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JP2022171032A - エレベーターの異常検出装置 - Google Patents

エレベーターの異常検出装置 Download PDF

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JP2022171032A
JP2022171032A JP2021077403A JP2021077403A JP2022171032A JP 2022171032 A JP2022171032 A JP 2022171032A JP 2021077403 A JP2021077403 A JP 2021077403A JP 2021077403 A JP2021077403 A JP 2021077403A JP 2022171032 A JP2022171032 A JP 2022171032A
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竜一 西迫
Ryuichi Nishisako
聡 西江
Satoshi Nishie
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Hitachi Building Systems Co Ltd
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Hitachi Building Systems Co Ltd
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    • B66B5/02Applications of checking, fault-correcting, or safety devices in elevators responsive to abnormal operating conditions

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  • Maintenance And Inspection Apparatuses For Elevators (AREA)

Abstract

Figure 2022171032000001
【課題】エレベーターにおけるレベル内閉じ込めの判定の誤りを防止し、乗客救出作業を円滑に行う。
【解決手段】エレベーターの異常を検出する装置において、センサ受信部からの磁気センサ及び気圧センサの情報を基に、乗りかごの停止位置を判定する停止位置判定部と、センサ受信部からの磁気センサの情報を基に、乗りかごのドアの開閉状態を判定するドア開閉判定部と、センサ受信部からの加速度センサの情報を基に、乗りかご内の乗客の有無を判定する乗客振動判定部と、停止位置とドアの開閉状態と乗客の有無とから、乗りかご内における乗客の閉じ込めの有無を判定する異常判定部と、異常判定部で閉じ込めと判定された場合には、その閉じ込めの情報を送信する送信部と、を備える。
【選択図】図3

Description

本発明は、エレベーターの異常検出装置に関する。
エレベーター毎に異なるハードウェアやプロトコルが用いられていても、統合的な運用が可能であるといった観点から、制御装置からの制御信号を用いるのではなく、後付けのセンサから得られる情報をもとにエレベーターの異常状態を検出する手法がある。
特許文献1には、後付け可能な2軸の加速度センサをかごドアに設置し、計測、処理を行うことで、かご内に乗客が閉じ込められる状態(閉じ込め)の異常の検出を可能としたエレベーターの運行監視システムが開示されている。また、特許文献1には、計測処理装置の具体的な判定処理として、かごドアが開閉したか否かを判定し、かごドアが開閉したと判定した場合、閉じ込め異常検出処理を終了する一方、かごドアが開閉していないと判定した場合、かごの走行には問題がなく、ドア関連機器の異常によって閉じ込めが発生していると判定する例が開示されている。
特開2019-189445号公報
特許文献1に記載のシステムによる判定処理を用いた場合、特定階で待機する機能(基準階復帰)により、かごが正常に停止し、かごドアが開閉しない場合にも、閉じ込めが発生していると誤って判定するおそれがある。
本発明の目的は、エレベーターにおけるレベル内閉じ込めの判定の誤りを防止し、乗客救出作業を円滑に行うことにある。
