基於rfid技術的電梯定位方法

2023-08-04 03:59:06 2

專利名稱：基於rfid技術的電梯定位方法
技術領域：
本發明涉及電梯領域，尤其涉及一種電梯定位方法。
背景技術：
現有技術中的電梯定位系統大多是採用旋轉編碼器，其分為絕對式旋 轉編碼器和增量式旋轉編碼器。 一般的旋轉編碼器會安裝在曳引機的主軸 上，也有一些是安裝在限速器的主軸上，從而由主軸的旋轉速度來換算出 目前電梯的速度，再通過代碼的累加來確定電梯的位置。由於這種定位系 統的值是通過換算而得到的，而且由於齒輪的齒隙以及皮帶間的相對滑移 的存在，導致這種定位方式相對來說是存在一定的累積誤差的。
以增量編碼器為例，其工作原理如圖1所示。在一個圓盤的邊緣上開 有相同間距的縫隙，圓盤兩側分別安裝紅外發光器件和光敏元件。將圓盤 與曳引機同軸相連。在盤孔的一卿有一光源，對著盤孔的另一側裝有光敏 三極體。當孔盤轉到時，將其對光源的間斷性遮擋，轉換為脈衝信號。當 圓盤隨曳引機轉到時，每轉過圖個縫隙就發生一次光線明暗的變化，經過 整形、分頻等電路處理後反饋給控制系統。控制系統內部的位移計數器對 脈衝數累加，形成電梯轎廂已運行的距離。因此，將這些脈衝送入微控制 器的計數器輸入端對其進行技術，就可以得到電梯運行的距離信號。
利用對編碼器產生脈衝的計數，雖然可以準確的記錄電梯位置，甚至 獲得電梯運行速度，但該方法除增加成本之外，還存在以下問題
1、當發生電網斷相、錯相、欠壓或停電時，控制系統就會失去當前轎 廂位置，使運行中的轎廂死鎖，容易將乘客困在轎廂中，而且必須返回端
站，重新確認轎廂位置；
2、 如果曳引輪與鋼絲繩之間打滑控制器也會失去轎廂平層後，必須通 過平層矯正脈衝數，甚至需要再自學習一次，系統才能恢復正常；
3、 對以前記錄的數據具有依賴性。特別實在串行電梯控制系統中，電 梯的樓層信息要依賴以前的記錄(即脈衝數累加)，並且只有通過上下強慢來 糾正錯層問題。

發明內容
本發明需要解決的技術問題是提供了一種基於RFID技術的電梯定位方 法，旨在解決上述的問題。
為了解決上述技術問題，本發明是通過以下步驟實現的 在井道和電梯轎廂上安裝好相應射頻設備； 系統實時讀取所有射頻標籤的信號強度，並傳回系統； 系統根據射頻閱讀器傳來的數據，通過算法確定電梯轎廂位置； 系統根據電梯轎廂位置自動控制電梯運行。
與現有技術相比，本發明的有益效果是無需自學習；輔助電梯有效 運行；不依賴以前數據；功能易擴展。


圖1是現有技術中採用增量編碼器的電梯定位原理圖； 圖2是本發明中採用的結構圖； 圖3是本發明的拓撲圖。
具體實施例方式
下面結合附圖與具體實施方式
對本發明作進一步詳細描述 本發明是通過以下步驟實現的
1、 在井道和電梯轎廂上安裝好相應射頻設備；
2、 系統實時讀取所有射頻標籤的信號強度，並傳回系統；
3、 系統根據射頻閱讀器傳來的數據，通過算法確定電梯轎廂位置;
4、 系統根據電梯轎廂位置自動控制電梯運行。
由圖2、圖3可見，在步驟1中在轎廂頂部中央放置一個閱讀器 (Reader),在轎廂頂部邊緣四周放置分別放置一個射頻標籤(tagl、 tag2、 tag3、 tag4)，並在離這四個射頻標籤最近的井道每樓層平層位置放置同型號 的射頻參考標籤(tagil、 tagi2、 tagi3、 tagi4); i表示某層數；
