CN101484815A - 抗拉支撑强度监测***和方法 - Google Patents

Abstract

一种测量用于电梯(102)的支撑结构(104)的状况的***和方法，其基于支撑结构的电子特性(110)，例如电阻，而不是结构的温度(108)。在如同支撑结构(104)被检测的相同的温度条件下，计算(204)新的支撑结构(104)的电阻，并且从监测的支撑结构(104)的测量的电阻中减去。新的支撑结构和监测的支撑结构的电阻值可以被转化(112)为参考温度，来简化支撑结构的计算和监测。

Description

抗拉支撑强度监测***和方法

技术领域

本发明涉及一种电梯监测***，尤其涉及一种检测电梯抗拉支撑结构中的磨损量的***。

背景技术

抗拉支撑结构，例如镀钢胶带或钢缆，经常被使用在电梯***中用来支撑在竖井中的电梯轿厢。随着时间的过去，与轿厢和配重运动相关的绳索或者缆的正常弯曲会产生磨损。这个磨损减少了在抗拉支撑结构中的绳索或者缆的横截面并且削弱了支撑结构。因此，定期地监测支撑结构的状况以便发现此结构何时需要被替换是非常必要的。

在一种方式中，绳索的状况可以通过监测电子特性来检查，例如在支撑结构中的绳索的电阻。由于磨损造成的绳索横截面面积的减少将增加绳索的电阻，使得用绳子电阻的测量作为绳索强度或者绳子状况指标的依据并且设置一个电阻阈值以指示支撑结构应该被替换在理论成为可能。

然而，在电梯竖井中温度的波动也一样会影响绳索的电阻。例如，在竖井顶部的温度可以比竖井底部的温度高10到20摄氏度。因为电阻同样是温度函数，所以由于温度波动造成的绳索电阻的变化可能很大以至于不可能确定多少电阻变化是由于温度造成和多少是由于实际的绳索磨损造成。换句话来说，由于温度引起的电阻变化可能掩盖了由于磨损造成的电阻变化，使得实际准确地将电阻和绳索状况联系起来成为不可能。

因而，迫切需要一种电梯支撑结构检测***，该电梯支撑结构监测***可以消除温度变化对所监测的特性的影响。

发明内容

本发明涉及一种用在电梯上的利用电子特性，例如支撑结构电阻监测支撑结构状况的***和方法。本发明的一个实施例补偿了温度对于电子特性的影响，隔离测量的电子特性以便它更准确地反映在该结构中的磨损量而不是该结构的温度。

在一个实施例中，多个温度传感器沿着电梯竖井测量在不同位置的温度。在相同的温度条件下新的(virgin)支撑结构的电阻如同被监测的支撑结构一样被计算出来并从所测量的被监测的支撑结构的电阻中减去。计算的差值反映了在支撑结构中由于磨损造成的电阻变化。

在另一个实施例中，使用单一温度传感器隔离磨损对于支撑结构电阻的影响。在***中使用单一温度传感器简化了对由磨损造成的电阻的计算。新的支撑结构的电阻值和被监测的支撑结构的电阻值可能被转化(translate)为参考温度来简化计算，甚至更进一步简化对支撑结构的监测。

附图说明

图1为结合本发明的一个实施例的电梯***的代表图；

图2为描述了本发明的一个实施例的处理流程图；

图3为描述了本发明的另一个实施例的处理流程图；

图4为描述了根据本发明的其它实施例的处理流程图。

具体实施方式

图1是结合本发明的一个实施例的电梯***100的代表图。***100包括由抗拉支撑结构104，例如在竖井105中的胶带支撑的电梯轿厢102。支撑结构104被安排经过一个或者更多的滑轮106。滑轮106的配置可以是在本发明中能够得知的任何适合于电梯***100的配置(例如，1:1绕绳比，2:1绕绳比，等等)。

一个或者更多的温度传感器108沿着竖井105垂直地放置。在一个实施例中，温度传感器108位于沿着竖井等间隔的垂直位置hi，那里的Δh为传感器之间的距离。传感器108之间的间距可以变化的，但是不变的间距使得电阻和绳索状况之间的关系的计算稍微简单些。在另一个实施例中，竖井可能只有一个传感器108在竖井105中，例如在竖井105的顶部附近。这些温度传感器108被用于传导支撑结构104的电子特性的任何读数的温度补偿。

