电梯运行信号采集和数据传输模块的设计

摘要

随着电梯行业的快速发展，政府主管部门和各电梯公司都有自己的电梯安全运行和监控平台，为保证电梯系统的有效监控，确保电梯运行安全，如何把电梯运行的这些故障信息转换成数字信号传输到数据中心平台数据库，并在WEB页面上显示是监控系统设计的关键，本文主要研究通过安装在电梯井道的各种传感器设备采集电梯运行的故障信息，通过传感器设备来监视和控制电梯运行过程中的参数和状态，把这些数据由通信运营商提供的网络，并上传到远程的数据服务中心。

【关键词】电梯监控 数据采集 数据传输TCP/IP协议

1 前言

电梯安全监控系统的核心功能是对地里位置分散的电梯实行24小时实时监控，和对快要到期或者超过维保和年检的电梯提供预警机制，以及当电梯有突发状况时的紧急处理等三个方面。要实现系统平台的核心功能，前端电梯运行的数据信号的采集尤其关键。考虑系统平台的通用性和独立性，要求系统要与电梯自身的电气控制系统无关，即要自行设计前段采集系统，不能从电梯电气控制系统读取电梯运行的数据和电梯的故障代码。

通过学习电梯的结构和工作原理，查阅和调研电梯故障和事故研究文献，走访电梯厂家和电梯维保公司的技术人员，收集到电梯运行过程中的主要故障包括：轿厢门、冲顶、电梯非平层、蹲底、超速、困人和电梯安全回路故障。

如何把电梯运行的这些故障信息转换成数字信号传输到数据中心平台数据库，并在WEB页面上显示是监控系统设计的关键。本文主要研究通过安装在电梯井道的各种传感器设备采集电梯运行的故障信息，通过传感器设备来监视和控制电梯运行过程中的参数和状态，并转换成电信号输出。

2 数据采集器设计方案

传感器是人们获取外界信息，特别是现代自动化工业生产过程中的参数与状态信息的最重要工具，它在推动基础学科研究，社会经济的发展作用是十分明显的。传感器的功能和人类的味觉、嗅觉、听觉、视觉类似，可以感受外界被测量物体的物理量信号通过内部的转换电路变成模拟信号以满足物理数据信息的存储、传输、控制和显示。

因电梯井道环境复杂，空间有限，为保证数据的有效采集和稳定传输，确定用霍尔和光电传感器实现电梯运行数据的采集，同时在电梯轿厢内部安装人体感应器来判断轿厢内部是否有乘客，并在电梯机房安装Ic读卡器进行电梯维保技术人员签到管理的电梯现场数据采集方案。

电梯数据采集系统模块设备的安装位置和现场布线设计方案分成两个部分，一个是安装在电梯机房，另一个是安装在轿厢上。

2.1 电梯机房中心

随着电梯控制技术的快速发展，全球各大电梯厂商相继推出无机房电梯，因受实验条件限制，本系统讨论的电梯安全管理系统解决方案仅考虑有控制机房的电梯数据的采集。对于新型无机房可以考虑把安装电梯机房的数据采集设备安装在轿厢顶位置。

电梯机房的数据采集设备包括GPRSDTU和读卡器，主要负责把电梯现场采集的数据信息通过移动通信网络连接到INTERNET网实现数据的全透明传输到远程的服务器并接收服务器数据中心下达的指令和电梯维保技术人员的签到、考勤管理，同时借助短距离无线数据通信技术與安装在轿厢的数据采集卡设备进行数据交换，还可以对预设的电话号码发送短信信息。

2.2 电梯轿厢

电梯轿厢部分分成轿厢内和轿厢顶，轿厢内部主要是安装人体感应器，检测当电梯出现故障和事故时电梯轿厢内部是否有乘客，以及通过喇叭对乘客的语音信息安抚和指导工作。

轿顶部分主要是安装数据采集卡，采集安装在电梯井道外围的各种传感器信号包括电梯门、轿厢运行位置等，是数据汇集中心。并通过短距离通信技术把信号发送到机房的GPRSDTU。

3 数据传输模块设计方案

GPRS DTU作为一种通信设备，是物联网技术的典型应用，当数据采集现场比较偏远或者环境恶劣，没办法实现有线通信时，利用覆盖全国大部分区域的移动、联通和电信的GPRS通信网络实现数据的传输是很好的解决方案。

GPRS DTU与远程数据中心的服务器通信的过程是：在电梯现场的数据传输模块中插入一张开通GPRS网络的运营商的SIM卡，DTU和数据中心通过GPRS网络和INTERNET网络建立连接;DTU是数据通信的客户端，数据中心是通信的服务端，安装有TCP协议的DTU客户端的SOCKET通过设置好的IP地址和端口号对服务器发起通信请求，服务器端的SOCKET接受连接请求，并发送应答信息，然后保持数据双向通信。

电梯数据采集模块和远端数据中心服务器通信过程和数据交换格式的设计，包括数据采集和数据传输模块设计。

电梯机房的DTU设备通过预先设定的IP地址登陆服务器后，DTU通过不间断向服务器发送心跳包以保持通信信道的长连接，从而实现电梯运行数据和服务器的数据传输。

4 总结

电梯安全运行监控系统的核心功能是把分布在不同地理位置的在用电梯的日常运行数据实时监控，判断电梯运行状态，当系统检测到故障信号时做出及时处理，前端电梯运行的数据信号的采集尤其关键，即要自行设计前段采集系统，不能从电梯电气控制系统读取电梯运行的数据（如采集时间、电梯楼层、状态信号、电源状态、轿厢乘客、门厅信号、运行方向等）和电梯的故障代码（如安全回路故障、非平层故障、电梯冲顶、电梯蹲底、开门故障、速度异常、设备故障等），如何保证这些信息的实时采集和准确传输是各个系统设计的关键。

参考文献

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