在步驟2中定義轎廂上射頻標籤的信號強度矢量為5" = ， &， ，其中S表示轎廂上射頻標籤^&在閱讀器上的信號強度值，ie[l， 4]。 對於參考標籤，定義所有樓層射頻標籤的信號強度矢量"二 ( 《r . "J ， 其中^表示樓層i上的4個射頻標籤強度矢量，即^二(^.,,《必 ^v),則^,表示第i樓層的V個射頻標籤在閱讀器上的信號強度值； 對於樓層i的射頻標籤，定義
表示轎廂上射頻標籤到樓層i'射頻標籤的距離，亦反映出轎廂與各樓 層的距離關係，^越小表示參考標籤和待定位標籤距離越近；
在步驟3中轎廂上的閱讀器讀取出各樓層射頻標籤的信號強度矢量 ^以及轎廂上的射頻標籤矢量S後，可以根據式(2)計算出 值，其中，《表示樓層/的射頻標籤到轎廂射頻標籤的距離；
對於矢量￡，定義
柳>7(五/，五2，...，￡ ) ， AE[l'w] (3)
^/-w/wCE/'^fi^ ".,五w,五A十/, "五")，/e[l,"] (4)
其中，A:表示離轎廂最近的樓層號，/表示離轎廂次近的樓層號，而且 I&一/|= 1。
因此，可以確定，轎廂在樓層A與樓層/之間，並且更靠近樓層h而 一旦電梯平層開關動作，系統就可以確定電梯已經在樓層A的相應的平層
位置。
本發明利用RFID技術，根據無線信號傳播規律(即接收方測得的信 號強度越強，發送方距離接收方往往越近；接收到的信號強度越弱，發送 方距離往往越遠。因此，通過測量接收到的信號強度可以推算出移動臺到 基站的距離)，結合無線信號"距離一損耗"模型，通過實時讀取射頻標籤 的信號強度，並通過有效的算法，對電梯進行定位。該方法可以使電梯無 需自學習，輔助電梯有效運行，不依賴以前數據，功能易擴展。
本發明使用主動式射頻標籤，雖然一般情況至少可以保證射頻標籤使 用2年以上，但仍存在著射頻標籤電池電量不足的隱患。所以在系統設計 時，需要考慮系統的自動檢測功能以及做冗餘設計。以便能預先檢測出射 頻標籤電量不足以及在部分射頻標籤不能工作，系統仍能有效運行。
基於以上考慮，系統在每個節點放置4個射頻標籤，即如前所述，轎 廂上放置4個射頻標籤，井道的每個平層位置放置4個射頻標籤。如此一 來，不妨假設，當某節點的第3個射頻標籤出現問題時，即:
formula see original document page 7 (5) 此時可以判斷，轎廂上的或者樓層/的第3個射頻標籤出現故障。 進一步判斷，如果在其他樓層亦出現式(5)的情況，基本可以斷定轎 廂的第3個射頻標籤出現故障，之後可將式(2)改為
formula see original document page 7 (6 )
如果其他樓層未出現式(5)的情況，則可以斷定樓層/的3個射頻標 籤故障，則可單獨令該樓層/的￡值為
formula see original document page 7而對於某節點出現2個或2個以上的射頻標籤故障，系統應該及時報
出故障，返到平層位置後，停梯並等待故障修復後，繼續運行。
i F/D技術以其特有的優勢受到眾多學者與企業關注與研究，同時在眾 多領域得以嘗試應用，優勢逐漸顯現，在電梯定位技術上，RIFD同樣有著 其特有的優勢
1) 無需自學習
因為系統不需要脈衝累加計數，不需要依賴以前記錄數據，因此該定 位系統不需要自學習，特別是對於中低速電梯，十分適用，除降低成本之 外，方便電梯調試運行；
2) 輔助電梯有效運行
