CN114655800A - 外挂电梯控制***和方法 - Google Patents

Abstract

提供了一种外挂电梯控制***和方法。该***包括外接式电梯状态检测器、外接式电梯主控制器、以及外接式电梯按钮扩展器，其中：外接式电梯状态检测器被配置为检测电梯运行状态，根据电梯运行状态生成电梯状态信息，并将电梯状态信息发送给外接式电梯主控制器，其中，电梯运行状态为电梯上行状态、电梯下行状态、或电梯停止状态，电梯状态信息包含有关电梯所在楼层和电梯门开关状态的信息，外接式电梯主控制器被配置为将电梯状态信息发送给互联网云平台，从互联网云平台接收预约楼层指示信息，并将预约楼层指示信息发送给外接式电梯按钮扩展器，外接式电梯按钮扩展器被配置为根据预约楼层指示信息，实现对电梯楼层按钮的操作。

Description

外挂电梯控制***和方法

技术领域

本发明涉及电气领域，更具体地涉及一种外挂电梯控制***和方法。

背景技术

随着互联网的发展，人们越来越多地在互联网上购物、点外卖等，与之相对应的快递和外卖也越来越多。为了应对逐渐提高的人工成本、解决配送难问题，使用机器人配送来替代人工配送成为未来的发展趋势。

发明内容

根据本发明实施例的外挂电梯控制***，包括外接式电梯状态检测器、外接式电梯主控制器、以及外接式电梯按钮扩展器，其中：外接式电梯状态检测器被配置为检测电梯运行状态，根据电梯运行状态生成电梯状态信息，并将电梯状态信息发送给外接式电梯主控制器，其中，电梯运行状态为电梯上行状态、电梯下行状态、或电梯停止状态，电梯状态信息包含有关电梯所在楼层和电梯门开关状态的信息，外接式电梯主控制器被配置为将电梯状态信息发送给互联网云平台，从互联网云平台接收预约楼层指示信息，并将预约楼层指示信息发送给外接式电梯按钮扩展器，外接式电梯按钮扩展器被配置为根据预约楼层指示信息，实现对电梯楼层按钮的操作。

根据本发明实施例的外挂电梯控制方法，包括：通过外接式电梯状态检测器检测电梯运行状态，根据电梯运行状态生成电梯状态信息，并将电梯状态信息发送给外接式电梯主控制器，其中，电梯运行状态为电梯上行状态、电梯下行状态、或电梯停止状态，电梯状态信息包含有关电梯所在楼层和电梯门开关状态的信息；通过外接式电梯主控制器将电梯状态信息发送给互联网云平台，从互联网云平台接收预约楼层指示信息，并将预约楼层指示信息发送给外接式电梯按钮扩展器；通过外接式电梯按钮扩展器根据预约楼层指示信息，实现对电梯楼层按钮的操作。

根据本发明实施例的外挂电梯控制***和方法，可以高效地实现机器人的跨楼层运行。

附图说明

从下面结合附图对本发明的具体实施方式的描述中可以更好地理解本发明，其中：

图1示出了根据本发明实施例的外挂电梯控制***及其与互联网云平台、机器人、和原装电梯控制***的交互关系的框图。

图2示出了图1所示的外接式电梯主控制器的示例内部逻辑的示意框图。

图3示出了图1所示的外接式电梯状态检测器的示例内部构成的示意框图。

图4示出了由U型槽双对射光电感应器实现的楼层计数感应器的示例原理示意图。

图5示出了图1所示的外接式电梯按钮拓展器与原装电梯控制***的接线方式的示意图。

图6示出了图1所示的外接式电梯按钮拓展器与原装电梯控制***的另一接线方式的示意图。

图7示出了采用根据本发明实施例的外挂电梯控制***时实现的机器人乘梯流程。

具体实施方式

下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本发明的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明的更好的理解。本发明决不限于下面所提出的任何具体配置和算法，而是在不脱离本发明的精神的前提下覆盖了元素、部件和算法的任何修改、替换和改进。在附图和下面的描述中，没有示出公知的结构和技术，以便避免对本发明造成不必要的模糊。

目前，人们越来越多地居住在几层甚至几十层的高楼里，机器人只有实现跨楼层运行才能将物品送到人们身边。所以，如何高效地实现机器人的跨楼层运行成了一个需要解决的问题。

机器人可以通过乘坐电梯来高效地实现跨楼层运行。但是，电梯作为特种设备，受到政府相关法规的监管，同时电梯行业相对闭塞，缺乏与外行的沟通，所以机器人公司想在电梯行业打通机器人乘坐电梯的通道是比较困难的。另外，市场上有成百上千个电梯品牌，不同品牌的电梯控制***及通讯协议各不相同。要协调每家电梯公司开放通讯协议，需要极高的沟通成本。同时，将机器人的乘梯控制指令融入到电梯原有的控制协议中，一旦电梯出现故障，责任划分很难界定。

鉴于上述问题，提出了根据本发明实施例的外挂电梯控制***和方法，可以高效且低成本地实现机器人自主乘坐电梯。

图1示出了根据本发明实施例的外挂电梯控制***100及其与互联网云平台200、机器人300、和原装电梯控制***400的交互关系的框图。如图1所示，外挂电梯控制***100包括外接式电梯主控制器102、外接式电梯状态检测器104、和外接式电梯按钮扩展器106，其中：外接式电梯状态检测器104被配置为检测电梯运行状态，根据电梯运行状态生成电梯状态信息，并将电梯状态信息发送给外接式电梯主控制器102，其中，电梯运行状态为电梯上行状态、电梯下行状态、或电梯停止状态，电梯状态信息包含有关电梯所在楼层和电梯门开关状态的信息；外接式电梯主控制器102被配置为将电梯状态信息发送给互联网云平台200，从互联网云平台200接收预约楼层指示信息，并将预约楼层指示信息发送给外接式电梯按钮扩展器106；外接式电梯按钮扩展器106被配置为根据预约楼层指示信息，实现对电梯楼层按钮(即，原装电梯楼层控制按钮)的操作。

