基于物聯(lián)網(wǎng)的多電梯組態(tài)監(jiān)控研究

李大明+李雪燕

摘要：電梯構(gòu)造復(fù)雜，故障風(fēng)險高，安全隱患大。實時監(jiān)控與了解電梯的工作狀態(tài)，采用有線傳輸方式或GSM傳輸弊病較多，而利用GPRS信號傳輸方式進行物聯(lián)網(wǎng)遠程組態(tài)監(jiān)控效果最佳。以3臺電梯監(jiān)控為模型，DTU將傳感器信號通過GPRS信號傳送至云數(shù)據(jù)采集平臺，再將平臺數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)至組態(tài)畫面，組態(tài)動畫就能反映電梯的運行狀態(tài)。研究發(fā)現(xiàn)，通過GPRS信號傳輸進行電梯遠程組態(tài)監(jiān)控，硬件成本低、布局簡單、效率高，可通過PC、手機等多個終端觀察電梯工作狀態(tài)，既能為電梯管理人員與維保人員提供可靠的信息，也能為乘梯者的安全提供重要保障。

關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：

物聯(lián)網(wǎng)；電梯；組態(tài)；遠程監(jiān)控；GPRS

DOIDOI：10.11907/rjdk.172919

中圖分類號：TP319

文獻標識碼：A文章編號文章編號：16727800（2017）011009803

0引言

電梯作為現(xiàn)代高層建筑中不可缺少的垂直交通工具，已經(jīng)深入到人們?nèi)粘Ｉ詈凸ぷ髦?。但電梯帶來方便的同時，也伴隨著各種安全隱患。由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、工作頻繁，電梯品牌及其質(zhì)量參差不齊，導(dǎo)致各種問題屢見不鮮，例如：運行速度不穩(wěn)定、運行過程抖動、運行過程伴隨極大噪聲、門機打不開出現(xiàn)困人現(xiàn)象、程序出錯系統(tǒng)不派梯、傳感器效能減弱或失效等。這些后果都會給乘梯者帶來極大的身心傷害。如何提高電梯系統(tǒng)可靠性，給乘梯者更好的乘梯體驗？利用多電梯實時監(jiān)控，讓電梯管理者實時了解電梯工作狀態(tài)，及時預(yù)防與避免各種危險因素的發(fā)生不失為一種好辦法，同時還能讓電梯管理者及維保人員合理安排時間，優(yōu)先對故障可能性高的電梯進行維護與保養(yǎng)。

1國內(nèi)現(xiàn)狀

國內(nèi)目前對電梯監(jiān)控主要采用有線傳輸或手機短信。其中有線傳輸方式距離短、范圍小，難以實現(xiàn)大面積、大區(qū)域、大范圍的集中監(jiān)控，難以滿足全局監(jiān)控要求，且其中會產(chǎn)生大量布線工作，通訊傳輸網(wǎng)絡(luò)施工量大，通訊線纜容易因為老化短路而造成監(jiān)控信息中斷，通訊線纜的固定性也難以勝任城市布局發(fā)展要求，無論施工還是維護，工作量大且可靠性不高。手機GSM短信通訊方式雖然采用無線方式，在很大程度上解決了以上問題，但信號傳輸一般都有較大的時延，若短信服務(wù)中心繁忙時甚至?xí)驗樾诺蓝氯麃G失信號，而乘梯高峰期往往也是電梯出現(xiàn)故障和危險的關(guān)鍵時期，信號丟失不利于解決電梯日常維保及維護，更不利于電梯搶險。這種方式的實時監(jiān)控效率低、可靠性差，動態(tài)響應(yīng)不及時，監(jiān)控效果也不好。

GPRS無線分組業(yè)務(wù)，是一種基于GSM無線系統(tǒng)的無線分組交換技術(shù)，它可以實現(xiàn)終端與終端的連接，也可以通過無線IP實現(xiàn)終端與互聯(lián)網(wǎng)的連接[1]。GPRS無線信息傳輸系統(tǒng)速率高，將數(shù)據(jù)通過分組的方式在GSM信道中傳輸，省去了各種電路及線纜交換，對于多電梯遠程監(jiān)控系統(tǒng)來說，滿足突發(fā)性、頻繁性、實時性、數(shù)據(jù)傳輸量小等要求，且GPRS信號網(wǎng)絡(luò)范圍廣大、可靠性高，可以很方便、可靠、低成本地實現(xiàn)對多電梯的遠程監(jiān)控[23]。本文以3臺電梯的小型模型系統(tǒng)為研究對象，采用GPRS信號傳輸，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)功能，實現(xiàn)遠程實時監(jiān)控。

