阅读说明：本技术 随行电缆摆动幅度检测系统和方法 (System and method for detecting swing amplitude of traveling cable ) 是由 张益健 刘光耀 李灿熙 于 2020-07-07 设计创作，主要内容包括：本发明提出一种随行电缆摆动幅度检测系统和方法,目的在于实现结构简单、准确且成本低的测量方案,该系统包括在最下端线缆固定架的下方沿井道纵向设置的至少一个光电检测模块；连接各光电检测模块以获取各检测点摆幅值的微机系统；该方法包括摆幅阈值设定步骤,将电梯轿厢运行至最底层,并晃动随行电缆使其以最大横向摆幅Amax摆动；由光电检测模块获取其所正对的随行电缆的摆幅An；根据摆幅An和距离Dn运算获得对应的最大摆幅角Bn；取各最大摆幅角Bn的均值B<Sub>mean</Sub>作为摆幅阈值；摆幅检测步骤,通过光电检测模块实时获取摆幅An,继而计算当前摆幅角Cn；超限判断告警步骤,在当前摆幅角Cn大于或等于摆幅阈值B<Sub>mean</Sub>时,上报进行告警。(The invention provides a system and a method for detecting the swing amplitude of a traveling cable, aiming at realizing a measuring scheme with simple structure, accuracy and low cost, wherein the system comprises at least one photoelectric detection module which is arranged below a cable fixing frame at the lowest end along the longitudinal direction of a well; the microcomputer system is connected with each photoelectric detection module to obtain the swing amplitude of each detection point; the method comprises a swing threshold setting step, wherein an elevator car is moved to the bottommost layer, and the traveling cable is shaken to swing with the maximum transverse swing amplitude Amax; acquiring the swing amplitude An of the trailing cable opposite to the photoelectric detection module by the photoelectric detection module; calculating according to the swing amplitude An and the distance Dn to obtain a corresponding maximum swing amplitude angle Bn; taking the average value B of the maximum swing amplitude angles Bn mean As a swing threshold; in the swing amplitude detection step, a swing amplitude An is obtained in real time through a photoelectric detection module, and then a current swing amplitude angle Cn is calculated; an overrun judgment alarm step, when the current swing angle Cn is larger than or equal to the swing threshold value B mean Then report to the userAnd (6) alarming.)

随行电缆摆动幅度检测系统和方法

技术领域

本发明应用于电梯领域，具体涉及随行电缆摆动幅度检测系统和方法。

背景技术

目前，城市中有非常多的超高楼层，当风速过高或地震时，这些大楼会发生横向摇摆，此时大楼里的电梯也会随之摇摆，当摆幅达到一定程度时，有可能造成设备损坏，其中电梯的随行电缆尤为突出。

随行电缆是掉挂在电梯轿厢底部的，另一端是固定在井道中间的，电梯运行时，随行电缆是随着电梯运动的，因为电缆摆动有惯性，所以大楼摆动时，随行电缆摆动的幅度会更大，如果超过一定幅度，电缆有可能被井道周边机械设备挂断，将会带来极大的经济损失并且可能危害乘客人身安全。

现有技术中有方案使用了加速度仪来估算测量随行电缆摆幅，而加速度仪是设置在电梯建筑的顶部，通过测试建筑的摆动来估算电缆摆动的，这样其实并不能很好反馈电缆实际摆动的幅度。另外，加速度传感器输出的为加速度量，需要一连串的额计算和处理才能反馈为电缆的摆幅，而这些数据和摆幅之间没有直接关系，因此需要大量实验来验证和调整，安装后实际效果需要长时间测试检验才知道。

发明内容

为克服现有技术中存在的问题，本发明提出一种随行电缆摆动幅度检测系统和方法，目的在于实现结构简单、准确且成本低的测量方案，其具体技术内容如下：

本发明的随行电缆摆动幅度检测系统，其包括

在最下端线缆固定架的下方沿井道纵向设置的至少一个光电检测模块；

连接各光电检测模块以获取各检测点摆幅值的微机系统；

所述光电检测模块包括等间距排布的一排光发射管和一排光接收管，以及微处理器，所述微处理器获取光接收管的有效管数来计算其所正对的随行电缆的摆幅值，其与微机系统之间通过有线或无线连接通讯。

