基于uc/os-II和物聯(lián)網(wǎng)的電梯監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計研究

山東省聯(lián)通公司聊城分公司 王春喜

聊城大學(xué)計算機學(xué)院 趙 陽

1.引言

隨著我國高層建筑的快速發(fā)展，對電梯安全性能和控制系統(tǒng)的要求越來越高，其相應(yīng)的安全監(jiān)視系統(tǒng)也要求更先進(jìn)，更可靠，更容易實現(xiàn)與互聯(lián)網(wǎng)對接，從而實現(xiàn)電梯遠(yuǎn)程聯(lián)網(wǎng)和監(jiān)管的目的。

本文提出的基于物聯(lián)網(wǎng)的電梯監(jiān)控系統(tǒng)是為適應(yīng)我國電梯行業(yè)的發(fā)展趨勢，依托質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局在特種行業(yè)監(jiān)管的體系，針對近年來國內(nèi)電梯安全事件頻發(fā)的情況，利用先進(jìn)的RFID技術(shù)、無線傳輸技術(shù)、傳感器技術(shù)、運程視頻監(jiān)控技術(shù)及先進(jìn)的軟、硬件開發(fā)技術(shù)等，采集電梯相關(guān)運行數(shù)據(jù)，通過微處理器進(jìn)行非常態(tài)數(shù)據(jù)分析，經(jīng)由3G、GPRS、以太網(wǎng)絡(luò)或RS485等方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，由服務(wù)器進(jìn)行綜合處理，實現(xiàn)電梯故障報警、困人救援、日常管理、質(zhì)量評估、隱患防范、多媒體傳輸?shù)裙δ艿木C合性遠(yuǎn)程電梯管理平臺[1,2]。同時，隨著嵌入式數(shù)字信號處理器(DSP)廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制系統(tǒng)，嵌入式實時操作系統(tǒng)uc/os-II可以簡化應(yīng)用軟件設(shè)計，確保系統(tǒng)任務(wù)實時性要求，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性與可靠性[3]。

2.系統(tǒng)設(shè)計

2.1 系統(tǒng)整體架構(gòu)

電梯運行狀態(tài)、監(jiān)控等數(shù)據(jù)通過無線、3G或有線等方式建立的VPDN（虛擬專用撥號網(wǎng)）連接，確保傳輸數(shù)據(jù)的安全性，監(jiān)控中心遇緊急情況可通過語音進(jìn)行嚇阻或安撫，并安排相關(guān)人員趕赴現(xiàn)場處理情況。日常故障平臺自動提醒監(jiān)控中心并發(fā)短信通知就近相關(guān)工作人員處理。電梯控制系統(tǒng)中主控制器要完成復(fù)雜的邏輯控制、實現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊、數(shù)據(jù)處理、安全監(jiān)測及實時響應(yīng)的功能，根據(jù)電梯主控制器的特點，提出了一種新型、高效的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)DSP+CPLD[4,5]。

圖1 電梯物聯(lián)網(wǎng)整體架構(gòu)圖

2.2 系統(tǒng)基本功能

系統(tǒng)實現(xiàn)的主要功能如下：

(1)系統(tǒng)角色權(quán)限分配管理功能：對軟件平臺進(jìn)行分腳色、分權(quán)限的管理。

(2)電梯資源管理功能：以投入運行的電梯為核心，對電梯基礎(chǔ)信息及與系統(tǒng)其他角色相關(guān)聯(lián)的屬性信息進(jìn)行綜合管理。

(3)電梯安全事件管理功能：對平臺注冊管理的電梯在運行過程中出現(xiàn)的安全事件進(jìn)行記錄、追蹤管理和通知調(diào)度。

(4)電梯視頻監(jiān)控功能：支持本地、遠(yuǎn)端存儲，調(diào)取實時錄像及規(guī)定時間內(nèi)視頻。

(5)維保單位及人員管理功能：對電梯維護保養(yǎng)單位及維保人員進(jìn)行綜合注冊管理，對維保工作進(jìn)行采集、考核與評判。

(6)電梯故障告警采集與傳輸功能：對平臺前端設(shè)備感知、捕獲的告警信息進(jìn)行采集和傳輸處理。

(7)告警通知服務(wù)功能：對告警采集的安全事件按故障等級進(jìn)行告警信息轉(zhuǎn)換、發(fā)送推送通知。

(8)系統(tǒng)分析分析與決策支持功能：對系統(tǒng)運行的各業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和安全事件進(jìn)行綜合分析，生成報表。