1研究內(nèi)容

1.1被控對象傳感器數(shù)據(jù)采集

在本研究系統(tǒng)中，以3臺電梯系統(tǒng)為例，采集能反映電梯工作狀態(tài)的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，因受文章篇幅影響，在此每臺電梯采集5個數(shù)據(jù)，分別為：運行狀態(tài)、運行方向、門機狀態(tài)、曳引電動機工作溫度、是否困人，分別由4個開關(guān)量傳感器和一個溫度模擬量傳感器給定相關(guān)信號[4]。

1.2DTU接受傳感器采集信號選擇

DTU是數(shù)據(jù)終端設(shè)備（Data Terminal unit）的簡寫。廣義來說，通信時傳輸數(shù)據(jù)兩端負責(zé)發(fā)送數(shù)據(jù)信息的模塊單元都被稱為DTU，在它的作用下對所傳信息進行格式轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)整理校驗。狹義地講，DTU一般特指可以把傳感器/流量計/PLC/單片機等串口（RS232/RS485/TTL）設(shè)備采集的數(shù)據(jù)，通過GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)發(fā)送到指定的數(shù)據(jù)采集平臺或數(shù)據(jù)監(jiān)控平臺，數(shù)據(jù)采集平臺可以對接收的數(shù)據(jù)進行分析、處理、顯示、保存等操作，也可以通過DTU發(fā)送信息給遠程串口設(shè)備，執(zhí)行一些動作[5]。熟悉電路、電工電子的讀者可以選購功能強大的GPRS芯片與嵌入式芯片自行設(shè)計、焊接DTU模塊，若受經(jīng)費限制，可選擇市場上已有的DTU完成相關(guān)系統(tǒng)設(shè)計。在此，可以選擇海創(chuàng)HC5000型DTU。

1.3DTU通信配置

將可以正常工作的UIM卡或SIM卡插入DTU卡座接口中，對DTU通電，并通過RS232串口線或RS232-485轉(zhuǎn)換線連接PC與DTU，此過程順利完成后，可以在配置軟件中對DTU進行配置，如圖1所示。

圖1DTU配置界面

（1）連接控制器。在PC上選擇串口設(shè)置中相應(yīng)的COM端口，并點擊連接，對設(shè)備在線狀態(tài)進行查詢，如果握手正常，軟件即可與設(shè)備建立連接。

（2）繼電器及開關(guān)量檢查。檢查測試DTU開關(guān)量輸入及繼電器輸出是否正常，可以通過硬件接線連接、斷開DTU信號端口，觀察配置軟件中相應(yīng)端口是否獲取信息。

（3）模擬量端口檢查。模擬量端口的檢查可以給DTU模擬量輸入端口接入一個與之對應(yīng)的模擬量，觀察配置軟件中是否獲得信號。

（4）GPRS參數(shù)配置。對圖1中的服務(wù)器信息進行配置，若通訊為公網(wǎng)，可選擇連接方式為IP；若通訊為非公網(wǎng)，可選擇連接方式為域名。在域名中填寫相關(guān)的物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集平臺域名，在此以TLINK平臺為例，可以填寫www.tlink.io，IP與端口選擇默認，序列號一欄可以填寫在物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集平臺注冊申請到的服務(wù)序列號。APN為GPRS終端接入信號方式的名稱，移動為CMNET，聯(lián)通為3GNET。

至此，DTU配置過程完畢。

2云數(shù)據(jù)平臺信息配置

2.1云數(shù)據(jù)平臺配置endprint

進入網(wǎng)站www.tlink.io，并登陸TLINK數(shù)據(jù)采集平臺，創(chuàng)建一個新設(shè)備，在此創(chuàng)建一個名為“多電梯狀態(tài)監(jiān)控”的設(shè)備。設(shè)備序列號選擇前面軟件配置中填寫的序列號，即在數(shù)據(jù)采集平臺注冊時獲取的序列號，注意該序列號是GPRS信號傳遞的唯一憑證，必須保持一致，若更改平臺的序列號，在DTU中需要進行重新配置。在連接協(xié)議中選擇MB RTU。上傳周期可選擇推薦值，也可以選擇自定義，該參數(shù)決定DTU上傳傳感器信號的頻率，即多長時間傳送一次端口信號[6]。在傳感器選項點擊批量追加完成云數(shù)據(jù)平臺傳感器數(shù)據(jù)庫設(shè)置，在此項目中，理論上應(yīng)該添加12個開關(guān)量輸入及3個模擬量輸入，因HC5000硬件點數(shù)限制，在此添加4個開關(guān)量輸入、4個開關(guān)量輸出及2個模擬量輸入，添加結(jié)果如圖2所示。

