[0001] 本发明属于电梯技术领域，尤其涉及一种安全运行电梯及其动力监控系统。

[0002] 随着我国电梯的在用量越来越大，老百姓对电梯安全而便利地运行，以及乘坐舒适感的要求显得愈来愈迫切。就电梯设备安全性而言，当今电梯偶发性安全事故或事件也在逐年上升，且电梯在运行时发生的故障或人为因素引发的事故却使人不忍直视。对于我们电梯行业技术人员来说，有责任与义务应系统性而全方位分析，以及解决诸如此类相关安全问题及社会地关切。

[0034] 下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0035] 在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

[0036] 实施例一

[0037] 如图1‑6所示，一种电梯曳引机安全监控运行装置，包括电梯总成1，电梯总成1上固定安装有控制柜3、主机4和上下夹绳器5，控制柜3上端设有控制器2，电梯总成1内主机曳引轮21上曳引钢丝绳7两端连接有对重8和轿厢9，曳引钢丝绳7一端通过上下夹绳器5及导向轮6与对重8固定连接，另一端与轿厢9固定连接，主机4内设有智能力矩传感器；

[0038] 上述技术方案的工作原理：上下夹绳器5固定在主机4的承重梁上，与双向限速器4配合使用，为电梯附加制动装置，在控制柜3配置备用电源，具有ARD功能；

[0039] 控制器2包括微机处理器、虚拟主机等电性连接，通过5G通讯高速而有效地处理动力控制信息及数据，确保其动力部件安全可靠地运营；

[0040] 微机处理器：用于动力系统控制回路和监控系统中相关信息等，以及通过所述传感器等装置的反馈信号，判断动力系统在运行中是否存在故障，并作出动态识别与处置；

[0041] 虚拟主机：由所述传感器及其装置联网后在云端构建而成，所述虚拟主机用于在接收到所述智能传感器及其装置的反馈信号后，判断动力系统是否发生故障。而5G通讯系统与所述传感器及其装置的电性连接，以及监控系统组合构成5G云网络架构；

[0042] 通过主机4内置智能力矩传感器，对其监测的相关数据进行分析，与虚拟主机大数据中原始数据进行比较，当判断为电梯故障或问题时，则由控制柜3中操作系统使电梯就近平层或开门放人，或停梯待修显示故障，同时向电梯远程监控设备终端发送相关数字化安全信息。

[0043] 实施例二

[0044] 如图1‑6所示，所述电梯总成1上双向限速器10与限速器主轴11转动连接，限速器主轴11上设有副编码器，双向限速器10与限速器钢丝绳12一端传动，与轿厢提拉装置连接，其限速器钢丝绳12另一端通过限速器的张紧装置14中限速器张紧轮13，与轿厢提拉装置固定连接。

[0045] 所述电梯总成1井道底部设有两处缓冲器15，两处缓冲器15分别位于对重8和轿厢9正下方。

[0046] 所述电梯总成1井道外设有层门16，层门16装设在电梯总成1井道门洞外侧地面上，层门16上设有智能门锁17；

[0047] 上述技术方案的工作原理：缓冲器15起到缓冲作用，防止对重8和轿厢9坠落产生强大的冲击，智能门锁17可控制层门16开关门。

[0048] 实施例三

[0049] 如图1‑6所示，所述主机4包括主机座体28，主机座体28内设有定子29，主机座体28内转动连接有制动轮20，制动轮20上设有磁钢30，定子29与磁钢30磁性连接，制动轮20与智能力矩传感器中压电晶体22固定连接，而智能力矩传感器中棘爪23与主机曳引轮21固定连接，压电晶体22通过制动轮20与电机轴25转动连接，主机曳引轮21通过智能力矩传感器中棘爪23与电机轴25转动连接，主机曳引轮21与曳引钢丝绳7传动连接，主机座体28端部设有端盖32和压盖33，主机座体28内设有智能力矩传感器接线装置27，接线装置27和滚珠摩擦电气滑环24均与控制器2电性连接，智能力矩传感器与控制器2电性连接；

