CN114604701A - 一种电梯光通讯装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电梯光通讯装置，包括在电梯井道内的轿厢侧设置导光管和固定电极；通过光电收发器和滑动电极，使电梯控制柜和轿厢控制箱之间进行电梯服务信息、重要信号的信号通讯和供电。在电梯控制柜和轿厢控制箱之间设置匹配的信号处理器、电源、信号调制器、信号解调器、信号中继处理器等，其中，轿厢控制箱与轿厢的照明、门机、按钮、显示器、CCD等电气连接，实现运行服务功能。本发明实现轿厢无扁形电缆运行及配套的吊挂、防护栏、防刮装置，从而减少了电梯的安装成本和维护成本，实现一井道多个轿厢同时运行。

Description

一种电梯光通讯装置

技术领域

本发明涉及电梯技术领域，特别地是一种电梯光通讯装置。

背景技术

现有技术中，轿厢通过随行扁形电缆与控制柜进行电气连接，随行扁形电缆运行时会产生晃动，易勾挂井道异物，为防止随行电缆在运行中刮碰井道异物而设置配套了吊挂、防护栏、防刮装置，从而增加电梯的安装成本和维护成本，不利于企业的发展，需要提供一种实现轿厢无扁形电缆运行的装置，可以使得多个轿厢在同一井道运行。

发明内容

本发明的目的在于提供一种以光信号通讯非接触式为主，采用滚轮、或弹簧片接触式供电及调制通讯为辅，实现轿厢无扁形电缆运行的电梯光通讯装置。

本发明通过以下技术方案实现的：

一种电梯光通讯装置，在电梯井道内通过支架固定设置一条或多条导光管和一条或多条固定电极，在轿厢上分别设置与轿厢控制箱电气连接的第一光电收发器、滑动电极和光电感应器，所述第一光电收发器和导光管以运动方式或静止方式进行光信号连接，所述滑动电极和固定电极以运动方式或静止方式进行电气连接；

所述导光管、固定电极在靠近轿厢一侧的井道上固定在支架上，所述第二光电收发器和固定电极的一端设置在井道底端至顶端的任意一处，或者靠近电梯控制柜端、或者机房处，所述第二光电收发器和固定电极分别与电梯控制柜电气连接，所述第二光电收发器连接所述导光管的一端；

所述电梯控制柜和轿厢控制箱通过导光管连接重要信号和服务信息；

所述电梯控制柜和轿厢控制箱通过固定电极连接重要信号和电源；

所述导光管或固定电极的支架上设置编码孔，所述编码孔与轿厢上的光电感应器在垂直位置遮挡光信号连接。

进一步地，所述导光管包括光芯和套层，光芯固定在套层中心，裸露预设角度的面积，导光管还包括全封闭的深色柔性材料，包裹套层外的光芯部分；

所述光芯主要有透光材料、或光纤、或玻璃棒构成，形状包括了实芯或空芯的圆形、或椭圆形、或三角形、或方形、或扁条形；光芯为PS、PMMA、PC、SiO₂、玻璃材料中的一种或多种构成，所述光芯的直径或边长为0.5～200mm。

光电通讯方式采用全双工和半双工和单工通讯方式，可设置串行同步多址通讯、降频握手后通讯方式，或分频多址通讯，急停信号优先识别、处理；

光信号连接导光管的所述第一光电收发器、第二光电收发器，通过信号调制器、信号解调器，和第一信号处理器、第二信号处理器电信号连接；

第一信号处理器、第二信号处理器包括数字音像压缩处理器，采用H261或H263或MP4压缩编解码标准。

进一步地，所述固定电极的支架上设置两条以上的条形金属触片电极；所述电梯控制柜的主回路电源和照明回路电源，通过电源变换器，为轿厢控制箱提供电源，所述固定电极和滑动电极电气连接电源变换器和接地端。

所述轿厢控制箱包括电源、第一信号处理器；与控制开关、编码器、传感器、按钮、麦克风、CCD、温度传感器、门电机、照明LED、风扇、指示器、显示器、扬声器、制冷半导体电气连接；

所述轿厢控制箱的电源包括电源控制器、切换开关、储电池、超级电容；所述固定电极在滑动电极停止移动时，进入大电流工作状态，在滑动电极移动时，轿厢控制箱使用储电池供电；

