常熟理工學院 浦 煒 陳 啟 張 夢 方浩然

?

電梯遠程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

常熟理工學院 浦 煒 陳 啟 張 夢 方浩然

【摘要】針對電梯維修緩慢以及對故障反應較慢，維保費用高等問題，利用3G[a]網(wǎng)絡技術(shù)基于C/S模式設(shè)計開發(fā)了一個適用于小規(guī)模用戶的操作方便，功能齊全的電梯遠程監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以通過3G無線網(wǎng)絡遠程監(jiān)控電梯的運行情況，具有自動監(jiān)測故障和報警以及自動記錄等功能。

【關(guān)鍵詞】電梯；故障；3G；監(jiān)控系統(tǒng)

1 引言

在經(jīng)濟高速發(fā)展的現(xiàn)代社會中，伴隨著高層建筑數(shù)量的急劇增多，電梯已經(jīng)成為一個必不可少的角色。它的可靠性和便利性聯(lián)系著廣大群眾的財產(chǎn)利益和生命安全。電梯數(shù)量急劇增多，當故障發(fā)生時，因信息傳送的不及時、不完整，以及不能及時提供電梯日常運行的狀態(tài)記錄，延長了維修的時間，增加了維護成本，效率低下，造成很大損失。電梯遠程監(jiān)控系統(tǒng)REM(Remote E1evator Monitor)[1]為電梯服務、監(jiān)管部門提供了有力的支持，具有較大的實用價值和應用前景。

2 系統(tǒng)介紹

系統(tǒng)通過使用基于ARM Cortex A8的主板來獲取并記錄電梯的實時故障信息，并且通過建立在主板上的3G無線網(wǎng)絡傳送模塊（數(shù)據(jù)發(fā)送端）自動把故障數(shù)據(jù)送給遠程維修服務監(jiān)控終端，并以手機短信方式發(fā)送給維修人員，縮短了維護服務反應的時間。

利用PC界面作為遠程維修部門監(jiān)控終端，在電梯發(fā)生故障時，監(jiān)控人員可以及時獲取故障信息并做出應急反應，以及查詢電梯的運行狀態(tài)。

系統(tǒng)的實現(xiàn)使電梯擁有自己的故障反饋系統(tǒng)，高效處理現(xiàn)實生活中電梯運行故障的及時反饋和維修存在的問題，系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

圖1　電梯遠程監(jiān)控系統(tǒng)

3 系統(tǒng)硬件

系統(tǒng)主板使用Samsung Cortex-A8 S5PV210芯片，CPU采用45nm工藝制程，運行速度最大可達1G，處理器內(nèi)部為64/32位總線結(jié)構(gòu)，32/32KB一級緩存，512KB二級緩存，可以滿足電梯運行信息采集和傳送的要求。系統(tǒng)主板還包括3G通信模塊（MG3732模塊），信息采集模塊。

MG3732模塊：MG3732是中興WCDMA/HSDPA/GSM/GPRS/EDGE模塊，具有語音、短信、數(shù)據(jù)業(yè)務功能，數(shù)據(jù)業(yè)務下行峰值數(shù)據(jù)速率可達3.6 Mbit/s上行峰值數(shù)據(jù)速率384 Kbit/s，可以提供經(jīng)濟型高速互聯(lián)網(wǎng)接入和無線數(shù)據(jù)等業(yè)務。

信息采集模塊：參照電梯檢測相關(guān)標準，直接從電梯控制系統(tǒng)獲取故障信息。如自動扶梯自動人行道領(lǐng)域的PESSRAE相關(guān)聯(lián)的標準GB/T 20438-2006《電氣/電子/可編程電子安全相關(guān)系統(tǒng)的功能安全》，按其通訊標準采集。

4 系統(tǒng)方案

系統(tǒng)總體功能如圖2所示。由電梯端的系統(tǒng)主板（ARM系統(tǒng)實現(xiàn)）實現(xiàn)對電梯數(shù)據(jù)的采集和分析，并通過3G模塊將故障數(shù)據(jù)及時反饋給遠程監(jiān)控PC，同時發(fā)送短信給指定維護人員。遠程監(jiān)控端是運行于PC環(huán)境的監(jiān)控程序，獲取遠程傳回的故障數(shù)據(jù)進行保存并發(fā)出報警提醒，對轄區(qū)內(nèi)的對臺電梯進行管理，維護維修人員信息等。

圖2　功能模塊

4.1 ARM端功能

ARM系統(tǒng)運行嵌入式LinuxOS，利用C/C++結(jié)合Qt設(shè)計技術(shù)進行開發(fā)。實現(xiàn)監(jiān)控（采集、傳輸數(shù)據(jù)、保存）應用程序的設(shè)計。

