李凱捷

長治市綜合檢驗檢測中心，山西長治，046000

0 引言

電磁兼容性是指在一定的環(huán)境中，按照規(guī)定規(guī)范工作的一種性能。電力技術(shù)應(yīng)用于電梯，提高了電梯的運行效率和可靠性。隨著電梯中各類電器的大量應(yīng)用以及數(shù)碼線的應(yīng)用，使得電梯的抗干擾問題日益突出。我國電梯行業(yè)在電磁兼容性方面的相關(guān)技術(shù)和原理研究相對落后。目前有關(guān)電梯電磁兼容性的有關(guān)規(guī)范均參照歐洲標準制定。在某些電梯施工現(xiàn)場，出現(xiàn)了電梯不關(guān)門、不開門等異常情況，事后經(jīng)過檢測，電梯各項技術(shù)參數(shù)都是正常的，從各種情況來判斷，是因為信號不夠精確，或者缺少了什么，造成了很大的電磁干擾。毋庸置疑，強大的電磁干擾信號會對電梯的操縱裝置造成一定的影響，使其發(fā)生故障。

1 電梯抗電磁干擾概述

1.1 電磁兼容檢驗標準

電磁兼容性檢測是電子產(chǎn)品生產(chǎn)廠家的主要檢測內(nèi)容，其標準分為基本標準、通用標準、產(chǎn)品族標準和專用產(chǎn)品標準4個等級。我國的電梯行業(yè)在電磁兼容領(lǐng)域的理論和技術(shù)研究起步相對較晚。關(guān)于電梯電磁兼容的標準目前直接引用歐洲標準，包括EN12015：2004《電磁兼容性用于電梯、自動扶梯和自動人行道的系列標準輻射》和EN12016：2004《電磁兼容性用于電梯、自動扶梯和自動人行道的系列標準抗擾性》。其中，EN12016：2004中規(guī)定在80～1960MHz頻段，10V/m的強度下，普通電路應(yīng)能正常工作；對于安全功能電路，部分頻段如166～1000MHz要抵抗30V/m強度的電磁干擾[1-2]。

1.2 檢驗方法現(xiàn)狀

根據(jù)GB/T17626.3-2006《電磁兼容試驗和測量技術(shù)射頻電磁場輻射抗擾度試驗》和EN12016：2004《電磁兼容產(chǎn)品類標準電梯、自動扶梯和自動走道抗擾度》，編制了一套測試的實驗程序，并對其進行了測試。在無線電波暗室內(nèi)，對升降機和控制裝置進行了輻射抗擾度檢測，以找到引起故障的敏感頻率和頻率：購買仿真 EMI設(shè)備，對該設(shè)備進行野外 EMI實驗，以確定導(dǎo)致電梯故障的頻率和功率，以及屏蔽、接地等因素對升降器耐 EMI性能的影響?！峨娞荼O(jiān)督檢驗規(guī)程》并未規(guī)定對 EMC性能進行檢測，因此有關(guān)的檢測只是對其進行 EMC檢測。

2 電梯設(shè)備工程中的電磁干擾檢驗措施

2.1 電磁干擾的產(chǎn)生原因

由于采用了微機、變頻等數(shù)字電路，所以電梯的電子控制系統(tǒng)對外界的干擾要求較高。當(dāng)前，對電梯的電力系統(tǒng)，其外部的抗干擾性能有很大的作用。電磁干擾所帶來的危險包括：（1）發(fā)生頻率高、故障率高、不具規(guī)律。計算機電子板、轎廂等控制箱的通信電子板由于受到影響而立即停止，從而導(dǎo)致了緊急停車。（2）當(dāng)被選碼器訊號線路受到擾動后，其平層的精確度不穩(wěn)，造成豎向振蕩，甚至發(fā)生滑道。對電梯的抗干擾能力進行分析，得出以下影響因素：轎廂（頂部）抗干擾能力和通信信號抗干擾能力；微型計算機與通信信號板之間的通信線路的抗干擾性；具有抗干擾性和通信線路的微型計算機電路板；旋轉(zhuǎn)式編碼機的抗干擾性能測試與布線設(shè)計。提升電梯的抗干擾性主要有兩個措施：（1）加強單片機、旋轉(zhuǎn)編碼器等的抗干擾性；（2）通過工程安裝調(diào)試、使用和維護，可以有效地提高電力系統(tǒng)的抗干擾性[3]。

2.2 檢驗方案設(shè)計

基于前人的工作，探討了在電磁干擾條件下，如何改善電梯電磁干擾測試的安全性和便利性。由于電磁干擾的影響，對電梯門禁系統(tǒng)進行電磁干擾檢測。圖1展示了方案設(shè)計。