所述轿厢控制箱电源的电源控制器，通过设置检测滑动电极电压识别主回路电源和照明回路电源的供电情况。

进一步地，所述固定电极用于传输重要信号：在电梯控制柜和轿厢控制箱的第一信号处理器与第二信号处理器之间，需要传输的重要信号经信号调制器、信号解调器处理后，通过信号中继处理器，在固定电极和滑动电极电信号连接；轿厢设置两组信号中继处理器、两组信号调制器、两组信号解调器和两组滑动电极，同时和一对固定电极的金属触片电极电气连接。

进一步地，所述重要信号，包括电梯的急停、检修、救援、正常、同步信号轿厢编码、层高数值中的一种或多种信号。

进一步地，所述井道可容纳多个轿厢，所述轿厢上设置缓冲器，或电控安全钳。

进一步地，所述导光管支架或固定电极支架上的编码孔，可在井道内制孔操作。

进一步地，所述导光管支架或固定电极支架上的编码孔，可在井道内制孔操作，所述对导光管连接方法是：对两段光芯的对接截面，经过抛光、清洁后固定，使用高温工具，例如小型喷火机或打火机可在井道内进行熔接操作。

本发明的有益效果：

本发明的电梯控制柜与轿厢之间，通过第一光电收发器、第二光电收发器、导光管折射实现光通讯，通过移动轿厢处设置的滑动电极，和固定电极实现电气连接。重要控制信号叠加在电源上，通过轿厢控制箱进行分离、处理；通过固定电极与滑动电极滑动接触式给轿厢提供电源；从而实现轿厢的无扁形电缆运行，无需防止随行电缆在运行中刮碰井道异物设置配套的吊挂、防护栏、防刮装置，从而减少了电梯的安装成本和维护成本，有利于企业的发展。

附图说明

图1为本发明电梯光通讯装置的结构简图；

图2为本发明实施例电梯光通讯装置的立体结构透视示意图；

图3为本发明实施例电梯光通讯装置的主要结构示意图；

图4为本发明实施例电梯光通讯装置的导光管结构示意图；

图5为本发明实施例电梯光通讯装置的电气回路图；

图6为本发明实施例电梯光通讯装置的导光管光通讯时序示意图；

图7为本发明实施例电梯光通讯装置的固定电极通讯时序示意图。

附图中标记说明：

轿厢6；缓冲器61；井道7；导轨71；

导光管1；光芯11；套层120；镀层121；磨砂层122；123柔性材料；

第一光电收发器140；第二光电收发器141；光源(TX)142；光电转换元件(RX)143；144光镜片；145螺丝；

固定电极2；金属触片电极21；滑动电极23；24滑动接地极；

支架3；编码孔31；光电感应器32；

轿厢控制箱4；电源41；电源变换器411；

电源控制器412；切换开关413；储电池414；超级电容415；主回路电源416；照明回路电源417；

第二信号处理器42；数字音像压缩处理器420；

控制开关431；按钮432；编码器433；CCD 434；传感器435；温度传感器436；麦克风437；

显示器441；指示器442；门电机443；照明LED 444；风扇445；扬声器446；制冷半导体447；

信号调制器451；信号解调器452；信号中继处理器453；

电梯控制柜5；电梯控制板51；第一信号处理器52；

同步信号531；轿厢编码532；重要信号533；服务信息534；数据丢失535；同步信号丢失536。

具体实施方式

下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，在此以本发明的示意下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，在此以本发明的示意性实施例及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后、上端、下端、顶部、底部……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征；另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