[0050] 所述智能力矩传感器包括压电晶体22，制动轮20与压电晶体22固定连接，压电晶体22与曳引轮棘爪23卡接，曳引轮棘爪23与主机曳引轮21固定连接，压电晶体22通过滚珠摩擦电气滑环24与电机轴25转动连接；

[0051] 上述技术方案的工作原理：主机4内增设智能传感器，运用传感器的特点，通过提取主机曳引轮21和制动器之间运行时相关力矩信息(或数据)，而发至控制器2进行处理，当电机启动转动时，制动器动板38动作(抱闸打开)，则制动轮20转动，通过固定其上的压电晶体22与曳引轮棘爪23之间的啮合力矩[M(Fi)],带动主机曳引轮21在电机轴25上转动，依靠曳引钢丝绳7使轿厢9上、下移动，当轿厢9到站平层时，电机断电，制动器抱闸紧急制动，则制动轮20停转，使主机曳引轮21也停止转动，在主机曳引轮21与曳引钢丝绳7之间的曳引力作用下，确保轿厢9平层到站，另一方面与压电晶体22相连的滚珠摩擦电气滑环24的动圈也与电机轴25一同转动，而接线装置27与滚珠摩擦电气滑环24的静圈结合在一起，同控制器2电性联接。

[0052] 实施例四

[0053] 如图1‑6所示，所述主机座体28两侧面设有制动器和制动器状态检测装置19，制动器包括制动器静板37和制动器动板38，制动器状态检测装置19安装在制动器上侧，制动器状态检测装置19包括机械调节机构34，机械调节机构34与制动器动板38连接，机械调节机构34前端与压力传感器开关盒36内的放大机构39连接，压力传感器开关盒36上设有电气装置35，压力传感器开关盒36与制动器静板37连接；

[0054] 所述制动器状态检测装置19内设有压力传感器，压力传感器包括放大机构39与正极触点40之间设有弹性绝缘体43，正极触点40与负极触点41之间设有弹性绝缘体43，正极触点40与发光二极管42一端连接，发光二极管42另一端连接在负极触点41上；

[0055] 制动器状态检测装置19动作原理：当电机断电时，制动器动板38在其弹簧力动作(抱闸闭合)，通过机械调节机构34，使压力传感器开关盒36受压致其临界值，则产生一电信号，由电气装置35将其信号发至控制器2上，又当电机接受指令启动时，则制动器动板38在电磁力作用下压缩弹簧动作(抱闸打开)，使压力传感器开关盒36电气开关断开，其开关分离信号发至控制器2上。因此，通过制动器抱闸的通断，能确保制动器状态监测功能处于有效监管状态。同时，能检测到M(Fi)此时瞬时值(即电流值)。

[0056] 压力传感器工作原理：当制动器断电抱闸制动前，制动器动板38与制动器静板37之间保留一制动轮与抱闸间隙为δ值(通常≤0.7mm)，当电机启动时，制动器抱闸打开，压缩内部弹簧力与制动轮20分离，其制动间隙为一制动器调整值(小于δ值)。此时，正极触点40在弹性绝缘体43作用下与负极触点41断开。同时，发光二极管42燃灯，则验证传感器电气开关断开正常。当电机断电时，制动器动板38(抱闸)在其弹簧力作用下与制动轮20制动，防止制动轮20继续转动，通过主机曳引轮21与曳引钢丝绳7的摩擦力使轿厢9(含载荷)不再移动。其特点在于为确保制动轮20与两组制动器抱闸间隙均匀，则通过机械调节机构34和弹性绝缘体43调节；其次，确保压力传感器电气触点在制动器调整值(小于δ值)下动作正常。此外，两组制动器在控制柜3中由电器元件分别控制，且可单组制动制动轮20，以获得相关M(Fi)瞬时值(即电流值)。

[0057] 制动器静板22：预设有负极触点41，并对负极触点41产生一定预压力时，生成电联锁信号；预设有正极触点40，则其整体为一安全电气开关。并在接收到制动器打开/闭合的电气指令时，盒体上的正极触点40进行位移，并向所述负极触点41施加/解除预压力；

