黃明照

摘 要：自從電梯出現(xiàn)以來，人們在樓層間的上下移動變得更加方便快捷，其對人們?nèi)粘９ぷ骱蜕钏鶐淼谋憷饔蔑@而易見。但隨著而來的電梯安全事故也使得人們開始意識到加強(qiáng)對電梯實時監(jiān)控和故障報警的重要性。在這一背景下，本文將嘗試從硬件和軟件兩個方面出發(fā)，對電梯實時監(jiān)控與故障報警系統(tǒng)設(shè)計進(jìn)行簡要分析研究，希望能夠為完善電梯實時監(jiān)控與故障報警系統(tǒng)提供相應(yīng)設(shè)計思路。

關(guān)鍵詞：電梯 實時監(jiān)控 故障報警

中圖分類號：TP277 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）04（c）-0107-02

通過設(shè)計電梯實時監(jiān)控與故障報警系統(tǒng)，一方面可以對電梯的實際運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行24小時不間斷動態(tài)監(jiān)控，方便人們準(zhǔn)確掌握電梯運(yùn)行情況和使用性能。另一方面系統(tǒng)根據(jù)采集獲取的相關(guān)數(shù)據(jù)，在對其進(jìn)行深入挖掘分析下可以準(zhǔn)確掌握電梯的故障信息，并及時向工作人員發(fā)出報警信號提醒其注意，從而有效保障電梯運(yùn)行質(zhì)量，避免出現(xiàn)電梯安全事故。因此研究電梯實時監(jiān)控與故障報警系統(tǒng)設(shè)計具有十分重要的現(xiàn)實意義。

1 電梯實時監(jiān)控與故障報警系統(tǒng)硬件設(shè)計

1.1 核心處理器

在電梯實時監(jiān)控與故障報警系統(tǒng)當(dāng)中，核心處理器芯片對系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計以及具體使用性能等均有著至關(guān)重要的影響作用。因此為了使得系統(tǒng)能夠?qū)Σ杉玫降男畔?shù)據(jù)進(jìn)行及時處理，并保障系統(tǒng)能夠長時間實現(xiàn)正常、穩(wěn)定運(yùn)行，本文在對電梯實時監(jiān)控與故障報警系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計的過程當(dāng)中選擇使用AVR微處理器作為系統(tǒng)的核心處理器。該處理器不僅價格低廉，有助于控制系統(tǒng)設(shè)計成本，同時還擁有強(qiáng)大的應(yīng)用功能，其通過采用RISC指令集，能夠在有效控制功耗的情況下將多功能模塊進(jìn)行有機(jī)集成，尤其是該核心處理器良好的擴(kuò)展性使其可以充分貼合電梯實時監(jiān)控與故障報警系統(tǒng)的設(shè)計需求[1]。

1.2 電路設(shè)計

為保障電梯實時監(jiān)控與故障報警系統(tǒng)能夠隨時精準(zhǔn)采集各關(guān)鍵時間信號，如電梯發(fā)生門區(qū)外停梯時間等，使得處理器可以實現(xiàn)高效運(yùn)轉(zhuǎn)，在設(shè)計過程中本文加入了RTC即實時時鐘。通過選用DS1302芯片，并運(yùn)用三線接口將其同微處理器進(jìn)行同步通信，搭配運(yùn)用突發(fā)方式，使得若干字節(jié)時鐘信號以及RAM數(shù)據(jù)只需進(jìn)行一次傳輸即可，而為了保障實時時鐘的穩(wěn)定運(yùn)行，設(shè)計采用雙電源供電形式，即在設(shè)計主電源的同時也對備用電源進(jìn)行設(shè)計。而在數(shù)據(jù)存儲器方面，本文在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計時，通過綜合考量包括系統(tǒng)設(shè)計要求等在內(nèi)的眾多要素，最終選擇使用24C256芯片作為該系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲器。其通過12C總線接口在微處理器進(jìn)行通訊的過程中，可以將IO使用要求和使用量降至最低，而總線自身的強(qiáng)大可擴(kuò)容性使其可以隨時根據(jù)存儲容量需要進(jìn)行擴(kuò)容。

本文所設(shè)計的電梯實時監(jiān)控與故障報警系統(tǒng)當(dāng)中同時擁有RS232以及RS485通信口，分別同網(wǎng)絡(luò)傳輸以及擴(kuò)展模塊相互連接，在Internet的傳輸作用下，系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集裝置所獲取的關(guān)于電梯運(yùn)行狀態(tài)的信息以及故障信息等，可以直接傳輸至監(jiān)控平臺上，同時擴(kuò)展模塊當(dāng)中擁有維保考勤讀卡器等，可以負(fù)責(zé)對包括電梯振動等在內(nèi)的各種信息和運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實時分析。

電梯實時監(jiān)控與故障報警系統(tǒng)所采集的各項信號參數(shù)是系統(tǒng)對電梯位置、運(yùn)行速度等進(jìn)行計算和判斷的根本基礎(chǔ)，需要使用專門的傳感器有效完成相關(guān)信號參數(shù)的精準(zhǔn)采集。因此本文在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計時選擇通過將包括上下極限磁開關(guān)傳感器和上下平層光電開關(guān)傳感器等在內(nèi)的多種傳感器組合在一起，利用光電隔離的方式使得各個傳感器所采集得到的信號參數(shù)可以直接傳輸至微處理器當(dāng)中用以進(jìn)行信號處理，根據(jù)最終的處理結(jié)果，系統(tǒng)中的LED指示燈將相應(yīng)亮起用于對電梯故障狀態(tài)進(jìn)行報警。為避免傳感器之間的相互影響，選擇在與轎廂對應(yīng)的位置處安裝磁開關(guān)傳感器，而在電梯轎頂位置處安裝平層光電開關(guān)傳感器。

