電梯遠程監(jiān)控系統(tǒng)

1、電梯遠程監(jiān)控系統(tǒng)電梯遠程監(jiān)控系統(tǒng)(Remote Elevator Monitoring System, REMS)，是指某個區(qū)域(一 幢大樓，一群大樓，一個小區(qū)，一個城市等)中安裝多部電梯后，對這些電梯進行集中遠 程監(jiān)控，并對這些電梯的數(shù)據(jù)資料進行管理、維護、統(tǒng)計、分析、故障診斷及救援。其目 的是對在用電梯進行遠程維護，遠程故障診斷及處理，故障的早期診斷與早期排除，以及 對電梯的運行性能及故障情況進行統(tǒng)計與分析，以利于不同部門利用該系統(tǒng)進行有效的監(jiān) 控與管理。目前電梯遠程監(jiān)控系統(tǒng)主要存在的問題是因為不同廠家的不同標準而產(chǎn)生的監(jiān) 控系統(tǒng)開放性相對較低，因而對系統(tǒng)的標準化提出了更高要求。針對這些現(xiàn)

2、狀，本文以開 發(fā)適用于不同廠家不同型號電梯的遠程監(jiān)控系統(tǒng)為目的，融合多種技術(shù)，提出由終端控制 器、傳輸網(wǎng)絡(luò)和監(jiān)控平臺組成的電梯遠程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計方案。文中對終端控制器的開發(fā) 與設(shè)計進行了詳細論述，硬件上以ARM微控制器LPC2378為核心，外擴RS. 232、RS. 485、 Modem、USB以及雙以太網(wǎng)接口，以實現(xiàn)對不同電梯接口的數(shù)據(jù)采集；軟件上設(shè)計了功能接 口程序、多協(xié)議接口轉(zhuǎn)換程序，制定了統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，實現(xiàn)了電梯監(jiān)控數(shù)據(jù)的標準化。 同時具體介紹了監(jiān)控平臺上動態(tài)數(shù)據(jù)交換、電梯運行狀態(tài)實時監(jiān)控、Web發(fā)布等功能的設(shè) 計與開發(fā)。并最終給出了系統(tǒng)的調(diào)試結(jié)果。本文構(gòu)建的多電梯遠程監(jiān)控系統(tǒng)對組建

3、區(qū) 域性多電梯監(jiān)控系統(tǒng)、推進電梯監(jiān)控系統(tǒng)標準化有重要的實際意義。關(guān)鍵詞：電梯遠程監(jiān)控嵌入式系統(tǒng)協(xié)議轉(zhuǎn)換監(jiān)控軟件組態(tài)軟件1緒論1. 1背景介紹近年來，隨著計算機技術(shù)和通訊技術(shù)的發(fā)展以及互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的普及，通過專用網(wǎng)絡(luò)進 行數(shù)據(jù)傳輸在各個領(lǐng)域的應(yīng)用已日益廣泛，電梯的遠程監(jiān)控技術(shù)便是其中一例【1】。電 梯遠程監(jiān)控系統(tǒng)(Remote Elevator Monitoring System， REMS)，是指某個區(qū)域(一幢大樓， 一群大樓，一個小區(qū)，一個城市等)中安裝多部電梯后，對這些電梯進行集中遠程監(jiān)控， 并對這些電梯的數(shù)據(jù)資料進行管理、維護、統(tǒng)計、分析、故障診斷及救援。其目的是對在 用電梯進行遠程維護，

4、遠程故障診斷及處理，故障的早期診斷與早期排除，以及對電梯的 運行性能及故障情況進行統(tǒng)計與分析，并在分析的基礎(chǔ)之上選擇合理的運行方案121。總 之安全可靠、運行穩(wěn)定、界面友好、管理便捷已日益成為如今電梯監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展的主流方 向。1. 2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀【3】目前，我國的電梯業(yè)發(fā)展迅速，據(jù)統(tǒng)計近幾年來全行業(yè)共生產(chǎn)各類電梯數(shù)十萬臺，且 每年都在遞增，2021年年產(chǎn)量達到24. 31萬臺。同時出現(xiàn)了一批專業(yè)化配套件生產(chǎn)企業(yè)。 目前國內(nèi)對電梯的維護與管理主要采用的是定期上門保養(yǎng)，發(fā)生故障時電話召修的傳統(tǒng)方 式，但這種方式越來越不適應(yīng)時代的發(fā)展要求，原因有：電梯的數(shù)量增多，維修人員少，不能及時趕到故障電梯的

