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摘要：研究了电梯曳引驱动系统运行状态参数采集模块，研制基于嵌入式系统的信号采集器主机、设计主机软件系统和扩展应用程序，并对电梯曳引驱动系统远程无线监控系统开展研究。研究开发了轻便、可靠和高度集成的在线检测装置，为老旧电梯的安全评估提供可靠的数据和视频资料，可以完全满足检验人员在线检测老旧电梯的曳引驱动系统。

关键词：电梯、曳引驱动系统、智能检测系统

一、研究背景

我国在用电梯数量逐年增长，中大城市的电梯年增长率甚至超过20%，数据显示，我国电梯保有量、年产量、年增长量均为世界第一。2020年底，全国电梯总量超过786万台，电梯保有量、年产量、年增长量均为世界第一。同时，电梯的老龄化问题日益严重，全国使用10年以上的电梯已超过122万台，15年以上的超过40万台，成为安全隐患高、保障压力大的“老旧电梯”，北京、上海、杭州等发达城市，老旧电梯的比例已经达到在用电梯的10%以上。截至2020年底，杭州使用时间超过10年以上的达到2.4万台，15年及以上的电梯有8000多台。同时，十几年前生产安装的在用电梯，受当时技术、材料和标准的限制，在其曳引系统运行安全性、可靠性、舒适性等方面也与现代电梯存在差距。

在电梯的驱动方式上，曳引驱动占据主导地位。曳引系统由电动机、曳引机、曳引钢丝绳、导向轮、反绳轮和制动器组成，曳引传动系统的摩擦磨损主要是曳引轮一曳引绳摩擦副之问的磨损。曳引驱动使传统机构体积大为减小，而且还使电梯曳引机在结构设计时有效地提高了通用性和安全性。曳引式结构是当今世界上电梯行业广泛采用的提升方式。由于悬挂、轿厢和对重的曳引钢丝绳与曳引绳槽问有足够的摩擦力 来克服任何位置上的轿厢侧与对重侧曳引钢丝绳上的拉力差，因此保证了轿厢和对重随着曳引轮的正转和反转，不断地沿导轨上升和下降。曳引式提升机构具有能自动消除因某种原因冲击底坑的曳引能力的安全可靠性，可以将轿厢提升到任何实际需要高度的允许提升高度性和高效利用空同的结构紧凑性，并且价格便宜。曳引式提升机构的曳引传动系统主要由曳引动力装置、曳引轮、曳引绳、导向轮和反绳轮等构件组成。

传统的检测方法可以测试曳引系统的性能，但也有很多不足，如方法较单一、无法实时检测、检测周期短、不能实现视频记录、不能远程监测等问题。为了进一步提高检测工作效率和实现在线实时检测，保障电梯安全运行，电梯检验人员使用先进可靠的曳引驱动系统在线检测装置成了现代电梯检测技术一项重要手段。

二、国内外研究现状

1.国外曳引驱动系统在线检测技术的现状

由于国外电梯远程监测技术及相关监测系统的研究及开发工作开展较早，已取得很大成就，其中以日本三菱、日立和蒂森克虏伯的电梯远程监测系统最为典型。日本三菱公司在 90 年代就已经开发了电梯远程监视系统并在短短几年间里覆盖了接近十万台的电梯的监视网络。系统的推广应用使公司获得了很多电梯运行状态参数，一定程度上促进了产品竞争力和服务质量提升;日立电梯公司开发的远程维护监控系统能够全天候监测电梯的实时运行状态，捕捉或跟踪电梯异常征兆并及时处理电梯异常情况，记录电梯的运行状态和异常故障类型及时间。一旦电梯发生异常，故障发报终端可及时向监控中心传输电梯异常信息，监测显示装置显示电梯的异常信息并能给就近的维修站发出维修保养指令，第一时间开展维护保养以减少电梯停梯时间。