[0058] 压力传感器：用于向所述控制器2发出电气指令，并在指令发出后，根据所述预压力，计算所述制动器静板37与制动器动板38的动作距离δ值，判定制动器抱闸闭合/打开是否到位。同时，能检测到智能力矩传感器的M(Fi)瞬时值(即电流值)。

[0059] 依据国家专业技术标准与电梯检规中相关检验检测规定，针对主机动力监控系统地配置及制动器安全运行检测装置的设计，对主机动力监控系统及运行机理的方案实施如下：

[0060] 1.当交流永磁曳引机在正常运营时，主机4动力监控系统地配置及制动器安全运行检测装置处于24小时监控状态。一是主制动器每次动作时每组机械部件的正确动作(松开或者制动)时，确保其压力传感器电气开关断、开正常(即开关压力阈值符合要求)。二是主制动器在抱闸动作时，其检测到M(Fi)此时瞬时值(动态力矩)符合力矩数值管控区间。否则，将相关数据通过控制器2操作系统进入虚拟主机进行其存储与对比，当识别系统显示为非正常，则操作系统下达停梯基站指令；并给电梯发出维修指令及信息；或显示电梯停止运行故障及待修。

[0061] 2.制动器状态监测功能

[0062] 当主机动力监控系统监测到制动器每组制动力或者每次动作时每组机械部件正确动作(松开或者制动)，当监测到失效时，相关数据通过控制器2操作系统进入虚拟主机进行其存储与对比。当识别系统显示为非正常，则操作系统下达停梯基站指令；并给电梯发出维修指令及信息；或显示电梯停止运行故障及待修。

[0063] 3.空载工况曳引能力监测功能

[0064] 当轿厢空载或一、二位乘客(小孩)时，运行出现驱动主机越过顶层站，或对重压在缓冲器上电梯仍向上继续运行或超速时，则主机动力安全监控系统中控制器2、副编码器及智能门锁17等，监控到主机电气控制或制动器失效状态，则相关信息通过控制器2进入虚拟主机进行边缘计算与对比。当识别系统显示为非正常时，则操作系统下达主机紧急停梯指令。并附加制动装置也启动紧急制停电梯。此时，向电梯远程安全监控设备终端发出维修指令及信息。且系统显示电梯停止运行故障及待修。

[0065] 4.有载工况曳引能力监控功能

[0066] 当轿厢内载运乘客未超载或满载下行时，出现制动器或超载装置等问题，导致电梯出现“滑梯”状态，则主机动力监控系统中控制器2、副编码器及智能门锁17等，监控到主机电气控制或超载装置失效，则相关监控信息通过控制器2进入虚拟主机进行边缘计算与对比。当识别系统显示为非正常，则操作系统下达主机停靠相邻层站指令。同时，附加制动装置启动就近平层制停电梯；或对电梯远程监控设备终端发出维修指令及信息；且显示电梯停止运行故障及待修。

[0067] 5.为确保电梯主机动力监控系统及其装置有效，以及确保其24小时不间断运行监控正常，则务必完成下述电梯检规中监督检验的相关内容及规定：

[0068] 1)A1.2.3.6制动器状态监测功能

[0069] 检查其是否能够监测制动器的每组制动力或者每次动作时每组机械部件的正确动作(松开或者制动)，当监测到失效时，是否能够防止电梯的正常运行。

[0070] 2)A1.3.11曳引能力试验

[0071] a.A1.3.11.1空载工况曳引能力试验

[0072] (1)轿厢空载，当对重压在缓冲器上而驱动主机按电梯上行方向旋转时，观察悬挂装置是否相对曳引轮打滑，或者驱动主机停止运转；

[0073] (2)轿厢空载，以额定速度上行至行程上部，切断电动机与制动器供电，观察轿厢(运载装置)是否完全停止。

[0074] b.A1.3.11.2有载工况曳引能力试验

[0075] 轿厢内装载125％额定载重量的载荷，以额定速度下行至行程下部，切断电动机与制动器供电，观察轿厢(运载装置)是否完全停止。

[0076] 3)A1.3.12制动性能试验

[0077] a.A1.3.12.1分组制动试验

[0078] 轿厢内装载额定载重量的载荷，以额定速度下行，在驱动主机机电式制动器的一组制动部件失效的情况下，观察其余制动部件是否能够使轿厢减速、停止并且保持停止状态。

