电梯远程监控系统设计

2015-03-05常熟理工学院方浩然

电子世界 2015年17期

常熟理工学院浦炜陈启张梦方浩然

电梯远程监控系统设计

常熟理工学院浦炜陈启张梦方浩然

【摘要】针对电梯维修缓慢以及对故障反应较慢，维保费用高等问题，利用3G[a]网络技术基于C/S模式设计开发了一个适用于小规模用户的操作方便，功能齐全的电梯远程监控系统。该系统可以通过3G无线网络远程监控电梯的运行情况，具有自动监测故障和报警以及自动记录等功能。

【关键词】电梯；故障；3G；监控系统

1 引言

在经济高速发展的现代社会中，伴随着高层建筑数量的急剧增多，电梯已经成为一个必不可少的角色。它的可靠性和便利性联系着广大群众的财产利益和生命安全。电梯数量急剧增多，当故障发生时，因信息传送的不及时、不完整，以及不能及时提供电梯日常运行的状态记录，延长了维修的时间，增加了维护成本，效率低下，造成很大损失。电梯远程监控系统REM(Remote E1evator Monitor)[1]为电梯服务、监管部门提供了有力的支持，具有较大的实用价值和应用前景。

2 系统介绍

系统通过使用基于ARM Cortex A8的主板来获取并记录电梯的实时故障信息，并且通过建立在主板上的3G无线网络传送模块（数据发送端）自动把故障数据送给远程维修服务监控终端，并以手机短信方式发送给维修人员，缩短了维护服务反应的时间。

利用PC界面作为远程维修部门监控终端，在电梯发生故障时，监控人员可以及时获取故障信息并做出应急反应，以及查询电梯的运行状态。

系统的实现使电梯拥有自己的故障反馈系统，高效处理现实生活中电梯运行故障的及时反馈和维修存在的问题，系统架构如图1所示。

图1　电梯远程监控系统

3 系统硬件

系统主板使用Samsung Cortex-A8 S5PV210芯片，CPU采用45nm工艺制程，运行速度最大可达1G，处理器内部为64/32位总线结构，32/32KB一级缓存，512KB二级缓存，可以满足电梯运行信息采集和传送的要求。系统主板还包括3G通信模块（MG3732模块），信息采集模块。

MG3732模块：MG3732是中兴WCDMA/HSDPA/GSM/GPRS/EDGE模块，具有语音、短信、数据业务功能，数据业务下行峰值数据速率可达3.6 Mbit/s上行峰值数据速率384 Kbit/s，可以提供经济型高速互联网接入和无线数据等业务。

信息采集模块：参照电梯检测相关标准，直接从电梯控制系统获取故障信息。如自动扶梯自动人行道领域的PESSRAE相关联的标准GB/T 20438-2006《电气/电子/可编程电子安全相关系统的功能安全》，按其通讯标准采集。

4 系统方案

系统总体功能如图2所示。由电梯端的系统主板（ARM系统实现）实现对电梯数据的采集和分析，并通过3G模块将故障数据及时反馈给远程监控PC，同时发送短信给指定维护人员。远程监控端是运行于PC环境的监控程序，获取远程传回的故障数据进行保存并发出报警提醒，对辖区内的对台电梯进行管理，维护维修人员信息等。

图2　功能模块

4.1 ARM端功能

ARM系统运行嵌入式LinuxOS，利用C/C++结合Qt设计技术进行开发。实现监控（采集、传输数据、保存）应用程序的设计。

图3　监控终端人机交互界面

4.1.1 信息的采集

通过与电梯标准通讯接口数据的采集判断电梯开关门故障、停电故障、安全回路故障、电梯运行异常故障等。

4.1.2 数据处理

在ARM板上建立嵌入式数据库SQLite存储所采集的电梯运行信息，及时更新。在电梯发生故障时，通过3G网络模块发送故障信息给监控端，同时通过3G短信模块发送故障信息给ARM板所记录的维修人员。由于MG3732通过usb接口连接到开发板上，3G模块的USB接口在ARM端是以虚拟串口的形式存在的，ARM端的程序要和模组通讯，实际上是操作这个虚拟串口。在ARM中（移植的是LinuxOS）有usbcore和usbserial，加上pl2303芯片的驱动，在/dev目录下挂载为一个ttyUSB0的设备，使用一般的打开文件的API函数open打开ttyUSB0设备，进行read 和write操作。而短信的发送则根据数据库中的人员信息手机号发给指定维护人员，短信收发依据AT命令实现。

4.1.3 数据存储

系统中对故障的采集保存、区域内被控电梯的信息等都采用数据库进行管理。通过数据库可以比较方便地保存、更新维护人员信息，用于监控端数据保存和分析。同时在ARM系统一端也需要有相应的数据保存，因此系统采用的数据库是轻量级的嵌入式数据库SQLite，它是是一款轻型的数据库，它的设计目标是嵌入式的，而且目前已经在很多嵌入式产品中使用了它，它占用资源非常的低，在嵌入式设备中，可能只需要几百K的内存就够了。它能够支持Windows/Linux/Unix等等主流的操作系统，同时能够跟很多程序语言相结合，比如C、PHP、Java等，还有ODBC接口，完全满足嵌入式系统的开发环境要求。

4.2 远程监控软件界面的设计

基于PC机的监控终端交互界面的设计，结合数据库开发，采用Qt进行编程设计。

(1)图片显示电梯地域分布情况。通过使用Qt[2]中的绘制图像功能加载电梯安装地的地图图片，并在图片中添加代表电梯位置的节点。

(2)当选中某个电梯时，显示电梯的基本信息。显示电梯的基本信息，例如：“电梯编号”、“电梯品牌”、“型号”、“层站数”、“控制方式”、“使用单位”、“所在地理位置”、“安装日期”、“制造单位”、“生产日期”、“维修单位和人员”。

(3)实现多节点的网络通信。使用Qt中的多线程功能来对多个电梯进行数据通信。当出现报警信息时及时提醒。

(4)使用数据库记录每个电梯的信息，以及所有对应电梯的维修人员的信息，例如姓名和电话号码。

(5)界面上设计一个“修改维修人员”的按钮。此按钮可以修改数据库中的信息，并且同时可以修改ARM板中存储的维修人员的姓名和电话号码。

监控软件界面如图3所示。