抗电磁干扰在电梯检验中的检验方法及预防措施

李凯捷

长治市综合检验检测中心，山西长治，046000

0 引言

电磁兼容性是指在一定的环境中，按照规定规范工作的一种性能。电力技术应用于电梯，提高了电梯的运行效率和可靠性。随着电梯中各类电器的大量应用以及数码线的应用，使得电梯的抗干扰问题日益突出。我国电梯行业在电磁兼容性方面的相关技术和原理研究相对落后。目前有关电梯电磁兼容性的有关规范均参照欧洲标准制定。在某些电梯施工现场，出现了电梯不关门、不开门等异常情况，事后经过检测，电梯各项技术参数都是正常的，从各种情况来判断，是因为信号不够精确，或者缺少了什么，造成了很大的电磁干扰。毋庸置疑，强大的电磁干扰信号会对电梯的操纵装置造成一定的影响，使其发生故障。

1 电梯抗电磁干扰概述

1.1 电磁兼容检验标准

电磁兼容性检测是电子产品生产厂家的主要检测内容，其标准分为基本标准、通用标准、产品族标准和专用产品标准4个等级。我国的电梯行业在电磁兼容领域的理论和技术研究起步相对较晚。关于电梯电磁兼容的标准目前直接引用欧洲标准，包括EN12015：2004《电磁兼容性用于电梯、自动扶梯和自动人行道的系列标准辐射》和EN12016：2004《电磁兼容性用于电梯、自动扶梯和自动人行道的系列标准抗扰性》。其中，EN12016：2004中规定在80～1960MHz频段，10V/m的强度下，普通电路应能正常工作；对于安全功能电路，部分频段如166～1000MHz要抵抗30V/m强度的电磁干扰[1-2]。

1.2 检验方法现状

根据GB/T17626.3-2006《电磁兼容试验和测量技术射频电磁场辐射抗扰度试验》和EN12016：2004《电磁兼容产品类标准电梯、自动扶梯和自动走道抗扰度》，编制了一套测试的实验程序，并对其进行了测试。在无线电波暗室内，对升降机和控制装置进行了辐射抗扰度检测，以找到引起故障的敏感频率和频率：购买仿真 EMI设备，对该设备进行野外 EMI实验，以确定导致电梯故障的频率和功率，以及屏蔽、接地等因素对升降器耐 EMI性能的影响。《电梯监督检验规程》并未规定对 EMC性能进行检测，因此有关的检测只是对其进行 EMC检测。

2 电梯设备工程中的电磁干扰检验措施

2.1 电磁干扰的产生原因

由于采用了微机、变频等数字电路，所以电梯的电子控制系统对外界的干扰要求较高。当前，对电梯的电力系统，其外部的抗干扰性能有很大的作用。电磁干扰所带来的危险包括：（1）发生频率高、故障率高、不具规律。计算机电子板、轿厢等控制箱的通信电子板由于受到影响而立即停止，从而导致了紧急停车。（2）当被选码器讯号线路受到扰动后，其平层的精确度不稳，造成竖向振荡，甚至发生滑道。对电梯的抗干扰能力进行分析，得出以下影响因素：轿厢（顶部）抗干扰能力和通信信号抗干扰能力；微型计算机与通信信号板之间的通信线路的抗干扰性；具有抗干扰性和通信线路的微型计算机电路板；旋转式编码机的抗干扰性能测试与布线设计。提升电梯的抗干扰性主要有两个措施：（1）加强单片机、旋转编码器等的抗干扰性；（2）通过工程安装调试、使用和维护，可以有效地提高电力系统的抗干扰性[3]。

2.2 检验方案设计

基于前人的工作，探讨了在电磁干扰条件下，如何改善电梯电磁干扰测试的安全性和便利性。由于电磁干扰的影响，对电梯门禁系统进行电磁干扰检测。图1展示了方案设计。

图1 检验方案系统示意图

2.3 检验系统功能模块设计

该检测体系的各个部件具有以下作用。

（1）电磁干扰发射和场强度测试设备：它由信号发生器、功率计、功率耦合器、发射天线组成，主要作用是对1 kHz的正弦波信号进行80%的振幅调整。在1000MHz的频段中，通过发送天线对其进行反电磁干扰，从而导致对电梯的强烈电磁干扰。磁场强度检测设备包括磁场强度探测器和磁场强度传感器，通过磁场强度传感器和磁场强度探测器来校准、校准、测量和监测电磁干扰，确保电磁干扰的强度达到相关国家标准。控制器：在强大磁场条件下，对电梯设备进行控制，操纵电梯车推杆，仿真电梯开启和关闭按键，实现了对门的开闭式操作；并在同一时间，由检测门控系统的位置检测感应器检测到电梯开闭到位信息，检测门控的切换状况，记录操作时间，并将其与主机的笔记本计算机连接起来。

（2）开、关电梯设备：根据所述控制主机的命令，在接收到控制台的开关闸命令后，通过电控棒来触摸电梯的开关键，根据检查频率，对电梯进行操作。

（3）车门系统位置检测设备：采用红外线感应器对电梯进行检测，并在电梯全部开启或关闭时发出正常状态指示；

（4）高清晰度成像装置：利用谷歌神经与深层资讯结合，在高强度的电磁条件下，对电梯门控的开启与关闭进行判定，并将影像资料传输至主机。

（5）笔记本：实现PC控制软件功能，完成主机功能控制、电磁辐射干扰发射、场强检测，存储高清摄像机数据，形成检测报告功能。

2.4 优化检验方法的关键技术

（1）在电磁辐射条件下，实现了电梯的自动开闭和运行状态监控。该系统采用了自动监控系统，对升降梯的开启和关闭状态进行监测，触摸开关按钮、记录分析数据、进行故障报警、网络通信等。在控制主机中，以PLC为主要控制器，以改善其稳定性和抗干扰性。主机和校验电脑采用MODBUSTCP通信协定进行通信。采用工业配置屏设置和读取本地参数，选择MCGS配置软件来实现对系统的监测。