于本发明的一个或多个实施例当中，在有多个光电检测模块时，该些光电检测模块的间距相等。

于本发明的一个或多个实施例当中，所述光电检测模块的间距与该最下端线缆固定架到首个光电检测模块的间距相等。

于本发明的一个或多个实施例当中，所述光电检测模块的间距为5米。

于本发明的一个或多个实施例当中，所述光发射管的间距为1-2厘米，所述光接收管的间距为1-2厘米。

于本发明的一个或多个实施例当中，连接光发射管的发射电路包括三极管Q1，所述三极管Q1的集电极与VCC端之间串联接有光发射管和限流电阻R1，其发射极接地，其基极连接并受控于所述微处理器；连接光接收管的接收电路包括三极管Q2和Q3，所述三极管Q2为PNP型三极管，其发射极接VCC端，其集电极由电阻R2接地，其基极与光接收管连接；所述三极管Q3的集电极连接VCC端且由其集电极作为输出端连接至微处理器，其发射极接地，其基极连接所述三极管Q2的集电极。

本发明的随行电缆摆动幅度检测方法，基于上述的随行电缆摆动幅度检测系统，其包括

一)摆幅阈值设定步骤：

获得各光电检测模块相对于最下端线缆固定架的距离Dn，n＝1,2,...；

将电梯轿厢运行至最底层，并晃动随行电缆使其以最大横向摆幅Amax摆动；此时,由任意一个或多个光电检测模块获取其所正对的随行电缆的摆幅An，n＝1,2,...；即当随行电缆将光发射管所发出的光通过缆体反射至光接收管，接收到反射光的光接收管视为有效，再将光接收管的间距乘以有效管数来获得摆幅An；

接着，根据光电检测模块的摆幅An和距离Dn运算获得对应的最大摆幅角Bn，n＝1,2,...；其运算采用如下公式：

正切函数tan(Bn)＝An/Dn；(1)

反正切函数Bn＝arctan(An/Dn)；(2)

最后，取各最大摆幅角Bn的均值B_mean作为摆幅阈值；

二)摆幅检测步骤：

在电梯运行过程中，启用任意一个或多个光电检测模块实时获取其所正对的随行电缆的摆幅An，同样，当随行电缆将光发射管所发出的光通过缆体反射至光接收管，接收到反射光的光接收管视为有效，再将光接收管的间距乘以有效管数来获得摆幅An；根据上述公式(1)和(2)计算当前摆幅角Cn；

Cn＝arctan(An/Dn),n＝1,2,...；

三)超限判断告警步骤：

将所获得的当前摆幅角Cn与预设的摆幅阈值B_mean作对比，当Cn大于或等于B_mean时，上报进行告警。

于本发明的一个或多个实施例当中，所述最大横向摆幅Amax为20厘米。

于本发明的一个或多个实施例当中，所述光电检测模块采用扫描检测模式，即一次只有一个光电检测模块启动，自上而下进行扫描检测。

于本发明的一个或多个实施例当中，各光电检测模块相对于最下端线缆固定架的距离Dn之间为倍数关系。

本发明的有益效果是：利用光电检测模块(即光电传感器)直接对随行电缆进线检测，反馈的是电缆实际的摆幅，无需复杂的运算逻辑便能准确的测量到随行电缆的摆幅，而且根据需求设置至少一个光电检测模块，能以较低成本实现线缆摆幅的检测，具有较佳的经济性、技术性和实用性，适合推广应用。

