基于3G网络构架下的电梯远程监控与实时诊断系统研究

龚东舫

引言：电梯远程监控系统是当今电梯控制领域的先进技术，是继PLC系统硬件结构控制系统和VVVF调速系统之后又一次大的技术进步。PLC控制成功地解决了困扰电梯行业的可靠性问题，而VVVF调速系统则成功地解决了电梯运行舒适感的问题。采用电梯远程监控系统意味着可以为用户提供高层次的服务。本文主要基于3G网络构架下的电梯远程监控与实时诊断系统研究。

远程监控系统是维保单位提高服务质量的重要工具，一个维修保养单位如果安装了远程监控系统，维修保养工作将会变被动保养为主动保养，可使用户故障停梯时间大大缩短，从而提高一个服务档次，维保单位可使用户感到其技术实力十分雄厚，将电梯委托其维修保养很放心，拥有远程监控系统，对承接电梯保养业务，洽谈电梯改造工程以及代理销售电梯都有很大帮助[1]。

一、系统概述

电梯远程监控与实时诊断系统的主要目的是对在用电梯进行远程数据维护、远程故障诊断及处理故障的早期预告及排除以及对电梯运行状态（群控效果、使用频率、故障次数及故障类型）进行统计与分析等。由于各个远程监控系统的生产厂家的不同以及用户要求的差异，具体到每一种远程监控产品的功能也有所不同。电梯远程监控与实时诊断系统结构如下图1所示。

二、电梯远程监控系统的功能

（一）监视与控制

远程监控系统包括远程监视与远程操作控制，完成下述功能。①数据采集程序 完成电梯状态信号的采集工作，此程序又包括两个子程序：通信程序，数据采集、存储程序。通信子程序完成主监测计算机与数据采集模块的通信任务，包括设置模块地址、波特率、校验状态等；数据采集、存储子程序则主要用于采集并存储数据。②监测子程序 完成电梯运行状态的监测，包括电梯运行方式：自动、司机、检修、消防、电梯运行状态；开梯、安全、急停、门锁、开门、关门、关门到位（门区）、超载、呼梯、运行、定向、层楼指示、上下行指示，并对数据库中提供的实时数据进行异常判断。③提供实时的图形界面监控窗口。服务器可同时提供显示多台电梯的全中文、图型化、动态的监控界面，操作员可直观观察到该电梯的输入输出端口、电梯位置、门状态以及呼梯状态等，如果电梯正在运行，则可动态观测到电梯的运行状态。操作员通过该监控窗口，可进行远程的故障诊断[2]。

（二）图像监视

在电梯轿厢内安装摄像头，通过一定的传输网络，服务中心可直观地看到轿厢内的图像。其主要目的是防止恶意的操作与犯罪，而且其传输距离受到传输网络的影响一般为同轴电缆不会太远，常用于智能楼宇的自动保安系统的联网。只能算作是真正意义上的远程监控系统的补充。

（三）故障处理

（1）提供故障信息记录库。主动侦测电梯有无异常，并将故障信息传送回监视中心，得以指挥服务人员迅速前往检修，往往在客户还没有发觉电梯故障之前，网点服务员就已经修复完成。服务器将前端机发来的故障信息包展开后，存储在故障信息数据库中，供操作员随时查看。该数据库包括故障类型、故障时间、故障楼层等内容，即使计算机关机，故障记录也不会丢失，操作员可以删除任何过时的故障记录。

（2）提供用户档案信息库。服务器中设置了一个电梯用户档案数据库，并提供了针对该数据库的高级数据库操作功能。操作员可随时更新数据库内容，并可根据前端机发来的信息，从该数据库中查找出有关这台电梯的详细资料。

（3）及时安抚处理、防止意外。万一乘客被困在轿厢内时，轿厢内会自动播放安抚语音，经由对讲机告知已出动救援，缓和乘客焦躁的情绪，并提醒乘客勿贸然自行脱困，以免发生意外，防止危险事故的发生。被困在轿厢内的乘客还可以通过引导语音和监视中心直接通话，让乘客能更加安心地等待救援。