本発明は、エレベーターの異常を検出する装置において、センサ受信部からの磁気センサ及び気圧センサの情報を基に、乗りかごの停止位置を判定する停止位置判定部と、センサ受信部からの磁気センサの情報を基に、乗りかごのドアの開閉状態を判定するドア開閉判定部と、センサ受信部からの加速度センサの情報を基に、乗りかご内の乗客の有無を判定する乗客振動判定部と、停止位置とドアの開閉状態と乗客の有無とから、乗りかご内における乗客の閉じ込めの有無を判定する異常判定部と、異常判定部で閉じ込めと判定された場合には、その閉じ込めの情報を送信する送信部と、を備える。
本発明によれば、エレベーターにおけるレベル内閉じ込めの判定の誤りを防止し、乗客救出作業を円滑に行うことができる。
実施形態のエレベーターを示す全体構成図である。 図1の乗りかごを示す斜視図である。 実施形態に係るエレベーターの異常検出装置を示す構成図である。 実施形態の異常検出装置による処理を示すフローチャートである。 図3の停止位置判定部105が行う図4の移動検知処理工程S202の詳細を示すフローチャートである。 エレベーターの移動開始から移動完了後の停止状態までの加速度の経時変化を示すグラフである。 図3の停止位置判定部105が行う図4の停止位置判定処理工程S203の詳細を示すフローチャートである。 乗りかごに設置した磁気センサにより検出される磁束密度の経時変化を示すグラフである。 図3のドア開閉判定部106が行う図4のドア開検知処理工程S204の詳細を示すフローチャートである。 乗りかごのドアを開閉した際における乗りかごに設置した磁気センサにより検出される磁束密度の経時変化を示すグラフである。 図3の乗客振動判定部107が行う図4の人検知処理工程S205の詳細を示すフローチャートである。 エレベーターが停止している状態で乗りかご内で人が動いた際における乗りかごに設置した加速度センサにより検出される加速度の経時変化を示すグラフである。 図3の異常判定部108が行う図4の異常判定処理工程S206の詳細を示すフローチャートである。 レベル内閉じ込めが発生した際の故障要因判定処理を示すフローチャートである。
以下、図面を用いて、実施形態について説明する。
図1は、実施形態に係るエレベーターを示す全体構成図である。
本図に示すように、エレベーターは、乗りかご11と、釣合い錘12と、主ロープ13と、巻上機16と、を含む。これらは、昇降路15内に設置されている。乗りかご11は、主ロープ13の一端部に取り付けられている。釣合い錘12は、主ロープ13の他端部に取り付けられている。乗りかご11は、巻上機16が主ロープ13の乗りかご11側を引き上げることにより上昇し、巻上機16が主ロープ13の釣合い錘12側を引き上げることにより下降する。乗りかご11には、図示していないかごドアが設けられている。
乗り場ドア14は、各階に設置されている。乗り場ドア14は、乗りかご11が各階に停止した際にかごドアと連動して開閉する。
本図においては、各階の乗り場ドア14の上方であって昇降路15側の壁面にマーカー磁石17が設置されている。また、乗りかご11の上部には、センサ50が設置されている。センサ50は、乗りかご11の運転状態等を計測する機能を有する。
マーカー磁石17とセンサ50とは、各階に乗りかご11が到着した状態で、接近する位置に設置されている。
図2は、図1の乗りかごを示す斜視図である。
図2においては、乗りかご11は、かごドア21を有する。かごドア21は、左右両開きとなっている。乗りかご11の上部のかごドア21側には、センサ50とともに異常検出装置101が設置されている。センサ50と異常検出装置101とは、ケーブル22により接続されている。
なお、本図においては、センサ50と異常検出装置101とが別々の容器に入れられているが、センサ50と異常検出装置101とが同一の容器に入れられた構成であってもよい。異常検出装置101は、コンピュータ装置である。
図3は、エレベーターの異常検出装置を示す構成図である。
本図において、エレベーターの異常検出装置101は、センサ受信部102と、停止位置判定部105と、ドア開閉判定部106と、乗客振動判定部107と、異常判定部108と、送信部109と、を備えている。センサ受信部102、停止位置判定部105、ドア開閉判定部106、乗客振動判定部107、異常判定部108及び送信部109は、コンピュータ装置に内蔵された演算ユニットである。センサ受信部102、停止位置判定部105、ドア開閉判定部106、乗客振動判定部107、異常判定部108及び送信部109は、それぞれがいくつかの演算ユニットに分かれて設置されていてもよいし、1つの中央演算ユニット(CPU:Central Processing Unit)に含まれるものであってもよい。異常検出装置101は、演算ユニットのほか、コンピュータ装置のメモリを有する。メモリは、センサ受信部102、停止位置判定部105、ドア開閉判定部106、乗客振動判定部107、異常判定部108及び送信部109のいずれかに含まれていてもよいし、これらとは別に設置されていているものであってもよい。
