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CN111532916A - 基于建筑物摇摆的电梯系统控制 - Google Patents

基于建筑物摇摆的电梯系统控制 Download PDF

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Abstract

一种控制位于建筑物的井道中的电梯的说明性示例方法包括检测建筑物的摇摆，确定包括该摇摆的多个频率和相关联的周期的检测到的摇摆的特性，基于所确定的特性确定电梯系统的细长部件的预期摇摆，并且基于预期摇摆来控制电梯轿厢在井道中的位置和移动中的至少一者。

Description

基于建筑物摇摆的电梯系统控制
背景技术
电梯系统被广泛用于在建筑物中的各个楼层之间运送乘客。各种因素在不同时间影响电梯系统操作。例如，建筑物摇摆状况可能引入基于牵引的电梯系统的绳子的侧向移动。已经提出了各种方案来以应当解决这种摇摆状况的方式控制电梯系统。
与先前的途径相关联的一个缺点是检测摇摆状况的传感器设备趋向于昂贵并且提供有限的信息。与先前途径相关联的另一个问题在于，它们不良好适用于解决高层建筑和超高层建筑中可能存在的更重要且潜在变化的摇摆状况。
发明内容
控制位于建筑物的井道中的电梯的说明性示例方法包括检测建筑物的摇摆，确定包括该摇摆的多个频率和相关联的周期的检测到的摇摆的特征，基于所确定的特征确定电梯系统的细长部件的预期摇摆，并且基于预期摇摆来控制电梯轿厢在井道中的位置和移动中的至少一者。
在具有前述段落的方法的一个或多个特征的示例实施例中，确定特征包括确定沿至少两个轴线的建筑物摇摆移动。
在具有前述段落中任一个的方法的一个或多个特征的示例实施例中，检测建筑物的摇摆包括使用检测器检测该摇摆，该检测器提供指示沿至少两个轴线的每一个的移动量的输出。
在具有前述段落中任一个的方法的一个或多个特征的示例实施例中，检测器包括MEM加速度计。
在具有前述段落中任一个的方法的一个或多个特征的示例实施例中，建筑物具有多个主轴线，检测建筑物的摇摆包括分别检测沿主轴线的移动，并且确定的特征包括哪些主轴线包括检测到的摇摆。
具有前述段落中任一个的方法的一个或多个特征的示例实施例包括基于所确定的特征来确定井道中的至少一个关键区，并且控制电梯轿厢的位置和移动中的至少一个基于关键区的位置。
在具有前述段落中任一个的方法的一个或多个特征的示例实施例中，确定至少一个关键区包括确定期望摇摆的摇摆周期。
具有前述段落中任一个的方法的一个或多个特征的示例实施例包括确定建筑物的摇摆特征与电梯系统的构件的构造之间的关系，并且控制电梯轿厢的位置和移动中的至少一个基于所确定的关系。
在具有前述段落中任一个的方法的一个或多个特征的示例实施例中，控制电梯轿厢的位置和移动中的至少一个包括在确定的特征包括第一组特征时的第一控制策略，或在确定的特征包括第二组特征时的第二控制策略。第一组特征不同于第二组特征，并且第一控制策略不同于第二控制策略。
用于建筑物的井道中的电梯系统的说明性示例控制系统包括控制器，该控制器配置为接收建筑物摇摆的指示并确定检测到的摇摆的多个特征，包括摇摆的频率和对应的周期。控制器基于该特征确定电梯系统的至少一个细长部件的预期摇摆。控制器基于预期摇摆来控制电梯轿厢在井道中的位置和移动中的至少一者。
在具有前述段落的系统的一个或多个特征的示例实施例中，特征包括沿至少两个轴线的建筑物摇摆移动。
具有前述段落中任一个的系统的一个或多个特征的示例实施例包括至少一个检测器，其提供建筑物摇摆的指示，并且至少一个检测器包括MEM加速度计。
在具有前述段落中任一个的系统的一个或多个特征的示例实施例中，建筑物具有多个主轴线，检测器位于分别检测沿主轴线的建筑物移动，并且控制器基于哪些主轴线包括检测到的摇摆控制电梯轿厢的位置和移动中的至少一者。
在具有前述段落中任一个的系统的一个或多个特征的示例实施例中，控制器基于预期摇摆确定井道中的至少一个关键区，并基于关键区的位置控制电梯轿厢的位置和移动中的至少一者。
在具有前述段落中任一个的系统的一个或多个特征的示例实施例中，控制器通过确定预期摇摆的多个周期来确定至少一个关键区。