5、現(xiàn)場。電梯內(nèi)缺乏有效的通信工具，維修部門既不了解故障現(xiàn)狀又不能提供必要的安撫， 使被困人員承受著巨大的身心壓力。不能及時地提供對電梯日常運行的記錄和監(jiān)測資料，增加了分析與排除故障的難 度，大大延長了維修的時間。電梯的遠程監(jiān)控技術(shù)正是基于以上原因而出現(xiàn)的，電梯遠程 監(jiān)控技術(shù)是隨著計算機控制技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生的電梯控制領(lǐng)域的前沿技術(shù)。1. 2. 1國內(nèi)外現(xiàn)狀及存在問題目前國外的大型電梯企業(yè)都有了成熟的電梯遠程監(jiān)控系統(tǒng)，例如蒂森公司的遠程監(jiān)控 系統(tǒng)具有控制電梯的功能，能檢測和識別濫用或者誤操作緊急呼救功能，能較好的掌握電梯的運行情況，并進行分析與處理，轉(zhuǎn)化為圖表來顯示各行駛方向和每層樓的

6、呼叫次 數(shù)，呼叫與事件處理曲線等；自動故障報警，該系統(tǒng)可以同時監(jiān)控電梯，自動扶梯以及樓 內(nèi)其它設(shè)備：但是該系統(tǒng)僅適用于蒂森公司的電梯和扶梯。奧的斯公司的遠程監(jiān)控中心 (RME)是奧的斯公司自行開發(fā)的電梯監(jiān)控系統(tǒng)，具有分級報警的功能(乘客被困報警，自動 故障報警和電梯運行表現(xiàn)報警)。RME系統(tǒng)自動發(fā)出電梯服務(wù)中斷的訊號，顯示地點，性質(zhì)， 問題以及乘客的狀況資料，當電梯運行表現(xiàn)不符合預(yù)定的界限時，系統(tǒng)發(fā)出偏差信號。 KNOE公司的EMC監(jiān)控指令系統(tǒng)通過MODME和標準電話線實現(xiàn)電梯和自動扶梯的遠程實時監(jiān) 控，具有較好的運行數(shù)據(jù)庫管理分析功能，可以將指定時間段內(nèi)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為直觀形象的 圖表；具有獨特

7、的運行記錄回放功能，有助于故障查詢診斷【4卅。以上這些電梯遠程監(jiān) 控系統(tǒng)相對來說都具有一些代表性，是國外的電梯遠程監(jiān)控比較常見的方式，這些系統(tǒng)普 遍的特點就是專用性很強，開放性、通用性與其功能發(fā)展程度不相匹配，無法支持其他公 司的電梯系統(tǒng)。這種現(xiàn)狀也大大增加了監(jiān)控系統(tǒng)區(qū)域運營的成本。在國內(nèi)，已經(jīng)有了關(guān)于 電梯遠程監(jiān)控的研究。但起步較晚，具有自主版權(quán)的成熟的產(chǎn)品也比較少。由于電梯遠程 監(jiān)控系統(tǒng)是涉及到電梯控制、計算機控制、現(xiàn)場總線、網(wǎng)絡(luò)通訊、多媒體技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技 術(shù)以及WINDOWS平臺下面向?qū)ο蟮母呒壵Z言編程等多個專業(yè)的較大的系統(tǒng)工程，技術(shù)難度 較大，同時還需考慮到與各個廠家的電梯控制系統(tǒng)(包

8、括微機控制系統(tǒng)、PLC控制系統(tǒng)以及 早期的繼電器控制系統(tǒng))的接口問題等諸多因素，因此，現(xiàn)在國內(nèi)的電梯監(jiān)控系統(tǒng)的同類 產(chǎn)品中，在開放性、統(tǒng)一性和實時性等方面同樣存在著很大的不足【兀?？偨Y(jié)下來，主要 由以下問題：開放性相對較低，沒有統(tǒng)一的標準化協(xié)議。功能簡單，如只能進行簡單的電梯運行狀態(tài)監(jiān)控、同時監(jiān)控的電梯數(shù)量少、不能 進行電梯故障的早期預(yù)警。界面簡單、單一，監(jiān)控信號量少；只能對電梯狀態(tài)進行監(jiān)控，而不能采集電梯轎 廂中的圖像與聲音。適用電梯種類少，或者是不能兼容不同類型的電梯。（5）多采用RS. 232或RS. 485總線傳輸，或采用兩級結(jié)構(gòu)的Modem傳輸，系統(tǒng)的實 時性與可靠性相對較低。1.