センサ受信部102には、磁気センサ103、加速度センサ104及び気圧センサ151が接続されている。センサ受信部102は、これらのセンサから信号を受信する。各センサと異常検出装置101とは、有線または無線の通信により信号の伝達を行う。無線の通信手段としては、Bluetooth(登録商標)などがある。
磁気センサ103は、各階に設置されたマーカー磁石17(図1)による磁界を検出するものである。加速度センサ104は、乗りかご11(図1)の移動状態(加速度)を検出するものである。加速度センサ104により検出された加速度は、1階積分することにより、かご速度が算出できる。また、当該加速度を2階積分することにより、乗りかご11の移動距離が算出できる。気圧センサ151は、乗りかご11の位置(高度)を検出するものである。よって、気圧センサ151のデータから乗りかご11の階を判別することができる。
なお、階ごとに異なる形状等を有するマーカー磁石17を設置すれば、磁気センサ103により検出される磁界の違いから、磁気センサ103が通過した階を特定することができる。
停止位置判定部105は、センサ受信部102からの情報(データ)を基に、乗りかごが移動を完了した際にドアゾーン内に停止しているかを判定する。ここで、ドアゾーンとは、ドアを開くことができる位置をいう。
ドア開閉判定部106は、センサ受信部102からの情報(データ)を基に、ドア開閉状態を判定する。
乗客振動判定部107は、センサ受信部102からの情報(データ)を基に、乗りかご内に乗客がいるかについて、乗客の動きによって発生する振動により判定する。
異常判定部108は、停止位置判定部105とドア開閉判定部106と乗客振動判定部107からの情報を基に、閉じ込めの有無を判定する。ここで、閉じ込めとは、乗りかご内に乗客が閉じ込められる状態をいう。
送信部109は、異常判定部108で閉じ込めと判定された場合には、公衆回線網を介して異常情報を管制センター110等の外部に送信する。ここで、公衆回線網は、インターネットを含む。
管制センター110は、受信した通知内容を基に、利用状況を確認し、現場の保守員等に連絡することにより、点検指示や調整指示を行う。
なお、送信部109は、停止位置判定部105、ドア開閉判定部106、乗客振動判定部107及び異常判定部108のいずれからの情報についても適宜送信できるようになっている。
つぎに、本実施形態における全体処理について説明する。
図4は、実施形態の異常検出装置による処理を示すフローチャートである。
本図に示すように、工程S201にて、センサ受信部102は、磁気センサ103、加速度センサ104及び気圧センサ151よりセンサ信号を受信する。例えば、10ms周期で定期的にセンサ信号を取得する。周期は、ドア開閉や乗客振動などの計測目的により適切に設定することができる。一般に、センサ出力データには、ノイズを含む。このため、判定を容易にするためには、フィルタ処理を実施することが望ましい。
次に、工程S202にて、停止位置判定部105は、加速度センサ104の情報よりかごの移動状態を検出する。そして、工程S203にて、磁気センサ103の情報よりかごの停止位置がドアゾーン内かを判定する。
次に、工程S204にて、ドア開閉判定部106は、磁気センサ103の情報よりドア開閉状態を判定する。
次に、工程S205にて、乗客振動判定部107は、加速度センサ104の情報よりかご内の乗客の有無を判定する。
次に、工程S206にて、異常判定部108は、工程S202、S203、S204及びS205の各状態によりエレベーターの異常の有無を判定し、異常と判定した場合には、送信部109より管制センター110に通知する。
以下、図5から図13までの図面を用いて各処理の詳細について説明する。
図5は、図3の停止位置判定部105が行う図4の移動検知処理工程S202の詳細を示したものである。
図6は、エレベーターの移動開始から移動完了後の停止状態までの加速度の経時変化を示すグラフである。
本図においては、乗りかごの(1)停止状態から(2)加速し、(3)減速し、(4)停止する過程を示している。(3)減速区間の最後が(5)移動完了時である。