在具有前述段落中任一个的系统的一个或多个特征的示例实施例中，控制器确定所检测的建筑物的摇摆的特征与电梯系统构件在井道中的定向之间的关系。控制器基于所确定的关系来控制电梯轿厢的位置和移动中的至少一者。
在具有前述段落中任一个的系统的一个或多个特征的示例实施例中，控制器在建筑物摇摆方向在第一方向上时使用第一控制策略或在建筑物的摇摆方向在第二方向上时使用第二控制策略来控制电梯轿厢的位置和移动中的至少一者。第一方向不同于第二方向，并且第一控制策略不同于第二控制策略。
根据以下详细描述，示例实施例的各种特征和优点对于本领域技术人员将变得显而易见。伴随详细描述的附图可简要描述如下。
附图说明
图1示意性地示出了电梯系统的选定部分。
图2示意性地示出了示例建筑物摇摆状况。
图3是流程图，总结了基于建筑物摇摆状况的示例控制技术。
具体实施方式
在图1中示意性地示出了电梯系统20的选定部分。电梯系统20包括位于建筑物28的井道26内的电梯轿厢22和配重24。取决于建筑物构造，井道26可位于建筑物28内的各种位置。在一些情况下，井道26的至少一部分可沿建筑物28的外表面。
示例电梯系统20是基于牵引的系统，其中控制器30控制机器32的操作以引起承载绳子组件34的选定移动，该承载绳子组件34例如包括圆绳或扁平带。图1还示出了补偿绳子布置36。承载绳子组件34的绳子或带和补偿绳子组件36的绳子或带是电梯系统20的细长部件。电梯系统的其它已知特征和部件未示出。例如，运行线缆是在这种系统中将存在的另一类型的细长部件。
至少一个检测器40位于建筑物28之上或之中，以检测建筑物28的摇摆。检测器40配置为检测建筑物28沿多个轴线的移动，如在42,44和46处示意性示出的那些。在一些实施例中，检测器40位于检测沿建筑物28的主轴线的移动。尽管出于论述目的示出了单个检测器40，但是一些建筑物28将包括一个以上的检测器。
示例检测器40包括加速度计。一些实施例包括MEM加速度计。这种检测器的一个特征是它比钟摆型摇摆检测器便宜得多。另外，检测器40的小尺寸允许其更容易地结合到建筑物或井道内的各种位置中。
检测器40向控制器30提供建筑物移动的指示。检测器40提供移动幅度、移动频率和移动方向的指示。在一些示例中，沿三个轴线42,44和46中的每个轴线的任何移动都包括有从检测器40提供给控制器30的每个指示。
来自检测器40的指示向控制器30提供关于建筑物28的摇摆的信息。控制器30包括处理器或其它计算装置和存储器，并且配置为利用来自检测器40的信息来确定建筑物28的摇摆特征。控制电梯系统20的位置和移动中的至少一者。在大多数示例中，控制器30利用关于电梯轿厢22的位置或移动信息来用于这种控制。控制器30配置成使用关于建筑物28的检测到的摇摆的特征的信息来选择用于控制电梯的位置或移动的适当的控制策略。不同的建筑物摇摆状况将对电梯系统20的构件、且特别是细长部件具有不同的影响。控制器30利用关于摇摆特征的信息来解决对电梯系统20的对应预期效果。
图2示意性地示出了建筑物摇摆状况，其中建筑物28的至少一部分如由箭头48所示从一侧移动到另一侧(根据附图)。在该示例中，建筑物摇摆包括建筑物的一部分，其沿轴线42和44中的至少一个移动(图1中所示)。在图2中以实线示出了建筑物28的设计或静态位置，而在图2中以虚线示出了摇摆状况。此建筑物摇摆对电梯系统构件有影响。为了论述目的，将承载绳子组件34视为电梯系统20中的示例细长部件，其倾向于从真正的垂直或设计位置移动。建筑物摇摆倾向于引起那些细长部件摇摆，这在图2中由34'处的细长部件的三个示例位置示意性地示出。绳子组件34的细长部件将与建筑物28一起移动到为简单起见在图2中未示出的其它位置。控制器30通过控制至少电梯轿厢22在井道26内的位置、移动或两者来解决此状况，例如以避免损坏任何电梯系统构件。
图3包括流程图50，其概述了示例控制途径。在52处，检测器40检测建筑物的摇摆。检测器40向控制器30提供沿至少两个轴线42和44的移动的指示。在54处，控制器确定与建筑物的时变振荡相对应的建筑物的摇摆特征。所确定的特征包括摇摆的多个频率和对应周期(即，周期=1/频率)。在类似于所示示例的实施例中使用的频率和周期信息允许对电梯系统20的改进控制。所确定的特征还包括建筑物的摇摆的幅度和方向。
