一種基于物聯(lián)網(wǎng)的電梯閘瓦磨耗實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

黃捷洲+朱仁聰+肖乾+高雪山

【摘 要】實(shí)現(xiàn)了一個(gè)基于圓容柵傳感器檢測的電梯閘瓦嵌入式監(jiān)測儀及其后臺安全系統(tǒng)與報(bào)警系統(tǒng)。首先利用圓容柵傳感器與單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對電梯閘瓦磨耗量進(jìn)行測量并輸出。再通過W5100網(wǎng)絡(luò)模塊將電梯實(shí)時(shí)抱閘厚度發(fā)送到PC機(jī)中以進(jìn)行電梯抱閘磨損情況的圖樣化處理，以達(dá)到對電梯抱閘磨耗進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控的目的。

【關(guān)鍵詞】圓容柵傳感器；電梯抱閘磨損；實(shí)時(shí)監(jiān)控

電梯抱閘是電梯制動器上動作發(fā)生率非常高的一個(gè)裝置，而抱閘中的閘瓦磨耗程度決定了電梯制動系統(tǒng)的性能。目前電梯閘瓦磨耗檢測主要依靠技術(shù)人員定期去現(xiàn)場進(jìn)行制動抱閘試驗(yàn)，得出電梯閘瓦的磨耗量。該方法不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且存在人為失誤問題。

本文介紹了一種科學(xué)、準(zhǔn)確、安全快捷的抱閘磨耗監(jiān)測系統(tǒng)。綜合利用傳感器和單片機(jī)、網(wǎng)絡(luò)模塊完成數(shù)據(jù)的采集、處理和傳輸。使我們能夠第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)制動系統(tǒng)磨耗超限故障，以減少因電梯制動系統(tǒng)閘瓦磨耗超限所帶來的經(jīng)濟(jì)損失。

1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1.1 監(jiān)測系統(tǒng)安裝

系統(tǒng)安裝如圖1所示，將圓容柵傳感器置于電梯抱閘左方的傳感器安裝座上，另一頭與制動閘瓦相連，并在磁力器后方安裝微型處理器安裝座用以固定單片機(jī)。

1.2 測量原理

電梯正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，磁力器體內(nèi)兩個(gè)獨(dú)立的線圈通電，生成一對反向推力作用在左右兩邊的抱閘臂上的推桿上，分別推動兩根推桿水平反向移動，迫使制動閘瓦遠(yuǎn)離制動輪，與此同時(shí)壓縮彈簧為抱閘臂提供彈性回復(fù)力，。

電梯制動時(shí)，磁力器內(nèi)的兩個(gè)獨(dú)立線圈斷電，其電磁作用消失，左右兩邊抱閘臂在彈簧回復(fù)力的作用下向制動輪方向移動，同時(shí)抱閘臂推動制動閘瓦，使得閘瓦抱緊制動輪，閘瓦與制動輪相互摩擦從而達(dá)到制動的目的。電梯制動時(shí)閘瓦與制動輪相對滑動發(fā)生相互磨耗，因閘瓦片材質(zhì)為橡膠，磨損較快，隨著閘瓦片的磨耗變薄，左右兩個(gè)制動閘瓦會逐漸向制動輪方向偏移。應(yīng)用圓容柵傳感器對閘瓦背部的移動進(jìn)行監(jiān)測并傳輸其位移信息。

微型處理器對接收到的位移進(jìn)行處理并顯示在LED電子顯示屏上。對得到的閘瓦磨耗量數(shù)據(jù)集中統(tǒng)計(jì)并繪制出相應(yīng)的函數(shù)圖像，能夠直觀得了解閘瓦每天的變化情況。

1.3 系統(tǒng)工作原理

將圓容柵傳感器安裝在曳引機(jī)機(jī)座上的傳感器安裝座上。將測量點(diǎn)設(shè)定在閘瓦臂與閘瓦的鉸接處使測量點(diǎn)與之同步運(yùn)動。當(dāng)電梯抱閘受到磨耗時(shí)，閘瓦厚度縮小，導(dǎo)致容柵傳感器中的電容改變；隨著電容的改變，圓容柵傳感器中的電流發(fā)生改變并直接通過以I/0輸入單片機(jī)中。單片機(jī)在計(jì)數(shù)、顯示和輸出控制環(huán)節(jié)中完成辨向、計(jì)數(shù)、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化調(diào)整，并形成測量數(shù)據(jù)，在控制邏輯電路的控制下將測量數(shù)據(jù)進(jìn)行譯碼、驅(qū)動和顯示，并將測量數(shù)據(jù)送至數(shù)據(jù)輸出接口，輸出同步脈沖和數(shù)據(jù)脈沖。