図5に示すように、工程S301にて、センサ受信部102が受信した加速度データを取得する。ここで、移動判定に使用する加速度は、後述の振動検出時の加速度(図11の加速度B)と区別するため、「加速度A」と呼ぶことにする。加速度Aは、ノイズを除去するためにフィルタ処理を実施してもよい。
工程S302においては、乗りかごが「加速している」と判定された後、加速度Aが閾値以上変化したかどうかを判定する。この判定が「No」である場合には、工程S303にて、加速度Aの変化量が閾値以上変化したかどうかを判定する。この判定が「No」である場合には、加速度Aの変化がないと判定し、工程S306にて、乗りかごが「停止している」と判定する。このとき、図6における(1)停止区間が該当する。
工程S302にて「No」と判定され、工程S303にて加速度Aが閾値以上の変化があった場合(工程S303にて「Yes」と判定された場合)、乗りかごの状態は、移動開始時の「加速」と判定する。これは、図6における(2)加速区間が該当する。
エレベーターが移動を開始し、(2)加速区間となった後、定格速度に達すると、加速を終了し、定速移動となる。その後、停止するために減速を開始する。
工程S302にて前回の移動状態が「加速」であり、加速度Aが閾値以上の変化があった場合(工程S302にて「Yes」と判定された場合)、移動状態から停止のために「減速している」と判定する(工程S305)。これは、図6における(3)減速区間が該当する。
減速後、工程S303にて、加速度Aの変化量が小さくなっている場合(工程S303にて「No」と判定された場合)、乗りかごは、工程S306にて「停止」と判定される。これは、図6における(4)停止区間が該当する。
乗りかごが「減速している」と判定された後(工程S305)、工程S307にて「停止」と判定された場合(工程S307にて「Yes」と判定された場合)、工程S308にて、エレベーターが移動を完了したと判定し、移動状態を「移動完了」とする。これは、図6における(5)移動完了が該当する。
図7は、図3の停止位置判定部105が行う図4の停止位置判定処理工程S203の詳細を示したものである。
図8は、乗りかごに設置した磁気センサにより検出される磁束密度の経時変化を示すグラフである。
本図においては、乗りかごが(1)ドアゾーン内及び(2)ドアゾーン外を通過する過程を示している。
図7に示すように、工程S501にて、図3のセンサ受信部102が受信した磁束密度のデータを取得する。磁束密度のデータはノイズを除去するためにフィルタ処理を実施してもよい。
工程S502にて、移動検知処理工程S202で検出した移動状態が「移動完了」でない場合(工程S502で「No」と判定された場合)、停止位置の判定は実施せずに終了する。
工程S502にて、移動検知処理工程S202で検出した移動状態が「移動完了」の場合(工程S502で「Yes」と判定された場合)、工程S503にて、取得した磁束密度の値が基準範囲内かどうかを判定する。基準範囲内の場合(工程S503で「Yes」と判定された場合)、工程S504にて停止位置が「ドアゾーン内」であると判定する。これは、図8における(1)ドアゾーン内が該当する。
ここで、ドアゾーンは、乗りかごのドアを開くことができる乗りかごの停止位置の許容範囲であり、乗りかご内の床面と乗り場の床面との距離が上下方向に許容される所定の範囲内にある。上記の基準範囲は、この距離内となるように設定される。また、基準範囲は、各階について個別に設定してもよい。
なお、停止位置判定部105は、乗りかごの停止位置を判定する際に、気圧センサのデータから、乗りかごが停止している階を判定してもよい。
工程S503にて取得した磁束密度の値が基準範囲外の場合(工程S503で「No」と判定された場合)、工程S505にて停止位置が「ドアゾーン外」であると判定する。これは、図8における(2)ドアゾーン外が該当する。
以上のように、乗りかごがドアゾーン内に停止した際には、ドアを開くことができる。このため、ドアを開くことによりドアゾーン内かどうかを判定することが可能である。しかしながら、ほぼドアゾーン内であるがドアが開かない状態(レベル内閉じ込め時)においては、ドアが開かない状態のままで、移動完了時のドアゾーン内かどうかの判定を実施する必要がある。
図9は、図3のドア開閉判定部106が行う図4のドア開検知処理工程S204の詳細を示したものである。
図10は、乗りかごのドアを開閉した際における乗りかごに設置した磁気センサにより検出される磁束密度の経時変化を示すグラフである。