一个或者更多电子特性传感器110测量电子特性，例如支撑结构104的电阻或导电率。电子特性传感器110可以放置在电梯***100中的任何位置。尽管这个例子是在下面这样的假定条件下：电子特性传感器110测量出电阻，但在不脱离本发明的范围之内，其它电子特性可以被测量出来并且用于计算。

处理器112从温度传感器108和电阻传感器110接收信号。基于来自温度传感器108的数据，处理器112可以规格化来自电阻传感器110的数据，因此隔离了在支撑结构104中由于实际磨损造成的电阻变化并且减少或消除了在电阻数据中温度变化的影响。用户界面113以任何用户可发现的形式(例如，视觉的方式，听觉的方式，或者两者都有的方式)提供关于***100的信息。

如果***100只包括一个温度传感器108，那么处理器112将假设从传感器108上读到的温度是整个竖井的温度或者温度读数定义了假设的温度曲线图或梯度。这个假设当然是近似值，但是它可以产生可接受的结果。

图2是流程图，它描述了依照本发明的一个实施例规格化电阻数据的方法。众所周知，金属绳索的电阻通常相对于温度线性地变化就像相对于绳索截面的几何形状一样。绳索的电阻和它的截面面积之间的关系是R＝ρL/A，其中R是绳索的总电阻(欧姆)，ρ是绳索材料的电阻系数(欧姆米)，L是绳索的总长度(米)并且A是绳索的截面面积(平方米)。

在图2中显示的实施例假设有多个温度传感器108沿着竖井105间隔放置。在任何处理发生之前，各种初始值(方框200)被存储在和处理器112连接的存储器114中。这些初始值包括新的绳索的每个单位长度的电阻以及它相对于温度的变化，在竖井105中温度传感器108的数量，每个温度传感器之间的距离h_i以及在竖井105中支撑结构104的绕绳配置。虽然新的绳索的电阻在ρ、L和A都是常量时理想地与R＝ρL/A近似，然而，沿着竖井105的温度变化和在支撑结构104中沿着长度的磨损变化将引起电阻读数也沿着支撑结构104的长度发生变化。在这种情况中，在支撑结构104中给定的绳索的总电阻与下面的等式最为近似：

$R=\underset{0}{\overset{L}{\∫}}\frac{\mathrm{\ρ}\left(T\left(z\right)\right)}{A\left(z\right)}\mathrm{dz}$ (欧姆)               等式1

其中积分是沿着支撑结构104的长度L进行的。因此，在相同温度条件下估计的新的绳索的总电阻可以被表达如下：

$R_{\mathrm{virgin}}=\frac{1}{A_{\mathrm{virgin}}}\underset{0}{\overset{L}{\∫}}\mathrm{\ρ}\left(T\left(z\right)\right)\mathrm{dz}$             等式2

如在等式2中可以看到的，新的绳索的截面面积A_virgin被假设沿着支撑结构104的长度为常量。

在任何指定的时刻发送到处理器112的数据是来自温度传感器108的温度读数和来自电阻传感器110的当前绳索的电阻。在被监测的绳索中的电阻R和在新的绳索中的电阻R_virgin之间的差值可以表示为如下：

$\mathrm{\ΔR}=R-R_{\mathrm{virgin}}=\frac{1}{A_{\mathrm{virgin}}}\underset{0}{\overset{L}{\∫}}[\frac{A_{\mathrm{virgin}}}{A\left(z\right)}-1]\mathrm{\ρ}\left(T\left(a\right)\right)\mathrm{dz}$       等式3