對於家用電梯(i/ow^70—類沒有使用編碼器的電梯，基本沒有電梯定 位的有效手段，只能依靠從端站開始累計樓層數，使得效率低下，而且容 易出錯。而本文提出的基於/^/D電梯定位技術正好可以彌補這一缺憾，在 增加較少成本的情況下，即能增加系統的定位功能，提高了運行效率，降 低了出錯概率；
3) 不依賴以前數據
基於編碼器的電梯定位技術是完全依賴以前的脈衝數記錄， 一旦記錄 脈衝數出現錯誤，則之後的定位隨之出錯，必須依靠返端站，重新開始脈 衝計數；而基於i F/i)的電梯定位技術完全不依賴以前的數據記錄，隨時根 據射頻標籤信號強弱確定當前位置，具有實時自動糾錯功能；
4) 功能易擴展
/ F/D技術之所以如此廣泛被關注，很大程度上因為其非接觸、實時數 據傳輸等特性。因為i F/Z)可以無線交換數據，所以可以十分順暢的將電梯 信息傳遞到各類終端設備，用戶可以非常方便査看電梯信息，同時也可以 通過有權限的終端設備向輕鬆向電梯發送指令。
權利要求
1. 一種基於RFID技術的電梯定位方法，是通過以下步驟實現的(1)、在井道和電梯轎廂上安裝好相應射頻設備；(2)、系統實時讀取所有射頻標籤的信號強度，並傳回系統；(3)、系統根據射頻閱讀器傳來的數據，通過算法確定電梯轎廂位置；(4)、系統根據電梯轎廂位置自動控制電梯運行。
2、 根據權利要求1所述的基於RFID技術的電梯定位方法，其中在步 驟(1)中在轎廂頂部中央放置一個閱讀器(Reader),在轎廂頂部邊緣四 周放置分別放置一個射頻標籤(tagl、 tag2、 tag3、 tag4)，並在離這四個射頻 標籤最近的井道每樓層平層位置放置同型號的射頻參考標籤(tagil、 tagi2、 tagi3、 tagi4); i表示某層數；在步驟(2)中定義轎廂上射頻標籤的信號強度矢量為5= (&， &，，其中S表示轎廂上射頻標籤^&在閱讀器上的信號強度值，ie[l， 4]。對於參考標籤，定義所有樓層射頻標籤的信號強度矢量e= (~ ^,….《 )，其中^表示樓層i上的4個射頻標籤強度矢量，即^二(^7,",》e,》 《")，則^,表示第i樓層的乂個射頻標籤在閱讀器上的信號強度值； 對於樓層i的射頻標籤，定義-五,；Ji("》2，化""] (2)表示轎廂上射頻標籤到樓層i'射頻標籤的距離，亦反映出轎廂與各樓層的距離關係，^越小表示參考標籤和待定位標籤距離越近；在步驟(3)中轎廂上的閱讀器讀取出各樓層射頻標籤的信號強度矢量A,以及轎廂上的射頻標籤矢量5"後，可以根據式(2)計算出￡ =值，其中，《表示樓層/的射頻標籤到轎廂射頻標籤的距離； 對於矢量五，定義A-脂順，U") ， A:E[1，"] (3) ￡/=附/"(￡/，￡2,…，五w, …，， /e[l，"] (4) 其中，/t表示離轎廂最近的樓層號，/表示離轎廂次近的樓層號，而且 |"| = 1。
全文摘要
本發明涉及一種基於RFID技術的電梯定位方法，是通過以下步驟實現的在井道和電梯轎廂上安裝好相應射頻設備；系統實時讀取所有射頻標籤的信號強度，並傳回系統；系統根據射頻閱讀器傳來的數據，通過算法確定電梯轎廂位置；系統根據電梯轎廂位置自動控制電梯運行；本發明的有益效果是無需自學習；輔助電梯有效運行；不依賴以前數據；功能易擴展。
文檔編號G06K7/00GK101381042SQ20081004184
公開日2009年3月11日 申請日期2008年8月19日 優先權日2008年8月19日
發明者宋吉波, 李興鶴, 王惠珠 申請人:上海新時達電氣股份有限公司;上海辛格林納新時達電機有限公司