圖1 檢驗方案系統(tǒng)示意圖

2.3 檢驗系統(tǒng)功能模塊設(shè)計

該檢測體系的各個部件具有以下作用。

（1）電磁干擾發(fā)射和場強度測試設(shè)備：它由信號發(fā)生器、功率計、功率耦合器、發(fā)射天線組成，主要作用是對1 kHz的正弦波信號進行80%的振幅調(diào)整。在1000MHz的頻段中，通過發(fā)送天線對其進行反電磁干擾，從而導(dǎo)致對電梯的強烈電磁干擾。磁場強度檢測設(shè)備包括磁場強度探測器和磁場強度傳感器，通過磁場強度傳感器和磁場強度探測器來校準、校準、測量和監(jiān)測電磁干擾，確保電磁干擾的強度達到相關(guān)國家標準?？刂破鳎涸趶姶蟠艌鰲l件下，對電梯設(shè)備進行控制，操縱電梯車推桿，仿真電梯開啟和關(guān)閉按鍵，實現(xiàn)了對門的開閉式操作；并在同一時間，由檢測門控系統(tǒng)的位置檢測感應(yīng)器檢測到電梯開閉到位信息，檢測門控的切換狀況，記錄操作時間，并將其與主機的筆記本計算機連接起來。

（2）開、關(guān)電梯設(shè)備：根據(jù)所述控制主機的命令，在接收到控制臺的開關(guān)閘命令后，通過電控棒來觸摸電梯的開關(guān)鍵，根據(jù)檢查頻率，對電梯進行操作。

（3）車門系統(tǒng)位置檢測設(shè)備：采用紅外線感應(yīng)器對電梯進行檢測，并在電梯全部開啟或關(guān)閉時發(fā)出正常狀態(tài)指示；

（4）高清晰度成像裝置：利用谷歌神經(jīng)與深層資訊結(jié)合，在高強度的電磁條件下，對電梯門控的開啟與關(guān)閉進行判定，并將影像資料傳輸至主機。

（5）筆記本：實現(xiàn)PC控制軟件功能，完成主機功能控制、電磁輻射干擾發(fā)射、場強檢測，存儲高清攝像機數(shù)據(jù)，形成檢測報告功能。

2.4 優(yōu)化檢驗方法的關(guān)鍵技術(shù)

（1）在電磁輻射條件下，實現(xiàn)了電梯的自動開閉和運行狀態(tài)監(jiān)控。該系統(tǒng)采用了自動監(jiān)控系統(tǒng)，對升降梯的開啟和關(guān)閉狀態(tài)進行監(jiān)測，觸摸開關(guān)按鈕、記錄分析數(shù)據(jù)、進行故障報警、網(wǎng)絡(luò)通信等。在控制主機中，以PLC為主要控制器，以改善其穩(wěn)定性和抗干擾性。主機和校驗電腦采用MODBUSTCP通信協(xié)定進行通信。采用工業(yè)配置屏設(shè)置和讀取本地參數(shù)，選擇MCGS配置軟件來實現(xiàn)對系統(tǒng)的監(jiān)測。

（2）在高強度的磁場條件下，對電梯的開啟和關(guān)閉進行了自動化的判定，采用了高精度相機的圖像辨識和圖像處理，采用谷歌神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對電梯的開啟和關(guān)閉進行了深入分析，并運用形態(tài)學(xué)方法和 Canny邊界檢測技術(shù)對電梯的開啟和關(guān)閉進行了檢測。通過實驗，現(xiàn)能辨識出電梯的開閉狀態(tài)、開閉距離值、開、關(guān)故障狀態(tài)值，從而有效地實現(xiàn)了在強磁場條件下的自動判定。

3 電梯設(shè)備工程中的電磁干擾檢驗案例分析

電磁干擾模擬由電磁干擾傳輸設(shè)備和監(jiān)測設(shè)備組成。信號發(fā)射裝置包括信號發(fā)生器、功率放大器、發(fā)射天線、功率計、定向耦合器等；本裝置由一臺強大的電磁檢波器及一臺監(jiān)視器組成，借由模擬電磁干涉裝置將干擾信號傳輸至實驗臺，以偵測其感知力與強度，進而造成其效能降低或故障。此發(fā)射器采用水平極化、垂直極化、80% AM、1%頻率步進、場強10 V/m，根據(jù)設(shè)備安裝完好、拆除出廠屏蔽、拆除接地等方式進行測試。在試驗過程中，試驗電梯不會出現(xiàn)故障，包括不開門、不關(guān)門、開門不到位、關(guān)門不到位、運行停止等[4]。

