葉敬坡 陳先行 竇巖 姜楠 蔡龍喜 崔兆文

(常熟理工學(xué)院 江蘇常熟 215500)

現(xiàn)實(shí)生活中,自動(dòng)扶梯是公共場(chǎng)所輸送乘客的最典型設(shè)備之一,在商場(chǎng)、賓館、機(jī)場(chǎng)、車(chē)站等人流密集場(chǎng)所廣泛架設(shè),已成為城市生活中不可或缺的公共設(shè)施。目前扶梯安全事故層出不窮,在乘客乘坐扶梯的過(guò)程中，往往可以看到部分乘客用身體依靠著護(hù)壁板，這種行為存在著潛在的危險(xiǎn)，時(shí)間已久可能會(huì)導(dǎo)致護(hù)壁板不穩(wěn)固，從而引發(fā)事故，而且由于這種倚靠行為各種墜梯，卡主受傷案例時(shí)有發(fā)生。因此開(kāi)發(fā)一種預(yù)防這類(lèi)危險(xiǎn)事故的裝置顯得尤為重要。

1 研究現(xiàn)狀

據(jù)調(diào)查市場(chǎng)上一些較大的電梯制造商都針對(duì)自己的電梯設(shè)計(jì)檢測(cè)裝置，大多都是側(cè)重于電梯整體，對(duì)電梯整體的運(yùn)行狀況進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄與分析，從而得到一些故障數(shù)據(jù)，再者檢查裝置提供更豐富的故障診斷信息，以迅速排查故障在故障停梯時(shí)，如果不能提供詳細(xì)的診斷信息進(jìn)而排除故障、迅速疏散客流，將可能造成嚴(yán)重的安全問(wèn)題。

2 設(shè)計(jì)方案

自動(dòng)扶梯扶手帶預(yù)警裝置主要由壓力檢測(cè)裝置、扶梯控制器、語(yǔ)音報(bào)警裝置等三部分組成。壓力檢測(cè)裝置由電源模塊、壓力傳感器以及處理單元組成。壓力檢測(cè)裝置與扶梯控制器及語(yǔ)音報(bào)警裝置依次連接。壓力檢測(cè)裝置一側(cè)安裝在扶手帶內(nèi)側(cè)槽口，另一側(cè)安裝在護(hù)壁板（見(jiàn)圖1）。壓力傳感器采用陶瓷電容壓力傳感器，處理單元采用PLC。工作流程為當(dāng)安裝在扶手帶內(nèi)測(cè)的壓力檢測(cè)裝置檢測(cè)到扶手帶側(cè)邊存在壓力，壓力信號(hào)傳到處理單元進(jìn)行分析，大于設(shè)定的危險(xiǎn)預(yù)設(shè)值，則處理單元輸出的危險(xiǎn)信號(hào)傳送到扶梯控制器，扶梯控制器采取停梯處理，與控制器連接的語(yǔ)音報(bào)警裝置也會(huì)發(fā)出報(bào)警信息（見(jiàn)圖2）。

圖1 壓力檢測(cè)裝置安裝簡(jiǎn)圖

2.1 工作原理

陶瓷電容式壓力傳感器的敏感元件屬于變間隙電容式敏感元件，其結(jié)構(gòu)是采用陶瓷膜片(彈性膜片)為敏感元件陶瓷膜片和陶瓷基體(基板)作為電容的兩極板。如果施加壓力，那么將改變基板與隔膜的間隙，從而改變傳感元件的電容，再通過(guò)信號(hào)調(diào)理電路轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的電壓信號(hào)輸出[1]。當(dāng)扶手帶受到壓力，鑲嵌在扶手帶內(nèi)測(cè)的陶瓷膜片變形位移，改變電容量，再通過(guò)電路轉(zhuǎn)換獲得電壓值，通過(guò)檢測(cè)變化量就能得到傳感器所受到的壓力。處理單元PLC將壓力傳感器輸出的電信號(hào)分析處理，并判斷兩個(gè)因素：(1)力的大小大于預(yù)設(shè)值。(2)大于預(yù)設(shè)值的力持續(xù)保持秒以上。兩個(gè)因素需要同時(shí)具備，才可以將信號(hào)傳送給扶梯控制器。扶梯控制器能夠?qū)π盘?hào)進(jìn)行采集，分析及處理，然后這些數(shù)據(jù)與儲(chǔ)存在儲(chǔ)存器中的參考值比較，當(dāng)不符合參考值時(shí)，控制器會(huì)結(jié)束扶梯的運(yùn)行，再通過(guò)通信功能傳到語(yǔ)音報(bào)警單元，實(shí)現(xiàn)對(duì)乘客安全的保護(hù)以及安全警示功能。

圖2 工作流程圖

2.2 優(yōu)點(diǎn)

壓力檢測(cè)裝置的中壓力傳感器是為陶瓷電容式壓力傳感器，陶瓷的熱穩(wěn)定性可以使傳感器的工作溫度范圍達(dá)-40℃～125℃，測(cè)量精度高，穩(wěn)定性強(qiáng)。另外采用這種傳感器由于它小、薄等特點(diǎn)，解決了安裝在扶手帶這樣密閉且體積較小困難的問(wèn)題。此外這種傳感器中的陶瓷膜片與陶瓷基體之間間隙很小，當(dāng)壓力很大時(shí)，膜片會(huì)直接貼到堅(jiān)固的陶瓷基體中，保證了膜片不會(huì)發(fā)生太大變形，從而延長(zhǎng)了傳感器的使用壽命。此外陶瓷芯片具有耐腐蝕、抗磨損、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，該傳感器可被廣泛應(yīng)用在各種壓力檢測(cè)的場(chǎng)合[2]。

PLC以微處理器為核心,綜合了微型計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù),主要是為現(xiàn)場(chǎng)控制而設(shè)計(jì),廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化控制裝置。PLC具有可靠性高、適應(yīng)性好和可擴(kuò)展能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)[3]。

3 結(jié)語(yǔ)

本次設(shè)計(jì)的一種對(duì)自動(dòng)扶梯扶手帶安全預(yù)警裝置的設(shè)計(jì)能夠有效的防止乘客倚靠扶梯扶手帶及護(hù)壁板，并且有效避免因乘客長(zhǎng)時(shí)間倚靠導(dǎo)致的扶手帶不穩(wěn)固，或墜梯等安全事故的發(fā)生?？蓮V泛應(yīng)用于各種扶梯設(shè)施的安全改裝改造中。