当确定建筑物28的摇摆的特征时，控制器30识别在摇摆中在任何单个轴线上的多个音调的潜在存在。在该示例中，建筑物28中的“悬臂”模式是相关的，并且大体将存在两个频率。检测器40可能不与建筑物28的主轴线完美对准，并且在每个通道中将可能至少存在两个频率。
在示例实施例中，确定建筑物28的摇摆特征的部分包括数字信号处理逻辑。使用带通滤波器对由检测器40提供的沿每个轴线的原始加速度数据进行滤波，以隔离在相关频率范围内的建筑物运动以进行建筑物摇摆检测。示例频率范围是0.05-1.00 Hz频率，其具有1-20秒的对应周期。此频率范围避免了对来自建筑物28中的机械构件(如电梯机械32)的高频振动输入敏感。该示例包括使用感测到的两个轴线上的加速度的移动运行平均值来平滑振动，并确保检测到的建筑物摇摆状况不仅是一次或孤立的事件，而且足够持久以引起对电梯系统20的细长部件的摇摆的担忧。
在56处，控制器30基于建筑物28的摇摆特征来确定细长部件的预期摇摆。给定关于建筑物设计和建筑物摇摆模式的信息以及关于电梯系统部件的配置或特征的信息，有可能在建筑物28的摇摆的特征组与电梯系统细长部件的最终摇摆之间建立关系。一些示例实施例包括使用已知的分析技术来预先确定这样的关系。控制器30使用这样的关系来确定电梯系统20的细长部件的预期摇摆。
对于各种特征组，细长部件的预期摇摆将分别具有多个频率。当前预期摇摆的频率和对应周期提供了有关应当如何控制电梯系统以避免某些类型的细长部件摇摆的信息。例如，期望确定电梯系统部件的哪些布置或状况可能导致细长部件摇摆处于共振频率或接近共振频率。控制器30使用基于预期的细长部件摇摆确定的控制策略来避免这种摇摆状况。
避免此摇摆状况的一种示例方式包括识别在井道26内的至少一个关键区。关键区可为例如电梯轿厢22在摇摆状况期间不应处于的井道26的部分，因为承载绳子组件34或补偿绳子组件36的对应构造可允许细长部件在井道26内经历明显的侧向移动，应避免这种情况。关键区可包括用于电梯轿厢22的停靠位置，该停靠位置将细长部件的自然摇摆频率置于已知建筑物摇摆频率之一的10％以内。在电梯轿厢22处于此位置的情况下，细长部件摇摆几乎与建筑物摇摆共振。
由控制器30确定的控制策略可包括控制电梯轿厢22的位置和移动中的至少一者，以避免在摇摆事件期间在识别出的关键区处或附近花费任何大量时间，从而使绳子摇摆最小化。
在一些实施例中，控制器30基于所确定的建筑物摇摆的特征从多个可能的控制策略中确定控制策略。例如，控制器30在存储器内具有关于电梯系统特征与不同组建筑物摇摆特征之间的不同关系的信息。控制器30配置成使用这样的关系来选择适当的控制策略特征，以确保摇摆状况期间的期望的电梯系统状况或性能。例如，如果摇摆涉及相对于井道26和该井道中的电梯系统构件在左右方向或侧向方向上的建筑物移动，则该类型的摇摆倾向于具有与相对于井道26的前后或后前方向不同的效果。利用关于建筑物摇摆方向的信息，控制器30能够确定针对该摇摆状况的适当控制策略。
建筑物将沿不同方向经历不同类型或数量的摇摆。例如，风型(wind pattern)将取决于建筑物28的位置和定向而不同。在一些实施例中，来自检测器的方向信息与预定的预期摇摆行为相关联。
在一些示例中，检测器40检测沿建筑物的主轴线中的至少一个的建筑物移动。由控制器30选择的控制策略至少部分取决于建筑物移动沿其发生的一个或多个轴线。建筑物摇摆周期倾向于取决于建筑物移动的方向以及该移动沿哪个建筑物轴线而变化。在所示示例中，控制器30配置为利用这样的信息来选择适当的控制策略。
控制器30具有的关于不同建筑物摇摆状况的信息可为预定的或随时间根据经验确定。不同类型的摇摆或不同的摇摆特征对电梯系统20及其构件的影响也可为预定的或随时间根据经验确定。确定该信息的方式在本公开的范围外。
在60处，控制器30使用确定的控制策略来控制电梯的位置或移动中的至少一个，以解决由检测器40指示的摇摆状况。
与所公开的示例实施例一致的电梯系统控制基于摇摆状况的特征提供了对电梯的位置、移动或两者的更具体和有效的控制。对建筑物摇摆的特定特征(如周期和方向)的这种响应改善了维持电梯系统构件的期望状况并实现期望的电梯系统性能的能力。
前面的描述性质上是示例性的而不是限制性的。对于本领域技术人员而言，对于所公开的示例的变化和修改可变得显而易见，这些变化和修改不一定脱离本发明的本质。给予本发明的法律保护范围只能通过研究所附权利要求书来确定。

