王磊，王齊剛，蔣濤

（上海市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗(yàn)技術(shù)研究院，上海 200333）

電梯檢規(guī)提出轎廂意外移動(dòng)保護(hù)裝置試驗(yàn)要求，轎廂在井道上部空載，以型式試驗(yàn)證書所給出的試驗(yàn)速度上行并觸發(fā)制停部件，僅使用制停部件能使電梯停止，轎廂的意外移動(dòng)距離在型式試驗(yàn)證書給出的范圍內(nèi)。檢驗(yàn)過程中，施工調(diào)試人員可根據(jù)電梯制造單位提供的試驗(yàn)方法對(duì)電梯轎廂意外移動(dòng)保護(hù)裝置功能進(jìn)行試驗(yàn)并由檢驗(yàn)人員現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)。而有關(guān)轎廂的意外移動(dòng)距離值很難準(zhǔn)確測(cè)量，電梯制造單位提供的轎廂意外移動(dòng)保護(hù)裝置型式試驗(yàn)證書中并未提供準(zhǔn)確的測(cè)量方法，轎廂意外移動(dòng)距離值測(cè)量是檢驗(yàn)中的一個(gè)難點(diǎn)。本文提出一套測(cè)量裝置，通過相應(yīng)測(cè)量方法測(cè)量和計(jì)算，從而驗(yàn)證轎廂意外移動(dòng)距離是否在型式試驗(yàn)證書給出的范圍內(nèi)。

1 轎廂意外移動(dòng)保護(hù)裝置簡(jiǎn)介

轎廂意外移動(dòng)是指在開鎖區(qū)域內(nèi)且開門狀態(tài)下，轎廂無指令離開層站的移動(dòng)，不包含裝卸載引起的移動(dòng)。轎廂意外移動(dòng)的常見原因有：電梯制動(dòng)器制動(dòng)力力矩不足、傳動(dòng)裝置失效、控制系統(tǒng)故障導(dǎo)致停梯開閘、門鎖回路被人為短接等。轎廂一旦發(fā)生意外移動(dòng)，會(huì)對(duì)乘客造成剪切、擠壓等嚴(yán)重傷害。為了減少此類事故的發(fā)生，GB 7588-2003《電梯制造與安裝安全規(guī)范》第1號(hào)修改單中提出轎廂意外移動(dòng)保護(hù)裝置（unintended car movement protection system簡(jiǎn)稱UCMP），當(dāng)層門未被鎖住且轎門未關(guān)閉的情況下，由于轎廂安全運(yùn)行所依賴的驅(qū)動(dòng)主機(jī)或驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的任何單一元件失效引起轎廂離開層站的意外移動(dòng)，轎廂意外移動(dòng)保護(hù)裝置應(yīng)制停電梯。轎廂意外移動(dòng)保護(hù)裝置由檢測(cè)子系統(tǒng)、制停子系統(tǒng)和自監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)組成，檢測(cè)子系統(tǒng)檢測(cè)轎廂是否發(fā)生意外移動(dòng)，當(dāng)檢測(cè)子系統(tǒng)檢測(cè)到轎廂發(fā)生意外移動(dòng)時(shí)觸發(fā)制停子系統(tǒng)動(dòng)作，由制停子系統(tǒng)制停轎廂。電梯通過配置轎廂意外移動(dòng)保護(hù)裝置可以有效避免“開門溜車”事故的發(fā)生。

2 電梯轎廂意外移動(dòng)距離測(cè)量裝置原理

本文提出了一種電梯轎廂意外移動(dòng)距離測(cè)量裝置，該裝置采用近距離無線傳輸Zigbee技術(shù)，通過建立無線傳感網(wǎng)絡(luò)完成整個(gè)測(cè)量過程。