2.国内曳引驱动系统在线检测技术的现状

目前国内对电梯检测仪技术的研究还是略为薄弱的环节，对电梯曳引驱动系统在线检测装置的研究和开发更是处于刚刚起步的阶段，在理论上和实际应用中还远不及国外先进水平。国内现有的各种电梯检验仪器及工具虽然多达二十余种，但这些检测工具或仪器仅能对电梯的部分安全性能、技术指标进行检测，均无法实现对电梯曳引系统性能进行系统的智能检测。如北京某公司生产的电梯曳引系统检测仪，就是单纯的将很多零散的检测设备放置在一个设备箱内，笨重而且使用繁琐，还未能实现智能化，如图1所示。

国内研究的一些电梯远程监视管理系统是采用传感器采集电梯运行数据，通过微处理器进行非常态数据分析，经由GPRS网络传输，公用电话线传输，局域网传输与485通讯传输多种方式实现电梯故障报警、困人救援、日常管理、质量评估、隐患防范等功能的综合性电梯管理平台。GPRS为无线网络，设备连接网络方便快捷，能极大的减轻设备网络架设工作强度。沈阳蓝光自动化技术有限公司研制开发的 SJT-YCW 电梯远程监控系统，通过传感器检测平层位置和门锁状态，通过检测轿箱内部是否有乘员，经过逻辑判断实现对电梯是否困人的监控。但这种方式主要局限在电梯困人故障，对于其他故障尚未涉及，同时由于需要进入井道内部安装额外的检测装置，也存在安装困难等问题。

三、系统设计

针对曳引机设备各自不同特性和不同参数范围的问题，本项目侧重研究曳引驱动系统运行状态参数的采集技术，曳引驱动系统安全性能自动诊断技术，电梯远程无线视频监控技术、曳引驱动系统故障现场还原技术。技术关键包括：

（1）曳引驱动系统运行状态参数的采集技术。研究曳引驱动系统运行状态参数采集器模块和主机，拥通过多通道传感器对曳引机的运行状态参数进行在线实时采集与分析。分别集成了速度采集模块、噪声采集模块、温度采集模块，并对其传感器模块开发优化，通过CPU对经模块处理后输出的信号进行控制和运算。通过信号调理电路、A/D转换器等对输出信号进行修正，将输出的各传感器信号进行实时存储和上传。

（2）曳引驱动系统安全性能自动诊断技术。通过基于Windows开发安全性能诊断软件，内嵌不同品牌型号的曳引系统的运行参数专家库，并设置老旧电梯曳引系统的相关评估要求，将状态参数实时追踪装置，采集到的电流、速度、加速度、温度、噪音等信号输入软件进行智能分析，可以通过软件内置的计算方法和公式对曳引机的安全性能进行快速的自动诊断。

（3）曳引驱动系统故障现场还原技术。在曳引驱动系统安全性能自动诊断系统中实现故障现场还原。使用时钟同步技术将监控系统的视频信号和自动诊断系统的性能参数信号同步。从而实现当电梯发生故障时，可以同时显示机房内的视频录像，并且可以显示曳引机的速度、温度、噪音等参数信息。

本项目研究开发的成果为老旧电梯的安全评估提供可靠的数据和视频资料。研究开发了轻便、可靠和高度集成的在线检测装置，可以弯曲满足检验人员在线检测老旧电梯的曳引驱动系统。使用者可以对被测曳引机进行安全性能自动诊断，并可以实现曳引驱动系统故障现场还原。下一步，要在加强在人工智能识别技术方面的内容，开展对运动检测的目标检测技术和基于目标识别的目标检测技术研究，加快视频识别的速度，可以对突发性安全问题做到及时响应。

参考文献

[1] 杨振江等.智能仪器与数据采集系统中的新器件及应用.西安电子科技大学出版社， 2001

[2]宗群等.电梯远程监控系统的研制.仪器仪表学报，2002，23

[3]刘安厚.基于GPRS的电梯远程监控系统.仪器科学与技术，2009

[4]宗群等.基于NNFPN模型的电梯故障诊断方法的研究.控制与决策，2005，20

李东洋，男，浙江省杭州市，汉，1986年2月，研究生，特种设备，杭州市特种设备检测研究院，高级工程师

项目：浙江省质量技术监督系统科研计划项目（计划编号： 20180351）