电梯实时监控与故障报警系统设计

秦高峰

（核工业二〇八大队，内蒙古包头，014010）

将贯通与各个设备传感器以及监控设备通过现场总线技术进行连接，进而形成集成单元阶段，最终通过局域网把每个管理站点服务进行有效的连接，这就是电梯实时监控与故障报警系统的工作流程与方式。基于此，结合实际作如下分析。

1 系统功能

如今，维护技术以及设备检测已经进入了集成系统阶段，资源和信息的共享在单位内部已经基本得到实现，系统功能如下：

功能一：采集处理功能，该功能主要体现在生产过程，对数字量以及生产过程中的模拟展开预备处理、采样以及检测，最终以表格、电子屏等方式输出，从而让生产人员有准确的数据参考，让生产情况更容易被掌握。

功能二：对电梯运营状态给予检测，用户在电梯正常运营的过程中可以通过网络终端的显示了解电梯开关门状态、轿厢内视频监控视频等情况。如果电梯运营过程中出现问题，也可以让用户及时的知晓并进行故障处理。

功能三：故障报警管理，一旦电梯发生故障，此时监控中心便会收到来自监控中心反馈的故障消息，同时第一时间向在电梯间的乘客报警，并说明即将采取的措施，提醒乘客注意事项。此后，监控平台还会针对故障问题展开分析与评估，对故障信息向相关单位汇报，并对故障处进行频繁的跟踪与记录，通过调取电梯近期运行情况及相关视频，为故障的排除工作提供依据。

功能四：故障响应处置管理，故障保障信息上传之后，相关单位会根据故障情况进行及时的处理，同时记录处理情况与进度。故障响应处置管理的过程中，故障响应分级处理、消防故障报警状态等功能都得到启用。

2 系统的硬件设计

2.1 系统组成及原理

系统先由电梯控制部分485或则其他串行信号转换后。首先，系统首先会串行信号以及电梯控制部分485转换之后，AT89S52单机片则会收到数字形式的结果。

数值结果出来后，会将设定值与主程序进行分析，并根据数值情况，单片机将会输出信号，通过对电路各端口的电平进行控制，从而让外围的电路工作得到驱动和控制，从而实现对控制对象的控制。与此同时，单片机会连接上W5500，让上位机与太网进行链接，远程通信得以实现。

用户应用层、网络传输层、底层感知层是低通构建的三个组成部分，感知对象层与感知设备层构成了中层感知层，而功能层和访问层构成了用户应用层。如图1所示。

图1 电梯监控系统架构图

2.2 系统硬件设计

太网接口模块、单片机系统、外围控制电路等多方面组成了系统硬件。本系统核心处理器AT89S52具有ISP功能，内含8k字节的EPROM和256字节的RAM，同时具有价格优惠、使用广泛且方便等优势，因此该芯片在嵌入式控制系统中大受欢迎，并应用普遍。单片机会对数据开展系统的控制并处理，接下来由于RS-232端口输送，让远程控制在用太网传到PC机之后得以实现。ISP（在系统编程）功能在整个过程中表现出其强大的优势，为系统的运营带来巨大的方便。

另外，按照分层来看，电梯运用过程中的同步消息、电梯轿厢视频资料等是感知对象层的主要构成部分；而采集设备主要构成了感知设备层，负责信息的采集工作。数据的全方位处理，是功能层的主要作用；移动以及固定通信网络则存在于网络传输层，负责网络信息的输入与输出。而对客户的独特性需求的访问是访问层的主要作用。

图2 MCU电路图

2.3 采集器端通信主过程

登录服务器，借助心跳包与服务器保持联系的方式，实现电梯报警及故障信息实时传输，第一时间获得电梯运行情况及视频监控等信息。与此同时，电梯运行所形成的历史数据，将以文件的形式保存在服务器中，信息交换也会在同时通讯连接建立之后得以完成。在线路没有数据传输需要的时候，为了让系统更稳定，采集器的连接也需要持续的保持，因此为了保持该种链接，同步信息详情也会在心跳包连续发送10次之后发送。

图3 数据接口电路图

2.4 数据传输技术的研究与实现

电梯故障报警系统以及实时监控系统会对运行中的电梯进行监控，电梯设备各项设备的运营情况、故障发生第一时间的判断以及故障消息的传达，进而确保故障能过够及时地被处理。而这一系列的功能实施过程中，均需要获取准确的信号数据，而信号数据的获取与采集就是该项工作开展和进行的基本条件。因此，提高信号数据的获取与采集效率是提高该项工作效率的关键途径，纵观国内该项技术，已经达到了成熟的水平，但也同时存在一定的劣势，主要表现在：当停电发生的时候，数据传输相关工作就不得不停止，而这种问题的处理需要无线与有线数据传输的有效结合才能实现，当二者结合之后将故障采集控制器运用到轿顶上方位置，并采用拉线的方式将通讯线缆在电梯井道内安装设置，并采取5G网络进行数据传输，使电梯故障报警系统不受距离约束，并在停电现象发生之后，也不会影响数据传输的正常进行，从而进一步保障电梯的运行安全。