9、2. 2目前電梯監(jiān)控系統(tǒng)的分類隅J電梯的監(jiān)控系統(tǒng)需實時反饋電梯的操作、運行 及故障信息，要求安全可靠、運行穩(wěn)定、界面友好、管理便捷，其實時采集的電梯信號包 括：（1）電梯操作狀態(tài)信息，如檢修、正常、司機、消防等；（2）電梯運行狀態(tài)信息，如樓層顯示、上/下行、開/關(guān)門等；（3）井道信息，如平 層、端站、限位等；（4）各種故障信息。目前電梯的監(jiān)控系統(tǒng)大約分三類：（1）大部分品牌電梯都有自己開發(fā)的監(jiān)控系統(tǒng)，這些系統(tǒng)都包括不同的通信方式，不 同的硬件接口，能較好的實現(xiàn)多臺電梯的運行監(jiān)視和一些基本的遠程控制。但是此類產(chǎn)品 由于銷量有限，一般價格很貴，能消費的客戶很少。（2）用PLC構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)通信監(jiān)控。P

10、LC可以很方便的構(gòu)成系統(tǒng)，開發(fā)此類系統(tǒng)完全省去 了硬件開發(fā)的成本，只要軟件開發(fā)成熟即可開工安裝，而且系統(tǒng)一般采用標準的通信接口， 很容易與建筑的其它智能設(shè)備一起構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，但是電梯控制要附加PLC并且連帶相應(yīng)的通 信單元，成本較高。目前隨著PLC的價格不斷下降，也不失一個好方法。（3）用單片機構(gòu)成一個獨立的采樣通信單元，形成一個二級監(jiān)控系統(tǒng)，此類監(jiān)控在初 期的開發(fā)成本包括軟硬件，開發(fā)成本較高，但形成系統(tǒng)后，再銷售的成本就很低了。但是 由于市場不大，難以形成規(guī)模，還有此類系統(tǒng)由于不采用標準配件，今后維護的難度，成本較高。1. 2. 3多電梯遠程監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢191多電梯遠程監(jiān)控在電梯遠程監(jiān)控的

11、基礎(chǔ)上，融合了的最優(yōu)控制，是一種基于時間最優(yōu)、 能量最優(yōu)的動態(tài)綜合最優(yōu)化策略。因此，多電梯遠程監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢為：（1）遠程監(jiān) 控系統(tǒng)協(xié)議開放化采用統(tǒng)一開放的協(xié)議標準，可以在同一系統(tǒng)中采用多種品牌的電梯，并對其進行監(jiān)控， 無須二次開發(fā)轉(zhuǎn)換協(xié)議。（2）遠程監(jiān)控系統(tǒng)節(jié)能化從靜態(tài)的電梯交通配置到動態(tài)的多電梯群控系統(tǒng)，電梯的能耗指標往往被忽視。統(tǒng)計 數(shù)據(jù)表明，電梯的能耗約占大樓綜合能耗的3/7,與電梯群控系統(tǒng)的性能直接相關(guān)。因此， 節(jié)能目標將是多電梯遠程監(jiān)控系統(tǒng)必須考慮的關(guān)鍵目標。（3）遠程監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化電梯群控系統(tǒng)將與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合，用網(wǎng)絡(luò)把各地的電梯監(jiān)管起來進行遠程監(jiān)控。（4）監(jiān)控系統(tǒng)產(chǎn)品市場化

12、未來電梯監(jiān)控系統(tǒng)的研究將側(cè)重于商品系統(tǒng)的開發(fā)，即面對需求面向市場。1. 3課 題的意義和內(nèi)容本課題主要設(shè)計開發(fā)適用于不同廠家不同型號電梯的遠程監(jiān)控系統(tǒng)：通過對一些關(guān)鍵 技術(shù)，如ARM及多路數(shù)字信號采集處理技術(shù)、多端口協(xié)議轉(zhuǎn)換技術(shù)、系統(tǒng)抗干擾設(shè)計技術(shù)、 動態(tài)數(shù)據(jù)交換技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)組建技術(shù)等的研究，構(gòu)建出多電梯遠程監(jiān)控系統(tǒng)；該系統(tǒng)包括 可采集電梯運行信息并進行協(xié)議轉(zhuǎn)換的終端控制器，可傳輸數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，可進行動態(tài) 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、遠程登錄、功能完善、運行穩(wěn)定的監(jiān)控軟件。電梯終端控制器所要實現(xiàn)的基 本功能如下：實時采集電梯的運行狀態(tài)信息(方向、層站、呼梯、安全回路、操作方式、門系統(tǒng)、 井道信號等);實時采集