（四）其他功能

（1）支持高级电源管理功能。当服务中心无人值守时，服务器可进入休眠（低功耗）状态，此时，来自MODEM远程呼叫信号可将服务器自动唤醒。

（2）支持信息自动转发。当服务中心无人值守时，可以通过设定，将前端机传来的信息自动转发到用户指定的计算机、电话机上，利用此功能可实现不需要24h专人值守的招修热线。

（3）支持对前端机进行远程拨号设置。服务器可以远程设置前端机拨号的号码，即如果服务中心的电话号码发生变更，操作员无须到现场，在服务中心就可以远程设置前端机的向服务中心拨号的电话号码。在服务中心还可以远程设置前端机自动呼叫维修人员手机的号码，维修人员收到前端机打来的电话后，根据电话号码就可知道是哪台电梯出了故障，以便及时进行处理。

三、电梯远程监控系统的软件

系统软件由三部分构成：数据采集程序、监测程序、专家系统诊断程序。

（一）数据采集程序

数据采集程序完成电梯状态信号的采集工作，此程序又包括两个子程序、通信程序、数据采集、存储程序。通信子程序完成主监测计算机与数据采集模块的通信任务，包括设置模块地址、波特率、校验状态等；数据采集、存储子程序则主要用于采集并存储数据。

（二）监测程序

监测子程序完成电梯运行状态的监测，包括电梯运行方式：自动、司机、检修、消防、电梯运行状态；开梯、安全、急停、门锁、开门、关门、关门到位、超载、呼梯、运行、定向、层楼指示、上下行指示，并对数据库中提供的实时数据进行异常判断[3]。

（三）专家系统诊断程序

当监测程序发现有故障时，发出故障报警，管理人员便可起动专家系统结构专家系统程序，专家系统诊断程序的结构如图2所示。

（1）知识库是专家系统的核心之一，其主要功能是存储和管理专家系统中的知识，适当的知识表示是建立知识库系统的关键，常见的知识表示方法有：产生式规则表示法、语义网表示法、框架表示法、概念图表示法，等等。

（2）推理机是专家系统的另一核心，推理机实质上是一组计算机程序，其主要功能是协调控制整个系统，决定如何选用知识库中的有关知识，对电梯故障进行判断推理。系统采用深度优先搜索策略，以电梯的所有故障集作为一个状态空间，在此状态空间中所有故障由一棵倒置的故障树表示。

（3）数据库是专家系统中用于存放反映系统当前状态事实数据的“场所”。系统数据库分为动态数据库和静态数据库两种，诊断数据主要来源于实时检测数据，系统在工作时定时检测各采样点的数据，并存入动态数据库[4]。

（4）故障查询机构：为用户提供了电梯的常见故障、有关电梯的知识。

（5）知识获取机构：负责管理知识库中的知识，包括知识的修改、删除、更新，并对知识的完整性和一致性进行维护，系统中知识的获取通过两个途径：直接输入知识，利用自学习能力。根据每次诊断后的结果，更新数据，如原因置信度等。

（6）人机界面实现用户与系统的交互，系统采用符合WINDOWS标准的界面形式，使用户可以通过菜单选择和屏幕提示，方便地进行电梯运行监测、电梯故障诊断等操作，专家也可通过人机界面补充给专家系统新的知识、经验。

四、结束语

总之，本系统主要由前端机随时采集电梯的运行状态和有关信息，在电梯发生故障时，通过3G网络将故障信息传送给中心计算机。维护人员可以在中心计算机上通过3G网络接通前端机，通过监控窗口可以直观地观察到任意电梯的动态运作信息，并可以进行远程的故障查找或操作。

参考文献

[1]张进进.电梯安全性远程监控技术与故障诊断分析[J].信息通信，2013，04：280-281.

[2]伊新，宋长亮.基于GPRS和物联网技术的电梯远程监控系统[J].电子世界，2013，08：14-15.

[3]郑永康，陈俊武，李强.基于3G+Internet网络的电梯远程监控系统设计[J].计算机时代，2013，07：32-35.

[4]徐叶，袁敏，李国军.嵌入式Web服务器远程监控系统的设计与实现[J].计算机与现代化，2013，02：94-98.

（作者单位：湖南省特种设备检验检测研究院常德分院）