本図においては、乗りかごの(1)ドアを開く場合(ドア全開)及び(2)ドアを閉じる場合(全閉じ)並びに(3)ドアが半開となる場合を示している。
乗りかごのドアは、金属でできているため、開閉動作により周囲の磁束密度が変化する。
図9に示すように、工程S701にて、センサ受信部102が受信した磁束密度のデータを取得する。磁束密度のデータは、ノイズを除去するためにフィルタ処理を実施してもよい。
ドア開閉を判定する磁束密度の閾値は、ドアの全開及び全閉じだけでなく、ドアが閉じる最中に開くボタンなどで開くなどの半開の状態も考慮するため、ドアの全開及び全閉じを検出する際には基準値である閾値Cを、半開を検出する際には基準値である閾値Hを用いる。閾値Cはドア開閉に伴う変化量に応じて設定され、閾値Hは閾値Cより小さく設定される。
工程S702にて、移動検知処理工程S202で検出した移動状態が「停止」でない場合(工程S702で「No」と判定された場合)、ドア開閉の判定は実施せずに終了する。
工程S702にて、移動検知処理工程S202で検出した移動状態が「停止」の場合(工程S702で「Yes」と判定された場合)、工程S703にて前回のドア状態が「ドア閉じ」後に、磁束密度の値が閾値C以上変化した場合(工程S703で「Yes」と判定された場合)、ドア開閉が実施されたと判定し、工程S704にてドア状態を「ドア全開」とする。これは、図10における(1)ドア開が該当する。
前回のドア状態が「ドア全開」後に、磁束密度の値が閾値C以上変化した場合(工程S705で「Yes」と判定された場合)、工程S706にてドア状態を「ドア全閉じ」とする。これは、図10における(2)ドア閉じが該当する。
磁束密度の値の変化量が閾値C未満かつ閾値H以上であった場合(工程S707で「Yes」と判定された場合)、ドア開閉動作を行うが、全開や全閉じに至らずに反転したと判定し、工程S708にてドア状態を「半開」とする。これは、図10における(3)半開が該当する。
磁束密度の変化量が閾値H未満の場合(工程S707で「No」と判定された場合)、ドア開閉の動作はないと判定し、前回のドア状態を引き継ぐ。
図11は、図3の乗客振動判定部107が行う図4の人検知処理工程S205の詳細を示したものである。
図12は、エレベーターが停止している状態で乗りかご内で人が動いた際における乗りかごに設置した加速度センサにより検出される加速度の経時変化を示すグラフである。
本図においては、乗りかごの中で(1)人の動きで振動した場合(人振動)及び(2)人の動きによる振動がない場合(振動なし)を示している。
図1に示すように。乗りかご11は、昇降路15内に主ロープ13で吊られた状態となっている。また、乗りかご11自体は、かご枠と内かごとが防振ゴムなどを介して組まれており、乗りかご11内で人が動いた場合には、乗りかご11の上部に設置されたセンサ50に振動が伝わる。
工程S901にて、センサ受信部102にて受信した加速度のデータを取得する。ここで用いる加速度は、図5に示す移動検出時の加速度Aと区別するため、「加速度B」と呼ぶことにする。加速度Bは、判定精度を向上させるためにフィルタ処理を実施してもよい。
工程S902にて、移動検知処理工程S202で検出した移動状態が「停止」の場合(工程S902で「Yes」と判定された場合)、工程S903にて加速度Bと人振動を検出するための閾値を比較する。閾値以上の振動を検出した場合(工程S903で「Yes」と判定された場合)、かご内に人がいると判定し、工程S904にてかご内乗客「有人」とする。これは、図12における(1)人振動が該当する。
加速度Bが振動していない場合(工程S903で「No」と判定された場合)、かご内の振動はなく、人はいないと判定し、工程S905にてかご内乗客「無人」とする。これは、図12における(2)振動なしのように波形変化がない区間が該当する。
移動中の非常停止においても、同様に有人・無人を検出し、閉じ込め検出としてもよい。
図13は、図3の異常判定部108が行う図4の異常判定処理工程S206の詳細を示したものである。
異常検出装置101が稼働する際のエレベーターの初期状態は、「平常」とする。
図13に示すように、工程SB01にて、図4の停止位置判定処理工程S203にて判定した停止位置が「ドアゾーン内」の場合(工程SB01で「Yes」と判定された場合)、工程SB02にて、ドア開検知処理工程S204にて判定したドア状態が「ドア全開」であるかどうかを判定する。「ドア全開」の場合(工程SB02で「Yes」と判定された場合)、エレベーターは正常に稼働していると判定される。
