电梯井道壁测距装置研究综述

李林强，丁士轩

（广东省特种设备检测研究院惠州检测院，广东惠州，516003）

0 前言

随着现代建筑数量的不断增加，电梯的数量也随之增长。检验机构面临人机比矛盾突出的现象，提高检验效率势在必行。传统的检验方法存在效率低、误差较大等缺点。在电梯检验中，有许多尺寸需要测量，有些尺寸存在测量困难的现象，比如测量轿厢与井道壁距离的尺寸。在测量该尺寸时，传统的方法是利用钢卷尺测量，为了测量准确，有时需要到轿厢里面测量，效率较低。因此，有必要使用仪器测量以提高效率。笔者对现有井道壁测距仪的文章和专利进行了研究，以研发效率更高、更准确的检测仪器。

1 安全技术规范要求

■1.1 GB7588-2003《电梯制造与安装安全规范》中的要求[1]

（1）电梯井逍内表面与轿厢地坎、轿厢门框架或滑动门的最近门口边缘的水平距离不应大于0.15m。上述给出的间距:

(a)可增加到0.20m，其高度不大于0.50m;

(b)对于采用垂直滑动门的载货电梯，在整个行程内此间距可增加到0.20m;

(c)如果轿厢装有机械锁紧的门且只能在层门的开锁区内打开，除了7.7.2.2 所述情况以外,电梯的运行应自动地取决于轿门的锁紧。且轿门锁紧必须由符合要求的电气安全装置来证实。则上述间距不受限制。

（2）轿厢地坎与层门地坎的水平距离不得大于35 mm。

（3）轿门与闭合后层门的水平距离，或各门之间在整个正常操作期间的通行距离，不得大于0.12m。如图1 所示。

■1.2 《TSG7001-2009 电梯监督检验和定期检验规则—曳引与强制驱动电梯》中的要求[2]

轿厢与面对轿厢入口的井道壁的间距不大于0.15m，对于局部高度不大于 0.50m 或者采用垂直滑动门的载货电梯，该间距可以增加到 0.20m。如果轿厢装有机械锁紧的门并且门只能在开锁区内打开时，则上述间距不受限制。

2 研究综述

德州市产品检验检测研究院、滨州市特种设备检验研究所、吉林省中吉特种设备检验检测有限公司、大连徕特光电精密仪器有限公司的刘国华、于泽群等所申请的专利（申请号为CN201721346760.3）公开了一种轿厢与井道壁实时距离测试仪。该装置包括超声波测距单元、激光测距单元、数据处理电路、连接杆、发射模块、接收模块、数显装置，超声波测距单元、激光测距单元、数据处理电路、发射模块均安装在连接杆上，超声波测距单元、激光测距单元均与数据处理电路连接，数据处理电路与发射模块连接，发射模块与接收模块信号连通，所述接收模块与数显装置连接[3]。其结构原理如图2 所示。

图2 结构原理图

该装置具有如下特点：设备简单易操作，智能检测，全程实时检测电梯轿厢与井道壁的实时距离，最后在数显装置上得到电梯轿厢与井道壁距离的数据偏差结果及曲线，避免了人为读数误差影响，提高了测量精度，使检测效率更加提高。

营口市特种设备监督检验所的张大为所申请的专利（申请号为CN201720944635.6）涉及一种电梯井道壁测距设备。其资态测量模块，连接处理器模块，用于检测测量仪的水平度并通过处理器模块调节至水平状态；轿厢位置测量模块，连接处理器模块，用于测量轿厢所处的层站位置；井道壁深度测量模块，连接处理器模块，用于检测轿厢至井道壁的距离；处理器模块，用于读取姿态测量模块的姿态数据并发出水平调节指令[4]。其硬件结构如图3 所示。

图3 硬件结构图

该放置在轿厢顶部时，水平度可实现自动调节补偿，降低仪器的操作难度，提高检测工作的效率；对于轿厢运行过程中的晃动仪器具有动态调节机制，提高测量数据的稳定性；对于井道壁深度和轿厢位置检测采用多种方式同时进行测量，测量结果之间互相补偿，使测量结果更真实。

河南省特种设备安全检测研究院新乡分院的马珂、刘汉贵等所申请的专利（申请号为CN201720613514.3）为一种快速测量轿厢与井道壁距离的检测仪。包括蓄电池和用于安装在电梯轿厢顶部的自动调平装置，自动调平装置上固定连接有壳体，壳体内设有单片机、声光报警器、无线传输模块、数据存储器和数据采集模块，壳体上安装有角度调节转轴，角度调节转轴上安装有角度传感器和激光测距传感器；转轴处于初始位置时激光测距传感器发射激光的方向为水平方向；自动调平装置和单片机分别通过供电线路与蓄电池相连接，供电线路上设有开关，开关安装在壳体上；激光测距传感器的激光发射端位于角度调节转轴的轴线上[5]-[6]。其原理图如图4 所示。