1.3 電源設(shè)計

通常情況下，在電梯工作場所中不僅擁有眾多電力設(shè)備，同時其普遍具有較強(qiáng)的電磁輻射，而本文設(shè)計的電梯實時監(jiān)控與故障報警系統(tǒng)采用電池供電方式，因此為避免因供電不足導(dǎo)致系統(tǒng)無法正常使用，選擇在系統(tǒng)電源設(shè)計中使用開關(guān)電源與線性電源相互結(jié)合的方式，在經(jīng)由開關(guān)電源達(dá)到降壓目的后，再利用線性電源模塊對其進(jìn)行轉(zhuǎn)換，從而獲得系統(tǒng)最終所需工作電壓[2]。本文所設(shè)計的系統(tǒng)當(dāng)中將LM2575電源芯片作為開關(guān)電源，并在其輸出位置處增加一個LC低通濾波器，該濾波器的主要構(gòu)件分別為10uH電感以及100uF電容。這一開關(guān)電源采用buck拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)DC/DC轉(zhuǎn)換芯片，在對電壓進(jìn)行先降壓后轉(zhuǎn)換下，不僅能夠有效提高系統(tǒng)效率，同時還可以有效滿足低紋波要求。

2 電梯實時監(jiān)控與故障報警系統(tǒng)軟件設(shè)計

2.1 系統(tǒng)運(yùn)行流程

系統(tǒng)在啟動運(yùn)行之后，首先需要對I/O、串口和定時器等眾多硬件進(jìn)行初始化處理，并通過在系統(tǒng)運(yùn)行過程中設(shè)定500ms延時以保障硬件資源的運(yùn)行穩(wěn)定性。隨后通過從EEPROM對系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行讀取，初始化電梯實時監(jiān)控與故障報警系統(tǒng)全局變量與參數(shù)，包括樓層校準(zhǔn)參數(shù)等，此時通過登錄遠(yuǎn)程管理中心，使得系統(tǒng)能夠進(jìn)入到大循環(huán)狀態(tài)。首先，系統(tǒng)將讀取電梯上安裝的獨立傳感器信號，在完成信號參數(shù)采集和讀取之后，在此基礎(chǔ)上對樓層變化情況、電梯轎門所處開關(guān)狀態(tài)等在內(nèi)的一系列信號參數(shù)進(jìn)行精準(zhǔn)邏輯判斷和計算。系統(tǒng)在對其進(jìn)行優(yōu)化整合后即可獲得實際電梯運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)，此時系統(tǒng)將自動對比獲取的電梯運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)值，如果發(fā)現(xiàn)存在差異過大等問題，將判斷電梯存在故障，此時電梯實時監(jiān)控與故障報警系統(tǒng)將立刻向信息管理平臺發(fā)出報警信息。由信息管理平臺負(fù)責(zé)根據(jù)實際情況下達(dá)重新修改系統(tǒng)監(jiān)控報警裝置工作參數(shù)配置的指令，監(jiān)控報警裝置在嚴(yán)格執(zhí)行這一指令下即可實現(xiàn)對電梯各項故障的復(fù)位、重啟，進(jìn)而有效排除電梯故障，實現(xiàn)電梯系統(tǒng)的正常穩(wěn)定運(yùn)行。

2.2 數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)

電梯實時監(jiān)控與故障報警系統(tǒng)無論是在對電梯進(jìn)行動態(tài)全過程監(jiān)控還是對電梯故障問題進(jìn)行分析和報警，其均需要依托各項重要信號參數(shù)的采集和傳輸，從某種程度上來說，數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)直接決定著系統(tǒng)的使用性能。雖然當(dāng)前我國已經(jīng)擁有較為成熟的電力線通訊技術(shù)，但由于其在傳輸距離方面具有明顯的局限性，并且在停電、備用電無法正常使用等特殊情況下，無法進(jìn)行數(shù)據(jù)的正常傳輸。因此本文在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計的過程中選擇使用將無線數(shù)據(jù)傳輸和有線數(shù)據(jù)傳輸相互結(jié)合的方式，通過在電梯轎頂安裝故障采集器，并在電梯井道進(jìn)行隨行通訊電纜拉線，并安裝拾音器、揚(yáng)聲器、4G網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器等組成數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。從而使得系統(tǒng)可以無需受到傳輸距離、停電等影響進(jìn)行海量數(shù)據(jù)的實時傳輸，以幫助實現(xiàn)電梯實時監(jiān)控和故障報警功能。

3 結(jié)語

本文通過對電梯實時監(jiān)控與故障報警系統(tǒng)設(shè)計進(jìn)行分析研究，指出可以通過利用獨立傳感器、核心處理器等組成系統(tǒng)監(jiān)控與故障報警硬件裝置，在利用RS232/RS485通訊技術(shù)和4G通訊技術(shù)等完成信號參數(shù)的采集和傳輸下，通過對其進(jìn)行深入挖掘與分析，便可以準(zhǔn)確掌握電梯位置、運(yùn)行方向與速度等在內(nèi)的具體運(yùn)行情況。在將獲取得到的電梯運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較后即可判斷電梯是否存在故障問題，由系統(tǒng)發(fā)出相應(yīng)的報警信息提醒工作人員注意，以此有效保障電梯的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

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