一方、ドア状態が「ドア全開」でない場合(工程SB02で「No」と判定された場合)、工程SB03にて、人検知処理工程S205にてかご内に乗客がいるかどうか(「有人」かどうか)を判定する。「有人」の場合(工程SB03で「Yes」と判定された場合)、かご内に人がいるが、ドアが開かずに出ることができない状態と判定し、工程SB04にてエレベーターの異常「レベル内閉じ込め」を検出する。異常を検出した場合には、工程SB05にて異常の内容を管制センターへ通知し、保守員による救出作業を実施する。
かご内乗客「無人」の場合(工程SB03で「No」と判定された場合)、エレベーターは待機階へ移動したと判定し、平常のままとなる。
図14は、レベル内閉じ込めが発生した際の故障要因判定処理を示すフローチャートである。
工程SC01にて、異常判定処理工程S206にて「レベル内閉じ込め」を検出した場合(工程SC01で「Yes」と判定された場合)、工程SC02にて、ドア開検知処理工程S204によりドア状態の判定をする。そして、その判定において「半開」動作を検出した場合(工程SC02で「Yes」と判定された場合)、ドアを開こうとするも開ききれない状態にあると判定する。この場合、工程SC03にて、故障要因を「ドア開中断」とする。
ドア開中断の場合、対処方法として、ドアの開動作を妨げているものがないかを確認し取り除くことで改善する可能性がある。
ドアの「半開」動作がない場合(工程SC02で「No」と判定された場合)、ドアを開く制御が実施されていないと判定する。この場合、工程SC04にて、故障要因を「ドアモータ停止」とする。
ドアモータ停止の場合、対処方法として、ドアモータ制御を停止させる安全装置などの状態確認を実施し、平常状態に戻すことで改善する可能性がある。
各故障要因を判定した後、工程SC05にて故障要因を管制センターへ通知する。その後、異常検出装置101(図3)は、保守員によるエレベーター復旧作業のサポートに利用することができる。これにより、早急な対応にも活用することができる。
11:乗りかご、12:釣合い錘、13:主ロープ、14:乗り場ドア、15昇降路、16:巻上機、17:マーカー磁石、21:かごドア、22:ケーブル、50:センサ、101:異常検出装置、102:センサ受信部、103:磁気センサ、104:加速度センサ、105:停止位置判定部、106:ドア開閉判定部、107:乗客振動判定部、108:異常判定部、109:送信部、110:管制センター、151:気圧センサ。

Claims (5)

  1. エレベーターの異常を検出する装置において、
    センサ受信部からの磁気センサ及び気圧センサの情報を基に、乗りかごの停止位置を判定する停止位置判定部と、
    前記センサ受信部からの前記磁気センサの情報を基に、前記乗りかごのドアの開閉状態を判定するドア開閉判定部と、
    前記センサ受信部からの加速度センサの情報を基に、前記乗りかご内の乗客の有無を判定する乗客振動判定部と、
    前記停止位置と前記ドアの前記開閉状態と前記乗客の有無とから、前記乗りかご内における前記乗客の閉じ込めの有無を判定する異常判定部と、
    前記異常判定部で前記閉じ込めと判定された場合には、その閉じ込めの情報を送信する送信部と、を備える、エレベーターの異常検出装置。
  2. 前記異常判定部で前記乗客の前記閉じ込めと判定された場合に、前記ドア開閉判定部が受け取った前記磁気センサの情報に基づいて前記乗りかごの前記ドアの故障要因を判定し、判定された前記ドアの前記故障要因を前記送信部が送信する、請求項1記載のエレベーターの異常検出装置。
  3. 前記停止位置判定部は、前記加速度センサの情報から、前記乗りかごの移動状態を判定し、移動が完了していれば前記乗りかごの前記停止位置がドアゾーン内かどうかを判定し、判定された前記乗りかごの前記停止位置を前記送信部が送信する、請求項1記載のエレベーターの異常検出装置。
  4. 前記乗客振動判定部は、前記加速度センサの情報から、前記乗りかごが停止中であれば、前記乗りかご内の前記乗客の有無を判定し、前記乗りかご内の前記乗客の有無を前記送信部が送信する、請求項1記載のエレベーターの異常検出装置。
  5. 前記停止位置判定部は、前記気圧センサのデータから、前記乗りかごが停止している階を判定する、請求項1記載のエレベーターの異常検出装置。
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