電梯遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計分析

遼寧省安全科學(xué)研究院　宋　帆　 左一凡

以提高電梯運行安全性為根本性目的，建立遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，對電梯運行狀態(tài)進行全程實時監(jiān)控，以此來減少電梯事故的發(fā)生率。電梯遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)涉及到計算機技術(shù)、通訊技術(shù)以及控制技術(shù)等多項專業(yè)，通過電話線將電梯運行以及故障信息傳遞給遠(yuǎn)程服務(wù)中心，在電梯出現(xiàn)運行故障后，由監(jiān)控裝置自主撥號鍵入遠(yuǎn)程監(jiān)控維修中心，然后維修人員可以及時獲得故障信息并安排維修，第一時間將故障排除。

一、電梯遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)特點

1.基本內(nèi)容

1.1狀態(tài)監(jiān)測

對電梯運行狀態(tài)進行監(jiān)測和控制，是電梯遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)要求，一旦電梯出現(xiàn)運行故障能夠自主在線報警。其中監(jiān)視內(nèi)容包括運行方向、啟動與停止?fàn)顟B(tài)、所處樓層位置等。而故障檢測則包括電動機、電磁制動等裝置故障自動報警，且顯示電梯所處位置以及故障時間、狀態(tài)等[1]。另外，還包括緊急狀態(tài)檢測，如地震、火災(zāi)以及故障時是否關(guān)人等，在確認(rèn)后立即報警。

1.2群控管理

即實現(xiàn)多臺電梯的群控制，可以不間斷的循環(huán)掃描各廳站召喚信號以及轎廂內(nèi)選層信號，并結(jié)合轎廂所處位置、廂內(nèi)人數(shù)、上下方向停站數(shù)燈箱信息綜合分析確認(rèn)客流變化，自動選擇最為合適的輸送方式，提高輸送綜合效率。同時，還可以自動分配監(jiān)控區(qū)域內(nèi)的電梯，將電梯調(diào)配到運行區(qū)域的不同服務(wù)區(qū)段。

1.3消防配合

高層建筑發(fā)生火災(zāi)后，人員疏散難度非常大，安全系數(shù)較低。為配合消防協(xié)同工作，一旦發(fā)生火災(zāi)，普通電梯應(yīng)直駛首層、放客，然后將電梯電源切斷，而消防電梯則由應(yīng)急電梯供電，并在首層待命，提高消防效率[2]。

2.系統(tǒng)功能

2.1貯停功能

將貯停開關(guān)電鎖關(guān)閉后，電梯將進入到貯停狀態(tài)。如果貯停操作時電梯處于運行狀態(tài)，則不對外呼梯操作進行響應(yīng)，假如存在內(nèi)選等級，則完成內(nèi)選服務(wù)后，電梯自動返回到貯停層。假如無內(nèi)選等級，電梯則會直接返回貯停層，而如果此時廂內(nèi)有人，只需要按一下開門鍵或者內(nèi)選，廂內(nèi)照明恢復(fù)，開門人員離開后10s，電梯自動關(guān)門并切斷內(nèi)部照明。

2.2 自學(xué)功能

樓層間距為電梯起、制動運行以及樓層顯示基礎(chǔ)與依據(jù)，在完成電梯安裝作業(yè)后，需要將樓層間距自學(xué)習(xí)運行完成后，才可進行其他形式的運行動作。

2.3防搗亂功能

電梯運行到地層或頂層換速時，將內(nèi)選登記全部消除。假如電梯內(nèi)設(shè)置有負(fù)載檢測裝置，如果出現(xiàn)輕載情況，則內(nèi)選登記最多為3個，多選無效[3]。

2.4誤操作消除功能

假如乘客按錯樓層，且內(nèi)選燈亮起完成登記，則可以在電梯處于運行狀態(tài)后，再一次按該層內(nèi)選按鈕即可將登記取消。

二、電梯遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)功需求分析

1.系統(tǒng)終端需求

電梯遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)終端功能主要為數(shù)據(jù)采集、存儲以及傳輸，保證能夠同時對多個電梯進行監(jiān)控。一般需要設(shè)計多個數(shù)據(jù)采集接口設(shè)備，以便有效采集電梯運行市局信息。另外，系統(tǒng)機房終端應(yīng)具備向現(xiàn)場工作人員提供手動輸入的功能，為遠(yuǎn)程查看以及維護提供保障，并通過對多項數(shù)據(jù)信息格式的分析來提供多種不同方案，滿足電梯設(shè)計管理需求。對于安裝設(shè)置了遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的電梯，要避免其對電梯自身性能的影響，做好兩個系統(tǒng)之間的兼容設(shè)計。

