电梯门保护产品——光幕的一些基本知识

  国内的现场条件比较恶劣，粉尘、井道中的湿气都将影响电梯光幕这种电子科技类产品的可靠性，普通的IP54防护等级已经不够了，至少需要IP65的防护等级。

  其实安全触板这种接触式的门保护已经式微了，因为首先从设计安全角度来说，安全触板不满足Fail Safe故障安全这个原则，因为当触板的微动开关损坏后，安全触板没办法实现安全的闭环，门机将继续关门从而有可能夹伤人；其次这种接触式保护的方式给乘客带来不舒适，因此现在主流的是光幕，这种非接触式的门保护方案。

  说起光幕，很多人会将其与安全光幕混淆起来。其实安全光幕一般都漆成黄色，而且应该要依据国际标准由第三方认证机构认证的，常见的认证是安全2级和安全4级，具体也不展开了。但在中国，很多小光幕厂将普通光幕漆成黄色，当做安全光幕随着设备卖，这是非常不负责任的行为。目前的电梯光幕满足不了安全等级，也没有相关的认证，因此不属于安全光幕。有光幕公司将中国的3C认证作为产品卖点，其实电梯光幕是不需要3C认证的。那些做3C认证的光幕厂产品所做的认证也只是依据GB10408（入侵探测器）和GB16796（安全防范报警设备）这2个标准。这些标准都是与电梯无关。

  电梯系统里的干扰源很多，来自电梯变频器的高频寄生干扰是最常见的干扰源。因为变频器的PWM脉冲调制会在电源侧产生高次谐波电流，导致电源波形畸变，变频器功率越大，干扰越严重。出于降本考虑，国内相当部分电梯变频器都减配了滤波器，变频器运行产生的群脉冲对光幕的干扰严重。静电放电会产生电磁脉冲，形成高电位、强电场的瞬时大电流。这同样对光幕的损伤很大。除了这些干扰，照明的电子整流器的交流寄生干扰也是常见的干扰源。

  据统计，门系统故障占了电梯人身伤亡事故的很大一部分比例。无论是国标还是检规都有类似规定：“当乘客在轿门关闭过程中，通过入口时被门扇撞击或将被撞击，一个保护设施应自动地使门重新开启。”因此所有出厂的电梯总会配有一套门保护产品。

  而对于业外人士来说，对电梯门保护作用的形象认识绝大多数来自一部经典港片《无间道》。在影片的最后，梁朝伟制住黑帮在警方的卧底刘德华后进入电梯，电梯到站后开门却被另外一个黑帮在警方的卧底一枪爆头而倒下。梁倒在电梯厅轿门之间，当电梯轿门关门后，安全触板触及梁的尸身而一遍遍地重新开门，在梁临死前之不甘和刘的无措之中影片的故事也戛然而止。

  上述的电梯光幕工作原理有几个基本概念，首先就是光电的量子效率问题。这里有2个技术能选择，CMOS和CCD技术。玩过相机的人都知道这两个名词，一般手机里的摄像头都是CMOS的，数码相机里的都是CCD的。CCD工艺复杂，所以相同分辨率情况下成本肯定比CMOS高。CMOS有个特点，光线良好的情况下，光电转换的量子效率高，但光线不好的话，转化率低，反映出来的成像质量就急剧下降。所以运用CMOS摄像头的手机在晚上成像质量就急剧下降。限于成本关系，红外光幕接收头都是用的CMOS技术。光电转换效率低的直接后果就是光幕易产生误判断。为了更好的提高光电转换效率低，常用的解决方案就是加大发射功率。发射头长期在高功率状态下工作容易损坏。瑞电士有自己独特的解决方案，就是采用埋沟CCD工艺的CMOS方案，这样既解决了成本问题，又提高了光电转换效率。

  以上种种干扰，能够最终靠电源线、空间等途径影响光幕，造成光幕的误动作。因此光幕的可靠性特别大程度上取决于其方案的抗干扰性。

  电梯光幕是由安装在电梯轿门两侧的红外发射器和接收器和专用柔性电缆三大部分所组成的门系统安全保护装置。

  光幕发射端内有若干个红外发射管，在微控制单元的控制下，发射接收管依次打开，一个发射头发射出的光线依次被多个接收头接收，形成多路扫描。通过这一种自上而下连续扫描轿门区域，形成一个密集的红外线保护光幕。当其中任何一束光线被阻挡时，由于接收头后端电路没办法实现光电转化，光幕判断有遮挡，因此向门机输出一个中断信号。这个中断信号可以是开关量的信号，也可以是高低电平的信号。电梯门机接到光幕给的信号后，立即输出开门信号，轿门即停止关闭并反转开启，直至乘客或阻挡物离开警戒区域后电梯门方可正常关闭，进而达到安全保护目的，避免电梯夹人事故的发生。

  但是随着对人身保护的逐渐重视，这种格局马上会改变。欧盟用EN81-20/50替代发布很久的EN81-1/2，过渡期为2年。中国在2016年实施基于EN81-20/50的新国标。过渡期为1年。

  在新标准中，关于门保护的条款和旧标准相比相差很大，能够说是颠覆性的。因为其要求“该保护设施应有能力检查高Βιβλιοθήκη Baidu至少为50mm的障碍物”。

  强光也是光幕的天敌。过去很多廉价的解决方案都只能满足抗光强度50,000LUX，现在这一些产品基本上只存活在低端市场。可靠的光幕产品至少要能满足抗光强度100,000LUX的条件。

  一直以来，对于电梯光幕的性能无论是欧标还是国标都没有具体规定。只是在欧标EN81-70（残疾人梯，国内是推荐标准GB-T 24477）规定“保护设施（如光幕）应至少覆盖轿厢地坎以上25mm~1800mm,此装置应该是传感器，以防止乘客非间接接触关闭中的门扇。”

  还有一个概念就是光眼数和光束数。现在很多人简单地以光束数来判别光幕的好坏，很多招标文件就简单地写“要求150束以上”。这其实是个错误的观点。光眼，一般是以一对的形式出现，一个发射、一个接收。不知道大家是否观察过手电筒的光斑。手电筒的光斑从近到远，光斑慢慢的变大，是因为光是发散的。光幕就算利用光的散射原理实现多路扫描的。由于光的散射性，一个发射头发射出来的光在远距离能覆盖到5个接收头，逐个扫描，这是所谓的5路扫描。当然最上端和最下端的发接收头，都会有3束光由于光线散射角度的物理原因接收不到。这样16个发射头5路扫描就是再减去上下各3路扫不到的就是16*5-6=74。当然我们也能做7路、9路甚至11路扫描，如果11路扫描的线束一样的元器件成本，能轻松实现170束扫描光束，普通光幕一下子变成了高档光幕。不过这170束完全没意义，因为这肯定在光幕发射和接收距离相当远的地方才能实现的。其实电梯要夹人，都是在电梯关门最后的 15~20CM行程中。而这时光幕都已经是平行光了。所以简单以光束数来判别光幕完全没意义。