(9)系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)字典維護功能：對系統(tǒng)運行所需數(shù)據(jù)字典進(jìn)行管理和維護。

3.系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

3.1 系統(tǒng)硬件的設(shè)計

(1)主控模塊：采用數(shù)控系統(tǒng)CNC，完成信號的采集和處理。根據(jù)捕獲的電梯運行狀態(tài)信號，判斷處理方式。

(2)數(shù)據(jù)傳輸模塊：模塊兼容3G(CDMA/WCDMA)、GSM(EDGE)、WIFI、以太網(wǎng)和RS485傳輸方式，電路包括SIM卡電路、啟動電路和串口電路。

(3)短信發(fā)送模塊：實現(xiàn)短信通知的外發(fā)。接口電路如圖2所示。

3.1.2 防范意識淡漠 醫(yī)護人員缺少與患者和檢驗科及時溝通，發(fā)現(xiàn)高危患者未及時告知和出示警示標(biāo)識;存在預(yù)防知識缺乏，標(biāo)準(zhǔn)預(yù)防落實不力;未按操作規(guī)程和診療常規(guī)進(jìn)行操作。

圖2 遠(yuǎn)程無線短信電路圖

3.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計與實現(xiàn)

(1)電梯正常運行設(shè)計模塊

電梯正常運行總體框架結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 電梯正常運行總體框架結(jié)構(gòu)

采用uc/os-II中任務(wù)掛起的方式，對正常工作模塊的管理流程：

(2)電梯非正常運行模塊

采用uc/os-II的消息郵箱機制實現(xiàn)電梯出現(xiàn)故障的時候與其他任務(wù)模塊進(jìn)行消息傳遞。

4.系統(tǒng)運行達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)

該系統(tǒng)運行穩(wěn)定，實現(xiàn)的技術(shù)指標(biāo)有：

(1)系統(tǒng)可管理電梯數(shù)量(部)：200，000

(2)系統(tǒng)并發(fā)用戶支持?jǐn)?shù)(用戶/秒)：500

(3)電梯安全事件數(shù)量(條)：10，000，000

(4)安全事件告警時延(秒)：〈=8秒

(5)電梯故障等級劃分：E0-E5級

(6)安全事件告警形式：短信、語音、視頻

5.結(jié)束語

本文提出的基于嵌入式uc/os-II和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的電梯監(jiān)控系統(tǒng)，可關(guān)聯(lián)電梯運行維護相關(guān)的所有者、使用者、維保單位、維保人員等，并對運行安全事件進(jìn)行科學(xué)、高效、綜合的監(jiān)管、監(jiān)控、調(diào)度、考評，從而提高現(xiàn)代城市電梯安全監(jiān)管、運行、維護、安全和及時救護工作的質(zhì)量。該系統(tǒng)適用于直升電梯，與互聯(lián)網(wǎng)駁接，可組成全市，乃至全省和國家級的綜合電梯監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)，在實際中具有較高的現(xiàn)實意義和應(yīng)用前景。

[1]國家技術(shù)監(jiān)督局.電梯使用管理與維護保養(yǎng)規(guī)則[M].北京:中國計量出版社,2001,4.

[2]李家驥,周薇,梁廣熾.香港特種設(shè)備安全管理[M].北京:中國計量出版社,2005.

[3]JEAN LABROSSE著.邵貝貝譯.uc/os-II:源碼公開的嵌入式實時操作系統(tǒng)[M].北京:中國電力出版杜,2001:10-46.

[4]王洪榮,全書海,張世星,吳格,柯躍.基于DSP和CPLD的電梯控制系統(tǒng)設(shè)計[J].中國電梯,2004(9):7-10.

[5]許浚,許客平.在51系列單片機上實現(xiàn)1}搶先式消息驅(qū)動機制的RTOS[J].單片機與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用[J].2001(5):1l-14.