支猛 何雪锋 张晶
重庆市特种设备检测研究院
摘要：随着4G技术的应用以及5G技术的面世，移动信号渐渐变得无处不在，移动信号在电梯的覆盖上为人们的生活带来了方便的同时，也影响到了电梯的稳定运行。本文对移动信号的传播途径及方式进行了分析，在软、硬件上对电梯抗干扰技术进行了初步探讨。
关键词：电梯；移动信号；抗干扰技术
1 引言
从 2005 年开始我国电梯数量年均复合增速达22%，我国电梯保有量、年产量、年增量均为世界第一，截止2019年全国电梯数量已经达到了709.75万台。受这一潜力巨大的市场吸引，占世界电梯市场份额较大的电梯品牌企业，均已在中国独资或合资建立了制造工厂，并纷纷将各自最新技术诸如智能电梯控制系统和电梯远程监控系统等投入中国市场。中国成为了世界最大的电梯制造基地，也是全球最大的电梯市场。随着4G技术的应用，移动信号渐渐变得无处不在。移动信号在电梯的覆盖确实给人们的生活带来了方便，但同时也对电梯的抗干扰能力提出了更高的要求;电梯的故障率随着移动信号的干扰也越来越高。
2移动信号对电梯控制信号的影响
电梯在运行中需要采集传输大量工作信号，但工作环境中存在大量的干扰源，造成设备故障后检修人员难以判断，检修过程中往往浪费大量精力。电梯是载人工具，其使用的可靠性、安全性十分重要，因此我们对电梯的信号干扰问题要高度重视。为了消除干扰信号对电梯信号的影响，我们首先要知道干扰电梯信号的干扰现象具体有哪些。
1、串模干扰。串模干扰是串联于信号源路中的干扰，也称横向干扰或正态干扰。该噪声侵入信号的往返线路上，噪声电流和信号电流的路径在往返两条线上是一致的。其产生原因有公共阻抗的耦合、长线传输反射、电磁感应耦合等。
2、共模干扰。共模干扰是由于微处理器接地点、放大器接地点和信号源接地点之间的电位差而产生的干扰。在平衡传输中，对于采用差动输入结构的接收单元而言，共模干扰不起作用。但是，在不平衡传输结构中，共模干扰将会转换为串模干扰而对接收单元造成影响，而且不平衡程度越大，影响就越严重。
3、长线传输干扰。长线传输干扰是传输通道干扰的主要因素，在电梯控制系统中，传输线上的信息多为数字脉冲信号。它在传输线上传输时会出现延时、 畸变、衰减及产生波反射现象。
4、移动信号干扰。随着移动信号在电梯内的加强，在电梯控制系统中，移动信号对电梯的干扰越来越大，如何使得这两种信号共存而不会相互干扰成为现阶段研究的一个重点问题。
3防止移动信号对电梯控制信号的干扰技术分析
3.1传统的硬件抗干扰技术
对于共模干扰的抑措施主要有以下3种：变压器隔离、光电隔离和浮地屏蔽。变压器隔离就是利用变压器将模拟信号电路与数字信号电路隔离开来，即把模拟地与数字地断开，使共模干扰电压不成回路，抑制共模干扰。
产生串模干扰的原因有分布电容的静电藕合，长线传输的互感，空间电磁场引起的磁场藕合以及50Hz工频的高次谐频干扰等。在电梯串行通讯系统中采用双绞线作为信号引线而且可以有效地抑制串模干扰。这是由于双绞线中每个绞线环绕向的互反特征，从而使各个小环路的电磁感应互相抵消。同时使用双绞线的成本很低。
长线传输干扰是过程通道干扰的主要因素，在电梯控制系统中传输线上的信息多为数字脉冲。
它在传输线上传输时会出现信号的延时、畸变、衰减及产生波反射现象。一般地，采用在接收端并联适当阻值的电阻来实现终端阻抗匹配或在发出端串联适当阻值的电阻来实现始端阻抗匹配，可以消除长线传输出中的波反射或把它抑制到最低限度。
在电磁干扰抑制中采用低通滤波器可以有效地抑制电源高次谐波。常用的低通滤波器是用电感和电容组合而成的电容并联在要滤波的信号线与信号地线之间、 信号线与机壳地或大地之间，电感串联在要滤波的信号线上。瞬态脉冲干扰含有丰富的高频成分，因此，使用低通滤波器可以滤除部分能量从而减小干扰的幅度。这对于移动信号也有很好的抗干扰性能。
3.2利用软件技术解决电梯控制信号抗移动信号干扰
由于电磁干扰的复杂性，特别是现在电梯中越来越强的移动信号，要通过硬件根本消除干扰影响是不可能的，因此在控制系统的软件设计和组态时，还应在软件方面进行抗干扰处理，进一步提高系统的可靠性。常用的一些措施：数字滤波和工频整形采样，可有效消除周期性干扰；对输入、输出软件采取抗干扰措施；设置软件异常处理等提高软件结构可靠性。
1、数字滤波
所谓数字滤波就是通过一定的计算或判断程序减少干扰在有用信号中的比重。它的优点在于：
(1)可靠性高、稳定性好；
(2)可以对频率很低的信号实现滤波；
(3)灵活、方便、功能强。
数字滤波的方法比较多，常用的有：程序判断滤波法、中值滤波法、算术平均值滤波法、加权平均值滤波法、滑动平均值滤波法和惯性滤波法等。
2、输入、输出信号的抗干扰技术
电梯控制系统的输入干扰主要来自于各层呼梯按钮和轿内操纵按钮。由于移动信号的间断性，因此，在满足采样要求的前提下，将采样延时一定时间(一般50ms以上)，等输入信号稳定后再进行取样并输入微处理器，即可消除输入干扰。针对干扰的随机性，编程时可以采取重复输出的办法来克服输出干扰，即在数据或控制信号输出后，以最短的周期重复输出原来的信息，这样当电梯控制系统接收到一个被干扰的错误信息后，还未来得及做出有效反应错误信息就已被纠正。当然，如果对电梯控制系统的所有输出信号都进行重复输出的话，难免会降低电梯控制系统的效率。但是，对于一些关键的输出。如起动、开闸、减速平层下闸、停车、开关门等命令，采用重复输出将可大大降低移动信号的干扰。
3、设置软件异常处理
所谓软件异常处理，就是一条引导指令当程序，当捕获到由于移动信号干扰等原因导致电梯出错时，强行将程序引向一个指定的地址，在那里有一段专门处理出错程序的程序，避免出现危险现象，对保护人的安全起到一个重要的作用。
4结论
电梯控制系统中的干扰是一个十分复杂而又难以解决的问题，因此在抗干扰设计中应综合考虑各方面的因素，合理有效地抑制干扰。随着移动信号的增强与无处不在，和已经开始大规模商用的4G技术，移动信号对电梯控制信号的干扰也越来越强。如何处理好移动信号和电梯控制信号的共存变得越来越重要。
本文分析了移动信号在电梯中的传播和电梯信号信号面临的干扰问题，并从传统的硬件和现在越来越重视的软件上对如何提高电梯信号抗移动信号干扰这一问题做出了分析，并提供了一些方法供参考。电梯控制信号与移动信号的共存还是需要学术界和工业界共同去努力来解决好这一问题。