Claims (17)

1.一种控制位于建筑物的井道中的电梯的方法，所述方法包括：
检测所述建筑物的摇摆；
确定检测到的摇摆的特征，包括所述摇摆的多个频率和相关联的周期；
基于所述确定的特征确定所述电梯系统的细长部件的预期摇摆；以及
基于所述预期摇摆控制电梯轿厢在所述井道中的位置和移动中的至少一者。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，确定所述特征包括确定沿至少两个轴线的摇摆移动。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，检测所述建筑物的摇摆包括：使用检测器来检测所述摇摆，所述检测器提供指示沿所述至少两个轴线中的每一个的移动量的输出。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述检测器包括MEM加速度计。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，
所述建筑物具有多个主轴线；
检测所述建筑物的摇摆包括分别检测沿所述主轴线的移动；以及
所述确定的特征包括哪些所述主轴线包括所述检测到的摇摆。
6.根据权利要求1所述的方法，包括：基于所述确定的特征来确定所述井道中的至少一个关键区，并且其中基于所述关键区的位置来控制所述电梯轿厢的位置和移动中的至少一者。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，确定所述至少一个关键区包括确定所述预期摇摆的摇摆频率、周期或两者。
8.根据权利要求1所述的方法，包括确定所述建筑物的摇摆的特征与所述电梯系统的构件的构造之间的关系，并且其中基于所述确定的关系来控制所述电梯轿厢的位置和移动中的至少一者。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，
控制所述电梯轿厢的位置和移动中的至少一者包括：当所述确定的特征包括第一组特征时的第一控制策略，或当所述确定的特征包括第二组特征时的第二控制策略；
所述第一组特征不同于所述第二组特征；以及
所述第一控制策略不同于所述第二控制策略。
10.一种用于建筑物的井道中的电梯系统的控制系统，所述控制系统包括控制器，所述控制器配置为
接收建筑物摇摆的指示，
确定所述建筑物摇摆的多个特征，其包括所述摇摆的频率和对应周期，
基于所述特征确定所述电梯系统的至少一个细长部件的预期摇摆，并且
基于所述预期摇摆控制所述电梯在所述井道中的位置和移动中的至少一者。
11.根据权利要求10所述的系统，其中，所述特征包括沿至少两个轴线的建筑物摇摆移动。
12.根据权利要求11所述的系统，包括至少一个检测器，其提供建筑物摇摆的指示，并且其中所述至少一个检测器包括MEM加速度计。
13.根据权利要求10所述的系统，其中，
所述建筑物具有多个主轴线；
所述检测器位于分别检测建筑物沿所述主轴线的移动；以及
所述控制器基于哪个所述主轴线包括所述检测到的摇摆来控制所述电梯轿厢的位置和移动中的至少一者。
14.根据权利要求10所述的系统，其中，所述控制器基于所述预期摇摆来确定所述井道中的至少一个关键区，并且基于所述关键区的位置来控制所述电梯轿厢的位置和移动中的至少一者。
15.根据权利要求14所述的系统，其中，所述控制器通过确定所述预期摇摆的多个摇摆频率、周期或两者来确定所述至少一个关键区。
16.根据权利要求10所述的系统，其中，所述控制器确定所述建筑物的检测到的摇摆的特征与所述井道中的电梯系统构件的构造之间的关系，并且其中基于所述确定的关系来控制所述电梯轿厢的位置和移动中的至少一者。
17.根据权利要求10所述的系统，其中，
所述控制器使用当所述确定的特征包括第一组特征时的第一控制策略，或当所述确定的特征包括第二组特征时的第二控制策略，控制所述电梯轿厢的位置和移动中的至少一者；
所述第一组特征不同于所述第二组特征；以及
所述第一控制策略不同于所述第二控制策略。
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