張習舟，劉富海，馮冠君，許銘康，謝 桔，嚴樂樂

（杭州職業(yè)技術學院，浙江 杭州 310018）

電扶梯是我們目前城市化生活中隨處可見的運載工具，遍布在人員聚集的各類公共場所，我國的電扶梯保有量、使用量也在世界上位居前列。然而因電扶梯運行故障而引發(fā)的扶梯墜落、方向突然逆轉、機械部件擠壓、與物體碰撞形成剪切力等事故給使用者帶來的危險也讓人觸目驚心，嚴重威脅了人民的出行安全。文章通過簡單分析電梯的自身結構與大體的事故類型，介紹卡簧這一主要零件在電扶梯中的關鍵位置，并來論證制作與安裝卡簧監(jiān)控裝置的必要性。通過具體介紹卡簧監(jiān)控裝置制作的總體結構設計、電路部分、機械部分以及物聯(lián)網(wǎng)APP測試功能，簡單分析該裝置如何通過物聯(lián)網(wǎng)技術，實現(xiàn)對于電扶梯動態(tài)運行的監(jiān)控預警、實時數(shù)據(jù)傳輸與提前風險評估，進一步提高設備運行水準，最大限度地通過技術手段來緩解施工人員的工作壓力，良好地掌控電扶梯運行狀況。

1 電扶梯的基本構造與事故頻發(fā)類型分析

電扶梯主要由前端驅動主機進行動力供應，并有適宜大小的前端機房空間包含著電氣設備，為驅動主機的正常運作提供足夠的空間條件。從外觀上主要可以看到中間梯級與兩邊平行護欄，中間梯級屬于板式設備，同時護欄上遍布著與梯級運作保持同步的扶手系統(tǒng)，這屬于帶式設備。以上部件的支撐都是由大量金屬結構來完成，運作時由驅動主機帶動著無數(shù)條牽引鏈和梯級開始動力工作，電梯梯級踏板也都保持水平狀態(tài)，極大地提高了乘坐人員的舒適度。為了防止乘坐人員在登上和離開電扶梯時被卷入機械設備中，電梯的出入口位置上還被放置了前沿板，也叫作層站，同時銜接處也安裝了一定傾斜度的梳齒板，與梯級上的踏面梳齒彼此嚙合，極大限度地隔離人與機械設備的接觸，這些設計都讓乘坐人員可以安全的踏上或離開電梯梯級，使用中間梯路。

目前我國對于電梯的監(jiān)控還只停留在對于運行狀態(tài)進行簡單監(jiān)控的程度，大部分的事故發(fā)生都不能提前進行有效防控和預警，只能在事故發(fā)生以后進行彌補干預，安全隱患無法扼殺于搖籃之中。同時即使事故已經(jīng)帶來了人員傷害，也很難及時有專業(yè)人員前往現(xiàn)場進行補救，無法立刻將電扶梯停電來停止其運行。所以，事先有效防控，及時掌控電梯運行數(shù)據(jù)，打破“監(jiān)而不控”的局面，十分必要。

電扶梯的危險事故發(fā)生也有許多種案例：①電扶梯墜落，占事故的15%；②運行中發(fā)生的逆轉，占事故的9%；③與物體發(fā)生碰撞、剪切，占事故的15%；④機械部件之間的間隙產(chǎn)生的擠壓，占事故的43%；⑤跌倒，占事故的9%；⑥管理不善造成的其他事故，占事故的9%。縱觀這些觸目驚心的事故發(fā)生，極大部分是由于電梯自身部件出現(xiàn)老舊、破損、松動等導致的運轉不靈，故障突然發(fā)生，為人民的人身安全帶來了極大的威脅。而在這些零部件中，卡簧則屬于主要部件，也叫卡環(huán)或扣圈，屬于緊固件的一種，供裝在電扶梯設備的軸槽或孔槽中，起著阻止軸上或孔上的零件軸向運動的作用，在電扶梯上使用頻率十分龐大，同時由于卡簧松動、脫落而造成的事故也占比巨大，應該說保證了電梯中卡簧的正常安裝，就可以避免80%因機械設備故障而引發(fā)的事故，可以極大程度地提高運行安全度。

2 電扶梯卡簧監(jiān)控裝置整體設計

由于電扶梯中卡簧數(shù)量十分龐大，而且正?？ɑ擅撀錂z查時間一般是每半個月一次，所以對于卡簧的安全檢查工作十分繁瑣、重復且機械。同時在每次維修保護作業(yè)時都需要停止整個自動電扶梯的工作，再開始漫長的檢查環(huán)節(jié)，這對電梯的正常使用也帶來了很大的不便利性，運用傳統(tǒng)方式的檢查手段也因此缺少了時效性。每次開始檢查作業(yè)時，維保工人還需要進入自動扶梯的下機艙內(nèi)部，自行攜帶手電筒進行照明，作業(yè)條件不佳，由于卡簧數(shù)目巨大，檢查工作繁瑣，人為疏忽所帶來的漏檢情況也時有發(fā)生，這無疑又在某種程度上加大了電扶梯事故發(fā)生的頻率。所以針對這些問題設計并制作了專門針對電扶梯卡簧的監(jiān)控裝置，以下為相關設計思路。