如图1所示，机器人300可以通过外挂电梯控制***100对电梯进行远程控制。具体地，机器人300通过无线网络将预约楼层指示信息上传到互联网云平台200；外接式电梯主控制器104通过无线或有线网络从互联网云平台200接收预约楼层指示信息，并将预约楼层指示信息发送给外接式电梯按钮拓展器106；外接式电梯按钮拓展器106通过根据预约楼层指示信息实现对原装电梯楼层控制按钮的操作，将预约楼层指示信息传递到原装电梯控制***400；外接式电梯状态检测器102检测电梯运行状态，根据电梯运行状态生成电梯状态信息，并将电梯状态信息发送给外接式电梯主控制器104；外接式电梯主控制器104通过无线或有线网络将电梯状态信息上传到互联网云平台200；机器人300从互联网云平台200接收电梯状态信息，并根据电梯状态信息乘坐电梯。这样，可以在不对原装电梯控制***400进行任何改动的情况下，实现机器人自主乘坐电梯。

根据本发明实施例的外挂电梯控制***100的通用性强，无需对不同电梯做出复杂的设置，即可满足多种电梯和多种机器人的应用需求。机器人300可以通过向互联网云平台200发送查询指令来查询电梯状态(包括电梯运行状态、电梯所在楼层、电梯门开关状态等)，也可以通过向互联网云平台200发送控制指令来控制电梯运行到机器人300指定的楼层。换句话说，机器人300和外挂电梯控制***100之间通过互联网云平台200进行交互。

在一些实施例中，外接式电梯主控制器102还可以被配置为从互联网云平台200接收电梯开门或关门指示信息，并将电梯开门或关门指示信息发送给外接式电梯按钮扩展器106，并且外接式电梯按钮扩展器106还可以被配置为根据电梯开门或关门指示信息，实现对电梯开门或关门按钮(即，原装电梯开门或关门控制按钮)的操作。

在一些实施例中，外接式电梯主控制器102与外接式电梯按钮拓展器106之间可以采用RS232和RS485中的至少一种方式连接。

在一些实施例中，外接式电梯主控制器102与外接式电梯状态检测器104之间可以采用RS232和RS485中的至少一种方式连接。

在一些实施例中，外接式电梯主控制器102与互联网云平台200之间采用有线通信或无线通信的方式交互。

在一些实施例中，外接式电梯主控制器102还可以被配置为：从原装电梯控制***400接收消防报警信号，并响应于消防报警信号而禁止对任何电梯按钮的操作；以及向互联网云平台200发送消防报警信息。具体地，当电梯发生火灾报警进入消防状态时，原装电梯控制***400输出的消防报警信号可以被外接式电梯主控制器102接收，外接式电梯主控制器102可经由互联网云平台200将消防报警信息发送给机器人，以通知机器人此时拒绝乘坐电梯。例如，外接式电梯主控制器102可具有1路消防信号采集接口，并且在经由该接口采集到有效的消防报警信号时经由互联网云平台200向机器人300发送消防报警信息。

在一些实施例中，外接式电梯主控制器102还可以被配置为：当出现网络异常无法通过互联网云平台200与机器人300进行通讯时，在预先设置的时间内对电梯进行释放而让电梯正常运行(即，电梯仅受原装电梯控制***400的控制而不受外挂电梯控制***100的控制)，待网络正常后再通过互联网云平台200与机器人300进行通讯从而根据预约楼层指示信息实现对电梯楼层按钮的操作或者响应于电梯开门或关门指示信息实现对电梯开门或关门按钮的操作。

下面，结合附图详细描述外接式电梯主控制器102、外接式电梯状态检测器104、以及外接式电梯按钮扩展器106。

1.外接式电梯主控制器102

外接式电梯主控制器102是外挂电梯控制***100的逻辑处理中心，其主要作用包括：与机器人300建立网络连接，以实现机器人300对外挂电梯控制***100的控制；与外接式电梯状态检测器104连接，可随时读取电梯状态；与外接式电梯按钮拓展器106连接，可通过其实现对原装电梯控制按钮的操作。

图2示出了图1所示的外接式电梯主控制器102的示例内部逻辑的示意框图。如图2所示，外接式电梯主控制器102主要包括微控制单元(MCU)***电路102-1、***信号指示电路102-2、***机号设置电路102-3、电源电路102-4、看门狗电路102-5、存储器电路102-6、消防信号输入电路102-7、状态检测器接口电路102-8、按钮拓展器接口电路102-9、功能拓展对外接口电路102-10、有线网络通讯接口电路102-11、以及无线网络通讯电路102-12等。

由于电梯属于特种设备，对***运行稳定性要求比较高，所以MCU***电路102-1可以采用例如，工业级主控芯片来实现(工业级主控芯片的工作温度范围比商业级的大)。根据应用要求，MCU***电路102-1可具有拓展存储器功能的接口，因为***运行前预设指定的程序和运行过程中的日志的保存都需要存储器。为了与机器人300建立通讯链路，MCU***电路102-1可具有拓展无线网络通讯的接口和有线网络通讯的接口。外接式电梯状态检测器104和外接式电梯按钮拓展器106一般就近安装在检测电梯的传感器旁边和轿厢按钮面板内，而外接式电梯主控制器102一般安装在电梯轿顶。外接式电梯主控制器102与外接式电梯状态检测器104之间以及外接式电梯主控制器102与外接式电梯按钮拓展器106之间可采用RS232或RS485方式连接。