單片機(jī)將收到的電流信號解析完成后，便對得到的信息進(jìn)行存儲并顯示在LED電子顯示屏上，同時(shí)形成對應(yīng)的閘瓦磨耗變化函數(shù)，使我們能第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)電梯抱閘問題。單片機(jī)將轉(zhuǎn)換完成的信息通過地址總線發(fā)送到事先設(shè)置好的網(wǎng)絡(luò)模塊，并保存在靜態(tài)隨機(jī)存取存儲器中，以方便與網(wǎng)絡(luò)模塊中信息的實(shí)時(shí)交互。

網(wǎng)絡(luò)模塊接收到信息后，轉(zhuǎn)發(fā)到電腦終端。并對網(wǎng)絡(luò)模塊的信息進(jìn)行解碼，分析電梯抱閘的實(shí)時(shí)情況，從而反饋給網(wǎng)絡(luò)模塊。網(wǎng)絡(luò)模塊接收到的信息通過數(shù)據(jù)總線發(fā)送到單片機(jī)中；一旦電梯抱閘磨耗量超過人工設(shè)定的磨耗極限時(shí)，單片機(jī)便立即通過電梯中心系統(tǒng)停止電梯的運(yùn)行并將危險(xiǎn)信息傳送至網(wǎng)絡(luò)模塊。網(wǎng)絡(luò)模塊收到信息后通過數(shù)據(jù)總線返回單片機(jī)中并且發(fā)送到電腦終端，由電腦終端通知工作人員組織維修工作。

2 模塊選型

2.1 網(wǎng)絡(luò)模塊

本方案選用的是W5100網(wǎng)絡(luò)模塊，W5100是一款多功能的單片網(wǎng)絡(luò)接口芯片，內(nèi)部集成有10/100Mbps以太網(wǎng)控制器，主要應(yīng)用于高集成、高穩(wěn)定、高性能和低成本的嵌入式系統(tǒng)中。使用W5100不需要考慮以太網(wǎng)的控制，只需要進(jìn)行簡單的端口編程。且W5100與單片機(jī)可直接相互交流，就向訪問外部存儲器一樣。

2.2 傳感器

選用圓容柵傳感器，該傳感器價(jià)格性能比好、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、工作穩(wěn)定可靠、測量信號便于傳輸。且溫度穩(wěn)定性好，結(jié)構(gòu)簡單，采樣頻率高，運(yùn)行速度快，以及適合與外圍設(shè)備計(jì)算機(jī)等聯(lián)機(jī)組成自動測量系統(tǒng)的特點(diǎn)。

2.3 微型處理器

本系統(tǒng)選用stm32 單片機(jī)，該單片機(jī)具有性能高，低成本、低功耗、體積小等特點(diǎn)。十分容易嵌入所需安裝的位置，完成所需要完成的工作，并且在一定程度上減少了本產(chǎn)品的商業(yè)成本。

3 結(jié)束語

本設(shè)計(jì)利用嵌入式系統(tǒng)的高性能、低價(jià)格、易于組裝等特點(diǎn)。結(jié)合了圓容柵傳感器、單片機(jī)和W5100網(wǎng)絡(luò)模塊對電梯抱閘磨耗量化并發(fā)送到PC終端，省去了人工定時(shí)檢測的麻煩與成本。增加了電梯的安全性能與工作人員的工作效率，解決了因?yàn)楣ぷ魅藛T失誤而導(dǎo)致的維修問題。完備的遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)報(bào)警裝置使維修人員與電梯抱閘的相互更加便捷、精準(zhǔn)，滿足了電梯穩(wěn)定運(yùn)行的要求。目前該系統(tǒng)已處于初步推廣之中，今后會根據(jù)實(shí)際情況要求對系統(tǒng)進(jìn)行更新升級，以保證能夠適應(yīng)市場環(huán)境。逐漸實(shí)現(xiàn)感應(yīng)裝置與信息處理裝置一體化，簡化總體結(jié)構(gòu)，使其更加輕巧便捷，適應(yīng)性更強(qiáng)，最終擴(kuò)展到能夠?qū)φ侩娞葸M(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測。

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[責(zé)任編輯：田吉捷]