图4 检测仪原理图

该装置避免了人工测量带来的误差，轿厢无须在层站间逐层停顿并打开轿厢门，实现了快速测量，但是，处理器采用了单片机，处理速度不高。

邵惟松、李霖强等申请的专利（申请号为CN2016207 81627.X）为一种电梯轿厢与井道壁距离检测装置。该装置底座的顶部固接机壳，机壳为中空壳体，机壳的内部安装检测单元，激光测距传感器安装在机壳内，机壳的外壁上开设与激光测距传感器扫描位置对应的窗口；激光测距传感器与安装在机壳内部的微处理器电连接，机壳上安装一天线座，天线座部分伸出机壳，部分置于机亮内部，天线座与微处理器电连接；机壳内还具有能够为上述检测单元供电的理电池；检测单元的控制开关没置在机先外。具有体积小、重量轻，实时性强，检测效率高等优点[7]。其结构图如图5 所示。

图5 检测装置结构图

成都市特种设备检验院的白雷、袁昭成、刘殊等申请的专利（申请号为CN201620862504.9）为一种电梯轿厢与轿厢入口井道壁的距离的测距仪。包括超声波收发端和手持端，超声波收发端包括接收探头、第一信号放大器、AD 转换模块、发射探头、第二信号放大器和DA 转换模块，手持端包括控制芯片、显示装置和报警装置，控制芯片的逻辑模块包括PLL 时钟模块、激励信号产生模块、距离数据计算模块、时钟分频模块、显示报警模块和存储模块[8]。其机构如图6 所示。

图6 测距仪结构图

该电梯轿厢与轿厢入口井道壁的距离的测距仪通过超声波发射探头发射超声波信号，经测点的反射后由超声波接收探头接收，获得发射时点与接收时点的时间差，从而获得测点与探头之间的距离[9]。

成都市特种设备检验院的袁昭成、赵丁等申请的专利（申请号为CN201620235951.1）公开了一种基于电梯轿厢与面对轿厢入口井道壁的距离测距仪。主要解决了现有技术测量不便、测量结果精度低等问题。基于电梯轿厢与面对轿厢入口井道壁的距离测距仪，通过连接线缆连接并实现数据传输的超声波测量部和手持端仪器；其中，超声波测量部包括超声波换能器、两个信号放大器、AD 转换单元和DA转换单元，其中，AD 转换单元和DA 转换单元分别连接有一个信号放大器；手持端仪器用于接收超声波测量部所测量数据[10]。其组成如图7 所示。

图7 测距仪组成图

该装置利用超声波测距，测量部分和手持仪器通过连接线缆连接，能在手持端仪器上直接显示测量数据，使得检验测量更简便、高效。孙健申请的专利（申请号为CN20182 1429458.9）公开了一种电梯井道壁测距设备，包括:机身、滤网、滑条、和通风孔，机身的左侧与机盖相连，且机身的表层安装有水平仪，水平仪位于凹槽中，且凹槽内部两侧均设置有第一弹簧柱，滤网固定在机盖的内部，且滤网的两端均没有齿轮，齿轮的下方设置有挡板，且挡板的下方与转轴连接，同时挡板的左侧固定有弹簧，滑条位于机盖的上方，且滑条的末端与第二弹簧柱连接，通风孔开设于机盖的外表面[11]。其结构如图8 所示。

图8 测距设备结构图

该电梯井道壁测距设备，工作人员可以参照水平仪确保测量的角度水平垂直，减少实际测量误差，机盖下方设有了通风孔，可以起到通风散热的功能，并且机盖内部安装了滤网，可以有效防止工作中扬尘的进入。

3 总结与展望

笔者通过对现有专利和文献的研究发现：德州市产品检验检测研究院申请的测距仪需人工将连接杆连为一体的结构固定在电梯轿厢顶部，人离开电梯轿厢顶部后处于安全位置等待测量；营口市特种设备监督检验所申请的测距设备放置在轿厢顶部时，水平度可实现自动调节补偿，无需人工调节；河南省特种设备安全检测研究院新乡分院所申请的激光测距仪安装在轿厢外壁顶部，其无线传输模块可实时将测量结果传输给电梯附近的工作人员；邵惟松等申请的测距仪安装在轿厢顶部，测量人员站在轿厢顶部，操控电梯运行，启动测量后，通过天线把间距测量值向外传输，通过手持终端采集位移传感器数据并接收无线信号，实现测量的目的；成都市特种设备检验院所申请的超声波测距仪固定安装在电梯轿门的外壁上，通过连接线缆与手持端仪器连接。

这些装置具有操作较为复杂，携带不便等缺点。随着无线技术及手机系统的进步，仪器装置应向便携化、自动化、可视化方向发展，以实现开机后不需要额外的操作就可以自动检测电梯轿厢与面对轿厢入口的井道壁的间距，提高检验效率。具体方向如下：

（1）测量装置应向高精度方向发展，由于单个传感器工作，缺少校正及对比措施，其准确性有待提高。多传感器融合技术应用越来越广泛，可以在测量过程中采取多种方法或从不同角度获得测量信息，提高了设备的冗余性，去伪存真，进而提高了数据的准确性，提高测量精度。

（2）便携性有待进一步提高，由于测量环境的复杂性和不确定性，测量难度随之增加，仪器的可携带性能将是一个重要的考量方向，应将仪器朝着小巧化、手持化方向发展。

（3）应不断提高系统的柔性，优化测量方法，完善使用场合，提高使用范围。

（4）不断提高测量装置的智能化水平，由静态监测向在线、动态、全过程监测方向发展。向多功能方向发展，集合参数测量与数据处理功能，使测量的后处理，如分析、判断、打印、绘制图形等工作在系统中短时间内完成。