为了反映外挂电梯控制***100的运行状态，***信号指示电路102-2可以指示电源工作信号、***运行信号、和信号网络稳定连接信号等。例如，可以采用LED电路指示电源工作信号和信号网络稳定连接信号(LED灯固定在产品外壳上方便观察)，并且可以采用蜂鸣器电路指示***运行状态。

为了保证机器人300在与外挂电梯控制***100建立连接时确保外挂电梯控制***100正是需要连接的***，避免连接到其他不需要控制的外挂电梯控制***而无法实现正常乘梯，即确保外挂电梯控制***100的唯一性，可以采用***机号设置电路102-3作为外挂电梯控制***100的硬件地址电路，该电路可使用例如，硬件拨码开关设计。

整个外挂电梯控制***100需要用到的电源主要分为两部分，一部分是对内的电源，如为外接式电梯主控制器102供电的电源，另一部分是对外的电源，如为外接式电梯状态检测器104和外接式电梯按钮拓展器106供电的电源。为了保证对外电源出现故障时不会造成对内电源的影响，保持对内电源正常工作，对内和对外的电源需要做隔离保护。电源电路102-4可以提供例如，3.3V和12V的电源电压。对内的电源电压主要有MCU***电路102-1的运行电压和与电梯连接的接口电压(例如，用于消防信号输入电路102-7的电压)。对外的电源电压主要是给外部设备供电，外部设备有外接式电梯状态检测器104、外接式电梯按钮拓展器106、物联网数据传输单元(DTU)、功能拓展设备等。

为了保证外挂电梯控制***100能正常稳定工作，提高***稳定性，加入了硬件看门狗电路102-5，***正常稳定工作时需要不停对硬件看门狗电路102-5喂狗，而当***程序跑乱时，硬件看门狗电路102-5可以主动复位***，让***工作恢复正常。

存储器电路102-6用于存储***预设的固有程序、***运行需要的配置文件、以及程序运行过程中需要保存的日志文件。同时，在***维护升级中，需要将新固件下载保存到存储器后再进行升级。

消防信号输入电路102-7属于与原装电梯控制***400连接的接口电路，接收来自原装电梯控制***400的消防报警信号。当电梯发生火灾报警时，原装电梯控制***400输出消防报警信号，外挂电梯控制***100接收到消防报警信号后可以快速做出响应，及时禁止机器人对电梯的任何控制操作，使得外挂电梯控制***100对电梯进行释放。

状态检测器接口电路102-8、按钮拓展器接口电路102-9、以及功能拓展对外接口电路102-10，主要是实现外接式电梯主控制器102与外部功能设备的连接，这些外部功能设备主要有外接式电梯状态检测器104、外接式电梯按钮拓展器106、和功能拓展设备等设备。外接式电梯状态检测器104用于检测电梯运行状态，以实时获取电梯的所有运行信息，包括但不限于上行中、下行中、开门中、关门中、当前楼层计数、楼宇电梯运行的楼层区间、电梯运行方向等。外接式电梯按钮拓展器106是用于控制原装电梯控制按钮的“手”，一个外接式电梯按钮拓展器106可以控制八个电梯按钮。由于不同的楼宇电梯楼层数不一样，为了适应不同的楼宇电梯同时节省成本，楼层多的需要更多的外接式电梯按钮拓展器106，楼层少的则需要更少的外接式电梯按钮拓展器106。功能拓展设备用于外挂电梯控制***100对电梯控制的功能拓展。

有线网络通讯接口电路102-11是用于对外连接网络的电路，采用有线以太网的方式连接网络。由于电梯轿顶没有网线接口而且电梯在上下方向垂直运行，直接拉网线不容易安装而且存在风险，所以以太网接口电路可以连接网络数据传输单元(DTU)设备。当电梯比较高、井道比较深时，可能造成采用DTU设备或者无线蜂窝网络连接互联网的信号不稳定，延迟过大。此时可以采用有线连接网络方式，安装一对网桥设备，在轿顶安装一个网桥，同时在井道顶部安装一个网桥，两个网桥的安装位置是垂直方向对射摆放，井道顶部的网桥连接网线到电梯机房，实现上网。

无线网络通讯电路102-12是用于对外连接网络的电路，采用无线联网方式(例如，5G/4G/3G/2G等蜂窝网络)的方式连接网络。在安装过程中，为了保证无线网络天线的信号稳定，无线网络天线需要尽量远离电梯轿顶的金属平面(例如，与金属平面的距离大于信号频率的一半波长)。

2.外接式电梯状态检测器104

图3示出了图1所示的外接式电梯状态检测器104的示例内部构成的示意框图。外接式电梯状态检测器104是一套独立的设备，适用于各种电梯控制***，主要用于检测电梯运行状态并根据电梯运行状态生成电梯状态信息。如图3所示，外接式电梯状态检测器104包括电梯状态检测板104-1、楼层计数感应器104-2、以及开关门检测感应器104-3，其中：楼层计数感应器104-2被配置为向电梯状态检测板104-1输出楼层计数信号，其中，楼层计数信号在电梯上行过程中处于上行跳变状态并在电梯下行过程中处于下行跳变状态；开关门检测感应器104-2被配置为向电梯状态检测板104-1输出电梯门开关信号，其中，电梯门开关信号在电梯门开门到位时处于开门到位信号有效状态并在电梯门关门到位时处于关门到位信号有效状态；电梯状态检测板104-1被配置为根据楼层计数信号和电梯门开关信号确定电梯运行状态，并根据电梯运行状态生成电梯状态信息。