2.控制中心需求

控制中心應(yīng)保證可以對電梯各運行參數(shù)和數(shù)據(jù)進行收集以及分析處理，掌握電梯運行狀態(tài)，以便及時發(fā)現(xiàn)存在的隱患，安排人員處理，減少故障問題的發(fā)生。在系統(tǒng)設(shè)計時，要求可根據(jù)需求完成任意監(jiān)控點的實時監(jiān)控，并對相關(guān)參數(shù)與數(shù)據(jù)進行查看，并可靠接收與處理數(shù)據(jù)采集重點設(shè)備傳來的多種傳感器信號參數(shù)[4]。還要求系統(tǒng)能夠以監(jiān)控終端地址代碼為依據(jù)，查清確認(rèn)故障電梯發(fā)生部位與地點，并給出相應(yīng)提示。為降低電梯運行管理難度，系統(tǒng)管理軟件還要求提供關(guān)鍵字查找與定位功能，為工作人員提供數(shù)據(jù)支持。

3.傳輸網(wǎng)絡(luò)需求

系統(tǒng)采集終端以及監(jiān)控中心采用數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)的形式進行通信，只有保證傳輸網(wǎng)絡(luò)的可靠性與穩(wěn)定性，才能夠維持電梯遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的高效運行。基于電梯自身運行特點，來確定數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)布線方式，合理控制其建設(shè)周期，避免影響正常使用。監(jiān)視電梯轎廂內(nèi)部情況，需要傳輸大量的視頻信息，應(yīng)重點做好網(wǎng)絡(luò)寬帶傳輸速率的控制。并且，要提高數(shù)據(jù)傳輸過程的安全性與可靠性，避免因為外力因素被盜竊或者改動，為電梯運行管理提供真實可靠的信息依據(jù)。

圖1　電梯遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)框架

三、電梯遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計要點

1.系統(tǒng)框架設(shè)計

為滿足電梯遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)實時、穩(wěn)定以及準(zhǔn)確采集數(shù)據(jù)信息的要求，系統(tǒng)設(shè)計時需要重點針對數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)安全性與可靠性進行分析，并提高監(jiān)控界面交互友好性，滿足實際應(yīng)用需求。如圖1所示為系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)圖，可確定下位機安裝于電梯控制柜內(nèi)，通過標(biāo)準(zhǔn)24V電源供電，采用CAN通信與電梯主控板實現(xiàn)實時通信。上位機通過LabWindows/CVI開發(fā)工具、C語言編程開發(fā)設(shè)計，可實現(xiàn)數(shù)據(jù)監(jiān)測與電梯監(jiān)控操控。從功能角度來看，可以將系統(tǒng)分為兩部分，一部分通過數(shù)據(jù)采集器完成電梯信息的解析處理，并利用以太網(wǎng)傳輸給遠(yuǎn)程監(jiān)控中心，最后在監(jiān)控界面上顯示電梯運行狀態(tài)。另一部分則是遠(yuǎn)程監(jiān)控中心以電梯運行狀態(tài)信息為依據(jù)，對其狀態(tài)進行分析與判斷，確定應(yīng)該發(fā)出的操作指令，并且數(shù)據(jù)采集器能夠通過以太網(wǎng)來接收遠(yuǎn)程監(jiān)控中心的質(zhì)量，最后通過CAN通信向電梯控制系統(tǒng)下達(dá)命令[5]。