[0079] b.A1.3.12.2125％额定载重量制动试验

[0080] 轿厢内装载125％额定载重量的载荷，以额定速度下行至行程下部，切断电动机与制动器供电，观察制动器是否能够使驱动主机停止运转，并且轿厢及其附联部件和导轨等无明显变形和损坏。

[0081] 当完成、检查及确认其上相关检测要求与数据后，一是将其数据模型及相应样本数据存入微机处理器、虚拟主机中，作为今后电梯运营时对比区间值或阈值。其次，利用电梯远程安全监控平台，将此检测数据通过端口协议输入第三方电梯检验机构设备终端，作为此电梯是否合格的评判数值。

[0082] 6.执行上述电梯动力监控系统及其装置，均与物联网中5G通讯及电梯远程安全监控系统电性联接。还包括电梯等设备地运行、检测及监管过程中运行的软件程序。此外，本发明运营程序等主要利用当今人工智能技术、5G(或地基增强型北斗系统)网络通讯技术，使电梯等成为集群分布式物联网交互运行及进入远程生态安全监控管理平台。

[0083] 实施例五

[0084] 如图7所示，本发明实施例提供了一种动力监控系统，针对实施例一至四中任一所述的安全运行电梯进行监测，包括：监控采集模块、监控中心模块和监测反馈模块；

[0085] 所述监控采集模块，用于针对安全运行电梯进行数据信息采集，得到监测采集数据信息；

[0086] 所述监控中心模块，用于根据监测采集数据信息进行制动器与曳引能力监测分析，得到监测分析结果；

[0087] 所述监测反馈模块，用于根据监测反馈模块针对电梯进行控制调整和故障提醒。

[0088] 上述技术方案中，监控采集模块部署在安全运行电梯的装置中，通过电性联接针对电梯的状态进行实时数据信息采集，得到监测采集数据信息。监测采集数据信息包括：主机状态、制动器状态、开关盒状态、轿厢状态、轿厢速度、控制器状态等。其中，轿厢状态是指轿厢所处的楼层

[0089] 上述技术方案中，监控采集模块在得到监测采集数据信息后将监测采集数据信息传输至监控中心模块。

[0090] 上述技术方案中，监控中心模块采用微机处理装置根据监测采集数据信息进行制动器与曳引能力监测分析。

[0091] 上述技术方案通过动力监控系统实现对安全运行电梯的监测，使得能够发现安全运行电梯的运行异常，及时进行控制调整与故障维修，降低安全事故的发生，保障了安全运行电梯运行的安全性，提高了安全运行电梯的可靠性。通过监控采集模块建立与安全运行电梯的运行之间的关系，使得安全运行电梯能够根据动力监控系统的监测分析结果进行控制调整和故障提醒，通过监控中心模块实现对监测采集数据信息的分析，不仅不会影响电梯的正常运行，还能够通过监测采集数据信息的分析及时发现安全运行电梯的运行异常，并及时针对安全运行电梯进行控制调整与故障维修，降低安全事故的发生，保障了安全运行电梯运行的安全性，提高了安全运行电梯的可靠性，通过监测反馈模块可以直接针对安全运行电梯进行控制调整，使得安全运行电梯在出现运行时，能够在较短的时间内采取紧急措施，降低安全隐患的危害，同时还能够通过故障提醒使得相关人员及时针对安全运行电梯将进行维修，从而使得安全运行电梯及时恢复运行。

