電梯運(yùn)行信號(hào)采集和數(shù)據(jù)傳輸模塊的設(shè)計(jì)

摘要

隨著電梯行業(yè)的快速發(fā)展，政府主管部門和各電梯公司都有自己的電梯安全運(yùn)行和監(jiān)控平臺(tái)，為保證電梯系統(tǒng)的有效監(jiān)控，確保電梯運(yùn)行安全，如何把電梯運(yùn)行的這些故障信息轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)中心平臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)，并在WEB頁(yè)面上顯示是監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，本文主要研究通過(guò)安裝在電梯井道的各種傳感器設(shè)備采集電梯運(yùn)行的故障信息，通過(guò)傳感器設(shè)備來(lái)監(jiān)視和控制電梯運(yùn)行過(guò)程中的參數(shù)和狀態(tài)，把這些數(shù)據(jù)由通信運(yùn)營(yíng)商提供的網(wǎng)絡(luò)，并上傳到遠(yuǎn)程的數(shù)據(jù)服務(wù)中心。

【關(guān)鍵詞】電梯監(jiān)控 數(shù)據(jù)采集 數(shù)據(jù)傳輸TCP/IP協(xié)議

1 前言

電梯安全監(jiān)控系統(tǒng)的核心功能是對(duì)地里位置分散的電梯實(shí)行24小時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)控，和對(duì)快要到期或者超過(guò)維保和年檢的電梯提供預(yù)警機(jī)制，以及當(dāng)電梯有突發(fā)狀況時(shí)的緊急處理等三個(gè)方面。要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)平臺(tái)的核心功能，前端電梯運(yùn)行的數(shù)據(jù)信號(hào)的采集尤其關(guān)鍵。考慮系統(tǒng)平臺(tái)的通用性和獨(dú)立性，要求系統(tǒng)要與電梯自身的電氣控制系統(tǒng)無(wú)關(guān)，即要自行設(shè)計(jì)前段采集系統(tǒng)，不能從電梯電氣控制系統(tǒng)讀取電梯運(yùn)行的數(shù)據(jù)和電梯的故障代碼。

通過(guò)學(xué)習(xí)電梯的結(jié)構(gòu)和工作原理，查閱和調(diào)研電梯故障和事故研究文獻(xiàn)，走訪電梯廠家和電梯維保公司的技術(shù)人員，收集到電梯運(yùn)行過(guò)程中的主要故障包括：轎廂門、沖頂、電梯非平層、蹲底、超速、困人和電梯安全回路故障。

如何把電梯運(yùn)行的這些故障信息轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)中心平臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)，并在WEB頁(yè)面上顯示是監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。本文主要研究通過(guò)安裝在電梯井道的各種傳感器設(shè)備采集電梯運(yùn)行的故障信息，通過(guò)傳感器設(shè)備來(lái)監(jiān)視和控制電梯運(yùn)行過(guò)程中的參數(shù)和狀態(tài)，并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出。

2 數(shù)據(jù)采集器設(shè)計(jì)方案

傳感器是人們獲取外界信息，特別是現(xiàn)代自動(dòng)化工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的參數(shù)與狀態(tài)信息的最重要工具，它在推動(dòng)基礎(chǔ)學(xué)科研究，社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展作用是十分明顯的。傳感器的功能和人類的味覺、嗅覺、聽覺、視覺類似，可以感受外界被測(cè)量物體的物理量信號(hào)通過(guò)內(nèi)部的轉(zhuǎn)換電路變成模擬信號(hào)以滿足物理數(shù)據(jù)信息的存儲(chǔ)、傳輸、控制和顯示。

因電梯井道環(huán)境復(fù)雜，空間有限，為保證數(shù)據(jù)的有效采集和穩(wěn)定傳輸，確定用霍爾和光電傳感器實(shí)現(xiàn)電梯運(yùn)行數(shù)據(jù)的采集，同時(shí)在電梯轎廂內(nèi)部安裝人體感應(yīng)器來(lái)判斷轎廂內(nèi)部是否有乘客，并在電梯機(jī)房安裝Ic讀卡器進(jìn)行電梯維保技術(shù)人員簽到管理的電梯現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集方案。