如图3所示，在一些实施例中，外接式电梯状态检测器104还可以包括楼层校准感应器104-4，该楼层校准感应器被配置为在电梯处于校准楼层时向电梯状态检测板104-1输出楼层校准信号，其中，电梯状态检测板104-1还被配置为根据楼层校准信号，对电梯所在楼层进行校准。

如上所述，电梯状态检测板104-1是外接式电梯状态检测器104的核心控制部分，负责采集来自楼层计数感应器104-2、开关门检测感应器104-3、以及楼层校准感应器104-4的信号，根据这些信号生成电梯状态信息，并将电梯状态信息(例如，通过RS232或RS485方式)发送给外接式电梯主控制器102。

在一些实施例中，楼层计数感应器104-2由U型槽双对射光电感应器实现。通过U型槽双对射光电感应器，既可以检测电梯上行、下行、停止等运行状态，也可以计数电梯运行过程中经过了多少楼层数从而判断出电梯当前所在楼层。例如，可以使用U型槽双对射光电感应器和隔磁板对电梯运行状态和电梯运行过程中经过的楼层数进行检测。

在一些实施例中，U型槽双对射光电感应器可以包含两组对射感应模块，取决于隔磁板是否遮挡U型槽双对射光电感应器的相应对射模块，U型槽双对射光电感应器输出正好相反的逻辑电平。例如，U型槽双对射光电感应器可以安装在电梯轿厢的顶部边缘，向电梯轿厢的顶部边缘外延伸，并且在电梯运行时随电梯轿厢一起运动。隔磁板安装在每个楼层平层的井道壁上，其与U型槽双对射光电感应器的相对位置为：当电梯刚好停止在楼层平层时，隔磁板刚好能够遮挡U型槽双对射光电感应器中的两个对射感应模块，但不能阻碍电梯的上下运行。电梯每经过一个楼层平层，U型槽双对射光电感应器都会被该楼层平层的隔磁板完成一次遮挡。U型槽双对射光电感应器每被遮挡一次，电梯状态检测板104-1将楼层数累计一次，起到对楼层计数的作用，向上运行累计相加，下行运行累计相减。

假设U型槽双对射光电感应器含有对射模块1和对射模块2两组对射感应模块，对射模块1在上边(即，对射模块1为上路对射模块)，对射模块2在下边(即，对射模块2为下路对射模块)。当电梯经过一个楼层平层时，对射模块1和2先后会被该楼层平层的隔磁板遮挡。当电梯上行时，U型槽双对射光电感应器中的对射模块1被隔磁板遮挡并输出相应的电平信号给电梯状态检测板104-1，然后U型槽双对射光电感应器中的对射模块2被隔磁板遮挡并输出相应的电平信号给电梯状态检测板104-1。当电梯下行时，U型槽双对射光电感应器中的对射模块2被隔磁板遮挡并输出相应的电平信号给电梯状态检测板104-1，然后U型槽双对射光电感应器中的对射模块1被隔磁板遮挡并输出相应的电平信号给电梯状态检测板104-1。电梯停止状态是根据这两组对射模块是否都长时间被隔磁板遮挡和电梯门是否关门到位来判断。电梯停止状态是指电梯处于平层状态且无上行或下行召唤，即电梯在上行或下行过程中在某一中间楼层的短暂停留并非电梯停止状态，而是继续保持为上行或下行的状态。

图4示出了由U型槽双对射光电感应器实现的楼层计数感应器104-2的示例原理示意图。如图4所示，当U型槽双对射光电感应器的输出信号表明两组对射模块1和2均处于被隔磁板遮挡的状态保持(即，楼层状态保持不变)大约例如，16秒以上同时电梯门关门到位时，说明电梯处于停止状态(即，电梯停止状态)，或者在检测到电梯门开门动作后接着检测到电梯门关门到位且楼层状态保持不变超过例如，10秒，说明电梯处于停止状态。

如图4所示，楼层计数的累计方法如下：假设对U型槽双对射光电感应器的上路对射模块1和下路对射模块2是否被隔磁板遮挡进行编码；当对射模块被遮挡时输出低电平0，否则输出高电平1；编码排列从上路对射模块1到下路对射模块2，例如输出01表示上路对射模块1被遮挡，下路对射模块2未被遮挡；当对U型槽双对射光电感应器在电梯上行过程中的输出信号电平进行编码时，U型槽双对射光电感应器的输出值会按照00→10→11→01顺序周期重复出现；当对U型槽双对射光电感应器在电梯下行过程中的输出信号电平进行编码时，U型槽双对射光电感应器的输出值会按照00→01→11→10顺序周期重复出现；当U型槽双对射光电感应器的输出信号电平从00状态变成10状态时，表明电梯处于上行状态，楼层计数器累计加1层；当U型槽双对射光电感应器的输出信号电平从00状态变成01状态时，表明电梯处于下行状态，楼层计数器累计减1层。

在采用图4所示的楼层计数的累计方法的情况下，假设最低楼层是一楼，从一楼开始运行检测到上行状态时，此时如果U型槽双对射光电感应器被二楼对应的隔磁板先后遮挡了其对射模块1、对射模块2，则当前所在楼层为二楼，在U型槽光电传感器对射模块没有被下一个隔磁板遮挡时，电梯所在楼层都是二楼。如果U型槽光电传感器对射模块被遮挡，则根据对射模块1、对射模块2被遮挡的先后顺序判断是上行还是下行，判断出上下行状态之后根据之前的电梯所在楼层判断现在的电梯所在楼层。例如，之前的电梯所在楼层是一楼，然后检测到上行状态，则当前的电梯所在楼层变成二楼。

