基于物联网的电梯安全监控软件设计与实现

李雪燕

摘要：电梯构造复杂，故障风险高，安全隐患大。实时监控与了解电梯的工作状态，采用有线传输方式或GSM传输弊病较多，而利用GPRS信号传输方式进行物联网远程组态监控效果最佳。以3台电梯监控为模型，DTU将传感器信号通过GPRS信号传送至云数据采集平台，再将平台数据关联至组态画面，组态动画就能反映电梯的运行状态。研究发现，通过GPRS信号传输进行电梯远程组态监控，硬件成本低、布局简单、效率高，可通过PC、手机等多个终端观察电梯工作状态，既能为电梯管理人员与维保人员提供可靠的信息，也能为乘梯者的安全提供重要保障。

关键词关键词：

物联网；电梯；组态；远程监控；GPRS

DOIDOI：10.11907/rjdk.172919

中图分类号：TP319

文献标识码：A文章编号文章编号：16727800（2017）011009803

0引言

电梯作为现代高层建筑中不可缺少的垂直交通工具，已经深入到人们日常生活和工作中。但电梯带来方便的同时，也伴随着各种安全隐患。由于结构复杂、工作频繁，电梯品牌及其质量参差不齐，导致各种问题屡见不鲜，例如：运行速度不稳定、运行过程抖动、运行过程伴随极大噪声、门机打不开出现困人现象、程序出错系统不派梯、传感器效能减弱或失效等。这些后果都会给乘梯者带来极大的身心伤害。如何提高电梯系统可靠性，给乘梯者更好的乘梯体验？利用多电梯实时监控，让电梯管理者实时了解电梯工作状态，及时预防与避免各种危险因素的发生不失为一种好办法，同时还能让电梯管理者及维保人员合理安排时间，优先对故障可能性高的电梯进行维护与保养。

1国内现状

国内目前对电梯监控主要采用有线传输或手机短信。其中有线传输方式距离短、范围小，难以实现大面积、大区域、大范围的集中监控，难以满足全局监控要求，且其中会产生大量布线工作，通讯传输网络施工量大，通讯线缆容易因为老化短路而造成监控信息中断，通讯线缆的固定性也难以胜任城市布局发展要求，无论施工还是维护，工作量大且可靠性不高。手机GSM短信通讯方式虽然采用无线方式，在很大程度上解决了以上问题，但信号传输一般都有较大的时延，若短信服务中心繁忙时甚至会因为信道堵塞丢失信号，而乘梯高峰期往往也是电梯出现故障和危险的关键时期，信号丢失不利于解决电梯日常维保及维护，更不利于电梯抢险。这种方式的实时监控效率低、可靠性差，动态响应不及时，监控效果也不好。

GPRS无线分组业务，是一种基于GSM无线系统的无线分组交换技术，它可以实现终端与终端的连接，也可以通过无线IP实现终端与互联网的连接[1]。GPRS无线信息传输系统速率高，将数据通过分组的方式在GSM信道中传输，省去了各种电路及线缆交换，对于多电梯远程监控系统来说，满足突发性、频繁性、实时性、数据传输量小等要求，且GPRS信号网络范围广大、可靠性高，可以很方便、可靠、低成本地实现对多电梯的远程监控[23]。本文以3台电梯的小型模型系统为研究对象，采用GPRS信号传输，结合物联网功能，实现远程实时监控。

1研究内容

1.1被控对象传感器数据采集

在本研究系统中，以3台电梯系统为例，采集能反映电梯工作状态的关键数据，因受文章篇幅影响，在此每台电梯采集5个数据，分别为：运行状态、运行方向、门机状态、曳引电动机工作温度、是否困人，分别由4个开关量传感器和一个温度模拟量传感器给定相关信号[4]。

1.2DTU接受传感器采集信号选择

DTU是数据终端设备（Data Terminal unit）的简写。广义来说，通信时传输数据两端负责发送数据信息的模块单元都被称为DTU，在它的作用下对所传信息进行格式转换和数据整理校验。狭义地讲，DTU一般特指可以把传感器/流量计/PLC/单片机等串口（RS232/RS485/TTL）设备采集的数据，通过GSM/GPRS网络将数据发送到指定的数据采集平台或数据监控平台，数据采集平台可以对接收的数据进行分析、处理、显示、保存等操作，也可以通过DTU发送信息给远程串口设备，执行一些动作[5]。熟悉电路、电工电子的读者可以选购功能强大的GPRS芯片与嵌入式芯片自行设计、焊接DTU模块，若受经费限制，可选择市场上已有的DTU完成相关系统设计。在此，可以选择海创HC5000型DTU。

1.3DTU通信配置

将可以正常工作的UIM卡或SIM卡插入DTU卡座接口中，对DTU通电，并通过RS232串口线或RS232-485转换线连接PC与DTU，此过程顺利完成后，可以在配置软件中对DTU进行配置，如图1所示。