13、電梯的各種故障信息(變頻器故障、門故障、安全回路故障、井道故障 等)；(3)實時采集的電梯信息在微處理器內(nèi)部進行處理，以一定格式存放在指定區(qū)域， 并進行協(xié)議轉(zhuǎn)換便于發(fā)送：電梯信息采集前端機應(yīng)當具有多種接口方式。電梯監(jiān)控軟件的基本功能如下：(1)動態(tài)數(shù)據(jù)交換，處理終端控制器通過通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送的電梯信息數(shù)據(jù)；(2)實時顯 示電梯狀態(tài)及運行參數(shù)，包括電壓、電流、電機轉(zhuǎn)速等；(3 )實時報警、事件記錄及歷史 趨勢曲線功能：(4)基于C/S架構(gòu)的Web發(fā)布功能，用戶可以遠程登錄監(jiān)控電梯狀態(tài)。1. 4本論文 的工作本論文主要完成以下工作：對嵌入式系統(tǒng)接入以太網(wǎng)方案的進行比較，結(jié)合本監(jiān)控系統(tǒng)的特點采用用硬件協(xié)

14、議棧 芯片實現(xiàn)TCP / IP協(xié)議的方案，提高嵌入式系統(tǒng)接入以太網(wǎng)的開發(fā)效率。為了提高網(wǎng)絡(luò)系 統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，本系統(tǒng)采用備份環(huán)形局域網(wǎng)連接結(jié)構(gòu)，增強了系統(tǒng)的抗干擾能力。 完成多電梯遠程監(jiān)控系統(tǒng)終端控制器硬件設(shè)計的整個過程。完成多電梯遠程監(jiān)控系統(tǒng)終端控制器的軟件設(shè)計工作，包括各個功能接口的驅(qū)動設(shè)計、 應(yīng)用層不同接口協(xié)議統(tǒng)一轉(zhuǎn)換為TCP / IP協(xié)議的實現(xiàn)。完成多電梯遠程監(jiān)控系統(tǒng)終端控制器的監(jiān)控軟件開發(fā)工作，包括數(shù)據(jù)處理、功能模塊 開發(fā)、web發(fā)布功能調(diào)試。1. 5論文章節(jié)安排本文的主要章節(jié)安排如下：第一章：緒論。主要介紹了課題提出的背景、研究意義以及國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀，最后 給出本論文的主要工

15、作。第二章：多電梯遠程監(jiān)控系統(tǒng)總體設(shè)計。介紹了監(jiān)控系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)，并提出監(jiān)控系 統(tǒng)設(shè)計的總體方案，包括硬件總體方案和軟件總體方案。第三章：多電梯遠程控制系統(tǒng)終端控制器硬件設(shè)計。根據(jù)硬件總體設(shè)計方案，詳細介 紹了硬件的實現(xiàn)，包括微控制器單元設(shè)計、功能接口設(shè)計和以太網(wǎng)接口設(shè)計三部分。第 四章：多電梯遠程控制系統(tǒng)終端控制器軟件設(shè)計。根據(jù)軟件總體設(shè)計方案終端控制器設(shè)計 部分，詳細介紹了終端控制器軟件的實現(xiàn)，包括各個功能接口驅(qū)動，以及協(xié)議轉(zhuǎn)換和主函 數(shù)的開發(fā)與實現(xiàn)。第五章：多電梯遠程監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控軟件的設(shè)計與實現(xiàn)。根據(jù)軟件總體設(shè)計方案監(jiān)控 軟件設(shè)計部分，本章詳細介紹了監(jiān)控軟件的實現(xiàn)，包括數(shù)據(jù)處理和動態(tài)數(shù)據(jù)

