鐘啟銘 鐘啟瑞

發(fā)明背景：

電梯事故時有發(fā)生，嚴重危害了人們的生命安全，我們想設計多電梯運行平穩(wěn)性監(jiān)控系統(tǒng)，對電梯事故提前預警。當電梯出現(xiàn)安全隱患時，它會通過聲音和指示燈發(fā)出警報，并通過手機App將相關信息告知用戶，避免事故發(fā)生。

設計思路：

通過認真閱讀各地近年來電梯安全事故報告，結合實地調查走訪，我們發(fā)現(xiàn)電梯工作年限過久、維護保障不到位、電梯帶病運行等是引發(fā)電梯事故的重要原因，很多電梯安全事故在發(fā)生前是有一定征兆的，電梯運行不穩(wěn)定、左右搖晃是典型表現(xiàn)。由此，我們確定了基本思路：

1.以電梯運行的平穩(wěn)性進行創(chuàng)新設計，通過長時間的穩(wěn)定度來確定電梯安全狀況。

2.選擇合適的傳感器，要求簡單、穩(wěn)定、性價比高。

3.不改變電梯原有結構，不依賴電梯原有的傳感器和檢測設備，新增一個獨立的輔助裝置。這個裝置安裝簡單，不會影響電梯運行和安全。

4.盡量提高預警準確度，降低誤報率。

5.設計一款App，實現(xiàn)電梯群區(qū)域聯(lián)網(wǎng)。

初步方案：

我們利用重力慣性原理設計了多電梯運行平穩(wěn)性監(jiān)控系統(tǒng)。這個系統(tǒng)檢測器內裝有預警棒，當電梯停止或正常運行時，預警棒垂直向下，停留在四方向檢測器的正中央。

當電梯在運行過程中搖晃，如果電梯向前搖晃，預警棒會碰到后感應器;如果電梯向后搖晃，預警棒會碰到前感應器;如果電梯向左搖晃，預警棒會碰到右感應器;如果電梯向右搖晃，預警棒會碰到左感應器。根據(jù)單位時間計算搖晃次數(shù)，搖晃次數(shù)越多就越危險，語音警報器會發(fā)出報警聲，相應的指示燈也會閃爍。

這個裝置由積木、科學實驗課部件、鐵絲、鐵釘?shù)炔牧现谱鞫?，做好后我們在東風路愉景花園電梯、喬莊社區(qū)衛(wèi)生中心電梯和華僑大廈電梯進行了測試，同時對不同長度、不同直徑的擺動桿進行了對比實驗，發(fā)現(xiàn)差別較大，因此把四個方向的檢測器做成可調式的，使其適應不同類型的電梯。

這個方案實現(xiàn)了我們提出的基本想法，但由于使用機械的方法，檢測靈敏度欠佳，漏報、誤報率不夠理想，所以我們決定尋求一種更好的辦法。

電子方案：

我們對作品進行改進，安裝三軸陀螺儀和三軸加速度傳感器，根據(jù)單位時間的數(shù)值來判斷電梯的3種運行狀態(tài)——安全運行、偶發(fā)故障、不安全運行。主控板采用開源的Arduino平臺，由運動檢測器、控制電路主板、指示燈、語音報警器、App等組成。

作品安裝在電梯轎廂內的醒目位置，可以根據(jù)電梯具體情況選擇水平安裝或垂直安裝。

運動檢測器實時檢測電梯運行情況，將運行過程中前、后、左、右、上、下的運動加速度全部記錄下來，等于每時每刻給每臺電梯做體檢，通過累計的大數(shù)據(jù)確定電梯運行狀況，很好地解決了漏報、誤報問題。統(tǒng)計多臺電梯的健康數(shù)據(jù)開展大數(shù)據(jù)分析，能更科學準確地確定電梯的運行狀況。

指示燈有綠、黃、紅3種顏色，綠色表示安全，黃色表示警告，紅色表示危險。走進電梯時，人們如果看到綠燈，可以放心進入;如果看到黃燈，請慎重選擇;如果看到紅燈，千萬不要進入電梯。當指示燈為紅燈或黃燈時，多電梯運行平穩(wěn)性監(jiān)控系統(tǒng)會分別發(fā)出“電梯很危險，不建議乘坐，請盡快撤離”“電梯可能出故障了，請小心”等語音提示。

實地測試：

創(chuàng)新點：

1.多顏色指示燈直觀地顯示電梯運行狀態(tài)，同時具備語音提示功能，能很好地警示用戶。

2.采用獨立檢測設計，不依賴原電梯的任何連接數(shù)據(jù)，不影響原有電梯運行，適合不同類型的電梯，具有很好的通用性。

3.運用互聯(lián)網(wǎng)+技術實現(xiàn)區(qū)域多電梯大數(shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)，可以分析出小區(qū)、社區(qū)乃至整個城市的電梯運行狀況。

指導老師? 羅洪波? 陳媛