（1）连接控制器。在PC上选择串口设置中相应的COM端口，并点击连接，对设备在线状态进行查询，如果握手正常，软件即可与设备建立连接。

（2）继电器及开关量检查。检查测试DTU开关量输入及继电器输出是否正常，可以通过硬件接线连接、断开DTU信号端口，观察配置软件中相应端口是否获取信息。

（3）模拟量端口检查。模拟量端口的检查可以给DTU模拟量输入端口接入一个与之对应的模拟量，观察配置软件中是否获得信号。

（4）GPRS参数配置。对图1中的服务器信息进行配置，若通讯为公网，可选择连接方式为IP；若通讯为非公网，可选择连接方式为域名。在域名中填写相关的物联网数据采集平台域名，在此以TLINK平台为例，可以填写www.tlink.io，IP与端口选择默认，序列号一栏可以填写在物联网数据采集平台注册申请到的服务序列号。APN为GPRS终端接入信号方式的名称，移动为CMNET，联通为3GNET。

至此，DTU配置过程完毕。

2云数据平台信息配置

2.1云數据平台配置endprint

进入网站www.tlink.io，并登陆TLINK数据采集平台，创建一个新设备，在此创建一个名为“多电梯状态监控”的设备。设备序列号选择前面软件配置中填写的序列号，即在数据采集平台注册时获取的序列号，注意该序列号是GPRS信号传递的唯一凭证，必须保持一致，若更改平台的序列号，在DTU中需要进行重新配置。在连接协议中选择MB RTU。上传周期可选择推荐值，也可以选择自定义，该参数决定DTU上传传感器信号的频率，即多长时间传送一次端口信号[6]。在传感器选项点击批量追加完成云数据平台传感器数据库设置，在此项目中，理论上应该添加12个开关量输入及3个模拟量输入，因HC5000硬件点数限制，在此添加4个开关量输入、4个开关量输出及2个模拟量输入，添加结果如图2所示。

2.2传感器数据配置

点击平台左侧设备按钮进入设备列表，完成所有传感器数据的关联配置。在设置连接中对应协议标签，由于选择了MB RTU协议，因此配置协议标签如图3所示。

3组态应用与信息发布

3.1组态应用

数据创建及关联后，进行组态画面的设计。一般物联网数据平台会提供一定的组态设计功能，虽画面不及PC端组态界面细腻和功能强大，但对一般系统监控也可以胜任，在此可使用平台自带的组态功能，省去很多开发成本。

绘制3个电梯的界面，每个界面中添加运行状態、运行方向、门机状态、电机温度及困人援救5个字段信息。每个字段后可添加一个指示灯或开关反映其状态，若感觉指示灯开关表信息不直观，也可通过自定义按钮上传自己DIY的功能显示。例如：笔者利用Flash将闪烁的字段“正常工作”、“停止运行”保存为GIF图片，作为运行状态的显示开关量。点击选择正常工作图片，完成与传感器数据的连接（见图4）。

3.2组态信息发布

连接完所有组态界面的数据信息之后，可以点击发布功能，完成组态信息的发布，在所有可以连入互联网的PC端口就可访问并监控3台电梯的运行状态。同时，也可以使用手机移动端口访问组态信息的监控画面，此3台电梯的GPRS远程监控组态手机监控画面如图5所示。

图53台电梯的GPRS远程监控组态手机监控画面

4结语

随着自动化、计算机与通信水平的不断提高，电梯远程组态监控系统得到了广泛应用，日趋网络化和智能化。采用GPRS无线信号传输通讯方法解决远程监控的功能问题，在现阶段比其它方式有着不可比拟的优越性，无论是硬件成本，还是软件实现的难易性，采用GPRS无线物联网远程组态监控都有极其优秀的表现[78]。研究证实，该方式监控远程电梯成本低，实现容易，能快速准确地为电梯管理者与维保人员提供有效、准确的电梯状态信号，电梯使用安全，值得应用和推广。

参考文献参考文献：

[1]刘明.基于GPRS的电梯远程监控系统研究[D].武汉：华中科技大学，2006.

[2]刘明，米明富.基于GPRS的电梯远程监控系统设计[J].计算机技术与发展，2006，16（11）：201203.

[3]龚静雯.基于Internet的智能电梯远程监控系统研究[D].武汉：武汉理工大学，2006.

[4]季宝杰，刘美琪，袁超，等.基于UDP/IP的温室生态监控平台通信机制的研究[J].工业仪表与自动化装置，2009（5）：5556.

[5]刘载文，彭莉萍，张远峰.电梯实时远程计算机监控网络与故障诊断专家系统[J].电气传动，1998（6）：2630.

[6]封松林，叶甜春.物联网/传感网发展之路初探[J].后IP时代与物联网，2010（1）：107112.

[7]黄涛.物联网技术与应用发展的探讨[J].信息通信技术，2010，4（2）：913.

[8]李明辉.电梯远程监控系统设计[J].电子应用技术，2009，35（8）：97103.

责任编辑（责任编辑：何丽）endprint