（1）檢查電梯的開度。在一樓停車，以便自動打開或關(guān)閉。試驗對象：電梯和電梯的操作設(shè)備，發(fā)射天線距離地面1.5m，對著電梯打開和關(guān)上天線；當(dāng)天線高度2.5m時，天線面對著吊艙頂部的控制箱和電線，而電磁干擾則主要是對著吊艙頂部的閘門設(shè)備和電線進行控制。在試驗中，在2.5m的位置，天線對著天花板的控制箱，側(cè)向極化方法檢測不出其敏感性，垂直極化儀檢測到230～350MHz時，存在不開門、不關(guān)門、個別頻率點有關(guān)門不到位、試驗過程中多次發(fā)生無法恢復(fù)等問題。檢驗內(nèi)容：①在豎向極化狀態(tài)230～350 MHz的情況下，探測靈敏度；②用于頂門機的控制箱、馬達、手動開關(guān)、門機代碼、信號線以及全部的遮蓋過程（全部是金屬屏蔽物）；③重新試驗，確定最大的感應(yīng)源對電梯的打開和關(guān)斷失效，包括有電動機電源線、手動門控制器以及門上控制器。

（2）檢查機房的控制臺。為了避免在機房中發(fā)生電磁折射，造成室內(nèi)的磁場強度大于試驗強度，采用現(xiàn)場安裝良好、拆除接地、拆除出廠屏蔽及接地4種方式進行測試，電梯工況為運行、開關(guān)門和運行開關(guān)門3種狀態(tài)。測試結(jié)果如下。①166～1000 MHz,10V/m，在拆除后對其進行了測試，當(dāng)電梯操作臺被替換后，各工作狀況均能維持正常運轉(zhuǎn)。②166～1000MHz,10V/米，在控制臺的艙門打開時，電梯關(guān)閉；電梯關(guān)閉時，電梯又會重新回到最初的運行模式；電梯上、下、開關(guān)門時，操作箱門打開，電梯不開；電梯不開，上下都沒有燈光。

4 電梯設(shè)備工程中的電磁干擾預(yù)防措施

4.1 采用屏蔽設(shè)計預(yù)防電磁干擾

屏蔽設(shè)計是用鐵絲網(wǎng)、罩子、箱子把干擾源隔絕開來，從而避免干擾到電梯、電子、外部的電磁、內(nèi)部的線路。電梯電子設(shè)備的結(jié)構(gòu)多種多樣，如電線、敏感器、各種元件等，都會在某種程度上產(chǎn)生電磁波，對其造成一定的干擾[5]。①裝置外殼的縫隙保護，一方面可以使導(dǎo)電性材料進入縫隙，縮短空隙的長度；另一方面，為了減小螺釘間的空隙，可以采用螺釘緊固。②采用金屬網(wǎng)或金屬板防護通風(fēng)孔；而在高頻率的裝置中，采用這種鋼板或帶刺的金屬柵欄效果不佳，這時可采用蜂窩式排氣孔，從而大大提高了它的防護力。③電梯電器的開關(guān)保護，如使用扭力開關(guān)時，可將導(dǎo)電墊片插入開關(guān)和設(shè)備接觸處；如使用壓下開關(guān)，則可在扭力開關(guān)上再加上一層保護。在電梯電子產(chǎn)品的屏蔽設(shè)計中，應(yīng)考慮到其阻值，或當(dāng)電磁干擾較大時，應(yīng)采用低阻材料，以確保其工作性能，并能有效地消除電磁干擾。除非是強電磁干擾，否則就必須使用高磁導(dǎo)率的材料，才能將電磁波的傳播降到最低，同時還能避免對儀器的損壞。

4.2 采用濾波器結(jié)構(gòu)預(yù)防電磁干擾

濾波是一種很常用的防止電磁干擾的方法，可以將電流的大小降低到最低，并且可以降低各種信號的頻率，從而減少彼此的干擾，這是一種很好的防止電磁干擾的方法，但是在設(shè)計的時候，也要考慮到幾個問題：①電路的選取，濾波器通常都是安裝在電梯電子裝置的外殼上。②濾波器單元的選取問題，它是從濾波器的容量來衡量的，目前使用最多的是濾波網(wǎng)和管狀電容，這兩種濾波元件對預(yù)防電磁干擾都有很好的過濾作用。

5 結(jié)語

隨著國民經(jīng)濟的迅速發(fā)展，電梯工業(yè)迅速發(fā)展，對其安全性的需求也日益提高。電梯是一種便利的交通運輸設(shè)備，它既能為人類提供便利，又能為人類提供便利。電磁干擾問題在電梯的安全使用中具有舉足輕重的地位，因此，相關(guān)部門和企業(yè)必須重視。電梯的質(zhì)量是影響我國居民的生命、財產(chǎn)和社會和諧發(fā)展的關(guān)鍵，在電梯設(shè)計和檢驗過程的空間方位分離、回避、過濾、吸收、旁通等方面應(yīng)采用適當(dāng)?shù)目闺姶鸥蓴_控制措施。