2.3 檢驗(yàn)系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)

該檢測(cè)體系的各個(gè)部件具有以下作用。

（1）電磁干擾發(fā)射和場(chǎng)強(qiáng)度測(cè)試設(shè)備：它由信號(hào)發(fā)生器、功率計(jì)、功率耦合器、發(fā)射天線組成，主要作用是對(duì)1 kHz的正弦波信號(hào)進(jìn)行80%的振幅調(diào)整。在1000MHz的頻段中，通過(guò)發(fā)送天線對(duì)其進(jìn)行反電磁干擾，從而導(dǎo)致對(duì)電梯的強(qiáng)烈電磁干擾。磁場(chǎng)強(qiáng)度檢測(cè)設(shè)備包括磁場(chǎng)強(qiáng)度探測(cè)器和磁場(chǎng)強(qiáng)度傳感器，通過(guò)磁場(chǎng)強(qiáng)度傳感器和磁場(chǎng)強(qiáng)度探測(cè)器來(lái)校準(zhǔn)、校準(zhǔn)、測(cè)量和監(jiān)測(cè)電磁干擾，確保電磁干擾的強(qiáng)度達(dá)到相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。控制器：在強(qiáng)大磁場(chǎng)條件下，對(duì)電梯設(shè)備進(jìn)行控制，操縱電梯車推桿，仿真電梯開(kāi)啟和關(guān)閉按鍵，實(shí)現(xiàn)了對(duì)門的開(kāi)閉式操作；并在同一時(shí)間，由檢測(cè)門控系統(tǒng)的位置檢測(cè)感應(yīng)器檢測(cè)到電梯開(kāi)閉到位信息，檢測(cè)門控的切換狀況，記錄操作時(shí)間，并將其與主機(jī)的筆記本計(jì)算機(jī)連接起來(lái)。

（2）開(kāi)、關(guān)電梯設(shè)備：根據(jù)所述控制主機(jī)的命令，在接收到控制臺(tái)的開(kāi)關(guān)閘命令后，通過(guò)電控棒來(lái)觸摸電梯的開(kāi)關(guān)鍵，根據(jù)檢查頻率，對(duì)電梯進(jìn)行操作。

（3）車門系統(tǒng)位置檢測(cè)設(shè)備：采用紅外線感應(yīng)器對(duì)電梯進(jìn)行檢測(cè)，并在電梯全部開(kāi)啟或關(guān)閉時(shí)發(fā)出正常狀態(tài)指示；

（4）高清晰度成像裝置：利用谷歌神經(jīng)與深層資訊結(jié)合，在高強(qiáng)度的電磁條件下，對(duì)電梯門控的開(kāi)啟與關(guān)閉進(jìn)行判定，并將影像資料傳輸至主機(jī)。

（5）筆記本：實(shí)現(xiàn)PC控制軟件功能，完成主機(jī)功能控制、電磁輻射干擾發(fā)射、場(chǎng)強(qiáng)檢測(cè)，存儲(chǔ)高清攝像機(jī)數(shù)據(jù)，形成檢測(cè)報(bào)告功能。

2.4 優(yōu)化檢驗(yàn)方法的關(guān)鍵技術(shù)

（1）在電磁輻射條件下，實(shí)現(xiàn)了電梯的自動(dòng)開(kāi)閉和運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控。該系統(tǒng)采用了自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)升降梯的開(kāi)啟和關(guān)閉狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，觸摸開(kāi)關(guān)按鈕、記錄分析數(shù)據(jù)、進(jìn)行故障報(bào)警、網(wǎng)絡(luò)通信等。在控制主機(jī)中，以PLC為主要控制器，以改善其穩(wěn)定性和抗干擾性。主機(jī)和校驗(yàn)電腦采用MODBUSTCP通信協(xié)定進(jìn)行通信。采用工業(yè)配置屏設(shè)置和讀取本地參數(shù)，選擇MCGS配置軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)。