附图说明

图1为随行电缆摆动幅度检测系统的框架示意图。

图2为电梯井道的结构示意图。

图3为光电检测模块的结构示意图。

图4为光电检测模块的发射电路和接收电路的原理图。

具体实施方式

如下结合附图1至4，对本申请方案作进一步描述：

随行电缆摆动幅度检测系统，其包括在最下端线缆固定架1的下方沿井道纵向设置的至少一个光电检测模块2；连接各光电检测模块2以获取各检测点摆幅值的微机系统3；所述光电检测模块2包括等间距排布的一排光发射管21和一排光接收管22，以及微处理器23，所述微处理器23获取光接收管的有效管数来计算其所正对的随行电缆的摆幅值，其与微机系统3之间通过有线或无线连接通讯。所述微机系统3采用单片机，其用于将光电检测模块2反馈的数据进行运算与对比，判断随行电缆4的摆幅是否正常，并在摆幅超限时上报电梯系统等上位系统进行告警。

在有多个光电检测模块2时，该些光电检测模块2的间距相等，所述光电检测模块2的间距与该最下端线缆固定架1到首个光电检测模块2-1的间距相等；即各光电检测模块2相对于最下端线缆固定架1的距离之间为倍数关系。例如，首个光电检测模块2-1设于线缆固定架1下方的5米处，而第二个光电检测模块2-2则与光电检测模块2-1相距5米。

所述光发射管21的间距d为1-2厘米，所述光接收管22的间距d为1-2厘米，光发射管21和光接收管22一一配对；例如，光接收管22的间距d设为1厘米，当随行电缆4将光发射管21所发出的光通过缆体反射至光接收管22，接收到反射光的光接收管22有5个时，将光接收管22的间距d＝1厘米乘以有效管数＝5获得摆幅为5厘米。

具体的，连接光发射管21的发射电路包括三极管Q1，所述三极管Q1的集电极与VCC端之间串联接有光发射管和限流电阻R1，其发射极接地，其基极连接并受控于所述微处理器23；连接光接收管22的接收电路包括三极管Q2和Q3，所述三极管Q2为PNP型三极管，其发射极接VCC端，其集电极由电阻R2接地，其基极与光接收管连接；所述三极管Q3的集电极连接VCC端且由其集电极作为输出端连接至微处理器23，其发射极接地，其基极连接所述三极管Q2的集电极。发射信号可进行调制，距离可以达到20cm以上。

随行电缆摆动幅度检测方法，其包括

一)摆幅阈值设定步骤：

获得各光电检测模块2相对于最下端线缆固定架1的距离Dn，n＝1,2,...；

将电梯轿厢5运行至最底层，并晃动随行电缆4使其以最大横向摆幅Amax摆动；此时,由任意一个或多个光电检测模块2获取其所正对的随行电缆4的摆幅An，n＝1,2,...；即当随行电缆4将光发射管21所发出的光通过缆体反射至光接收管22，接收到反射光的光接收管22视为有效，再将光接收管22的间距d乘以有效管数来获得摆幅An；

接着，根据光电检测模块的摆幅An和距离Dn运算获得对应的最大摆幅角Bn，n＝1,2,...；其运算采用如下公式：

正切函数tan(Bn)＝An/Dn； (1)

反正切函数Bn＝arctan(An/Dn)； (2)

最后，取各最大摆幅角Bn的均值B_mean作为摆幅阈值；

在本实施例当中，所述最大横向摆幅Amax为20厘米，以20层楼高为例，随行电缆4的最大可摆动长度为20*3＝60米，Bn＝arctan(20/6000)＝0.19,约10度；

二)摆幅检测步骤：

在电梯运行过程中，以扫描方式由上至下依次启用光电检测模块2实时获取其所正对的随行电缆4的摆幅An，同样，当随行电缆4将光发射管21所发出的光通过缆体反射至光接收管22，接收到反射光的光接收管22视为有效，再将光接收管22的间距d乘以有效管数来获得摆幅An；根据上述公式(1)和(2)计算当前摆幅角Cn；

Cn＝arctan(An/Dn),n＝1,2,...；

三)超限判断告警步骤：

将所获得的当前摆幅角Cn与预设的摆幅阈值B_mean作对比，当Cn大于或等于B_mean时，上报进行告警。

上述优选实施方式应视为本申请方案实施方式的举例说明，凡与本申请方案雷同、近似或以此为基础作出的技术推演、替换、改进等，均应视为本专利的保护范围。