CN101563283A - 状况监控方法 - Google Patents

Abstract

一种用于电梯的安全电路的安全开关的状况监控的方法。通过测量和检查安全电路的状态改变之后的电梯的安全电路的电流，可以做出关于安全开关的状况的推断。对电流信号进行滤波，然后根据它确定由开关的接触器故障造成的干扰量。基于该干扰量，可以确定开关处于什么状况。

Description

状况监控方法

技术领域

本发明涉及电梯***。更具体地，本发明涉及一种用于监控电梯的安全电路的安全开关的状况(condition)的方法及***。

背景技术

对于电梯***的运转(operation)来说，第一位重要的是电梯***无故障地并且最重要的是安全地运转。由于这个原因，在电梯***中使用了大量不同的安全设备。这些安全设备之一是所谓的安全电路(safety circuit)。安全电路是电梯的电气安全***的最重要的部分，其从电梯的一个安全设备行进(travel)到另一个安全设备。该电路包含链式的接触器(contact)和开关，例如静止电路的开关、轿厢以及平台(landing)门的开关、锁的开关以及电梯的触点(contactor)。即使一个安全设备断开了安全电路，电梯也停止或者电梯也不会开始移动。例如，如果电梯轿厢的门是打开的，则安全电路是断开的，并且在门被关闭以及安全电路整体被闭合之前，该电梯不会开始移动。

必须在法律的要求下对已经使用的电梯进行维护并且检查其状况，以确保其安全运转。在对电梯状况的审查中，对电梯执行操作测试，即，测试安全设备和报警设备的功能，并且检查电梯在轿厢和平台门(landing door)关闭之前不会移动、以及在电梯位于楼层处之前轿厢和平台门不会打开。因此，安全电路及其触点和开关在电梯的状况监控中具有重要作用。在审查电梯的状况时，能够使用不同的状况监控装置，其分析器能够利用与在安全电路中传送的电流有关的信息。

因此，通过检查电梯的安全电路及其安全开关的操作，可以做出有关电梯状况的推断。基于在安全电路的不同点中传送的电流的强度，能够推断出哪些属于安全电路的开关在每个时刻是打开的或闭合的，以及这些安全电路的开关是否根据为它们设置的规则操作。

根据安全电路的接触器的状态，即，根据每个开关是打开的还是闭合的，在安全电路中传送的电流获得(receive)不同的强度等级。在电梯启动(start-up)期间，接收安全电路的所有电流等级(current level)的样本(sample)，这些样本被分类。作为其结果，查明(ascertain)与安全电路的每个状态对应的电流强度的类别(class)中心。在启动之后，在电梯的正常运转期间，借助于从安全电路测量的电流，例如通过寻找与所测量的电流的强度最接近地对应的类别中心，可以确定安全电路的状态。

安全电路的动态部分中的开关在电梯的正常运转期间一直改变其状态，在这种情形下，它们磨损并且不一定正确地连接。另外，进入开关的灰尘、油脂等等可能造成接触故障。即便安全电路的一个接触器未连接，电梯也不能移动，或者如果该电梯正在移动，则该电梯停止。因为所有开关是串联的并且它们彼此远离地位于电梯井的不同侧，所以找到有缺陷的开关很棘手。故障也可能被隐藏起来，在该情况下，所述开关之一造成随机的切换干扰(switching interference)。

例如，经由失败的启动或者通过完全闭合的门的重新打开能够间接地监控开关的坏接触器。在确定接触器故障时利用对门的重新打开的监控是基于以下事实，即，控制***通过重新打开门而努力使安全电路不被损坏(unbroken)。从维护人员的立场来看，传统上比较棘手的情形是如果电梯在运行的中间停在楼层之间。如果问题的来源是门的接触器或者平台的锁的接触器，并且在该电梯中不存在远程监控，则定位该故障可能很棘手。在这种情况下，例如在重启(重置)之后，电梯有可能开始运行，在该情况下，该故障仍然被隐藏并且在经过某段时间之后造成新的故障情形。尤其在高层建筑物中，开关的位置也可能难以接近，除此以外，开关位于电梯井中，彼此相距相当大的距离。