（2）在高強(qiáng)度的磁場(chǎng)條件下，對(duì)電梯的開(kāi)啟和關(guān)閉進(jìn)行了自動(dòng)化的判定，采用了高精度相機(jī)的圖像辨識(shí)和圖像處理，采用谷歌神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)電梯的開(kāi)啟和關(guān)閉進(jìn)行了深入分析，并運(yùn)用形態(tài)學(xué)方法和 Canny邊界檢測(cè)技術(shù)對(duì)電梯的開(kāi)啟和關(guān)閉進(jìn)行了檢測(cè)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，現(xiàn)能辨識(shí)出電梯的開(kāi)閉狀態(tài)、開(kāi)閉距離值、開(kāi)、關(guān)故障狀態(tài)值，從而有效地實(shí)現(xiàn)了在強(qiáng)磁場(chǎng)條件下的自動(dòng)判定。

3 電梯設(shè)備工程中的電磁干擾檢驗(yàn)案例分析

電磁干擾模擬由電磁干擾傳輸設(shè)備和監(jiān)測(cè)設(shè)備組成。信號(hào)發(fā)射裝置包括信號(hào)發(fā)生器、功率放大器、發(fā)射天線、功率計(jì)、定向耦合器等；本裝置由一臺(tái)強(qiáng)大的電磁檢波器及一臺(tái)監(jiān)視器組成，借由模擬電磁干涉裝置將干擾信號(hào)傳輸至實(shí)驗(yàn)臺(tái)，以偵測(cè)其感知力與強(qiáng)度，進(jìn)而造成其效能降低或故障。此發(fā)射器采用水平極化、垂直極化、80% AM、1%頻率步進(jìn)、場(chǎng)強(qiáng)10 V/m，根據(jù)設(shè)備安裝完好、拆除出廠屏蔽、拆除接地等方式進(jìn)行測(cè)試。在試驗(yàn)過(guò)程中，試驗(yàn)電梯不會(huì)出現(xiàn)故障，包括不開(kāi)門、不關(guān)門、開(kāi)門不到位、關(guān)門不到位、運(yùn)行停止等[4]。

（1）檢查電梯的開(kāi)度。在一樓停車，以便自動(dòng)打開(kāi)或關(guān)閉。試驗(yàn)對(duì)象：電梯和電梯的操作設(shè)備，發(fā)射天線距離地面1.5m，對(duì)著電梯打開(kāi)和關(guān)上天線；當(dāng)天線高度2.5m時(shí)，天線面對(duì)著吊艙頂部的控制箱和電線，而電磁干擾則主要是對(duì)著吊艙頂部的閘門設(shè)備和電線進(jìn)行控制。在試驗(yàn)中，在2.5m的位置，天線對(duì)著天花板的控制箱，側(cè)向極化方法檢測(cè)不出其敏感性，垂直極化儀檢測(cè)到230～350MHz時(shí)，存在不開(kāi)門、不關(guān)門、個(gè)別頻率點(diǎn)有關(guān)門不到位、試驗(yàn)過(guò)程中多次發(fā)生無(wú)法恢復(fù)等問(wèn)題。檢驗(yàn)內(nèi)容：①在豎向極化狀態(tài)230～350 MHz的情況下，探測(cè)靈敏度；②用于頂門機(jī)的控制箱、馬達(dá)、手動(dòng)開(kāi)關(guān)、門機(jī)代碼、信號(hào)線以及全部的遮蓋過(guò)程（全部是金屬屏蔽物）；③重新試驗(yàn)，確定最大的感應(yīng)源對(duì)電梯的打開(kāi)和關(guān)斷失效，包括有電動(dòng)機(jī)電源線、手動(dòng)門控制器以及門上控制器。