在一些实施例中，开关门检测感应器104-2可以由两个霍尔接近感应器实现，其中，一个霍尔接近感应器检测电梯门是否开门到位，另一个霍尔接近感应器检测电梯门是否关门到位。如果电梯有正门和背门两个门，则背门开关门状态检测原理与正门开关门状态检测原理一样，只是检测电梯门状态的开关门检测感应器从两个霍尔接近感应器变成了四个霍尔接近感应器。

具体地，两个霍尔接近感应器需要配合一块磁铁使用，磁铁安装在电梯内侧门(即，靠近电梯轿厢内的一面门)的顶部，随着电梯门在开门或关门中一起左右移动。两个霍尔接近感应器安装在靠近电梯内侧门顶部的轿厢横梁上。检测电梯门开门到位的霍尔接近感应器安装在电梯门开门到位且接近磁铁时能正常感应出有效信号的位置上，在保证能正常感应出有效信号的前提下，检测电梯门开门到位的霍尔接近感应器与磁铁的距离保持一定空间，避免开门时门晃动过大造成两者硬接触在一起。检测电梯门关门到位的霍尔接近感应器安装在电梯门关门到位且接近磁铁时能正常感应出有效信号的位置上，在保证能正常感应出有效信号的前提下，检测电梯门关门到位的霍尔接近感应器与磁铁的距离保持一定空间，避免关门时门晃动过大造成两者硬接触在一起。

当电梯门打开且开门到位时，霍尔接近感应器检测到磁铁后发出有效信号，电梯状态检测板104-1接收到这个信号之后可以判断电梯门处于开门到位状态。当电梯门关闭且关门到位时，霍尔接近感应器检测到磁铁后发出有效信号，电梯状态检测板104-1接收到这个信号之后可以判断电梯门处于关门到位状态。当检测关门到位和开门到位的两个霍尔接近感应器都没有检测到磁铁时，电梯状态检测板104-1判断电梯门处于开门中或关门中状态。通过查询电梯门的前一个状态，可以知道电梯门是在开门中还是关门中。如果电梯门的前一个状态是开门到位，则此时是关门中；如果电梯门的前一个状态是关门到位，则此时是在开门中。

为了保证电梯门开门到位和关门到位信号的可靠性，在避免开关门时门晃动过大造成霍尔接近感应器和磁铁硬接触在一起的前提下，一般选择磁性相对强、磁铁与霍尔接近感应器的感应面积相对大的磁铁。安装时要注意磁铁的极性，如果磁铁安装极性的方向不正确，会导致霍尔接近感应器无法感应到磁铁。

在一些实施例中，楼层校准感应器104-4可以由一个霍尔接近感应器实现，也可以由一个光电感应器实现，用于在电梯所在楼层的检测结果错误时对电梯所在楼层进行复位，即当检测到的电梯所在楼层与实际的电梯所在楼层不相符时，根据楼层校准信号将电梯所在楼层强制复位成对应的默认楼层(即，校准楼层)。这里，检测到的电梯所在楼层与实际的电梯所在楼层不相符的原因可能是***断电重启或者其他不可知因素造成楼层计数感应器104-2计算的楼层数出现错误。

具体地，楼层校准感应器104-4的作用是在检测到的电梯所在楼层错误时将电梯所在楼层进行复位。即，当楼层计数感应器104-1检测出的电梯所在楼层与实际的电梯所在楼层不相符时，可以将电梯所在楼层强制复位成对应的默认楼层。楼层校准感应器104-4可以由U型槽对射光电传感器或者霍尔接近感应器实现。

例如，在楼层校准感应器104-4由霍尔接近感应器实现的情况下，霍尔接近感应器安装在电梯轿厢的顶部边缘，随着电梯轿厢一起运行，霍尔接近感应器对应的磁铁安装在电梯校准楼层的井道对应的位置。当电梯运行到电梯校准楼层时，霍尔接近感应器感应到电梯校准楼层的井道上的磁铁，则输出有效校准电平给到电梯状态检测板104-1，达到校准的目的。

再如，在楼层校准感应器104-1由U型槽对射光电感应器实现的情况下，U型槽对射光电感应器安装在电梯轿厢的顶部边缘，随着电梯轿厢一起运行，该U型对射槽光电感应器对应的隔磁板安装在电梯校准楼层对应的井道位置，隔磁板用于遮挡U型槽对射光电传感器的对射光使得U型槽对射光电传感器输出有效的校准电平。当电梯运行到电梯校准楼层时，U型槽对射光电感应器被电梯校准楼层的井道上的隔磁板遮挡时，输出有效校准电平给到电梯状态检测板104-1，达到校准的目的。

楼层校准感应器104-4是为了应对一些异常情况(例如，突然停电，维保人员在电梯轿厢顶上作业时导致楼层计数感应器104-1非正常被遮挡等)导致的楼层计数检测错误而设立的校正机制设备。假设电梯的公共楼层是一楼，当电梯到达一楼时，楼层校准感应器104-4检测到对应的触发楼层校准感应器输出有效电平的装置(例如，隔磁板或磁铁)，发出有效校准信号给电梯状态检测板104-1。当电梯状态检测板104-1接收到这个信号且持续例如，10秒钟之后仍能收到这个信号，则将电梯所在楼层强制复位。所以，当外接式电梯状态检测器104的楼层计数检测出现异常时，只要电梯运行到一楼并且持续10秒钟就会立即被强制复位。