注意到等式1和2都是计算在相同温度条件下的总电阻；因此，温度对于电阻读数R的影响被消除在等式3中，剩余ΔR来反映仅仅由于绳索磨损造成的电阻变化。

注意到等式1至3假设温度函数T(z)通过竖井是连续的。而实际中的问题是，竖井包括的仅仅是有限的数量N的多个温度传感器108，这些传感器优选沿着彼此相距相同的距离Δh的位置h_i间隔放置，如图1中所示。这里需要说明的是温度传感器108可能同样被间隔放置在彼此相距不同的距离，而不离开本发明的范围。因此，在等式3中的积分可以通过总和近似，得到下面的表达式：

$\mathrm{\ΔR}=R-R_{\mathrm{virgin}}\≈R-\frac{\mathrm{K\Δh}}{A_{\mathrm{virgin}}}\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{c}_i\mathrm{\ρ}\left(T\left(h_i\right)\right)$      等式4

其中c_i是选中的依照任何知道的数学积分近似值，例如Simpson规则或者梯形规则。众所周知，c_i可能是1或者0.5取决于使用的规则和i的值(例如，如果在等式4中梯形规则被使用来计算近似值，那么，如果i等于1或N，c_i可能是0.5)。值得说明的是，如果温度传感器108之间的间隔不同，那么在该领域的技术人员将得知如何修改等式4来适应这个差异。

在等式4中的常数K可能被用来将支撑结构长度超过竖井105的高度的任何超出长度计算入内。实际超出的长度可以依照，例如，挂绳配置和或电梯高度而变化。在大多数情况下，K的值是可以忽略的并且可以被忽视的，因为超出的长度占支撑结构总长度的很小的百分比。在一个实施例中，K在1:1绕绳比配置中等于1并且K在2:1绕绳比配置中等于2。当然，K的其它值同样可以被使用。

因此，基于上述等式，处理器112获得来自每个温度传感器N(方框202)的温度值T(h_i)，计算在等式4中显示的总和(方框204)，然后从测量的电阻值R中减去总和来获取ΔR的值(方框206)。如果有需要，测量的电阻值R可以除以新的电阻值R_virgin用来获取由于截面面积的损失造成的电阻值百分比变化(方框208)。电阻变化ΔR和或百分比变化可以和阈值进行比较用来估计支撑结构的状况(方框210)。

为了简化计算，在竖井105中感应***可能仅仅包括一个温度传感器108。在一个实施例中，温度传感器108位于竖井105顶部附近。因为只考虑到一个温度传感器值，电阻计算可以被简化来为：

$\mathrm{\ΔR}=R-R_{\mathrm{virgin}}\≈R-\frac{\mathrm{\ρ}\left(T\left(H\right)\right)L}{A_{\mathrm{virgin}}}=R-R_{\mathrm{virgin}}\left(T\left(H\right)\right)$     等式5

其中H是竖井的高度，L是支撑结构104的长度，并且T(H)是感应到的竖井温度。和等式4进行比较，在等式5中的H可以被解释为相应的(N-1)dh并且L可以被解释为相应的KH。如果等式5被用来监测支撑结构的状况，在各种温度T(H)的新的结构的电阻值R_virgin可能存储为查询表以便处理器112可以定位R_virgin正确的值用来从给定温度T(H)下的电阻读数R中减去。

为了转化测量的电阻值R和新的电阻值R_virgin(T(H))为选择的参考温度，测量的电阻R和新的电阻R(T(H))都可以除以比率ρ(T₀)/ρ(T(H))，其中T₀是选择的参考温度。参考温度T₀最好选择为接近室温以便使它更容易获取被处理器112使用的新的支撑结构的电阻值R’_virgin(T₀)。更进一步，电阻值R和R_virgin到给定的参考温度T₀下相应的值的转化可允许用单个值R_virgin和单个电阻阈值而不是每个温度的差值估计支撑结构的状况。

在除以比率之后，在参考温度T₀的电阻差值可以表示为：

$\mathrm{\ΔR}\′=\frac{\mathrm{\ρ}\left(T_o\right)}{\mathrm{\ρ}\left(T\left(H\right)\right)}[R-R_{\mathrm{virgin}}]=R\′-\frac{\mathrm{\ρ}\left(T_o\right)L}{A_{\mathrm{virgin}}}=R\′-R_{\mathrm{virgin}}^{\′}\left(T_o\right)$    等式6