[0092] 实施例六

[0093] 基于实施例五，所述监控中心模块根据监测采集数据信息进行制动器监测分析，包括：根据监测采集数据信息判断主机是否正常运转，当主机正常运转时，采用虚拟主机针对制动器进行边缘计算与对比，分析制动器是否正常进行松开或制动，得到第一分析判断结果，当第一分析判断结果为制动器不正常进行松开或制动时，确定制动器的调控信息，同时进行故障维修提醒；当第一分析判断结果为制动器正常进行松开或制动时，根据第一分析判断结果分析压力传感器开关盒的开关压力是否符合开关压力阈值的要求，得到第二分析判断结果，同时分析智能力矩传感器的传感器工作力矩是否符合力矩数值管控区间，得到第三分析判断结果，按照第二分析判断结果和第三分析判断结果确定制动器是否正常，得到第四分析判断结果，并根据第四判断结果确定制动器的调控信息，同时进行故障维修提醒。

[0094] 上述技术方案中，开关压力阈值预先根据电梯制动器的极限状态设置的。

[0095] 上述技术方案中，力矩数值管控区间是基于运行工况针对安全运行电梯分别制动器监测试验、曳引能力试验和制动性能试验得到的，其中，曳引能力试验分为空载情况下曳引能力试验和有载情况下曳引能力试验，制动性能试验分为分组制动试验和125％额定载重制动试验，在进行试验时，依据检测产品电机功率与制动器静态力矩理论估算值以及参照产品相关规格进行M(Fi)估算，得到M(Fi)估算值；按照运行工况结合不同速度及不同载重量进行安全运行电梯试验，获取安全运行电梯试验数据，得到M(Fi)检测值；按照运行工况针对安全运行电梯试验数据进行整理与分析，得到正态分布下的调节偏差±4σ，从而确定力矩数值管控区间，即可得到下表所示统计数据信息：

[0096]

[0097] 进而在采用虚拟主机针对制动器进行边缘计算与对比时，接收制动器状态的监测采集数据信息，并根据制动器状态的监测采集数据信息得到制动器当前力矩监测数据；根据安全运行电梯的当前运行工况确定安全运行电梯在当前工况下的力矩数值管控区间，利用力矩数值管控区间针对制动器当前力矩监测数据进行边缘计算与比较。

[0098] 其中，传感器工作力矩M(Fi)通过M(Fi)＝k FignR计算得到，k为传感器负载正反转扭矩系数，且k∈(+1～+2)、(‑1～‑2)，Fi(i∈1、2、3…n)为第i种运行工况下智能力矩传感器承受的动态临界值，gn为重力加速度值；R为力矩传感器阻力半径值。

[0099] 并且在试验过程中通过M＝Md+Mj估算分析电梯动力系统中电机输出的转矩M，Mj为电梯负载的静态转矩，Md为电梯传动系统的动态转矩，其大小与电梯系统总质量G、电梯传动系统的等效直径D和电梯系统的飞轮惯量GD2有关，通过Md＝(GD2/375)(dn/dt)可以计算得到，

[0100] 通过Mb＝Mbj+Mbd计算作用在制动器轮上最大所需的力矩，Mbj为转化到制动器上的静力矩。其计算公式为：Mbj＝[(1.25‑K)Q+T]gnη1Dt/(2i1i2)其中，K为平衡系数，Q为额定载重量，T为轿厢侧钢丝绳重量(如果有补偿装置，为钢丝绳和补偿装置重量差)，gn为重力加速度，η1为与制动相关的机械效率，Dt为曳引轮直径，i1为减速箱减速比，i2为曳引比；Mbd为动力矩，其计算公式为：Mbd＝(GD2/4)(dω1/dt)，其中，GD2为飞轮惯量，dω1/dt为制动轮的转速变量。

[0101] 上述技术方案中，根据第四判断结果确定制动器的调控信息，同时进行故障维修提醒时，当第四判断结果为制动器正常时，无需进行制动器的调控信息确定以及故障维修提醒，当第四判断结果为制动器不正确时，确定制动器非正常的原因，并根据制动器非正常的原因确定制动器的调控信息，同时进行故障维修提醒。

[0102] 上述技术方案实现了对制动器的监测分析，从而可以及时发现制动器的异常，避免制动器异常导致安全运行电梯运行异常带来的安全隐患，保障了安全运行电梯的安全性，在制动器监测分析过程中结合了开关压力以及工作力矩进行具体考量，使得从多因素分析制动器是否正常，从而提高制动器的监测精度，使得更加准确的确定制动器是否正常，进而可以更加准确的进行制动器的调控信息的获取与故障维修提醒。