楼层计数主要为了确定电梯所在楼层，电梯状态检测板104-1确定的电梯所在楼层是根据U型槽双对射光电感应器和楼层校准感应器的输出得到的。在安装外接式电梯状态检测器104时，可以设置一些楼层的信息(负楼层数和楼层总数)，这些楼层计数是根据楼栋现场情况设置的因此是不会改变的信息，硬件电路是通过拨码开关设置的，通过二进制转换而来。外接式电梯状态检测器104安装调试时，从最低楼层开始运行，每到一层就记录下对应的位置信息并存储发送给外接式电梯主控制器102。为避免楼层计数出错，需要有楼层计数强制复位为校准楼层的过程，当楼层校准感应器104-4检测到电梯已经到达校准楼层并且保持此状态10秒以上，则将电梯所在楼层强制复位为校准楼层。

3.外接式电梯按钮拓展器106

外接式电梯按钮拓展器106的主要作用是在搭建外接式电梯主控制器102与原装电梯控制按钮之间的桥梁的同时，与原装电梯控制***保持隔离。外接式电梯按钮拓展器106可以由继电器、光耦、或固态继电器等隔离器件实现。

当需要按下电梯按钮实现电梯内召唤电梯到指定楼层时，实质是将电梯按钮的两个引脚短接，提供信号给原装电梯控制***。在外接式电梯按钮拓展器106由继电器实现的情况下，继电器的两端吸合(默认状态是常开)实现物理短接电梯按钮的两个引脚，让原装电梯控制***“认为”是有人按下电梯按钮，起到内召电梯的作用。在外接式电梯按钮拓展器106由光耦实现的情况下，光耦的两端短接的逻辑与继电器的方式一样，但是需要知道电梯按钮的两个引脚的电平正负极，因为光耦的受控侧是三极管，三极管导通是有电平极性的，如果电源极性接反，则无法将电梯按钮有效按下。

图5示出了图1所示的外接式电梯按钮拓展器106与原装电梯控制***的接线方式的示意图。如图5所示，该接线方式是不抢占按钮控制权的，在图中A点和C点之间接入一个开关S_A，这个开关S_A不是实际物理按钮开关，而是隔离器件的受控侧两端的触点，这两个触点处于常开的状态用来模拟物理开关。隔离器件的受控侧的两个触点(默认是常开状态)并联接入到图5中的A点和C点。如果隔离器件是光耦，需要注意A点和C点的电平高低，电平高的触点连接光耦的受控侧导通时的正极，电平低的触点连接光耦的受控侧导通时的负极。线路连接正确后，当需要外挂电梯控制***100模拟人按下电梯按钮时，只需要下达命令给外接式电梯按钮拓展器106让其控制对应楼层控制的隔离器件将A点和C点短接即可。即，外接式电梯按钮扩展器106包括第一隔离器件，第一隔离器件的受控侧的两个触点并联连接在电梯按钮两端的触点之间。

图6示出了图1所示的外接式电梯按钮拓展器106与原装电梯控制***的另一接线方式的示意图。如果需要抢占按钮控制权，则参考图6的接线方式。如图6所示，在图5基础上的楼层输入键线上串联入一个开关S_B，这个开关不是实际物理按钮开关，而是继电器的受控侧两端的触点模拟开关，受电气控制的开关。即，在图6中的B点和C点之间串联进入的隔离器件的受控侧两端的触点，默认状态是常开，只有当乘梯人获得权限时才能控制B点和C点闭合，进而控制A点和C点闭合才是有效按下电梯按钮。即，除了第一隔离器件之外，外接式电梯按钮扩展器还可以包括第二隔离器件，该第二隔离器件的受控侧的两个端点串联连接在电梯按钮两端的其中一个触点与第一隔离器件的受控侧的其中一个触点之间。

为了灵活适应不同楼层数的电梯，设定一个外接式电梯按钮拓展器106可以控制十层以内的楼层数；当楼层超过十层以上时，可以将多个外接式电梯按钮拓展器106的R232或RS454接口进行并联处理，将各个外接式电梯按钮拓展器106的地址用硬件拨码开关设置成唯一的物理地址，则外挂电梯控制***100可以实现对电梯多楼层拓展控制。

如上所述，根据本发明实施例的外挂电梯控制***可以采用与原装电梯控制***隔离的方式，在电梯按钮后面并联加入物理机械开关，根据来自机器人的楼层预约信息控制物理机械开关点亮电梯按钮，让原装电梯控制***认为是有人按下按钮的方法来实现机器人自主乘坐电梯。

图7示出了采用根据本发明实施例的外挂电梯控制***时实现的机器人乘梯流程。如图7所示，该机器人乘梯流程700包括：

S702，机器人通过无线网络申请连接到互联网云平台200，连接成功后外召控制电梯到机器人所在楼层。

S704，机器人检查电梯状态，当发现电梯已到达出发楼层且电梯门开门到位时，发命令按下电梯门开门按钮同时保持电梯门处于常开状态，使机器人进入电梯。

S706，机器人进入电梯，发命令松开电梯门开门按钮并发命令控制电梯门关门按钮，然后内召控制电梯到达的目的楼层。

S708，机器人检查电梯状态，发现电梯到达目的楼层且电梯门开门到位时发命令按下电梯门开门按钮同时保持电梯门处于常开状态，使机器人离开电梯。

S710，机器人出电梯后，发命令松开电梯门开门按钮，并发命令控制电梯门关门按钮，完成乘梯过程。

上述机器人乘梯流程700的实现原理进一步说明如下：

【机器人乘梯流程步骤S702】

机器人通过无线网络连接到互联网云平台，外挂电梯控制***通过有线网络或者无线网络也连接到互联网云平台，机器人和外挂电梯控制***通过互联网云平台建立通讯链路。链路连通之后，机器人通过互联网云平台发送外召指令给外接式电梯主控制器102，外召指令包含机器人当前所在楼层的信息(即，预约楼层信息)。外接式电梯主控制器102解析出机器人当前所在楼层的信息后，通过外接式电梯按钮拓展器106“按下”机器人所在楼层对应的电梯按钮，此时机器人所在楼层的电梯按钮被点亮。