如图1、图2、图3、图5所示，一种电梯光通讯装置，包括轿厢控制箱4、轿厢6和导轨71，所述导轨71安装于井道7内，所述轿厢6通过导靴移动于所述导轨71上；其中，井道7内分别设置有导光管1和固定电极2；所述导光管1的一端连接有第二光电收发器141；所述固定电极2的一端连接电源及信号；所述轿厢6外侧壁分别设置有第一光电收发器140和滑动电极23，以及滑动接地极24；所述第二光电收发器141通过所述导光管1与所述第一光电收发器140进行信号连接；所述滑动电极23通过所述轿厢6的移动与所述固定电极2的另一端电气连接，实现所述电梯控制柜5与所述轿厢6之间的电源41及控制信号连接。需要说明的是，电梯控制柜5与轿厢6之间，通过第二光电收发器141、第一光电收发器140、导光管1折射，实现光通讯。通过移动轿厢6处设置的滑动电极23，其位置对应固定电极2，实现电气连接。重要信号533叠加在电源上，通过轿厢控制箱4进行分离、处理；通过固定电极2与滑动电极23滑动接触式给轿厢6提供电源；从而实现轿厢6的无扁形电缆运行，无需防止随行电缆在运行中刮碰井道异物设置配套的吊挂、防护栏、防刮装置，从而减少了电梯的安装成本和维护成本，有利于企业的发展。

具体的，本实施例方案中，所述轿厢控制箱4设置于所述轿厢6上。

具体的，本实施例方案中，所述轿厢6设置有电梯门电机443。需要说明的是，电梯门电机443用于控制电梯轿厢门的开闭。

具体的，本实施例方案中，所述轿厢6设置有照明LED 444。需要说明的是，通过设置照明LED 444用于轿厢6的照明和应急照明。

具体的，本实施例方案中，所述轿厢6设置有制冷半导体447。需要说明的是，通过设置制冷半导体447便于调节轿厢6内的温度稳定，给乘客提供一个舒适的乘坐环境。

具体的，本实施例方案中，所述轿厢6设置有轿厢救援装置。需要说明的是，通过设置轿厢救援装置便于电梯在运行过程出现故障时的救援工作。

具体的，本实施例方案中，所述井道内可容纳多个所述轿厢。需要说明的是，本发明以光信号通讯为主，采用滚轮接触式供电及电力载波通讯为辅，实现轿厢无扁形电缆运行，从而使得井道内可容纳多个轿厢，进一步提高了工作效率。

电梯控制柜和轿厢控制箱的第一信号处理器与第二信号处理器之间，需要传输的重要信号经信号调制器、信号解调器处理后，通过信号中继处理器453，在固定电极和滑动电极电信号连接；轿厢设置两组信号中继处理器453、两组信号调制器、两组信号解调器和两组滑动电极，同时和一对固定电极的金属触片电极电气连接。

进一步的应用一种电梯光通讯装置一个典型应用范例，对技术细节详细说明：

如图1至图7所示，本应用例在一个井道7同时容纳三个轿厢6运行，每个轿厢6上均设置一个轿厢控制箱4，和一对第一光电收发器140、两对滑动电极23、一个光电感应器32电气连接。

在电梯井道7内的底端至顶端，靠轿厢一侧设置一对导光管1和在一条固定电极2上的两对金属触片电极21，通过多个支架3固定井道一侧主导轨71上；

其中导光管1选用内径Ф3.5mm的套层120，通过铝合金拉模而成，其它应用例可用黑色塑料注模固化而成；套层的内层采用砂轮片精密打磨成磨砂层122，或者用小尖锥形模具碾压内层表面成具有小锥形凹凸层结构，或者内层刷镀光滑铝层，形成镀层121；

本应用例套层120嵌入Ф3mm实芯光芯11，光芯11可由PS、或PMMA、或PC等高透光材料在高温条件拉丝冷却成椭圆形。

导光管1在靠近轿厢控制箱4侧对应的第一光电收发器140，均内置镜光片144和光源(TX)142、光电转换元件(RX)143，其中镜光片144设置凸透镜、或棱镜、或自动跟踪的电控凸透镜。光电变换波长视导光管1的规格，优选在200～900nm或1250～1680nm波长范围内工作的光源142和响应波长；在井道7、或电梯控制柜5上，设置同样对应的第二光电收发器141匹配传输光电信号。

所述轿厢控制箱4设置了第一信号处理器52、电源41，与控制开关431、编码器433、传感器435、按钮432、麦克风437、CCD434、温度传感器436，和门电机443、照明LED444、风扇445、指示器442、显示器441、扬声器446、制冷半导体447电气连接。

所述第一信号处理器52、第二信号处理器42都设置数字音像压缩处理器420，和信号调制器451、信号解调器452、信号中继处理器453信号连接。光通讯方式为单工、串行同步多址通讯方式。