圖2云數(shù)據(jù)平臺傳感器數(shù)據(jù)庫

2.2傳感器數(shù)據(jù)配置

點擊平臺左側(cè)設(shè)備按鈕進入設(shè)備列表，完成所有傳感器數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)配置。在設(shè)置連接中對應(yīng)協(xié)議標簽，由于選擇了MB RTU協(xié)議，因此配置協(xié)議標簽如圖3所示。

3組態(tài)應(yīng)用與信息發(fā)布

3.1組態(tài)應(yīng)用

數(shù)據(jù)創(chuàng)建及關(guān)聯(lián)后，進行組態(tài)畫面的設(shè)計。一般物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)平臺會提供一定的組態(tài)設(shè)計功能，雖畫面不及PC端組態(tài)界面細膩和功能強大，但對一般系統(tǒng)監(jiān)控也可以勝任，在此可使用平臺自帶的組態(tài)功能，省去很多開發(fā)成本。

繪制3個電梯的界面，每個界面中添加運行狀態(tài)、運行方向、門機狀態(tài)、電機溫度及困人援救5個字段信息。每個字段后可添加一個指示燈或開關(guān)反映其狀態(tài)，若感覺指示燈開關(guān)表信息不直觀，也可通過自定義按鈕上傳自己DIY的功能顯示。例如：筆者利用Flash將閃爍的字段“正常工作”、“停止運行”保存為GIF圖片，作為運行狀態(tài)的顯示開關(guān)量。點擊選擇正常工作圖片，完成與傳感器數(shù)據(jù)的連接（見圖4）。

3.2組態(tài)信息發(fā)布

連接完所有組態(tài)界面的數(shù)據(jù)信息之后，可以點擊發(fā)布功能，完成組態(tài)信息的發(fā)布，在所有可以連入互聯(lián)網(wǎng)的PC端口就可訪問并監(jiān)控3臺電梯的運行狀態(tài)。同時，也可以使用手機移動端口訪問組態(tài)信息的監(jiān)控畫面，此3臺電梯的GPRS遠程監(jiān)控組態(tài)手機監(jiān)控畫面如圖5所示。

圖53臺電梯的GPRS遠程監(jiān)控組態(tài)手機監(jiān)控畫面

4結(jié)語

隨著自動化、計算機與通信水平的不斷提高，電梯遠程組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)得到了廣泛應(yīng)用，日趨網(wǎng)絡(luò)化和智能化。采用GPRS無線信號傳輸通訊方法解決遠程監(jiān)控的功能問題，在現(xiàn)階段比其它方式有著不可比擬的優(yōu)越性，無論是硬件成本，還是軟件實現(xiàn)的難易性，采用GPRS無線物聯(lián)網(wǎng)遠程組態(tài)監(jiān)控都有極其優(yōu)秀的表現(xiàn)[78]。研究證實，該方式監(jiān)控遠程電梯成本低，實現(xiàn)容易，能快速準確地為電梯管理者與維保人員提供有效、準確的電梯狀態(tài)信號，電梯使用安全，值得應(yīng)用和推廣。

參考文獻參考文獻：

[1]劉明.基于GPRS的電梯遠程監(jiān)控系統(tǒng)研究[D].武漢：華中科技大學(xué)，2006.

[2]劉明，米明富.基于GPRS的電梯遠程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計[J].計算機技術(shù)與發(fā)展，2006，16（11）：201203.

[3]龔靜雯.基于Internet的智能電梯遠程監(jiān)控系統(tǒng)研究[D].武漢：武漢理工大學(xué)，2006.

[4]季寶杰，劉美琪，袁超，等.基于UDP/IP的溫室生態(tài)監(jiān)控平臺通信機制的研究[J].工業(yè)儀表與自動化裝置，2009（5）：5556.

[5]劉載文，彭莉萍，張遠峰.電梯實時遠程計算機監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)與故障診斷專家系統(tǒng)[J].電氣傳動，1998（6）：2630.

[6]封松林，葉甜春.物聯(lián)網(wǎng)/傳感網(wǎng)發(fā)展之路初探[J].后IP時代與物聯(lián)網(wǎng)，2010（1）：107112.

[7]黃濤.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用發(fā)展的探討[J].信息通信技術(shù)，2010，4（2）：913.

[8]李明輝.電梯遠程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計[J].電子應(yīng)用技術(shù)，2009，35（8）：97103.

責(zé)任編輯（責(zé)任編輯：何麗）endprint