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摘要：多数检测技术偏向于故障诊断与运行质量检测，而国内大多数电梯事故的直接诱因是电梯门故障。除此之外，国内多数检测 仪或者相关检测装置价格较为昂贵，无法全面推广。为保障人们的生命财产安全，从硬件与软件两个角度，提出了一种可对电梯门 机械强度、阻止关门力、关门行程动能、开关门速度、门隙进行检测的智能检测仪，严格按照国家标准对电梯性能进行检测，并采 用分体式设计方法降低设备的设计难度与制造难度。试验结果表明，设计的智能检测仪检测结果较为精准，符合国家相关标准和规 范，并在一定程度上降低了工作人员的劳动强度，提高了工作效率。
关键词：电梯,智能检测仪,设计方案,现场测试
Design of Elevator Intelligent Detector Based on Split Technology
Qin Guoji
( Research Institute of Guangxi Zhuang Autonomous Region Special Equipment Inspection，Liuzhou，Guangxi 545036.China ) Abstract：Most detection techniques are biased towards fault diagnosis and operational quality detection，while the direct cause of most domestic elevator accidents is the elevator door fault.In addition，most of the domestic detector or related detection devices are expensive，can not be fully promoted.In order to ensure the safety of people's life and property，from the hardware and software angles，an intelligent detecting instrument is presented，which can detect the mechanical strength，stopping closing force，closing stroke kinetic energy，opening and closing speed and clearance of elevator doors，the detector can test the performance of the elevator strictly according to the national standard，and adopt the split design method to reduce the design difficulty and manufacture difficulty of the equipment，the test result of the intelligent detector is accurate， in line with the relevant national standards，norms，and to a certain extent，reduce the labor intensity of staff，improve their work efficiency. Key words：elevator;intelligent detector;design scheme;field test
引言
随着高层建筑的逐渐增多，电梯得到了广泛应用， 伴随而来的便是其安全问题越来越受到重视。虽然近些 年电梯检测技术越来越成熟，但并没有涵盖电梯系统的 所有检测项目，而且其价格极为昂贵，难以大面积推广。 就我国目前情况来看，对电梯门方面的检测是十分缺乏 的，电梯门是电梯系统中的关键组成部分，据相关数据 统计，近70% 的电梯故障均由电梯门引起，因此，对电 梯门的检查成了电梯检测工作的重点。从其构成来看， 电梯门包括轿厢门、厅门、电机、控制器、关联传动设 备以及其他零部件。在对其进行检测的过程中，工作人 员不仅需要对电梯系统中的电气系统、机械系统进行检 测，还需要对层门以及轿门的阻止关门力、关门行程动 能、开关门速度、门隙以及机械强度进行检测。根据相 关规范，对电梯门性能要求如下：一是层门在锁住时或电梯在关闭状态下，使用300 N 的力垂直作用于该门，均匀分布在5cm2 时，其弹性形变应当在15 mm 以下或 无永久形变，并在检测后其功能不受到影响;二是梯门 的阻止关门力应当在150 N 以下，并且在关门速度下其 动能测量值应当小于10 J;三是间隙应当在6mm 以下。 