3 系统开发环境和数据库设计

3.1 监控平台开发环境

基于ASP.NET的一套Web服务程序是物联网电梯监控系统的基础。本电梯监控平台应用层使用Windows操作系统，开发环境为Visual Studio2019，编程语言为C语言。该环境可支撑云计算，同时在并行计算、多核系统等方面表现良好。微软的ASP.NET是一套非常成熟的变成系统，其程序具有独特性，用户使用方便，在相同的web请求过程中不必对页面进行重新地加载。该种技术大大提升了系统运行的速度，同时也节省了服务器资源和宽带，由于心态系统在信息与远程服务器之间的数据交换比较频繁，因此这种技术对于电梯监控系统非常的适用。该技术能够及时地将检测数据以及查询结果等信息通过服务器端口呈现给客户，客户可以通过网页的形式方便且快速地了解想要了解的信息，在提升工作效率的基础上，增强了用户体验感。系统按照用户权限等级的不同，实现差异化操作管理，并系统的指令及其后台数据库系统进行管理操作，同时管理用户可以在任何网络环境下，连接电梯物联网，方便查看电梯运行状态和故障问题反馈，并根据提示及时进行处理。

3.2 功能模块设计

(1)实时状态监控模块

该模块主要应用于电梯运行实时状态监控，如电梯运行方向、电梯门状态、楼层信息、轿厢内情况等。

(2)参数实时监控模块

该模块应用于提供实时监控电梯运行参数，如电梯运行速度及加速度、电梯载重、轿门开关及电梯内噪声等参数。运行过程中，若某一项参数出现问题，则会在界面上显示异常，管理员可以通过查看详情，获取异常参数的当前值及正常值区间。

(3)故障诊断模块

该模块主要应用于数据的分析及处理，从而获取电梯控制系统发生故障相关信息。系统管理员可借助神经网络版本的设置，使系统更加优化，嵌入更加稳定。若无故障信息，也可将故障诊断结果添加至数据库中，方便管理员查询。若故障出现，系统则会诊断出故障类型，并确定故障电梯位置及故障信息。

(4)数据维护模块能

该模块主要应用于数据的维护，具体含历史数据维护、线下训练以及样本数据维护等。其中历史数据可被工作人员调取，并进行查询或删减。样本数据主要为了适配更新神经网络，在历史故障信息达到一定数量之后，可以对其进行对应的数量增加，同时让神经网络通开启全新的训练，可使数据反馈更为准确。

3.3 数据库设计

在本系统实现对电梯实时监测和故障数据记录后，还须对相关数据做出科学有效的管理。与此同时，通过对数据进行分析处理，所获得的结果需要与相对应电梯信息打包存档，方便为后续电梯设备故障的解决提供参考。

具体来看，电梯信息主要包括电梯监控内容数据、监控电梯基本信息。其中电梯监控内容数据主要包含设置运行超时时间、设置门区外停梯时间、配置上报时间间隔、设置额定运行速度、设置平层插板长度、开启/关闭即时上报、开启/关闭周期上报、清除历史故障、总楼层和校准楼层、清除累计运行时间和次数、故障复位以及重启终端等。监控电梯基本信息主要包含监测系统ID、音视频系统ID、视频端口号、视频连接IP、注册代码及时间、业主单位、所在详细地址等。基于此，需要结合电梯监控系统的实际情况来设计数据库，以便于对系统数据及设备信息进行存储和管理。

设计中本文采用关系数据库的方式，管理电梯运行状态在线监测和故障报警信息。关系数据库是利用集合代数等相关的概念运营，目的在于对数据库中的数据进行同繁体的处理，其建立是以为关系数据库模型为基础的，关系数据库能够让数据的管理更加的全面与准确。纵观目前国内外的关系数据库类型，有三种类型的较为普遍，分别是：Oracle、SQL、Access。

SQLServer中设置数据库ElevatorInspect，同时创建5张有关的数据表，即分别为∶EquipmentInfo，该种数据的主要目的为让电梯在运营过程中的监控终端相关设备的具体信息得到有效的保存；processes，用于存储故障报警处置信息；TimeStateData，该种数据的主要作用在于将电梯在运营过程中的状态信息与数据得到及时有效的保存；UserInfo，用于用户信息的存储；Warnlnfo，用于故障报警信息的存储。

多传感器的相互作用是电梯监控与报警系统的不可或缺的重要组成部分，系统功能是在此基础上经过层层的网络通信技术开发实现的。在通过对系统进行试验测试后，得出电梯监控与报警系统运行与电梯正常运行契合度良好。具体来看，系统经过如下故障模拟测试：第一，测试中电梯监控报警系统运行正常，且在电梯在正常运行过程中受到电磁干扰依然稳定运行；第二，对电梯可能出现的各种故障进行有效的模拟，运营单位可以模拟中总结急救、修理等经验，从而更好地保障电梯使用人群的安全。

4 总结

如今，网络技术已经得到大范围的普及和运营，同时网络技术也正在高速的发展和精进，在电梯实时监控与故障报警系统中也不例外，同时该系统结合网络，将生产工艺得到聚到的提升，提高设备的可用率，最终降低生产成本，提高效益。

本文从电梯实时监控与故障报警这两大系统出发，对这两种系统的设计结合实际进行分析，并提出监控系统与报警系统的优化方案，让独立传感器与核心传感器得到更加有效地运用。与此同时，将太网模块融入到研究与调研当中，对数据信号以及参数的传输功能进行具体的论证，从而让电梯设备故障点以及故障范围的确定提供有力的帮助。