机器人外召电梯相当于假设有人在电梯轿厢内点亮机器人所在楼层的电梯按钮，通过点亮轿厢内的对应楼层按钮来实现机器人外呼的功能，将电梯控制到机器人的出发楼层，等同于机器人按下所在楼层候梯厅外召面板的上行或下行键的效果。这种方式简化了***，但是需要解决电梯按钮可能被销号的问题。导致已经点亮的电梯按钮被销号的情况可能是电梯自身***的控制逻辑导致自动销号的问题，也可能是被人为的误操作将点亮的楼层按钮销号。电梯自身***的控制逻辑导致自动销号的情况，如电梯运行方向换向后，登记的楼层会被销号，假定电梯此时在10楼，正在上行到最高楼层11楼过程中，有人按下6楼楼层按钮，当电梯到达11楼，电梯开门时会将6楼已登记的楼层按钮清空，6楼楼层按钮灯灭，此时需要重新登记6楼，电梯才会前往6楼，下行到最低楼层后换向原理是一样的。人为将电梯按钮销号的情况，如1)双击销号：短时间(例如，1秒)内连续按按钮两次，登记的楼层会销号；2)长按销号：电梯楼层已登记，长按登记的楼层(例如，3秒)，登记的楼层会销号；3)其他销号方式。为了防止预约登记的楼层被销号，可以在电梯每经过或靠近一个楼层时，通过机器人重新预约按下已经登记过的楼层号来模拟人再次按下已经登记过的楼层按钮的动作，所以不管是何种原因导致登记的楼层被销号，电梯每停靠一个楼层，登记的楼层在未到达之前，会被重新预约按下。

【机器人乘梯流程步骤S704】

机器人跟外接式电梯主控制器102之间建立起通讯连接后，机器人可以发指令给外接式电梯主控制器102打开电梯状态主动上报功能，之后电梯状态一旦发生变化，外接式电梯主控制器102会主动将最新的电梯状态上报给机器人，直到机器人发指令关断主动上报功能才停止上报电梯状态。机器人也可以根据需要发送查询电梯状态的指令来获取电梯状态，机器人每发一次查询指令，外接式电梯主控制器102就会应答一次电梯状态。机器人在获取到电梯状态后，如果当前电梯所在楼层等于机器人当前所在楼层并且电梯门也处于开门到位的状态，则表明电梯已经到达，机器人开始从候梯厅进入轿厢内。如果机器人发送乘梯指令并等待一段时间后，电梯未有任何反映，则再次发送梯指令。如此循环发送几次指令后，电梯仍未有任何反映，则退出乘梯请求。

一般电梯开门到位后，如果无人长按下开门按钮，延迟一段时间后电梯***会主动触发关门按钮，让电梯门主动关闭。而机器人进入轿厢内时，需要经过平层与轿厢之间的门坎，这个门坎的缝隙有大有小，所以机器人进入轿厢内的时候动作相对比较慢，需要一定的时间，如果机器人进入轿厢的时间大于电梯自动关门的时间，则机器人很可能在还未完全进入轿厢时被电梯门关闭时夹到。机器人一般有避障***，电梯门关闭的动作触发机器人避障***可能做出不可预知的结果，导致机器人无法顺利进出轿厢。所以机器人进入轿厢过程中需要外接式电梯主控制器102配合才能实现。可以通过如下方式来解决这一问题，下面以机器人从候梯厅进入轿厢为例说明，因为此过程与机器人从轿厢内出来到候梯厅的过程类似，不再赘述。当机器人通过外接式电梯主控制器102提供的电梯状态已经确定可以进入轿厢时，机器人需要向外接式电梯主控制器102发送长按住开门按钮指令，当外接式电梯主控制器102收到该指令时，立刻输出一路信号控制与电梯的开门按钮并联的继电器S-A触点吸合，如图5所示，保持开门按钮一直按住。机器人开始进入轿厢，直到机器人完全进入到轿厢内，机器人需要向外接式电梯主控制器102发送松开开门按钮指令和按下电梯关门按钮的指令，电梯门关闭。

【机器人乘梯流程步骤S706】

机器人顺利进入轿厢后，需要让电梯登记目的楼层，机器人同样可以按照外召电梯到机器人出发楼层的方式，发送内召目的楼层的指令给外接式电梯主控制器102，外接式电梯主控制器102收到该指令后，立刻“按下”目的楼层的按钮，此时目的楼层按钮点亮。

【机器人乘梯流程步骤S708】

机器人从轿厢内出来到候梯厅的过程与机器人从候梯厅进入到轿厢内的过程相似，同样需要避免机器人出轿厢的过程中被电梯自动关门时夹到，通过外接式电梯主控制器102长按住电梯开门按钮，直到机器人完全出轿厢。