根据上述标准可发现，对电梯门进行检测的工作是极为 频繁的，工作人员经常需要携带种类较多的设备进行分 别检测，这便使得检测效率极为低下，劳动强度较高， 现场检测较为复杂。正是基于上述原因，多数检测工作 人员很难在现场对上述参数进行准确测量，而是由维保 工作人员的工作经验进行判定，很难取得精确数据。针 对上述现实问题，对电梯门的智能检测设备进行研究极 为重要，以此提高检测效率、降低安全隐患有着极强的 现实意义，本文便对该仪器的整体设计方案与原理进行 简要说明。
1 设计原理与结构组成
通过对不同区域曳引电梯的调研，从操作便捷与功能性考虑，如果将所有检测项目均集成在同一个仪器中，不但会增加设计工作的工作量，而且安装难度较高，便携性较低[1]。因此，本文采用分体式设计，设计3种不 同的检测仪器对机械强度、阻止关门力与关门行程动能、 门隙、开关门速度进行测试。具体如下[2]。
1.1 机械强度检测仪器结构与原理
该装置主体由支架、固定装置、螺杆、位移与力传 感器、集成电路等构成。根据相关规范中的检测要求， 对梯门进行检测时，应当在垂直方向施加力，并对当前 的弹性形变值进行检测。针对上述要求，在检测时，应 当使用吸盘将装置固定在梯门表面，使用螺杆旋进的形 式对梯门增加压力，再在螺杆的前端加设压力传感器， 对所产生的压力进行检测，除此之外，还应当在传感器 前方安装表面积为10 cm2 的方块，以此满足规范中对于 受力面积的规定，机械强度检测仪主要由9个部分组成， 包括压力推杆、电路保护壳、真空吸盘、固定设备、位移传感器、主体支架、支架固定设备、显示器设备等， 同时力传感器在位移传感器附近[3]。
1.2 阻止关门力与关门行程动能检测仪器结构与原理 关门阻力与动能检测仪的结构如图1所示。
该仪器使用位移传感器与弹簧的配合对关门力与行 程动能进行测量，当电梯门关闭时，弹簧会产生形变， 再根据弹性变量进行计算，得出关门力，将夹持力记作 F，形变量记作%，根据胡克定律便可计算出此时的关门 阻力：
除此之外，该仪器还装有手持把手以及带有磁性的 底座，工作人员可选择手持式或吸附式进行测量。
1.3 开关门速度与门隙检测仪器结构与原理
该部分装置结构如图2所示，利用吸盘对此装置固 定，并在支架处安装测速模块以及位移检测模块，并利 用旋转装置将传感器下旋90°，同时利用支架处的螺钉 实现左右移动，方便工作人员的安装。
2 硬件设计
2.1 机械强度检测仪电路设计
本文选用型号为QLMH-P 的压力传感器以及2个型 号为PM11 的位移传感器，用于对压力、弹性形变进行 检测。芯片型号为ADS1256.利用此芯片对上述3种传 感器所产生的信号进行采集。压力传感器供电为5V，采 用差分方式对信号输出进行检测，并将芯片的AIN0 与 AIN1 配置成为查分通道对其信号进行检测。位移传感器 供电为3.3 V，信号为单端输出，因此采用芯片的AIN4 与AIN7 进行信号输出，并在传感器与AD 通道间增设RC 滤波电路，以此种方式消除噪声对工作频段产生的 干扰[5]。
2.2 阻止开关门力与关门行程动能检测仪器电路设计
该仪器采用型号为PM11 的位移传感器与弹簧对关 门力进行测量，并使用位移传感器对弹簧形变进行检测。 由于电梯在关闭层门时通常会产生抖动，在此过程便相 当于电梯形成了多次撞击，这便会导致仪器显示多个峰 值，但多个峰值中的最大峰值是其最大的关门力，所以 该仪器的数据采集应当从此最大关门力入手。传感器信 号应当对最大峰值进行采集，并传输到芯片中。基于此 流程，当最大关门力出现时，C31 二极管便会使电容量 测电压达到最大，以此启动芯片，使用AIN0 采集此信号，并在完成数模转换后，手动对S1 进行闭合，为下一 次测量进行准备[6]。
2.3 开关门速度与门隙检测仪器电路设计
该仪器主要通过激光位移传感器与位移传感器进行 检测。将2种传感器的信号传输设置为单端输出，并与 芯片的数据输入通道进行连接。其中的速度检测模块则 可以使用型号为LS7366R 的脉冲芯片输出信号，此芯片 为32 位数据，采用了可控制的CMOS 计数器，内部存在滤波器与解码器，可最大限度保证检测的精确度[7]。
3 软件设计
3.1 机械强度检测仪
该仪器在工作时需要使用到1个压力传感器与2个 位移传感器的共同配合，因此该仪器的软件部分需要对 3 个传感器实现数据采集与处理。为提高数据传输速度 与吞吐量，本文采用边转换边读取的形式，即转换后并 不急于读取，而是将ADC 改变后开始下一轮转换，此时 再对上一次转换结果进行读取，此种方法可有效降低多 通道转换延迟。当转换完成后，便将数据传输至缓冲区 调用显示函数，以此显示示数。当仪器运行时，控制终 端会向传感器发送sendMP 命令，此时仪器的MCU 会将 传感器的检测结果与弹簧形变值输入至缓冲区，以调用 函数的形式发送。