因此，还借助于现代远程监控，有可能经由重新打开和所尝试的启动来间接地监控接触器故障。然而，在此情况中，接触器故障已经发展得非常严重(far)，并且它们造成故障情形。另外，重新打开和失败的启动侵蚀了电梯的运输能力并且削弱乘坐的舒适度。

发明内容

本发明的目的是公开一种用于监控电梯的安全电路的安全开关的状况的方法及***。

根据本发明的方法、***和软件产品特征在于在权利要求1、7和13的特征部分公开的内容。本发明的其他实施例特征在于在其他权利要求中公开的内容。在本申请的描述部分中的图中也提供了一些发明实施例。也可以与在下面提供的权利要求中不同地限定本申请的发明内容。本发明内容也可以由若干单独的发明组成，尤其是在按照表述(expression)或隐含的子任务或者从所取得的优点或优点的种类的观点来考虑本发明时。在这种情况下，从单独的发明构思的观点来看，以下的权利要求中包含的一些属性可能是多余的(superfluous)。能够在基本发明构思的范围内结合其他实施例来应用各种实施例的特征。

本发明的目的是一种用于监控电梯的安全电路的各安全开关的状况的方法，在该方法中，测量在安全电路中传送的电流的强度，基于所测量的电流确定安全电路的状态，并且基于安全电路的状态确定由所述开关的接触器故障造成的干扰量以及所述安全开关的状况。

根据本发明的方法，对安全电路的电流信号进行滤波，在这之后根据滤波后的电流信号确定安全开关的干扰量。优选地通过带阻滤波器(band-elimination filter)来对电流信号进行滤波。基于从滤波后的电流信号接收的干扰量来确定安全开关的状况。

本发明的目的还在于一种用于电梯的安全电路的安全开关的状况监控的***。该***包括：电梯的安全电路，其包含串联连接的安全开关和安全接触器。另外，该***包括用于测量在安全电路中传送的电流的测量部件、用于基于所测量的电流确定安全电路的状态的部件、用于对安全电路的电流信号进行滤波的部件、以及用于根据滤波后的电流信号确定干扰量的部件。该***还包括用于基于所述干扰量和安全电路的状态确定安全开关的状况的部件。

本发明的目的还在于一种用于监控所述***中的电梯的安全电路的安全开关的状况的软件产品。该***包括：电梯的安全电路，其包含串联连接的安全开关以及用于测量在安全电路中传送的电流的测量部件。该软件产品包括代码，当它们在数据处理装置中运行时，所述代码适于执行在方法权利要求中提供的方法阶段。

在本发明的一个实施例中，根据安全电路的电流信号确定安全电路的状态改变的时刻(time)，并且根据紧接在安全电路的状态改变之后(directly after)的滤波后的电流信号来确定干扰量。此上下文中的术语“紧接(directly)”是指在所识别的状态改变的时刻之后或者在该状态改变后的期望延迟之后立即计算干扰量。

根据本发明的一个实施例，根据以下等式而从滤波后的电流信号确定干扰量：

$E(t_a,t_b)=\underset{t_a}{\overset{t_b}{\∫}}i{\left(t\right)}^2\mathrm{dt},$ 其中i(t)是安全电路的滤波后的电流信号，并且时间间隔t_a-t_b紧跟在安全电路的状态改变的时刻之后。

根据本发明的一个优选的实施例，对于安全电路的每个状态和/或对于建筑物的每个楼层确定在某个时间范围(span)上的平均干扰。

根据本发明的一个的实施例，对于安全电路的每个状态和/或对于建筑物的每个楼层确定干扰的直方图(histogram)。

本发明的目的是监控安全电路的安全开关的状况，使得在坏的接触器造成安全电路的断开和故障情形之前能够检测出磨损的安全开关。本发明也可以用于现代状况监控分析器，其测量安全电路的电流并且根据该电流确定安全电路的状态和状态改变的时刻。向这些类型的状况监控分析器加入以下功能是容易的，所述功能监控接触器的状况，并且在传统的状况监控***能够经由重新打开和失败的启动而检测出问题之前检测出在它们中开始的问题。以这种方式，能够便利于电梯状况的监控并且能够确保电梯的安全工作。