[0103] 实施例七

[0104] 基于实施例六，所述监控中心模块根据监测采集数据信息进行曳引能力监测分析，包括：根据轿厢监测采集数据确定轿厢的载重，得到轿厢当前载重，并根据轿厢当前载重判断轿厢是否超载，当轿厢未超载时，采用虚拟主机针对制动器进行边缘计算与对比，根据监测采集数据分析轿厢的运行状态及速度，得到轿厢状态和轿厢速度，并根据轿厢状态判断轿厢在达到上、下端站后是否是否继续运行，得到第五分析判断结果，同时根据轿厢速度判断轿厢是否超速，得到第六分析判断结果，然后根据第五分析判断结果和第六分析判断结果确定制动器是否正常，得到第七分析判断结果，并根据第七分析判断结果确定制动器的调控信息，同时进行故障维修提醒；当轿厢超载时，采用虚拟主机针对制动器进行边缘计算与对比，分析电梯是否出现滑梯现象，得到第八分析判断结果，根据第八分析判断结果确定制动器是否正常，得到第九分析判断结果，并根据第九分析判断结果确定制动器的调控信息，同时进行故障维修提醒。

[0105] 上述技术方案中，根据第七分析判断结果确定制动器调控指令，同时进行故障维修提醒时，当第七分析判断结果为制动器正常时，无需确定制动器调控指令以及进行故障维修提醒，当第七分析判断结果为制动器不正常时，确定制动器调控指令，同时进行故障维修提醒。

[0106] 上述技术方案通过根据轿厢监测采集数据确定轿厢当前载重，使得在曳引能力监测分析时按照轿厢是否超载进行不同的分析，使得能够更加全面的对曳引能力进行监测分析，提高了曳引能力监测分析的准确性，而且在制动器不正常时，确定制动器调控指令，同时进行故障维修提醒，不仅能够及时制止电梯的异常运行，降低危险系数，还能够及时通知到相关人员，从而使得相关人员及时进行故障维修。

[0107] 实施例八

[0108] 基于实施例七，所述监测反馈模块包括：指令反馈单元和提醒反馈单元；

[0109] 所述指令反馈单元，用于根据制动器的调控信息结合安全运行电梯的类型确定制动器调控指令，并将制动器调控指令发送至电梯的主机；

[0110] 所述提醒反馈单元，用于针对故障维修提醒进行信息生成，并生成的故障维修信息反馈至安全运行电梯中进行故障待修提醒。

[0111] 上述技术方案中，指令反馈单元根据制动器的调控信息结合安全运行电梯的类型确定制动器调控指令时，针对安全运行电梯进行类型确定，从而根据安全运行电梯的类型获取电梯控制特征，然后按照制动器的调控信息结合电梯控制特征进行制动器控制指令确定，进而得到制动器调控指令。

[0112] 上述技术方案中，制动器的调控信息包括：紧急制停、相邻层停止等。

[0113] 上述技术方案中，提醒反馈单元针对故障维修提醒进行信息生成时，根据制动器的调控信息调取导致制动器不正常的原因，得到故障原因，并根据故障原因匹配解决方案，然后根据故障原因和解决方案生成故障维修信息，从而将故障维修信息反馈至安全运行电梯中进行故障待修提醒。

[0114] 上述技术方案通过指令反馈单元能够获取与安全运行电梯匹配的制动器调控指令，使得能够直接通过制动器调控指令实现对安全运行电梯的运行干预，从而使得能够直接对安全运行电梯的运行进行控制调整，提高了对电梯的调控效率，有效减小安全运行电梯对监测分析结果的响应时间，进而可以降低安全运行电梯的隐患；通过提醒反馈单元能够以更直观的方式将安全运行电梯的监测分析结果反馈给相关人员，并且以提醒的方式提高相关人员的注意力，使得相关人员能够了解电梯的故障原因，从而为安全运行电梯的维修提供指导。

[0115] 可以理解，本发明是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明所保护的范围内。