（2）在高强度的磁场条件下，对电梯的开启和关闭进行了自动化的判定，采用了高精度相机的图像辨识和图像处理，采用谷歌神经网络对电梯的开启和关闭进行了深入分析，并运用形态学方法和 Canny边界检测技术对电梯的开启和关闭进行了检测。通过实验，现能辨识出电梯的开闭状态、开闭距离值、开、关故障状态值，从而有效地实现了在强磁场条件下的自动判定。

3 电梯设备工程中的电磁干扰检验案例分析

电磁干扰模拟由电磁干扰传输设备和监测设备组成。信号发射装置包括信号发生器、功率放大器、发射天线、功率计、定向耦合器等；本装置由一台强大的电磁检波器及一台监视器组成，借由模拟电磁干涉装置将干扰信号传输至实验台，以侦测其感知力与强度，进而造成其效能降低或故障。此发射器采用水平极化、垂直极化、80% AM、1%频率步进、场强10 V/m，根据设备安装完好、拆除出厂屏蔽、拆除接地等方式进行测试。在试验过程中，试验电梯不会出现故障，包括不开门、不关门、开门不到位、关门不到位、运行停止等[4]。

（1）检查电梯的开度。在一楼停车，以便自动打开或关闭。试验对象：电梯和电梯的操作设备，发射天线距离地面1.5m，对着电梯打开和关上天线；当天线高度2.5m时，天线面对着吊舱顶部的控制箱和电线，而电磁干扰则主要是对着吊舱顶部的闸门设备和电线进行控制。在试验中，在2.5m的位置，天线对着天花板的控制箱，侧向极化方法检测不出其敏感性，垂直极化仪检测到230～350MHz时，存在不开门、不关门、个别频率点有关门不到位、试验过程中多次发生无法恢复等问题。检验内容：①在竖向极化状态230～350 MHz的情况下，探测灵敏度；②用于顶门机的控制箱、马达、手动开关、门机代码、信号线以及全部的遮盖过程（全部是金属屏蔽物）；③重新试验，确定最大的感应源对电梯的打开和关断失效，包括有电动机电源线、手动门控制器以及门上控制器。

（2）检查机房的控制台。为了避免在机房中发生电磁折射，造成室内的磁场强度大于试验强度，采用现场安装良好、拆除接地、拆除出厂屏蔽及接地4种方式进行测试，电梯工况为运行、开关门和运行开关门3种状态。测试结果如下。①166～1000 MHz,10V/m，在拆除后对其进行了测试，当电梯操作台被替换后，各工作状况均能维持正常运转。②166～1000MHz,10V/米，在控制台的舱门打开时，电梯关闭；电梯关闭时，电梯又会重新回到最初的运行模式；电梯上、下、开关门时，操作箱门打开，电梯不开；电梯不开，上下都没有灯光。

4 电梯设备工程中的电磁干扰预防措施

4.1 采用屏蔽设计预防电磁干扰

屏蔽设计是用铁丝网、罩子、箱子把干扰源隔绝开来，从而避免干扰到电梯、电子、外部的电磁、内部的线路。电梯电子设备的结构多种多样，如电线、敏感器、各种元件等，都会在某种程度上产生电磁波，对其造成一定的干扰[5]。①装置外壳的缝隙保护，一方面可以使导电性材料进入缝隙，缩短空隙的长度；另一方面，为了减小螺钉间的空隙，可以采用螺钉紧固。②采用金属网或金属板防护通风孔；而在高频率的装置中，采用这种钢板或带刺的金属栅栏效果不佳，这时可采用蜂窝式排气孔，从而大大提高了它的防护力。③电梯电器的开关保护，如使用扭力开关时，可将导电垫片插入开关和设备接触处；如使用压下开关，则可在扭力开关上再加上一层保护。在电梯电子产品的屏蔽设计中，应考虑到其阻值，或当电磁干扰较大时，应采用低阻材料，以确保其工作性能，并能有效地消除电磁干扰。除非是强电磁干扰，否则就必须使用高磁导率的材料，才能将电磁波的传播降到最低，同时还能避免对仪器的损坏。

4.2 采用滤波器结构预防电磁干扰

滤波是一种很常用的防止电磁干扰的方法，可以将电流的大小降低到最低，并且可以降低各种信号的频率，从而减少彼此的干扰，这是一种很好的防止电磁干扰的方法，但是在设计的时候，也要考虑到几个问题：①电路的选取，滤波器通常都是安装在电梯电子装置的外壳上。②滤波器单元的选取问题，它是从滤波器的容量来衡量的，目前使用最多的是滤波网和管状电容，这两种滤波元件对预防电磁干扰都有很好的过滤作用。

5 结语

随着国民经济的迅速发展，电梯工业迅速发展，对其安全性的需求也日益提高。电梯是一种便利的交通运输设备，它既能为人类提供便利，又能为人类提供便利。电磁干扰问题在电梯的安全使用中具有举足轻重的地位，因此，相关部门和企业必须重视。电梯的质量是影响我国居民的生命、财产和社会和谐发展的关键，在电梯设计和检验过程的空间方位分离、回避、过滤、吸收、旁通等方面应采用适当的抗电磁干扰控制措施。