相比于现有技术解决方案，本发明具有许多优点。作为本发明的结果，连续地监控安全电路的开关的状况，在这种情况中，在潜在的问题逐步升级为使电梯停止的故障情形之前很久，就能够结合正常的维护巡视而提前防止该潜在的问题。在磨损的开关和接触器实际削弱电梯的性能之前，能够维护/调整/更换它们。作为本发明的结果，可以定位需要维护行为的安全电路的开关中的任何一个，在这种情况中，加快了维护行为的执行并且避免了不必要的检修(troubleshooting)。

附图说明

下面，将借助本发明的实施例的几个例子来详细地描述本发明，其中：

图1表示电梯的安全电路和在其中传送的电流以及安全电路的安全开关，

图2a表示当安全电路的相关开关处于良好状况中时在安全电路中传送的电流，

图2b表示当相关安全开关已磨损时安全电路的电流，

图3a表示当安全电路的相关开关处于良好状况中时安全电路的电流信号和滤波后的电流信号，

图3b表示当相关安全开关已磨损时安全电路的电流信号和滤波后的电流信号，

图4借助于直方图表示在某个时间跨度期间积聚的、开关的噪声/干扰的累积能量，以及

图5借助于框图表示根据本发明的***的一个实施例。

具体实施方式

下面，将参照图1-5详细地描述本发明。

在电梯的启动期间，接收安全电路的所有电流等级的样本(sample)。从测量的电流推断安全电路的状态、以及安全电路的状态改变的时刻，即，安全电路的开关改变其状态的那些时刻。

图1表示安全电路的一个实施例，其中在该图的不同部分中标记出电流i₁、i₂、i₃和i₄。图1中表示的安全电路中的SC描述安全电路的静止电路。开关CD表示轿厢的门的开关，开关N*LD表示平台的门的开关。根据在电梯中存在多少楼层，等级的数目是N。开关MC对应于主接触器。电流i₁、i₂、i₃和i₄表示安全电路中在电流上(galvanically)隔离的分量(component)，例如用于控制电梯的安全设备和/或用于指示安全电路的状态的继电器或光隔离器的控制电流。

如下获得点p处的总电流i_p：

$i_p=\mathrm{SC}\·i_1\{1+\mathrm{CD}\·i_2[1+\underset{k=1}{\overset{N}{\mathrm{\Π}}}{\mathrm{LD}}_k\·i_3(1+\mathrm{MC}\·i_4)\left]\right\}$

其中开关SC、CD、LD和MC接收值0或者1。

可以根据总电流的幅值(magnitude)做出关于在任何时刻的安全电路的状态的推断。在下面的表1中定义安全电路的可能的状态。

p点处的安全电路的电流

开关的状态

安全电路的操作状态

i＝0	SC＝0	静止电路被断开
			i＝i1	SC＝1，CD＝0	静止电路被闭合
i＝i1+i2	SC＝1，CD＝1，IILD＝0	静止电路和轿厢的门被闭合
			i＝i1+i2+i3	SC＝1，CD＝1，IILD＝1，MC＝0	静止电路、轿厢的门和平台的门被闭合
i＝i1+i2+i3+i4	SC＝1，CD＝1，IILD＝1，MC＝1	安全电路被闭合并且主触点被加电(电梯移动)

表1

因此，该例子的安全电路能够接收5种不同的状态，这些状态能够基于在点p中传送的电流的幅值而被彼此区分开。在安全电路链中在物理上位置较靠前(earlier)的开关屏蔽了关于在该链中位置较靠后(later)的开关的状态的信息。然而，这不是严重缺点，因为重要的是知道安全电路的哪一部分阻碍了电梯的启动。对于本领域的技术人员来说显而易见的是，也可以以与图1的方式不同的方式而由串联连接的安全开关形成安全电路，在这种情况中，可识别的状态的数目也可以不同于上面表示的例子。