（2）檢查機(jī)房的控制臺(tái)。為了避免在機(jī)房中發(fā)生電磁折射，造成室內(nèi)的磁場(chǎng)強(qiáng)度大于試驗(yàn)強(qiáng)度，采用現(xiàn)場(chǎng)安裝良好、拆除接地、拆除出廠屏蔽及接地4種方式進(jìn)行測(cè)試，電梯工況為運(yùn)行、開(kāi)關(guān)門和運(yùn)行開(kāi)關(guān)門3種狀態(tài)。測(cè)試結(jié)果如下。①166～1000 MHz,10V/m，在拆除后對(duì)其進(jìn)行了測(cè)試，當(dāng)電梯操作臺(tái)被替換后，各工作狀況均能維持正常運(yùn)轉(zhuǎn)。②166～1000MHz,10V/米，在控制臺(tái)的艙門打開(kāi)時(shí)，電梯關(guān)閉；電梯關(guān)閉時(shí)，電梯又會(huì)重新回到最初的運(yùn)行模式；電梯上、下、開(kāi)關(guān)門時(shí)，操作箱門打開(kāi)，電梯不開(kāi)；電梯不開(kāi)，上下都沒(méi)有燈光。

4 電梯設(shè)備工程中的電磁干擾預(yù)防措施

4.1 采用屏蔽設(shè)計(jì)預(yù)防電磁干擾

屏蔽設(shè)計(jì)是用鐵絲網(wǎng)、罩子、箱子把干擾源隔絕開(kāi)來(lái)，從而避免干擾到電梯、電子、外部的電磁、內(nèi)部的線路。電梯電子設(shè)備的結(jié)構(gòu)多種多樣，如電線、敏感器、各種元件等，都會(huì)在某種程度上產(chǎn)生電磁波，對(duì)其造成一定的干擾[5]。①裝置外殼的縫隙保護(hù)，一方面可以使導(dǎo)電性材料進(jìn)入縫隙，縮短空隙的長(zhǎng)度；另一方面，為了減小螺釘間的空隙，可以采用螺釘緊固。②采用金屬網(wǎng)或金屬板防護(hù)通風(fēng)孔；而在高頻率的裝置中，采用這種鋼板或帶刺的金屬柵欄效果不佳，這時(shí)可采用蜂窩式排氣孔，從而大大提高了它的防護(hù)力。③電梯電器的開(kāi)關(guān)保護(hù)，如使用扭力開(kāi)關(guān)時(shí)，可將導(dǎo)電墊片插入開(kāi)關(guān)和設(shè)備接觸處；如使用壓下開(kāi)關(guān)，則可在扭力開(kāi)關(guān)上再加上一層保護(hù)。在電梯電子產(chǎn)品的屏蔽設(shè)計(jì)中，應(yīng)考慮到其阻值，或當(dāng)電磁干擾較大時(shí)，應(yīng)采用低阻材料，以確保其工作性能，并能有效地消除電磁干擾。除非是強(qiáng)電磁干擾，否則就必須使用高磁導(dǎo)率的材料，才能將電磁波的傳播降到最低，同時(shí)還能避免對(duì)儀器的損壞。

4.2 采用濾波器結(jié)構(gòu)預(yù)防電磁干擾

濾波是一種很常用的防止電磁干擾的方法，可以將電流的大小降低到最低，并且可以降低各種信號(hào)的頻率，從而減少彼此的干擾，這是一種很好的防止電磁干擾的方法，但是在設(shè)計(jì)的時(shí)候，也要考慮到幾個(gè)問(wèn)題：①電路的選取，濾波器通常都是安裝在電梯電子裝置的外殼上。②濾波器單元的選取問(wèn)題，它是從濾波器的容量來(lái)衡量的，目前使用最多的是濾波網(wǎng)和管狀電容，這兩種濾波元件對(duì)預(yù)防電磁干擾都有很好的過(guò)濾作用。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，電梯工業(yè)迅速發(fā)展，對(duì)其安全性的需求也日益提高。電梯是一種便利的交通運(yùn)輸設(shè)備，它既能為人類提供便利，又能為人類提供便利。電磁干擾問(wèn)題在電梯的安全使用中具有舉足輕重的地位，因此，相關(guān)部門和企業(yè)必須重視。電梯的質(zhì)量是影響我國(guó)居民的生命、財(cái)產(chǎn)和社會(huì)和諧發(fā)展的關(guān)鍵，在電梯設(shè)計(jì)和檢驗(yàn)過(guò)程的空間方位分離、回避、過(guò)濾、吸收、旁通等方面應(yīng)采用適當(dāng)?shù)目闺姶鸥蓴_控制措施。