3.2 阻止开关门力与关门行程动能检测仪器
该仪器在电梯层门撞击结束后将信号通过电路进行 存储，并通过数模转换模块对其最大值进行采样，最后传输给芯片。此时可利用控制终端发送sendME 指令， 由芯片调用函数将数据发送至检测终端[8]。
3.3 开关门速度与门隙检测仪
由于此部分需要对开关门速度与门隙进行检测，所 以需要设置不同的用户任务，本文利用激光位移传感器 与编码器实现。以任务定时的方式将任务插入轮询队列，当达到任务时间时，便会触发时间，其定时函数为：osal_ start _ timer Ex ( uint8 task ID，uint16 event _ id，uint16 timeout_ value )，该函数中的taskID 代表自定义任务ID，event 则代表随机触发时间，timeout 代表轮询间隔。在激 光位移传感器方面，则利用芯片对传感器所采集的数据 进行收集，并使用定时器T3 对其时间进行计算，当时间 达到预定时，定时器会中断读取编码器的脉冲读数，此 方面的算法如下。其中将时间记作t，将编码器周长记作L，脉冲线数记作N，脉冲计数值记作Nc，此时编码器 的线速度如下，也就是测量处的开关门速度[9]。
4 测试验证与结果分析
为验证该设备的可靠性，本文以某小区4号楼的3号电梯进行测试，其为中分门，额定运行速度为2.5 m/s，宽度为1200 mm，开门方向为横向。基于TSG-T7001 与 GB7588、GB/T10058 对其进行评估，具体测试包括机械 强度测试、阻止开关门力与关门形成动能测试、开关门 速度与门隙测试，测试过程及结果如下。
4.1 机械强度测试
此部分在进行测试时，检测人员通过精密螺杆给电 梯层门增加压力，并使用控制终端发送命令，当压力达 到300 N 后，仪器会根据弹性形变给出检测结果，再缓 慢降低所施加的压力，最后读取永久形变读数。由于检 测人员需要现场对检测结果进行评估，因此并不需要对 此项数据进行保存。该3号电梯层门在施加压力达到300 N 时，弹性形变在15 mm 以下，且撤销后未造成永久 形变，结果符合相关标准[10] 。
4.2 阻止开关门力与关门形成动能测试
由于电梯层门与轿门通常处于联动状态，因此在实际检测中将层门看作轿门进行检测[11]。当电梯层门开启 时，将此检测仪器安装在门框上，再由检测人员按下关 门按钮或等待其自动关门，当层门与检测仪器发生碰撞 时，其内部传感器便可通过数模转换对最大阻力以及所 产生的动能进行计算，为保证测试结果的准确性，将测 试次数增加至3次，其最大阻力具体数值分别为101.64、99.4、102.04 N。由于3 次测试数值较为相近，且均在 国家标准范围内，此结果说明该仪器满足设计要求[12] 。
4.3 开关门速度与门隙测试
根据相关规范，门隙数值应当在6mm 以下，且开关门时间应当符合如下标准[13]：若开门宽度小于800 mm，中分门开关时间应当为3.2 s，旁开门为3.7 s;开门宽度在800 mm 以上，1 000 mm 以下，中分门为4.0 s，旁开门4.3 s;开门宽度在1000 ~1 100 mm，中分门为4.3 s，旁开门为4.9 s;开门宽度在1100 ~1 300 mm，中分门为 4.9 s，旁开门为5.9 s [ 14 ] 。
利用仪器对其门隙进行3次测试可得知，其门隙数值分别为3.09 、3.93 、3.28 mm，均在6mm 以下，符合相关规范[15] 。由于层门与轿门为联动，本文便只对其层 门的开关门速度进行分析。3 次测试结果峰值速度均在 0.3 m/s 以下，而且开关门时间均在3s 以内，与国家标 准完全符合。证明电梯合格的同时，也证明该仪器合格。
5 结束语
综上所述，为解决当前在电梯门检测方面的问题， 本文从硬件、软件两个角度提出了一种电梯智能检测仪， 并提出阻止关门力、关门行程动能、开关门速度、门隙 以及机械强度是电梯门检测的重点。阐述了该仪器的电 路设计方法与软件实现算法。最后对某小区的4号楼的 3 号电梯进行了现场测试，介绍了此仪器的使用方法。 测试结果表明该部电梯符合国家相关标准，并以3次测 试的形式证明该仪器具有一定准确性。为降低仪器在设计方面的复杂性，本文采用了分体 式设计方法，此种方法虽然可在一定程度上降低其设计 难度与安装复杂性，但降低了其便携性，今后可以在加 强其便携性方面入手对设备进行优化。
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