如果安全电路的开关处于良好状况，则从安全电路测量的电流信号看起来像图2a的信号。通常，从电网向安全电路供电，在这种情况下，电流信号实际是通过安全电路的开关的状态而被幅度调制的50Hz载波(在北美是60Hz)。在该例子中，安全电路的状态在点t＝2.27处改变，这能够从电流信号的幅度改变观察到。在图2b的情况下，安全开关是磨损的或有缺陷的，在这种情况下，其造成安全电路的电流信号中的干扰，但是其尚未产生重新打开或失败的启动。换言之，在点t＝2.05处，安全电路改变了状态(电流信号的幅度改变)，并且磨损的/有缺陷的开关在点t＝2.15处造成电流信号中的噪声。由于结合哪个状态改变而知道在电流信号中存在干扰，因此在所述开关中有问题的安全电路的部分也是已知的。

图3a和图3b表示测量的安全电路的电流信号i_p(t)以及流过带阻滤波器的电流信号i(t)。带阻滤波器的目的是从电流信号中消除载波本身并且留下不属于载波的任何频率分量。图3a的电流信号是处于良好状况中的安全开关的电流信号。从图3b的滤波后的电流信号i(t)中能够观察到载波(50/60Hz)的谐波分量以及接触器的切换干扰，其代表相对于载波的50Hz频率的高频。这些在安全电路改变了状态之后立即出现。换言之，通过监控紧接在(directly)安全电路的状态改变之后的时间间隔(t_a-t_b)中的滤波后的电流信号i(t)的行为，能够做出有关安全电路的接触器的状况的推断。

因此，安全开关的状况影响紧接在安全电路的状态改变之后的滤波后的电流信号中的噪声量。例如，借助于等式(1)，通过正好在状态改变之后测量由于坏接触器导致的更高频干扰的“能量”，能够确定由磨损的开关造成的噪声或干扰量：

$E(t_a,t_b)=\underset{t_a}{\overset{t_b}{\∫}}i{\left(t\right)}^2\mathrm{dt}---\left(1\right)$

其中i(t)是滤波后的电流信号，E(t_a，t_b)描述l.在其“能量”时段t_a-t_b中的干扰量。

例如，可以通过对于每个楼层，计算对于每个门、楼层或安全电路的状态和状态改变的、在24小时期间的平均干扰能量(因而，其为平均干扰功率)，来编制干扰能量的统计数据(statistics)。用于编制并且记录统计数据的第二种更详细的方法是图4表示的干扰能量的直方图。在该图中，不良地工作的门接触器在楼层4上，其中干扰能量是其他楼层的干扰能量的近似十倍。由此能够推断出楼层4的门/锁接触器处于不良状况并且其必须被维护/调整/更换。如果在所有楼层上切换能量均匀地(evenly)增加，则能够推断出问题的来源是轿厢的锁接触器或门接触器。也可以通过确定紧接在每个状态改变之后的干扰能量来利用安全电路的状态定义。

图5表示用作根据本发明的***的例子的框图，其包含电梯的安全电路1。该安全电路包括串联连接的安全开关和安全接触器(未在图5中示出)，借助于状况监控装置6来检查所述安全开关和安全接触器的状况。该***包括用于测量安全电路的电流的测量部件2。优选地，在不加载电气安全电路的情况下，即，在不从安全电路汲取能量的情况下测量安全电路的电流。该测量部件优选地包括测量由电流产生的磁场强度的电流传感器。该***还包括用于对安全电路的电流信号进行滤波的部件3和用于根据滤波后的电流信号确定由磨损的开关造成的噪声或干扰量的部件4。该***还包括用于确定安全电路的状态和状态改变的时刻的部件7、以及用于基于干扰量确定安全开关的状况的部件5。该***还包括用于对于安全电路的每个状态和/或对于建筑物的每个楼层确定干扰的直方图的部件9、以及用于对于安全电路的每个状态和/或对于建筑物的每个楼层确定在某个时间跨度上的平均干扰的部件8。

还应当注意，以上表示的框图是根据本发明的***的基本例子。作为一种情况，该***当然还可以并入除了以上表示的那些之外的其他组件和功能块。例如，该***可以包括接口，由该***形成的状况监控数据经由该接口能够被传递到诸如例如远程维护***的其他***、被传递到电梯和/或电梯组的控制***、或者被传递到无论什么样的任何其他类似的分离的***。该***也可以被完全地或部分地集成到与电梯***有关的一些现有***中，诸如例如电梯的状况监控***和/或电梯的控制***。同样，该***可以经由所述接口接收关于电梯***的信息，例如关于当时电梯所位于的楼层的信息。