同时，第一信号处理器52、第二信号处理器42将电梯急停、检修状态等重要信号533，设置叠加在固定电极2上传输。导光管1设置有电梯正常运行服务信息534外，也设置有急停、检修状态等重要信号533。以及包括数据丢失535和同步信号丢失536。当滑动电极23或第一光电收发器140因瞬时连接故障，出现数据丢失535或同步信号丢失536时，第一信号处理器52、第二信号处理器42可判断出无效数据，不更新信号处理，延至下一个通讯周期再读取。

作为后备设计方案之一，如果滑动电极23除了在轿厢侧壁的上端外设置外，在轿厢的下端也设置一对滑动电极23，和信号中继处理器453，信号调制器451、信号解调器452信号连接。当其中一个滑动电极23出现数据丢失535或同步信号丢失536时，第一信号处理器52、第二信号处理器42可根据后备的另一对滑动电极23，实时判断出重要信号533，无需等待下一个周期来更新信号。

同理，作为后备设计方案之一，本应用例推荐采用在轿厢的下端也设置一对滑动接地极23来可靠接地。

所述导光管1的支架3上设置了固定电极2，在电梯控制柜5上，主回路电源416和照明电源417通过电源变换器411，例如变比1：1的隔离变压器，将AC380V/50Hz主回路电源416和与AC220V/50Hz照明回路电源417变换为AC600V/50Hz，连接固定电极2的一对金属触片电极21，通过滚轮式、或弹簧片式的滑动电极23，同时给三个轿厢6供电；例如检测滑动电极23之间的电压分别为AC600V/50Hz、AC380V/50Hz、AC220V/50Hz,AC0V/50Hz,则能识别主回路电源416和照明回路电源417的供电ON/OFF状态。其中，一对金属触片电极21和电梯控制柜5的接地端(PE或GND)电气连接，通过滑动接地极24给轿厢6提供接地。

同时，固定电极2除设置工频电源电压外，还将各个轿厢6与电梯控制板51的通讯信号，例如停止、检修、救援、正常、开关门、平层、同步信号531、轿厢编号、校验信号等重要信号533，通过高频调制，叠加在固定电极2的一对金属触片电极21和控制轿厢的信号进行通讯；各个轿厢通过滑动电极23接收电源41和信号后，先将信号与电源分离处理，即低频抑制后检出串行数字信号，再识别同步信号531，筛选轿厢编码532，得到停止、检修、正常等重要信号533；即使光通讯完全不通讯的状态下，各轿厢6能保证急停或检修等信号和电梯控制板51的通讯。

所述轿厢控制箱4的电源41设置了电源控制器412、切换开关413、储电池414、超级电容415。

其中电源控制器412控制轿厢6在平层停止时使用大电流，如门电机443开关门动作、对储电池414进行大电流充电、启动制冷半导体447等；

其中超级电容415给门电机443、安全钳、井道高度数存储完成当次动作。

其中，储电池414为应急照明、对讲、救援供电。

各轿厢6的轿厢控制箱4在导光管1和固定电极2都不工作时，启动电源41中的储电池414，进入应急状态，保证规定时间内的照明、远程监控应答功能。如导光管1和固定电极2均正常，在电梯正常运行时，各轿厢6可以通过电梯控制柜5，连接外部网络，轿内显示器441、CCD434通过数字音像压缩处理器420，实时通讯容量较大的高清音像。当电梯异常停止时，轿厢内人员还可以和远程救援组织进行视频通讯。

所述导光管1或固定电极2的支架3设置编码孔31信息，和轿厢6上的光电感应器32在垂直位置光信号连接，可在井道7内进行修改、制孔操作，进行调整平层位置。

由于可容纳多个轿厢6，除设置相应的曳引机和变频器外，每个轿厢6上还设置电控安全钳和缓冲器61，防止轿厢意外失控在井道7内相撞。

以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种电梯光通讯装置，其特征在于，包括：

在电梯井道内通过支架固定设置一条或多条导光管和一条或多条固定电极，在轿厢上分别设置与轿厢控制箱电气连接的第一光电收发器、滑动电极和光电感应器，所述第一光电收发器和导光管以运动方式或静止方式进行光信号连接，所述滑动电极和固定电极以运动方式或静止方式进行电气连接；

