便携式自动扶梯综合安全性能检测仪研究.pdf

Study on Portable prehensive
Security Performance Detector




A Thesis Submitted to Chongqing University
in Partial Fulfillment of the Requirement for the
Master’s Degree of Engineering
By
ZhengXuhao

Supervised by Prof. Wei Biao
Specialty: Optical Engineering



College of Opto-electronics Engineering of
Chongqing University, Chongqing, China
May 2014
中文摘要

摘要

众所周知,自动扶梯已成为日常生活的重要交通工具。自动扶梯也称电动枎
梯,它由梯路和两旁的扶手组成。然而,自动扶梯长期的运行或老化,致使上行
的自动扶梯发生逆转;而且当扶手带与踏板、梯级的速度偏离(未同步)时,台
阶速度会产生异常。诸如此类问题,自动扶梯均有可能发生人员伤亡,造成公共
安全事故,由此引发了社会舆论对自动扶梯运行安全问题的高度关注。
尽管国内外已经出现了多种自动扶梯和电梯安全性能检测仪,但是它们不同
程度地存在功能冗余、针对性不强、操作繁琐、携带不方便等缺陷,无法满足我
国新近颁发国家标准《自动扶梯和自动人行道的制造与安装安全规范》
(GB16899-2011)的要求。
有鉴于此,本文依托重庆市安全生产监督管理局安全生产事故预防科技项目
(CQAWS2013Y-010)和重庆市质量技术监督局科技计划项目(KY201201),基
于国家新发布的自动扶梯检测检验要求,结合现阶段国内外自动扶梯安全性能检
测仪存在的缺陷和不足,开展了便携式自动扶梯综合安全性能检测仪的原理研究
与仪器设计工作。
本文的设计目标是设计出一种对自动扶梯制停距离、扶手带和梯级速度及其
同步率、加速度等安全性能参数进行测量的便携式检测仪器。论文给出了基于增
量式光电编码器为检测元件的位移、速度和加速度估计的卡尔曼滤波算法。由此
阐述了系统的总体方案设计,主要完成了相应的硬件/软件系统设计。其中,详细
介绍了硬件系统设计,采用基于 ARM 处理器 STM32F407 的硬件控制平台,设计
了数据采集电路、SD 卡接口电路和彩色液晶触摸屏电路接口电路;同时,进一步
实现了系统的软件部分,包括以嵌入式实时操作系统C / OS II 为基础的多任务软
件设计,采用了支持触摸屏的μC/GUI 图形界面库和基于 SD 卡存储的 FatFs 为文
件系统,最后给出了基于卡尔曼滤波算法的数据处理软件设计。
在完成整个检测仪设计后,对其进行性能测试,结果表明,本文研究的自动
扶梯综合安全性能检测仪,能够满足便携性、用户界面友好和精确性等要求。

关键词:自动扶梯,安全性能,同步率,ARM/STM32,μC/OS-Ⅱ
I
重庆大学硕士学位论文
II
英文摘要

ABSTRACT

As we all know,escalator has e an important means of transportation in our
daily life. Escalator, also known as electric escalator, consists of ladder and two
handrails which are on both sides of ladder. However, escalator’s long-running or aging,
results in reversal of the upward escalator; furthermore, when the handrail and pedal
meet speed deviation, which is not synchronized among them, the step speed will
generate an exception. With the problem mentioned above, escalators casualties are
likely to occur, resulting in public safety incidents, which led to a high degree o