论文总字数：36419字

摘 要

电梯作为现代社会的必须交通工具，其庞大的保有量、使用率，及事故严重性使其日常的维护保养变得尤为重要。然而，如今的电梯性能检验设备笨重且昂贵，大大降低了维保效率。为了提高电梯维保效率，降低事故率，本文基于对电梯性能影响较大的振动环节，分析研究了电梯性能检验的方法，设计并制作电梯加速度数据采集的硬件装置，研发了电梯性能检验系统。该系统由一个基于嵌入式设备的下位采集装置，以及上位机数据分析软件组成。采集装置基于STM32F4高性能嵌入式处理器，具备Wi-Fi通讯功能。分析软件可以将数据图形化表示，并具有计权、滤波、振动峰峰值计算的数据处理功能，具备缩放、坐标追踪，以及区域分析的可视化功能。本系统尺寸小、处理能力强、造价低廉，可以更好地替代现有的电梯性能检验设备，提高维保效率。该系统在进行了与市场常用检验软件的可靠性试验，并对一在用客梯作实测试验，经验证，该系统基本满足设计要求。

关键词：电梯性能检验系统，乘运质量，采集装置，振动加速度

Abstract

As the most essential transportation of the modern society, elevators are particularly important because of the large amount of holding quantity, heavy usage, and severity of accidents’ consequence. However, inspection equipment for elevator performance is always cumbersome and expensive, which greatly reducing portability and wasting more time. In order to improve elevator maintenance efficiency and reduce accident rates. The methods to elevators performance inspection, based on vibration, which has adverse influence on the elevator performance, is analized. It designs a new inspection system for elevator performance, which consists of a low-level acquisition device based on embedded devices and a data analysis software of the upper computer. The acquisition device based on the STM32F4 high-performance embedded processor, has the capability for Wi-Fi communication. The analysis software can graphically represent the data, while processing data it has the capabilities for calculating weighting, filtering, and peak-to-peak vibration, within visualization of zoom, coordinate tracking, area analysis. The system has small size, strong processing capacity and low cost, and can better replace existing inspection equipment for elevator performance and improve maintenance efficiency. The system performs reliability tests with commonly used inspection software in the market as well as an experiment of an elevator in use to verify that it meets the measurement requirements.

KEY WORDS: inspection system for elevator performance, ride quality, acquisition device, vibration acceleration

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 电梯检验研究背景 1

1.2 电梯性能检验与分析方法 2

1.2.1 电梯性能检验方法 2

1.2.2 电梯性能分析方法 3

1.3 电梯性能检验装置 4

1.3.1 轿载电梯检验系统 4

1.3.2 远程电梯检验系统 5

1.4 论文结构与主要内容 6

第二章 检验原理与整体设计 7

2.1 电梯检验原理 7

2.1.1 电梯结构 7

2.1.2 电梯振动原理 7

2.1.3 电梯检验 7

2.2 电梯性能检验系统总体结构设计 8

2.2.1 系统功能 8

2.2.2 检验系统总体结构设计 8

2.3 本章小结 9

第三章 电梯性能检验系统硬件设计 10

3.1 硬件设计原理 10

3.1.1 MEMS 加速度计 10

3.1.2 抗混叠滤波器 10

3.1.3 通讯接口与总线 10

3.2 下位机硬件结构设计 11

3.3 下位机硬件电路设计 11

3.3.1 嵌入式处理器 12

3.3.2 MEMS加速度传感器 12

3.3.3 无线模块 13

3.4 本章小结 13

第四章 检验系统软件设计 14

4.1 需求分析及设计原理 14

4.1.1 下位机软件需求 14

4.1.2 上位机软件需求 14

4.2 下位机软件设计 15

4.2.1 下位机软件整体框架 15

4.2.2 下位机主函数 16

4.2.3 USART串口通信与配置 16

4.2.4 SPI串行通信与配置 17

4.2.5 TIM4定时器中断与配置 18

4.2.6 ADXL362配置与采集 19

4.3 上位机程序设计 19

4.3.1 上位机软件整体框架 19

4.3.2 上位机WPF界面设计 21

4.3.3 Wi-Fi通讯功能部分 22

4.3.4 数据存储校准与读取 22

4.3.5 采集数据处理 23

4.3.6 图形展示用户控件 25

4.4 本章小结 27

第五章 系统实现与验证 28

5.1 系统实现 28

5.1.1 系统硬件 28

5.1.2 系统上位软件 28

5.2 系统验证试验 31

5.2.1 上位机软件对比 31

5.2.2 上位机软件对比结论 34

5.3 系统整体验证试验 34

5.4 本章小结 38

第六章 总结与展望 39

6.1 全文总结 39

6.2 工作展望 39

致谢 40

参考文献 41

绪论

电梯检验研究背景

电梯是服务于规定楼层的固定式升降设备，运行在至少两列垂直的或倾斜角小于15度的刚性轨之间^[1]。作为人类由准平面活动区域向立体活动空间转变的辅助装置，社会运作加快的产物，其促进了社会运作效率的提高。

2006年末中国电梯协会发文，以低速、中速、高速、超高速的四种速度范围对电梯作习惯上分类。其中高速电梯的速度下限划定为2.00m/s，超高速电梯的速度下限划定为5.00m/s^[2]。城市化所带来的密集人口刺激城市建设向立体形式发展，也刺激了社会对电梯的需求，尤其是高速电梯和超高速电梯。常用高层住宅楼客运电梯的运行速度一般处于高速电梯范畴内，大型写字楼、商务中心的电梯运营速度甚至远远超过了超高速电梯的下限速度^[3]。中，世界电梯运行速度排名前8（包括并列）的建筑中，前六名的电梯运行速度都超过了10m/s。排名第一和第二的甚至超过了20m/s，并且在总共23个拥有世界运行速度最快电梯的建筑排名中，中国作为正在进步的发展中国家，占去了12个席位，超过半数。可以预见，在未来，世界电梯速度仍将会继续提升，并且由于社会效率的需求，发展中国家将在世界最快电梯排名中占有更多名额。

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