本发明不仅仅限于以上描述的实施例，而是，在由所附权利要求限定的发明构思的范围内，可以做出多种变化。

Claims (14)

1.一种用于监控电梯的安全电路的安全开关的状况的方法，所述安全电路包括串联连接的安全开关，所述方法包含以下阶段：

测量在安全电路中传送的电流信号：

其特征在于，该方法还包含以下阶段：

根据安全电路的电流信号确定安全电路的状态；

对安全电路的电流信号进行滤波；

根据滤波后的电流信号确定干扰量；以及

基于所述干扰量和安全电路的状态确定至少一个安全开关的状况。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

根据安全电路的电流信号确定安全电路的状态改变的时刻；以及

根据紧接在安全电路的状态改变之后的滤波后的电流信号确定所述干扰量。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，利用带阻滤波器对所述电流信号进行滤波。

4.根据上述权利要求1-3的任一项所述的方法，其特征在于，依照以下等式而根据滤波后的电流信号确定干扰量：

$E(t_a,t_b)=\underset{t_a}{\overset{t_b}{\∫}}i{\left(t\right)}^2\mathrm{dt},$ 其中i(t)是安全电路的滤波后的电流信号，时间间隔t_a-t_b紧跟在安全电路的状态改变的时刻之后。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包含以下阶段：

对于安全电路的每个状态和/或对于建筑物的每个楼层，确定在某个时间跨度上的平均干扰。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包含以下阶段：

对于安全电路的每个状态和/或对于建筑物的每个楼层，确定干扰的直方图。

7.一种用于监控电梯的安全电路的安全开关的状况的***，该***包括：

安全电路(1)，其包括串联连接的安全开关；和

测量部件(2)，用于测量在安全电路中传送的电流：

其特征在于，该***还包括：

用于基于所测量的电流确定安全电路的状态的部件(7)；

用于对安全电路的电流信号进行滤波的部件(3)；

用于根据滤波后的电流信号确定干扰量的部件(4)；以及

用于基于所述干扰量和安全电路的状态确定至少一个安全开关的状况的部件(5)。

8.根据权利要求7所述的***，其特征在于，该***还包括：用于根据安全电路的电流信号确定安全电路的状态改变的时刻的部件(7)，并且其特征在于，所述部件(4)被安排为根据紧接在安全电路的状态改变之后的滤波后的电流信号确定所述干扰量。

9.根据权利要求7或8所述的***，其特征在于，所述用于对安全电路的电流信号进行滤波的部件(3)包括带阻滤波器。

10.根据权利要求7-9的任一项所述的***，其特征在于，所述部件(4)被安排为依照以下等式而根据滤波后的电流信号确定干扰量：

$E(t_a,t_b)=\underset{t_a}{\overset{t_b}{\∫}}i{\left(t\right)}^2\mathrm{dt},$ 其中i(t)是安全电路的滤波后的电流信号，时间间隔t_a-t_b紧跟在安全电路的状态改变的时刻之后。

11.根据上述权利要求7-10的任一项所述的***，其特征在于，所述***还包括：

用于对于安全电路的每个状态和/或对于建筑物的每个楼层确定在某个时间跨度上的平均干扰的部件(8)。

12.根据上述权利要求7-11的任一项所述的***，其特征在于，所述***还包括：

用于对于安全电路的每个状态和/或对于建筑物的每个楼层确定干扰的直方图的部件(9)。

13.一种用于监控***中的电梯的安全电路的安全开关的状况的软件产品，该***包括：

安全电路(1)，其包括串联连接的安全开关；以及

测量部件(2)，用于测量在安全电路中传送的电流，其特征在于，该软件产品包括代码，当它们在数据处理装置中运行时，所述代码适于执行在方法权利要求1中提供的方法阶段。

14.根据权利要求13所述的软件产品，其特征在于，该软件产品还适于执行在方法权利要求2-6中提供的方法阶段中的一个或多个。

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