電梯嵌入式遠程監控系統

朱嵐

摘 要 本設計基于客戶/服務器結構，arm6410嵌入式開發板作為電梯服務器，pc機為客戶端，客戶端在Linux下開發，客戶端和服務器端之間通過socket通信。系統在嵌入式開發平臺上構建了一個電梯模型，模擬電梯運行。開發板作為服務器端，進行電梯監控，包括通過攝像頭對電梯內部的視頻圖像采集和模擬電梯的實時運行數據的采集，Linux機作為監控主機，接收服務器端數據并進行相關處理與顯示。

關鍵詞 電梯 監控 嵌入式 Linux

中圖分類號：TP271 文獻標識碼：A

0引言

近年來，以嵌入式處理器為核心的智能電梯控制系統的飛速發展和普及， 對電梯控制系統的主控制器在功能、實時性、可靠性和軟件編程的靈活性提出了更多、更高的要求。因此本文主要講述如何利用嵌入式技術構建一個智能電梯的控制系統，該系統主要功能是遠程控制電梯和電梯視頻監控。

1系統的原理結構

本設計采用三星的S3C6410芯片作為電梯嵌入式視頻監控系統的核心，通過USB攝像頭采集視頻圖像，實時了解電梯的運行情況，模擬電梯和微處理器可以實現通信，可以實時控制電梯的運行，采集到的視頻信號和電梯的底層數據可以通過Internet傳輸到遠端的監控PC上，遠端的PC也可以對電梯實現遠程操控等。系統總體結構圖如圖1所示。

2硬件平臺設計

圖2 電梯服務器硬件平臺框圖本設計是以采用 S3C6410為一款帶MMU的ARM微處理器，可在上面運行標準的Linux操作系統，以減少軟件開發時間。S3C6410集成了256M DDR RAM，SLC NAND Flash（1GB）或MLC NAND Flash（2GB）存儲器，使其有足夠的空間存儲程序和數據。DM9000網卡和RJ45接口為接入Internet做好硬件準備，USB接口主要用于USB攝像頭。嵌入式電梯服務器硬件設計框圖如圖2所示。

3軟件的實現

在軟件設計上采用linux操作系統作為軟件開發平臺，linux操作系統中最關鍵的部分是實時多任務內核，它主要實現任務管理、定時器管理、存儲器管理、任務間通信與同步、中斷管理等功能。電梯嵌入式智能控制器中使用linux操作系統可以將應用程序分解成多任務，簡化了應用系統軟件的設計，使得電梯嵌入式智能控制器的實時性得到保證，而且良好的多任務設計，有助于提高系統的穩定性與可靠性。以下主要介紹本控制器的主要模塊和核心部分。

3.1 模擬電梯模塊

模擬電梯模塊主要是根據擬定的電梯數據結構，用小鍵盤模擬電梯的內部操作，采用同方向優先的電梯算法使電梯正常運行，運行的過程就是電梯數據的變化，然后將實時變化的電梯數據存入電梯數據緩沖區，等待監控中心的連接請求，該緩沖區是一個擬定的電梯數據結構體。

3.1.1 電梯數據結構體

typedef struct elevator

{

int m_flag； //電梯運行的標志：1—運行 2—停止

int up_down； //電梯運行方向：上—1 下—0

int cur_floor； //電梯當前所在的樓層

int des_floor[MAX]； // 電梯目標層數組

/*des_floor[0]記錄目標層的個數，des_floor[1-9]：值為代表有人要去該層即相應樓層為目標層，為0則表示沒有人去該層*/

}elevator；

該結構體實時記錄電梯當前的狀態和相關信息，它是電梯運行控制的數據核心。監控中心就是通過獲取該結構體信息來達到遠程監控電梯的。

3.2 鍵盤模擬電梯操作的處理過程

利用ARM6410開發板上的小鍵盤來模擬電梯及操作過程流程說明：首先打開鍵盤設備/dev/mcu/kbd，如果返回鍵盤設備句柄就可以進行初始化電梯數據，然后進入循環檢測狀態，檢測是否有數字鍵按下。有鍵按下則判斷該鍵是否符合已定輸入標準，判斷標準為：必須輸入1-9的數字鍵，而且輸入的數字不可以是當前所在的樓層，同時還是非目標層，然后將輸入的數據更新到電梯數據結構體中，即增加了一個目標樓層，若當前電梯沒有運行而此時需要運行，則創建一個線程來運行電梯。

3.3 電梯的運行控制

電梯的運行過程是線程實現的，這是本模塊的核心。

流程說明：電梯在運行過程中始終處于運行狀態，運行結束后處于停止狀態，上述線程也就結束，所以在線程一開始判斷電梯是否已經處于運行狀態，若是，說明某個線程正在進行電梯的運行過程，則不能再有另一個運行線程，于是結束。否則，根據目標樓層數不斷循環來到達每一個目標層，當目標樓層數為0時，電梯停止，線程結束。

運行過程中，根據同方向優先算法，先達到運行方向上的目標樓層，當運行方向上沒有目標層或已經達到頂端或低端時，才改變電梯運行方向。若運行方向上有目標層時，則一直運行直到達到某個目標樓層，這是通過判斷達到的每一層是否是目標層來確定的。只有當達到某個目標層或電梯改變運行方向時，才重新根據目標樓層數來判斷是否還有目標層。

流程中的“到達標志”用于標識是否到達一個目標層，當確定某個方向上還有目標層時，在到達一個目標層前（即使有鍵按下，目標層只可能增多，不會減少），它一直為0，此時不用執行多余的判斷是否有目標層的操作，直到到達一個目標層時，將該標志置為1，表示到達了一個樓層，這時才重新判斷是否還有目標層。

4 結束語

本文是在ARM微處理器上設計電梯嵌入式智能控制器，采用模塊化和嵌入式編程的思想設計，主要包括系統的總體設計、嵌入式硬件搭建、虛擬機工作環境的搭建，嵌入式操作系統移植、根文件系統的構建、應用軟件的編寫和移植。采用成熟的ARM技術，具有高性能、高集成度、低功耗、低成本、低開發難度等優點，以及采用linux操作系統是開發源碼的操作系統，軟件資源豐富，同時具有內核功能強大，高校，穩定，支持ARM等優點。因此大大地提高了系統的可靠性和穩定性，將其應用在電梯的控制領域具有很好的發展前景。

參考文獻

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