電梯實時監控與故障報警系統設計初探

黃明照

摘 要：自從電梯出現以來，人們在樓層間的上下移動變得更加方便快捷，其對人們日常工作和生活所帶來的便利作用顯而易見。但隨著而來的電梯安全事故也使得人們開始意識到加強對電梯實時監控和故障報警的重要性。在這一背景下，本文將嘗試從硬件和軟件兩個方面出發，對電梯實時監控與故障報警系統設計進行簡要分析研究，希望能夠為完善電梯實時監控與故障報警系統提供相應設計思路。

關鍵詞：電梯 實時監控 故障報警

中圖分類號：TP277 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）04（c）-0107-02

通過設計電梯實時監控與故障報警系統，一方面可以對電梯的實際運行狀態進行24小時不間斷動態監控，方便人們準確掌握電梯運行情況和使用性能。另一方面系統根據采集獲取的相關數據，在對其進行深入挖掘分析下可以準確掌握電梯的故障信息，并及時向工作人員發出報警信號提醒其注意，從而有效保障電梯運行質量，避免出現電梯安全事故。因此研究電梯實時監控與故障報警系統設計具有十分重要的現實意義。

1 電梯實時監控與故障報警系統硬件設計

1.1 核心處理器

在電梯實時監控與故障報警系統當中，核心處理器芯片對系統的開發設計以及具體使用性能等均有著至關重要的影響作用。因此為了使得系統能夠對采集得到的信息數據進行及時處理，并保障系統能夠長時間實現正常、穩定運行，本文在對電梯實時監控與故障報警系統進行設計的過程當中選擇使用AVR微處理器作為系統的核心處理器。該處理器不僅價格低廉，有助于控制系統設計成本，同時還擁有強大的應用功能，其通過采用RISC指令集，能夠在有效控制功耗的情況下將多功能模塊進行有機集成，尤其是該核心處理器良好的擴展性使其可以充分貼合電梯實時監控與故障報警系統的設計需求[1]。

1.2 電路設計

為保障電梯實時監控與故障報警系統能夠隨時精準采集各關鍵時間信號，如電梯發生門區外停梯時間等，使得處理器可以實現高效運轉，在設計過程中本文加入了RTC即實時時鐘。通過選用DS1302芯片，并運用三線接口將其同微處理器進行同步通信，搭配運用突發方式，使得若干字節時鐘信號以及RAM數據只需進行一次傳輸即可，而為了保障實時時鐘的穩定運行，設計采用雙電源供電形式，即在設計主電源的同時也對備用電源進行設計。而在數據存儲器方面，本文在進行系統設計時，通過綜合考量包括系統設計要求等在內的眾多要素，最終選擇使用24C256芯片作為該系統數據存儲器。其通過12C總線接口在微處理器進行通訊的過程中，可以將IO使用要求和使用量降至最低，而總線自身的強大可擴容性使其可以隨時根據存儲容量需要進行擴容。

本文所設計的電梯實時監控與故障報警系統當中同時擁有RS232以及RS485通信口，分別同網絡傳輸以及擴展模塊相互連接，在Internet的傳輸作用下，系統中的數據采集裝置所獲取的關于電梯運行狀態的信息以及故障信息等，可以直接傳輸至監控平臺上，同時擴展模塊當中擁有維?？记谧x卡器等，可以負責對包括電梯振動等在內的各種信息和運行狀態進行實時分析。

電梯實時監控與故障報警系統所采集的各項信號參數是系統對電梯位置、運行速度等進行計算和判斷的根本基礎，需要使用專門的傳感器有效完成相關信號參數的精準采集。因此本文在進行系統設計時選擇通過將包括上下極限磁開關傳感器和上下平層光電開關傳感器等在內的多種傳感器組合在一起，利用光電隔離的方式使得各個傳感器所采集得到的信號參數可以直接傳輸至微處理器當中用以進行信號處理，根據最終的處理結果，系統中的LED指示燈將相應亮起用于對電梯故障狀態進行報警。為避免傳感器之間的相互影響，選擇在與轎廂對應的位置處安裝磁開關傳感器，而在電梯轎頂位置處安裝平層光電開關傳感器。