該裝置系統(tǒng)原理如圖1所示，轎廂位置信號(hào)由平層感應(yīng)器信號(hào)變化獲取并傳輸給微控制器，位移傳感器用來測(cè)量距離。微控制器和協(xié)調(diào)器（Zigbee協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)）進(jìn)行串口連接，兩者通過串口通信協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。終端設(shè)備（Zigbee終端節(jié)點(diǎn)）對(duì)位移傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和控制，其自身具備模數(shù)轉(zhuǎn)換功能，將位移傳感器采集的模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量。Zigbee協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)主要負(fù)責(zé)完成Zigbee終端節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)解析和轉(zhuǎn)發(fā)功能。而Zigbee終端節(jié)點(diǎn)主要負(fù)責(zé)接收從Zigbee協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)發(fā)來的指令，對(duì)相應(yīng)的終端設(shè)備進(jìn)行控制，如獲取位移傳感器的數(shù)據(jù)值并反饋給Zigbee協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)。Zigbee協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)解析信息并轉(zhuǎn)發(fā)給微控制器。Zigbee協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)和Zigbee終端節(jié)點(diǎn)通過相關(guān)通信協(xié)議進(jìn)行通信。微控制器對(duì)位移傳感器測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并計(jì)算出距離值。

圖1 系統(tǒng)原理圖

如圖2所示為電梯轎廂意外移動(dòng)距離測(cè)量裝置系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，位移傳感器安裝于轎廂頂部，測(cè)量其與井道頂面的距離值h，微控制器進(jìn)入測(cè)量模式，轎廂位于次頂層平層位置，電梯進(jìn)行轎廂意外移動(dòng)保護(hù)裝置功能試驗(yàn)，通過操作控制柜驅(qū)動(dòng)電梯以型式試驗(yàn)證書給出的試驗(yàn)速度上行，當(dāng)電梯運(yùn)行至脫離平層位置，平層感應(yīng)器給微控制器轎廂位置信號(hào)，微控制器通過無線通信方式采集位移傳感器測(cè)量數(shù)據(jù)作為起點(diǎn)值，電梯運(yùn)行至轎廂意外移動(dòng)保護(hù)裝置制停子系統(tǒng)制停電梯，位移傳感器測(cè)量終點(diǎn)距離值并傳輸給微控制器。微控制器通過起點(diǎn)和終點(diǎn)距離值計(jì)算出轎廂意外移動(dòng)距離值。

圖2 測(cè)量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

為提高準(zhǔn)確性，在計(jì)算轎廂實(shí)際意外移動(dòng)距離時(shí)應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)償。設(shè)電梯檢測(cè)子系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間為T1，微控制器響應(yīng)電梯位置傳感器信號(hào)變化直至微控制器采集到位移傳感器初始位置數(shù)據(jù)的系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間為T2。設(shè)定電梯型式試驗(yàn)規(guī)定的運(yùn)行速度為V，由微控制器計(jì)算得出轎廂意外移動(dòng)距離為S1，轎廂實(shí)際意外移動(dòng)距離為S，則：

3 Zigbee無線模塊設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)采用TI公司CC2530芯片作為無線傳感模塊，芯片釆用8051微控制器內(nèi)核，建立在基于標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議IEEE802.15.4之上的Zigbee協(xié)議棧，CC2530片上集成了高靈敏度，抗干擾性強(qiáng)的射頻收發(fā)組件電路。該芯片ADC具備 14位的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換，能滿足位移傳感器的數(shù)據(jù)精度。如圖3所示為Zigbee無線模塊原理圖，阻容巴倫電路作為外部天線電路實(shí)現(xiàn)無線通信功能，C19、C20為隔直電容，C21與L4構(gòu)成高通濾波器，C22與L5構(gòu)成低通濾波器，信號(hào)經(jīng)兩種濾波器處理后，相位分別超前和滯后了90°，從而實(shí)現(xiàn)了差分信號(hào)到單端信號(hào)的轉(zhuǎn)換。

圖3 Zigbee無線模塊原理圖

圖4 所示為轎廂意外移動(dòng)距離測(cè)量裝置測(cè)量過程主程序流程圖，系統(tǒng)初始化完成進(jìn)入U(xiǎn)CMP測(cè)試程序，當(dāng)微控制器收到轎廂脫離平層感應(yīng)器位置信號(hào)，微控制器采集位移傳感器初始位移數(shù)據(jù)，當(dāng)UCMP制停轎廂，微控制器采集位移傳感器最終距離數(shù)據(jù)并通過相應(yīng)算法計(jì)算出距離值。

圖4 主程序流程圖

4 結(jié)語(yǔ)

本文研究了一種電梯轎廂意外移動(dòng)距離測(cè)量裝置，該系統(tǒng)裝置采用低成本、低功耗的Zigbee無線傳輸技術(shù)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確性高，可應(yīng)用于檢驗(yàn)過程中電梯轎廂意外移動(dòng)距離測(cè)量。