2.1 總體結構設計

總體結構設計見圖1。

圖1總體結構設計

首先通過監(jiān)控設備，實時監(jiān)控電扶梯中的卡簧裝置，并連接特殊的單片機，根據(jù)特定算法，分析監(jiān)控設備所傳來的信號數(shù)據(jù)，對卡簧的實時狀態(tài)進行判斷。如果判斷為卡簧未脫落狀態(tài)，則將指令發(fā)送至激光發(fā)射器處，進行信號發(fā)射，并利用紅外線激光傳感器，安裝在下游牽引鏈條和梯級軸處進行信號接收，接收到信號，便可以保持正常運作的狀態(tài)，電扶梯繼續(xù)正常運行，下游接收板也繼續(xù)接收信號，并將信息傳回至監(jiān)控設備和單片機數(shù)據(jù)判斷系統(tǒng)，繼續(xù)檢測卡簧的運行狀態(tài)。

如果單片機接收到數(shù)據(jù)，并判斷卡簧此時為脫落狀態(tài)，將會同步開啟一下三種應對手段：①立刻將信息傳送至報警系統(tǒng)，報警燈亮起，同時電扶梯停止運作，禁止人員繼續(xù)使用；②將卡簧脫落的數(shù)據(jù)信息及時傳送至消控室，此時在消控室的維保員工將接收到信息指令，立刻前往現(xiàn)場進行人為干預和電扶梯維修；③將卡簧脫落的狀態(tài)實時傳送至無線設備聯(lián)網(wǎng)服務器，并將信息上傳至云服務器，經(jīng)過數(shù)據(jù)分析處理后，發(fā)送至維保員工手機APP中對于員工進行有效提醒，這樣可以避免維保員工在外出時，對于電扶梯的監(jiān)控疏漏，遠程便可以監(jiān)控到電扶梯的運行狀態(tài)。

2.2 電路部分設計

本裝置的主要控制系統(tǒng)選擇了特殊單片機作為主控制器，電梯運行時，裝置系統(tǒng)也開始啟動運作，特殊單片機會對實時信號進行數(shù)據(jù)采集，通過紅外激光傳感器來實現(xiàn)，對采集的數(shù)據(jù)進行分析、判斷，將判斷結果通過轉換電路變成電壓，最終再依靠物聯(lián)網(wǎng)模塊將信息傳送至云端服務器，而后云端服務器將實現(xiàn)遠程管控，實時數(shù)據(jù)被發(fā)送至維保員工手機客戶端，信息便這樣傳遞到人，加入了人為干預和聯(lián)系。其中控制器主控芯片電路及紅外接收電路如圖2、圖3所示。

圖2控制器主控芯片電路

圖3紅外接收電路

2.3 機械部分設計

上述調(diào)節(jié)電路裝置被固定在扶梯桁架上的底座，采用緊固螺栓進行位置固定，并加入強力磁鐵緊固裝置減小震動，同時底部還設計了減震橡膠墊的安裝，極大程度地減少以上調(diào)節(jié)裝置因電扶梯運行而帶來的震動偏差。調(diào)節(jié)電路裝置還配備了位置調(diào)節(jié)裝置滑塊，通過光滑的圓柱導軌來實現(xiàn)位置對標移動，找到合適位置時，再擰緊滑塊上的緊固螺栓進行位置固定，同時為了更加準確地對電扶梯卡簧信息進行采集，裝置上還增加設計了角度微調(diào)裝置，進行采集角度的調(diào)節(jié)，增加裝置角度調(diào)節(jié)靈活性。其相應結構圖如圖4所示。

圖4位置調(diào)節(jié)裝置整體俯視圖

3 結語

如今物聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展已經(jīng)日新月異，在借助傳感器的基礎上，并加入圖像識別技術，并通過互聯(lián)網(wǎng)的手段，可以實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的有效準確采集、研究分析和狀態(tài)評估。本裝置則是充分利用了物聯(lián)網(wǎng)技術的功能，同時加以巧妙的電路設計和機械設計，有效監(jiān)控到電扶梯上的卡簧狀態(tài)，及時判斷是否松動，并將結果及時通過云服務器發(fā)送至維保人員，對電扶梯的正常運營起到了有效的安全監(jiān)控、維護協(xié)助作用。如果將此裝置進行推廣，則還可以實現(xiàn)分散的電扶梯集中遠程管理效果，有效緩解維保人員維修不便捷、不及時、不準確等問題，為人們的安全出行生活保駕護航。