基于ARM平台的电梯门动态安全性能测试仪的研究

朱振国

（安徽省特种设备检测院，安徽 合肥 230001）

随着我国城市化进程的不断加快，电梯的使用量越来越大，随之而来的电梯安全事故量也出现了快速上升的势头。近几年来，电梯关门夹人事故频繁发生，逐渐成为影响电梯安全使用的焦点。电梯的防夹人装置是依靠光电或者光幕等信号阻止的，如果电梯的防夹人装置功能失效，电梯门关门力较大，极有可能对乘客造成很大的伤害。电梯自动门关门时的关门力和关门动能等参数与乘客乘梯安全密切相关，若参数过大，则直接威胁乘客进出轿厢时的安全，在防撞保护装置失效的情况下容易造成撞伤。GB 7588—2003《电梯制造与安装安全规范》第7.5.2.1.1.1条规定，“动力驱动的自动层门阻止关门力不应大于150 N”；第7.5.2.1.1.2条规定，“层门及其刚性连接的机械机械零件的动能，在平均关门速度下的测量值或计算值不应大于10 J”。而关门力尤其是关门动能，没有专业的检验仪器，通常无法检测。

GB 7588—2003《电梯制造与安装安全规范》中给出了一种参考的检测方法——“测量时可采用一种装置，该装置包括一个带刻度的活塞。它作用于一个弹簧常数为25 N/mm的弹簧上，并装有一个容易滑动的圆环，以便测定撞击瞬间的运动极限点。通过所得极限点对应的刻度值，可容易地计算出动能值。”该方法工具简陋，依靠肉眼观察动态过程，测试误差可想而知。

本文将介绍这样一种基于ARM平台研发的电梯门动态安全性能测试仪，该仪器可以对电梯关门力、关门动能和关门速度进行动态、安全、简便、快速的检测，同时可以为电梯运行提供安全评估依据。

1 新型检测仪的工作原理和主要结构

本仪器的研发以国家标准为基础，采用“传感系统模块＋数据采集模＋嵌入式计算机系统（主机）”的模块化结构设计，其中，最关键的是传感系统模块的选择和设计。由传感系统模块测得的信息首先进入数据采集模块，在数据采集模块中对数据进行初步分析后，通过无线传输方式将数据传输给嵌入式计算机系统，在嵌入式计算机上采用人工智能等技术，并通过特定的数学模型即可得到相应的结果。

主机以ARM内核的MCU为核心，配备有数据存储芯片、USB通信模块、彩色触摸液晶屏、数据采集模块的无线通讯接口、打印机等。用彩色触摸屏液晶实现参数设置和显示，测试数据和相关参数保存在分析仪内嵌的存储器中，并可通过配备的热敏打印机打印出来。该装置由4大部分组成，分别为传感器、模拟控制器、数据采集分析仪和便携式计算机。主要结构框图如图1所示。受扶梯内部空间限制，将包含嵌入式计算机系统的主机直接放入扶梯来测量梯级塌陷开关打杆与梯级之间间隙的难度较大，应采用体积更小的数据采集模块进行过渡的方式实施测量。而将电缆从扶梯内部拖出接到主机上的操作比较复杂，因此，需要在数据采集模块和主机之间采用无线通讯的方式。

图1 主要结构框图

本仪器结构简单，易于操作，其主要机械部件包括可伸缩支撑杆件、动能测试装置和测速装置，图2为仪器现场测试简图。可伸缩支撑杆件采用“主杆支撑、副杆稳定”的设计思路，整个系统由两套伸缩杆件组成，主杆和副杆均采用卡扣式大幅度调距结合万向地脚微调距离的方法。采用这种方法可以使本仪器灵活应用在不同门宽的电梯中，扩大仪器的应用领域。动能测试装置可以在双杆上任意位置滑动，确定好位置后，利用手动紧固螺栓进行固定，利用撞击盘采集电梯层门关门数据可以有效避免电梯防夹人装置的阻挡，而动能测试装置的直线轴承可以避免撞击盘撞击时产生的偏载效应。本仪器结构简单，安装比较方便。图3是现场仪器安装简图。

图2 仪器现场测试简图

图3 现场仪器安装简图

2 新型检测仪的应用

该新型检测仪用途比较广泛，不光适用于普通结构电梯的检测，对于门框是外开八字型的电梯同样适用，因为支撑杆采用的是万向塑胶地脚，调节角度可以达到30°，旋紧支撑杆件不影响测试过程和测试结果。

对于电梯层门的凸凹结构也同样适用，因为撞击盘是刚性连接的，其撞击过程中可以是面接触式，也可以是点接触式，对于测试没有影响。由于采用双支撑杆的结构，可以使动能测试装置在电梯开关门的任意位置进行检测（除去动能测试装置自身的长度），其应用范围超出GB 7588—2003《电梯制造与安装安全规范》规定的阻止电梯关门力不应大于150 N，并且这个力的测量不得在关门行程开始的1/3之内进行，而且测试高度也可以根据需要进行调节，使得新型检测仪应用范围更加广阔。

3 结论

新型检测仪实现了电梯门阻止关门力、关门动能和关门速度的准确检测，可在层站处直接测量，无需进入电梯内部测试门机等，使用方便快捷，为我国特种设备检验机构、电梯制造商及电梯安装、维护保养单位提供了有效的检验检测仪器，应用前景良好。本仪器机械设计富有人性化，安装方便，操作简单，测试时间短，一般情况下两名检验员配合即可完成操作测试。后续将进一步优化机械测试模块的设计，形成更精巧、美观、轻便的产品，并在行业内推广应用。