如在等式6中可以看到，转化的电阻差值ΔR′可以通过转化的测量电阻R′减去在参考温度下的新的电阻R_virgin来近似。

虽然等式5和6提供近似值，它们足够准确得监测绳索的状况，因为它们仍然减少了温度对电阻读数R的影响足以便隔离由于绳索横截面积的变化引起的电阻变化。在使用本发明的实施例的例子进行的试验测试中，只使用一个温度传感器108和使用多个温度传感器108来计算，之间的差值大约为3％的水平，这些数量的错误通过适当选择退下标准很容易控制，并且从增加多个传感器的复杂性来考虑也是可以接受的。

图3和4描述了两个可选的实施例，在竖井只有一个温度传感器108的情况下，他们都可能被实施。在图3所示的实施例中，处理器获取一个可供查找的如同温度函数的表，该表中包括新的绳索的总的绳索电阻值。处理器112然后获取来自温度传感器108的温度读数T(H)和来自电子特性传感器110的电阻读数R(方框302)。在这个实施例中，处理器112把温度读数T(H)作为整个竖井的温度。

处理器112然后选择基于温度读数T(H)的值R_virgin(方框304)并且然后从电阻读数R中减去R_virgin用来获取ΔR(方框306)。如果有需要的话，电阻差值ΔR可以除以新的电阻值R_virgin用来获取由于支撑结构磨损引起的电阻的百分比变化(方框308)。然后ΔR或电阻值的百分比变化可以和电阻阈值进行比较(方框310)。

在图4所述的备选实施例中，存储在***100中的初始值包括在参考温度的新的电阻R′_virgin(T₀)。在这个实施例中，处理器112包括用于R′_virgin(T₀)的初始值(方框311)。在获得了温度值T(H)以及电阻值R(方框312)之后，处理器112可以在进行任何评估之前(方框314)将测量到的电阻R转化成在参考温度T₀下相当的测量电阻值R′。在这个例子中，初始电阻值R′_virgin(T₀)不需要任何查询表，因为R′_virgin(T₀)总是与给定的T₀相同。一旦获得了被转化的测量电阻值R′，从转化值R′中减去在参考温度的初始电阻值R′_virgin(T₀)就获得了转化电阻差值ΔR′(方框316)。然后将这个转化电阻差值ΔR′与阈值相比较就能计算出支撑结构的状况(方框318)。

在上面描述的所有实施例中，所监测到的从一个温度到新的温度的变化，将会促使重新计算转化电阻以反映新的温度。从而，尽管上述的例子集中在转化新的电阻以使用在竖井监测到的温度，但是，新的电阻和/或测量到的电阻都可以转化，只要新的和测量到的电阻是以一个同样的参考温度为基准计算的。

通过补偿温度变化对所监测到的电子特性的影响，本发明可确证反映在电特性中的变化是由于支撑结构的磨损造成的。因而，电特性可以直接由支撑结构的状况修正，并被用于监测以及评定在这个结构中的余力。这样就可以允许，例如，设置单一的阈值以指示需要被替换的结构，而不管竖井内的任何温度变化。

可以理解的，在实践本发明时，对于这里本发明具体实施方式的各种变型都可能被采用。意在以下面这些权利要求限制本发明的范围，在这些权利要求限定范围内的方法和装置以及他们的等同物都被涵盖在这个范围内。

Claims (19)

1.一种用于电梯的支撑结构监测***，包括：

至少一个放置在竖井中的温度传感器；

特性传感器，该特性传感器获取支撑结构至少一部分的测量的电子特性；以及

处理器，该处理器转化至少一个测量到的电子特性和新的支撑结构的至少一部分的电子特性，以与参考温度相一致，来反映通过所述的至少一个温度传感器指示的竖井中的温度的效果，其中相对于测量的电子特性的值是测量值，而相对于新的支撑结构的电子特性的值是参考值，

其中处理器计算测量值和参考值之间的差值，并且将对应于差值的值与预设的阈值相比较以确定支撑结构的状态。

2.如权利要求1所述的***，其特征在于，所述处理器通过转化所述的新的支撑结构的至少一个部分的电子特性来计算参考值，其中参考温度等于在竖井中通过所述的至少一个温度传感器所指示的温度并且测量值等于测量的电子特性。