2.硬件系統(tǒng)設(shè)計

對電梯遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)硬件部分進行設(shè)計，需要將重點放在下位機硬件電路方面，基于ARM嵌入式系統(tǒng)硬件設(shè)計，從微處理器電路設(shè)計以及外圍電路設(shè)計兩個方面來進行。對于整個系統(tǒng)來講，數(shù)據(jù)采集設(shè)備為關(guān)鍵設(shè)計點，決定著數(shù)據(jù)信息采集、分析處理以及傳輸質(zhì)量，通過可靠設(shè)計，來實現(xiàn)現(xiàn)場與遠(yuǎn)程監(jiān)控管理平臺的可靠連接，實現(xiàn)電梯遠(yuǎn)程檢測與控制功能。在進行設(shè)計時，需要保證數(shù)據(jù)采集器自身功能的完善性以及穩(wěn)定性，不僅要針對微處理模塊進行分析，還需要將電源穩(wěn)定性以及通信電路可靠性作為要點，以滿足實際應(yīng)用需求為目的，做好細(xì)節(jié)控制。

3.軟件系統(tǒng)設(shè)計

下位機軟件設(shè)計時需要保證CAN通信收發(fā)的可靠性，對CAN通信手法、以太網(wǎng)通信收發(fā)以及數(shù)據(jù)解析進行編程，保證整體軟件基礎(chǔ)功能的實現(xiàn)。即下位機與電梯主控制板進行CAN通信，對電梯運行數(shù)據(jù)進行可靠接收，并且要對相關(guān)數(shù)據(jù)進行分析處理，最后通過以太網(wǎng)將處理后結(jié)果傳輸給上位機，管理人員便可以通過上位機的人機交互界面確認(rèn)電梯實時運行狀態(tài)，根據(jù)實際情況來做出相應(yīng)動作。其中，經(jīng)過對監(jiān)控數(shù)據(jù)的分析后，管理人員可以根據(jù)需求來操作人機界面按鈕，通過以太網(wǎng)向下位機傳達(dá)操作指令，并由下位機來對數(shù)據(jù)進行解析，利用CAN通信發(fā)送到電梯主控制板，最終通過電梯主控系統(tǒng)完成的電梯運行指令，實現(xiàn)對電梯運行狀態(tài)的操控。

對于下位機軟件的設(shè)計，可分為三個步驟：第一，編寫CAN控制器驅(qū)動與應(yīng)用層初始化，打開CAN控制器中斷處理，順利接收CAN發(fā)送的數(shù)據(jù)后將其存儲到數(shù)據(jù)緩存區(qū)內(nèi)。第二，編寫以太網(wǎng)控制器驅(qū)動。即以移植UIP協(xié)議的方式，完成以太網(wǎng)應(yīng)用層的初始化，打開以太網(wǎng)中斷，順利接收數(shù)據(jù)后存儲到緩存區(qū)內(nèi)。第三，數(shù)據(jù)命令協(xié)議處理模塊編寫。對兩個緩存區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)進行處理，解析后得到相應(yīng)信息，并進行打包進行發(fā)送，完成遠(yuǎn)程監(jiān)控界面與電梯控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信，按需實現(xiàn)電梯的實時監(jiān)測與控制。

4.系統(tǒng)調(diào)試運行

在完成整個遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計后，需要對硬件和軟件系統(tǒng)分別調(diào)試，最后進行系統(tǒng)整體測試。即連接硬件電路與電梯主控制板，確認(rèn)供電狀態(tài)，存在異常需要切斷電源。將模擬電梯外呼平臺與電梯主控制板進行可靠連接，觀察供電狀態(tài)，并確定CAN通信是否存在異常。最后在PC上將上位機軟件打開，軟件可打開并且網(wǎng)絡(luò)指示燈亮，判斷系統(tǒng)正常運行。

四、結(jié)束語

對電梯遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)進行設(shè)計分析，以滿足實際運行需求為目的，確定系統(tǒng)整體框架后，對其硬件系統(tǒng)與軟件系統(tǒng)進行設(shè)計，保證可以有效收集電梯運行信息，并順利傳輸給控制中心，滿足電梯實時監(jiān)控與動態(tài)管理的要求。

[1]劉金.基于CAN通信和以太網(wǎng)的電梯遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)研發(fā)[D].蘇州大學(xué),2014.

[2]郭新宇.基于遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸?shù)碾娞荼O(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D].蘇州大學(xué),2014.

[3]慕偉.電梯遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)研究[D].長安大學(xué),2013.

[4]王亞婷.基于GPRS的電梯遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計[D].南京理工大學(xué),2013.

[5]商曉.基于物聯(lián)網(wǎng)的電梯遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的研建[D].北京林業(yè)大學(xué),2012.

[6]徐行健.多電梯遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[D].南京理工大學(xué),2009.