所述导光管、固定电极在靠近轿厢一侧的井道上固定在支架上，所述第二光电收发器和固定电极的一端设置在井道底端至顶端的任意一处，或者靠近电梯控制柜端、或者机房处，所述第二光电收发器和固定电极分别与电梯控制柜电气连接，所述第二光电收发器连接所述导光管的一端；

所述电梯控制柜和轿厢控制箱通过导光管连接重要信号和服务信息；

所述电梯控制柜和轿厢控制箱通过固定电极连接重要信号和电源；

所述导光管或固定电极的支架上设置编码孔，所述编码孔与轿厢上的光电感应器在垂直位置遮挡光信号连接。

2.根据权利要求1所述的一种电梯光通讯装置，其特征在于：所述导光管包括光芯和套层，光芯固定在套层中心，裸露预设角度的面积，导光管还包括全封闭的深色柔性材料，包裹套层外的光芯部分；

所述光芯主要有透光材料、或光纤、或玻璃棒构成，形状包括了实芯或空芯的圆形、或椭圆形、或三角形、或方形、或扁条形；光芯为PS、PMMA、PC、SiO₂、玻璃材料中的一种或多种构成，所述光芯的直径或边长为0.5～200mm。

3.根据权利要求1所述的一种电梯光通讯装置，其特征在于：所述第一光电收发器、第二光电收发器，均包括光源、光电转换元件和光镜片；所述导光管、第一光电收发器、第二光电收发器的光电变换波长为200～900nm、或1250～1680nm规格的激光、或LED光源和接收波段；

光电通讯方式采用全双工和半双工和单工通讯方式，可设置串行同步多址通讯、降频握手后通讯方式，或分频多址通讯，急停信号优先识别、处理；

光信号连接导光管的所述第一光电收发器、第二光电收发器，通过信号调制器、信号解调器，和第一信号处理器、第二信号处理器电信号连接；

第一信号处理器、第二信号处理器包括数字音像压缩处理器，采用H261或H263或MP4压缩编解码标准。

4.根据权利要求1所述的一种电梯光通讯装置，其特征在于：所述固定电极的支架上设置两条以上的条形金属触片电极；

所述电梯控制柜的主回路电源和照明回路电源，通过电源变换器，为轿厢控制箱提供电源，所述固定电极和滑动电极电气连接电源变换器和接地端。

所述轿厢控制箱包括电源、第一信号处理器；与控制开关、编码器、传感器、按钮、麦克风、CCD、温度传感器、门电机、照明LED、风扇、指示器、显示器、扬声器、制冷半导体电气连接；

所述轿厢控制箱的电源包括电源控制器、切换开关、储电池、超级电容；所述固定电极在滑动电极停止移动时，进入大电流工作状态，在滑动电极移动时，轿厢控制箱使用储电池供电；

所述轿厢控制箱电源的电源控制器，通过设置检测滑动电极电压识别主回路电源和照明回路电源的供电情况。

5.根据权利要求1所述的一种电梯光通讯装置，其特征在于：所述固定电极用于传输重要信号；在电梯控制柜和轿厢控制箱的第一信号处理器与第二信号处理器之间，需要传输的重要信号经信号调制器、信号解调器处理后，通过信号中继处理器，在固定电极和滑动电极电信号连接；轿厢设置两组信号中继处理器、两组信号调制器、两组信号解调器和两组滑动电极，同时和一对固定电极的金属触片电极电气连接。

6.根据权利要求5所述的一种电梯光通讯装置，其特征在于：所述重要信号，包括电梯的急停、检修、救援、正常、同步信号轿厢编码、层高数值中的一种或多种信号。

7.根据权利要求1所述的一种电梯光通讯装置，其特征在于：所述井道可容纳多个轿厢，所述轿厢上设置缓冲器，或电控安全钳。

8.根据权利要求1所述的一种电梯光通讯装置，其特征在于：所述导光管支架或固定电极支架上的编码孔，可在井道内制孔操作。

9.根据权利要求2所述的一种电梯光通讯装置，其特征在于：所述对导光管连接方法是，对两段光芯的对接截面，经过抛光、清洁后固定，采用打火机可在井道内进行熔接操作。

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