【机器人乘梯流程步骤S710】

机器人完全出轿厢后，发送指令给外接式电梯主控制器102，让其松开电梯开门按钮，断开与外接式电梯主控制器102的通讯链路。

本发明可以以其他的具体形式实现，而不脱离其精神和本质特征。例如，特定实施例中所描述的算法可以被修改，而***体系结构并不脱离本发明的基本精神。因此，当前的实施例在所有方面都被看作是示例性的而非限定性的，本发明的范围由所附权利要求而非上述描述定义，并且，落入权利要求的含义和等同物的范围内的全部改变从而都被包括在本发明的范围之中。

Claims (16)

1.一种外挂电梯控制***，包括外接式电梯状态检测器、外接式电梯主控制器、以及外接式电梯按钮扩展器，其中：

所述外接式电梯状态检测器被配置为检测电梯运行状态，根据所述电梯运行状态生成电梯状态信息，并将所述电梯状态信息发送给所述外接式电梯主控制器，其中，所述电梯运行状态为电梯上行状态、电梯下行状态、或电梯停止状态，所述电梯状态信息包含有关电梯所在楼层和电梯门开关状态的信息，

所述外接式电梯主控制器被配置为将所述电梯状态信息发送给互联网云平台，从所述互联网云平台接收预约楼层指示信息，并将所述预约楼层指示信息发送给所述外接式电梯按钮扩展器，

所述外接式电梯按钮扩展器被配置为根据所述预约楼层指示信息，实现对电梯楼层按钮的操作。

2.根据权利要求1所述的外挂电梯控制***，其中，所述外接式电梯主控制器还被配置为从所述互联网云平台接收电梯开门或关门指示信息，并将所述电梯开门或关门指示信息发送给所述外接式电梯按钮扩展器，并且其中，所述外接式电梯按钮扩展器还被配置为根据所述电梯开门或关门指示信息，实现对电梯开门或关门按钮的操作。

3.根据权利要求1所述的外挂电梯控制***，其中，所述外接式电梯主控制器与所述外接式电梯按钮拓展器之间采用RS232和RS485中的至少一种方式连接。

4.根据权利要求1所述的外挂电梯控制***，其中，所述外接式电梯主控制器与所述外接式电梯状态检测器之间采用RS232和RS485中的至少一种方式连接。

5.根据权利要求1所述的外挂电梯控制***，其中，所述外接式电梯主控制器与所述互联网云平台之间采用有线通信或无线通信的方式交互。

6.根据权利要求1所述的外挂电梯控制***，其中，所述外接式电梯状态检测器包括楼层计数感应器、开关门检测感应器、以及电梯状态检测板，其中：

所述楼层计数感应器被配置为向所述电梯状态检测板输出楼层计数信号，其中，所述楼层计数信号在电梯上行过程中处于上行跳变状态并在电梯下行过程中处于下行跳变状态，

所述开关门检测感应器被配置为向所述电梯状态检测板输出电梯门开关信号，其中，所述电梯门开关信号在电梯门开门到位时处于开门到位信号有效状态并在电梯门关门到位时处于关门到位信号有效状态，

所述电梯状态检测板被配置为根据所述楼层计数信号和所述电梯门开关信号确定所述电梯运行状态，并根据所述电梯运行状态生成所述电梯状态信息。

7.根据权利要求6所述的外挂电梯控制***，其中，所述外接式电梯状态检测器还包括楼层校准感应器，该楼层校准感应器被配置为在电梯处于校准楼层时向所述电梯状态检测板输出楼层校准信号，并且其中，所述电梯状态检测板还被配置为根据所述楼层校准信号，对所述电梯所在楼层进行校准。

8.根据权利要求6所述的外挂电梯控制***，其中，所述楼层计数感应器由U型槽双对射光电感应器实现。

9.根据权利要求6所述的外挂电梯控制***，其中，所述开关门检测感应器由两个霍尔接近感应器实现。

10.根据权利要求7所述的外挂电梯控制***，其中，所述楼层校准感应器由U型槽对射光电感应器或霍尔接近感应器实现。

11.根据权利要求1所述的外挂电梯控制***，其中，所述外接式电梯主控制器还被配置为从原装电梯控制***接收消防报警信号，并响应于所述消防报警信号而禁止对任何电梯按钮的操作。

12.根据权利要求11所述的外挂电梯控制***，其中，所述外接式电梯主控制器还被配置为向所述互联网云平台发送消防报警信息。

13.根据权利要求1所述的外挂电梯控制***，其中，所述外接式电梯按钮扩展器包括第一隔离器件，所述第一隔离器件的受控侧的两个触点并联连接在电梯按钮两端的触点之间。

14.根据权利要求9所述的外挂电梯控制***，其中，所述外接式电梯按钮扩展器还包括第二隔离器件，所述第二隔离器件的受控侧的两个触点串联连接在所述电梯按钮两端的其中一个触点与所述第一隔离器件的受控侧的其中一个触点之间。

15.根据权利要求1所述的外挂电梯控制***，其中，所述第一或第二隔离器件由继电器、光耦、或固态继电器实现。

16.一种外挂电梯控制方法，包括：

通过外接式电梯状态检测器检测电梯运行状态，根据所述电梯运行状态生成电梯状态信息，并将所述电梯状态信息发送给外接式电梯主控制器，其中，所述电梯运行状态为电梯上行状态、电梯下行状态、或电梯停止状态，所述电梯状态信息包含有关电梯所在楼层和电梯门开关状态的信息；

通过所述外接式电梯主控制器将所述电梯状态信息发送给互联网云平台，从所述互联网云平台接收预约楼层指示信息，并将所述预约楼层指示信息发送给外接式电梯按钮扩展器；

通过所述外接式电梯按钮扩展器根据所述预约楼层指示信息，实现对电梯楼层按钮的操作。

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