圖3　監(jiān)控終端人機交互界面

4.1.1 信息的采集

通過與電梯標準通訊接口數(shù)據(jù)的采集判斷電梯開關(guān)門故障、停電故障、安全回路故障、電梯運行異常故障等。

4.1.2 數(shù)據(jù)處理

在ARM板上建立嵌入式數(shù)據(jù)庫SQLite存儲所采集的電梯運行信息，及時更新。在電梯發(fā)生故障時，通過3G網(wǎng)絡模塊發(fā)送故障信息給監(jiān)控端，同時通過3G短信模塊發(fā)送故障信息給ARM板所記錄的維修人員。由于MG3732通過usb接口連接到開發(fā)板上，3G模塊的USB接口在ARM端是以虛擬串口的形式存在的，ARM端的程序要和模組通訊，實際上是操作這個虛擬串口。在ARM中（移植的是LinuxOS）有usbcore和usbserial，加上pl2303芯片的驅(qū)動，在/dev目錄下掛載為一個ttyUSB0的設(shè)備，使用一般的打開文件的API函數(shù)open打開ttyUSB0設(shè)備，進行read 和write操作。而短信的發(fā)送則根據(jù)數(shù)據(jù)庫中的人員信息手機號發(fā)給指定維護人員，短信收發(fā)依據(jù)AT命令實現(xiàn)。

4.1.3 數(shù)據(jù)存儲

系統(tǒng)中對故障的采集保存、區(qū)域內(nèi)被控電梯的信息等都采用數(shù)據(jù)庫進行管理。通過數(shù)據(jù)庫可以比較方便地保存、更新維護人員信息，用于監(jiān)控端數(shù)據(jù)保存和分析。同時在ARM系統(tǒng)一端也需要有相應的數(shù)據(jù)保存，因此系統(tǒng)采用的數(shù)據(jù)庫是輕量級的嵌入式數(shù)據(jù)庫SQLite，它是是一款輕型的數(shù)據(jù)庫，它的設(shè)計目標是嵌入式的，而且目前已經(jīng)在很多嵌入式產(chǎn)品中使用了它，它占用資源非常的低，在嵌入式設(shè)備中，可能只需要幾百K的內(nèi)存就夠了。它能夠支持Windows/Linux/Unix等等主流的操作系統(tǒng)，同時能夠跟很多程序語言相結(jié)合，比如C、PHP、Java等，還有ODBC接口，完全滿足嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境要求。

4.2 遠程監(jiān)控軟件界面的設(shè)計

基于PC機的監(jiān)控終端交互界面的設(shè)計，結(jié)合數(shù)據(jù)庫開發(fā)，采用Qt進行編程設(shè)計。

(1)圖片顯示電梯地域分布情況。通過使用Qt[2]中的繪制圖像功能加載電梯安裝地的地圖圖片，并在圖片中添加代表電梯位置的節(jié)點。

(2)當選中某個電梯時，顯示電梯的基本信息。顯示電梯的基本信息，例如：“電梯編號”、“電梯品牌”、“型號”、“層站數(shù)”、“控制方式”、“使用單位”、“所在地理位置”、“安裝日期”、“制造單位”、“生產(chǎn)日期”、“維修單位和人員”。

(3)實現(xiàn)多節(jié)點的網(wǎng)絡通信。使用Qt中的多線程功能來對多個電梯進行數(shù)據(jù)通信。當出現(xiàn)報警信息時及時提醒。

(4)使用數(shù)據(jù)庫記錄每個電梯的信息，以及所有對應電梯的維修人員的信息，例如姓名和電話號碼。

(5)界面上設(shè)計一個“修改維修人員”的按鈕。此按鈕可以修改數(shù)據(jù)庫中的信息，并且同時可以修改ARM板中存儲的維修人員的姓名和電話號碼。

監(jiān)控軟件界面如圖3所示。

5 結(jié)語

本文提出的基于ARM Cortex A8的電梯遠程監(jiān)控系統(tǒng)滿足了當前電梯市場的需求，具有實時監(jiān)控、檢測故障、自動報警、自動記錄等功能。利用3G無線網(wǎng)絡通信具有安裝簡便，運營成本降低的優(yōu)勢，可以保證電梯的正常運行和及時維修，具有廣闊的實用價值和應用前景。

參考文獻

[1]徐健.基于3G的無線遠程控制安防系統(tǒng)設(shè)計[J].微型機與應用,2012,13:28-31.

[2]孫洋建.電梯運行狀態(tài)實時遠程監(jiān)控系統(tǒng)研究[D].天津:天津大學,2004．

[3]Jalanchette,Mark Summerfield.C++ GUI Qt4編程(第二版)[M].電子工業(yè)出版社,2011.

[4]陳爽,秦攀科,賀榮,等.Linux與Qt程序設(shè)計[M].清華大學出版社,北京交通大學出版社,2011.

浦煒（1973—），實驗師，主要從事嵌入式系統(tǒng)研究與開發(fā)。

作者簡介：