16、交換的實現(xiàn)、 監(jiān)控界面及功能模塊設(shè)計。第六章：系統(tǒng)運行與總結(jié)。描述了以太網(wǎng)接口的調(diào)試，協(xié)議轉(zhuǎn)換測試、監(jiān)控界面的功 能測試及web發(fā)布測試。同時總結(jié)全文，指出系統(tǒng)可改進擴展之處。2多電梯遠程監(jiān)控系 統(tǒng)總體設(shè)計及其相關(guān)技術(shù)2. 1整體結(jié)構(gòu)及功能多電梯遠程監(jiān)控系統(tǒng)作為對電梯進行監(jiān)控的一種手段，在電梯的日常運行中的所起作 用日益明顯，它是電梯能夠安全高效的運行的前提和基礎(chǔ)，是電梯企業(yè)對產(chǎn)品原有控制系 統(tǒng)的延伸和發(fā)展，是針對原有監(jiān)控系統(tǒng)所存在的缺陷以及電梯行業(yè)所面臨的問題和提出的 要求【1J。電梯監(jiān)控系統(tǒng)融合多種技術(shù)，它的應(yīng)用，使得電梯生產(chǎn)企業(yè)、質(zhì)檢部門、監(jiān)控 用戶等能夠通過該系統(tǒng)對在分布各地的電梯產(chǎn)品

17、進行適時的，準確地監(jiān)控，一方面方便了 企業(yè)和用戶對電梯運行情況的維護，另一方面也加強了企業(yè)對產(chǎn)品資料和數(shù)據(jù)的收集和處 理功能，同時也使質(zhì)檢部門的監(jiān)控更加便捷。2. 1. 1結(jié)構(gòu)概述本文所設(shè)計的多電梯遠程系統(tǒng)由終端控制器、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、監(jiān)控平臺三部分組成。終端 控制器采用ARM控制器LPC2378芯片設(shè)計了數(shù)據(jù)采集及協(xié)議轉(zhuǎn)換器，包含RS 一 232接口、 RS. 485接口、USB接口、Moden接口、以太網(wǎng)接口，根據(jù)不同的現(xiàn)場狀況，采取不同的數(shù) 據(jù)采集方式，任何一種接口采集數(shù)據(jù)后統(tǒng)一轉(zhuǎn)換成以太網(wǎng)接口的標準協(xié)議數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。網(wǎng) 絡(luò)系統(tǒng)是整個監(jiān)控的骨架。在需要監(jiān)控的小區(qū)內(nèi)部通過終端控制器的以太網(wǎng)接口構(gòu)建了

18、局 域網(wǎng)，并負責協(xié)議轉(zhuǎn)換功能的實現(xiàn)，而各個小區(qū)與區(qū)域間則利用互聯(lián)網(wǎng)進行數(shù)據(jù)交換，從 而構(gòu)成了整個系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)化是電梯監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢，電梯上的信息可以通 過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)快速傳輸，如現(xiàn)場視頻信息等；音頻系統(tǒng)的語音數(shù)據(jù)也是通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在局域 網(wǎng)內(nèi)廣播。系統(tǒng)采用硬件協(xié)議棧芯片實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，內(nèi)嵌交換機功能，具有兩個以太網(wǎng)接 口，并且采用帶備份通路的環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)組網(wǎng)，提高了系統(tǒng)的可靠性。監(jiān)控平臺，使用VB6. 0 開發(fā)了 DDE的數(shù)據(jù)解析程序，同時使用北京三維力控公司提供的力控Foreeeontro16. 1 軟件下編制監(jiān)控程序，可以實現(xiàn)對電梯終端控制器所采集信息的接收、處理；并且采用了 可視化軟件編程，提供了一個全中文、圖形化、動態(tài)化的監(jiān)控界面，針對不同的用戶（小 區(qū)監(jiān)控用戶、質(zhì)檢部門等）、不同的管理權(quán)限，在不同的地點可以很輕松的對電梯運行情 況進行實時監(jiān)控，以便利于隨時處理故障和維護電梯。并且記錄報警、故障信息和進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計，對電梯總體運行情況進行掌控。同時，監(jiān)控平臺的web發(fā)布功能，可以實現(xiàn)用戶 通過Intemet遠程登錄監(jiān)控系統(tǒng)，在緊急狀況下對監(jiān)控系統(tǒng)的遠程操控。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2.1.1所示：圖2.1.1 多電梯控制系統(tǒng)2.