1.3 電源設計

通常情況下，在電梯工作場所中不僅擁有眾多電力設備，同時其普遍具有較強的電磁輻射，而本文設計的電梯實時監控與故障報警系統采用電池供電方式，因此為避免因供電不足導致系統無法正常使用，選擇在系統電源設計中使用開關電源與線性電源相互結合的方式，在經由開關電源達到降壓目的后，再利用線性電源模塊對其進行轉換，從而獲得系統最終所需工作電壓[2]。本文所設計的系統當中將LM2575電源芯片作為開關電源，并在其輸出位置處增加一個LC低通濾波器，該濾波器的主要構件分別為10uH電感以及100uF電容。這一開關電源采用buck拓撲結構DC/DC轉換芯片，在對電壓進行先降壓后轉換下，不僅能夠有效提高系統效率，同時還可以有效滿足低紋波要求。

2 電梯實時監控與故障報警系統軟件設計

2.1 系統運行流程

系統在啟動運行之后，首先需要對I/O、串口和定時器等眾多硬件進行初始化處理，并通過在系統運行過程中設定500ms延時以保障硬件資源的運行穩定性。隨后通過從EEPROM對系統參數進行讀取，初始化電梯實時監控與故障報警系統全局變量與參數，包括樓層校準參數等，此時通過登錄遠程管理中心，使得系統能夠進入到大循環狀態。首先，系統將讀取電梯上安裝的獨立傳感器信號，在完成信號參數采集和讀取之后，在此基礎上對樓層變化情況、電梯轎門所處開關狀態等在內的一系列信號參數進行精準邏輯判斷和計算。系統在對其進行優化整合后即可獲得實際電梯運行狀態參數，此時系統將自動對比獲取的電梯運行狀態參數和標準參數值，如果發現存在差異過大等問題，將判斷電梯存在故障，此時電梯實時監控與故障報警系統將立刻向信息管理平臺發出報警信息。由信息管理平臺負責根據實際情況下達重新修改系統監控報警裝置工作參數配置的指令，監控報警裝置在嚴格執行這一指令下即可實現對電梯各項故障的復位、重啟，進而有效排除電梯故障，實現電梯系統的正常穩定運行。

2.2 數據傳輸技術

電梯實時監控與故障報警系統無論是在對電梯進行動態全過程監控還是對電梯故障問題進行分析和報警，其均需要依托各項重要信號參數的采集和傳輸，從某種程度上來說，數據傳輸技術直接決定著系統的使用性能。雖然當前我國已經擁有較為成熟的電力線通訊技術，但由于其在傳輸距離方面具有明顯的局限性，并且在停電、備用電無法正常使用等特殊情況下，無法進行數據的正常傳輸。因此本文在進行系統設計的過程中選擇使用將無線數據傳輸和有線數據傳輸相互結合的方式，通過在電梯轎頂安裝故障采集器，并在電梯井道進行隨行通訊電纜拉線，并安裝拾音器、揚聲器、4G網絡視頻服務器等組成數據傳輸系統。從而使得系統可以無需受到傳輸距離、停電等影響進行海量數據的實時傳輸，以幫助實現電梯實時監控和故障報警功能。

3 結語

本文通過對電梯實時監控與故障報警系統設計進行分析研究，指出可以通過利用獨立傳感器、核心處理器等組成系統監控與故障報警硬件裝置，在利用RS232/RS485通訊技術和4G通訊技術等完成信號參數的采集和傳輸下，通過對其進行深入挖掘與分析，便可以準確掌握電梯位置、運行方向與速度等在內的具體運行情況。在將獲取得到的電梯運行狀態參數與標準值進行比較后即可判斷電梯是否存在故障問題，由系統發出相應的報警信息提醒工作人員注意，以此有效保障電梯的安全、穩定運行。

參考文獻

[1] 李義平.電梯安全遠程監控管理系統設計與開發[D].北京郵電大學，2017.

[2] 葛宏帥.基于J2EE的電梯運行參數遠程監控系統的設計與實現[D].沈陽工業大學，2016.

[3] 祁雷.基于物聯網的電梯典型故障監測及困人報警系統設計研究[D].新疆大學，2014.