多电梯运行平稳性监控系统

2019-05-20长沙市芙蓉区育才学校钟启铭钟启瑞

发明与创新 2019年11期

◆长沙市芙蓉区育才学校钟启铭钟启瑞

发明背景：

电梯事故时有发生，严重危害了人们的生命安全，我们想设计多电梯运行平稳性监控系统，对电梯事故提前预警。当电梯出现安全隐患时，它会通过声音和指示灯发出警报，并通过手机App将相关信息告知用户，避免事故发生。

设计思路：

通过认真阅读各地近年来电梯安全事故报告，结合实地调查走访，我们发现电梯工作年限过久、维护保障不到位、电梯带病运行等是引发电梯事故的重要原因，很多电梯安全事故在发生前是有一定征兆的，电梯运行不稳定、左右摇晃是典型表现。由此，我们确定了基本思路：

1.以电梯运行的平稳性进行创新设计，通过长时间的稳定度来确定电梯安全状况。

2.选择合适的传感器，要求简单、稳定、性价比高。

3.不改变电梯原有结构，不依赖电梯原有的传感器和检测设备，新增一个独立的辅助装置。这个装置安装简单，不会影响电梯运行和安全。

4.尽量提高预警准确度，降低误报率。

5.设计一款App，实现电梯群区域联网。

初步方案：

我们利用重力惯性原理设计了多电梯运行平稳性监控系统。这个系统检测器内装有预警棒，当电梯停止或正常运行时，预警棒垂直向下，停留在四方向检测器的正中央。

当电梯在运行过程中摇晃，如果电梯向前摇晃，预警棒会碰到后感应器；如果电梯向后摇晃，预警棒会碰到前感应器；如果电梯向左摇晃，预警棒会碰到右感应器；如果电梯向右摇晃，预警棒会碰到左感应器。根据单位时间计算摇晃次数，摇晃次数越多就越危险，语音警报器会发出报警声，相应的指示灯也会闪烁。

这个装置由积木、科学实验课部件、铁丝、铁钉等材料制作而成，做好后我们在东风路愉景花园电梯、乔庄社区卫生中心电梯和华侨大厦电梯进行了测试，同时对不同长度、不同直径的摆动杆进行了对比实验，发现差别较大，因此把四个方向的检测器做成可调式的，使其适应不同类型的电梯。

长度（单位cm）最大摆动幅度（单位mm）15 3 7 8 3 5 15 1.5 6直径（单位mm）

这个方案实现了我们提出的基本想法，但由于使用机械的方法，检测灵敏度欠佳，漏报、误报率不够理想，所以我们决定寻求一种更好的办法。

电子方案：

我们对作品进行改进，安装三轴陀螺仪和三轴加速度传感器，根据单位时间的数值来判断电梯的3种运行状态——安全运行、偶发故障、不安全运行。主控板采用开源的Arduino平台，由运动检测器、控制电路主板、指示灯、语音报警器、App等组成。

作品安装在电梯轿厢内的醒目位置，可以根据电梯具体情况选择水平安装或垂直安装。

运动检测器实时检测电梯运行情况，将运行过程中前、后、左、右、上、下的运动加速度全部记录下来，等于每时每刻给每台电梯做体检，通过累计的大数据确定电梯运行状况，很好地解决了漏报、误报问题。统计多台电梯的健康数据开展大数据分析，能更科学准确地确定电梯的运行状况。

指示灯有绿、黄、红3种颜色，绿色表示安全，黄色表示警告，红色表示危险。走进电梯时，人们如果看到绿灯，可以放心进入；如果看到黄灯，请慎重选择；如果看到红灯，千万不要进入电梯。当指示灯为红灯或黄灯时，多电梯运行平稳性监控系统会分别发出“电梯很危险，不建议乘坐，请尽快撤离”“电梯可能出故障了，请小心”等语音提示。