3.如权利要求1所述的***，其特征在于，所述处理器在所述的至少一个传感器中探测到温度变化为新的温度，并且重新计算基于新温度的参考值。

4.如权利要求1所述的***，其特征在于，所述处理器用测量值和参考值之间的差值除以参考值来获取变化值的百分比，其可作为与差值相对应的值，其中如果百分比变化值超过预设的阈值，则处理器指示磨损的支撑结构。

5.如权利要求1所述的***，其特征在于，与差值相对应的值是测量值和参考值之间的差值本身，并且如果差值超过预设的阈值，则处理器指示磨损的支撑结构。

6.如权利要求1所述的***，其特征在于，所述的至少一个温度传感器包括多个温度传感器，其中处理器计算基于从多个温度传感器获取的温度读数的参考值。

7.如权利要求6所述的***，其特征在于，多个温度传感器沿着竖井以相同间距间隔排布。

8.一种电梯支撑结构组件，包括：

至少一个温度传感器；

特性传感器，该特性传感器用于获取电梯支撑结构的至少一个部分的测量的电子特性；以及

处理器，

该处理器确定从所述的至少一个温度传感器获得的与电梯支撑结构的至少一个部分相关的温度，以及

转化至少一个测量到的电子特性和新的支撑结构的至少一部分的电子特性，以与参考温度相一致，来反映通过所述的至少一个温度传感器指示的温度的效果，其中与测量的电子特性相对应的值是测量值并且与新的支撑结构的电子特性相对应的值是参考值，以及

计算测量值和参考值之间的差值并且比较与差值相对应的值和预设的阈值来确定支撑结构的状态。

9.如权利要求8所述的组件，其特征在于，还包括用户界面，该用户界面在差值超过预设的阈值时指示电梯支撑结构已经磨损。

10.如权利要求8所述的组件，其特征在于，所述处理器通过转化所述的新的支撑结构的至少一个部分的电子特性计算参考值，其中参考温度等于在竖井中的用所述的至少一个温度传感器指示的温度并且测量值等于测量的电子特性。

11.如权利要求8所述的组件，其特征在于，所述处理器将测量值和参考值之间的差值除以参考值来获取百分比变化值，其作为和差值相关的值，其中当百分比变化值超过预设的阈值时，处理器指示磨损的支撑结构。

12.如权利要求8所述的组件，其特征在于，所述的至少一个温度传感器包括沿着竖井相对于彼此均匀间隔的多个温度传感器。

13.一种监测电梯支撑结构状态的方法，包括：

测量与至少一部分支撑结构相关联的温度；

获取至少一部分支撑结构的测量的电子特性；

转化至少一个测量的电子特性和新的支撑结构的至少一部分的电子特性以反映测量的温度的效果，其中与测量的电子特性相对应的值是测量值，并且与新的支撑结构的电子特性相对应的值是参考值；

计算测量值和参考值之间的差值；以及

比较与差值相对应的值和预设的阈值来确定支撑结构的状态。

14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述支撑结构包括多个部分，其中确定温度的步骤包括获取多个温度值，每个温度值与支撑结构中的不同部分相关联，

其中确定参考值的步骤包括基于每个部分的温度转化新的支撑结构的那部分的电子特性，并且求和转化的新的支撑结构的部分的电子特性。

15.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述转化步骤通过转化所述的新的支撑结构的至少一部分的电子特性确定参考值，其中参考温度等于测量的温度并且测量值等于测量的电子特性。

16.如权利要求13所述的方法，其特征在于，还包括获取基于参考值的百分比变化值，其中指示步骤在如果百分比变化值超过预设的阈值时指示磨损的支撑结构。

17.如权利要求13所述的方法，其特征在于，确定参考值的步骤包括在已知的在多个温度状态处确定支撑结构的至少一部分的电子特性。

18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，已知的状态为新的支撑结构状态。

19.如权利要求13所述的方法，其特征在于，电子特性是电阻。

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