電梯數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)模塊設(shè)備的安裝位置和現(xiàn)場(chǎng)布線設(shè)計(jì)方案分成兩個(gè)部分，一個(gè)是安裝在電梯機(jī)房，另一個(gè)是安裝在轎廂上。

2.1 電梯機(jī)房中心

隨著電梯控制技術(shù)的快速發(fā)展，全球各大電梯廠商相繼推出無(wú)機(jī)房電梯，因受實(shí)驗(yàn)條件限制，本系統(tǒng)討論的電梯安全管理系統(tǒng)解決方案僅考慮有控制機(jī)房的電梯數(shù)據(jù)的采集。對(duì)于新型無(wú)機(jī)房可以考慮把安裝電梯機(jī)房的數(shù)據(jù)采集設(shè)備安裝在轎廂頂位置。

電梯機(jī)房的數(shù)據(jù)采集設(shè)備包括GPRSDTU和讀卡器，主要負(fù)責(zé)把電梯現(xiàn)場(chǎng)采集的數(shù)據(jù)信息通過(guò)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)連接到INTERNET網(wǎng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的全透明傳輸?shù)竭h(yuǎn)程的服務(wù)器并接收服務(wù)器數(shù)據(jù)中心下達(dá)的指令和電梯維保技術(shù)人員的簽到、考勤管理，同時(shí)借助短距離無(wú)線數(shù)據(jù)通信技術(shù)與安裝在轎廂的數(shù)據(jù)采集卡設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，還可以對(duì)預(yù)設(shè)的電話號(hào)碼發(fā)送短信信息。

2.2 電梯轎廂

電梯轎廂部分分成轎廂內(nèi)和轎廂頂，轎廂內(nèi)部主要是安裝人體感應(yīng)器，檢測(cè)當(dāng)電梯出現(xiàn)故障和事故時(shí)電梯轎廂內(nèi)部是否有乘客，以及通過(guò)喇叭對(duì)乘客的語(yǔ)音信息安撫和指導(dǎo)工作。

轎頂部分主要是安裝數(shù)據(jù)采集卡，采集安裝在電梯井道外圍的各種傳感器信號(hào)包括電梯門、轎廂運(yùn)行位置等，是數(shù)據(jù)匯集中心。并通過(guò)短距離通信技術(shù)把信號(hào)發(fā)送到機(jī)房的GPRSDTU。

3 數(shù)據(jù)傳輸模塊設(shè)計(jì)方案

GPRS DTU作為一種通信設(shè)備，是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的典型應(yīng)用，當(dāng)數(shù)據(jù)采集現(xiàn)場(chǎng)比較偏遠(yuǎn)或者環(huán)境惡劣，沒辦法實(shí)現(xiàn)有線通信時(shí)，利用覆蓋全國(guó)大部分區(qū)域的移動(dòng)、聯(lián)通和電信的GPRS通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸是很好的解決方案。

GPRS DTU與遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器通信的過(guò)程是：在電梯現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)傳輸模塊中插入一張開通GPRS網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營(yíng)商的SIM卡，DTU和數(shù)據(jù)中心通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)和INTERNET網(wǎng)絡(luò)建立連接;DTU是數(shù)據(jù)通信的客戶端，數(shù)據(jù)中心是通信的服務(wù)端，安裝有TCP協(xié)議的DTU客戶端的SOCKET通過(guò)設(shè)置好的IP地址和端口號(hào)對(duì)服務(wù)器發(fā)起通信請(qǐng)求，服務(wù)器端的SOCKET接受連接請(qǐng)求，并發(fā)送應(yīng)答信息，然后保持?jǐn)?shù)據(jù)雙向通信。

電梯數(shù)據(jù)采集模塊和遠(yuǎn)端數(shù)據(jù)中心服務(wù)器通信過(guò)程和數(shù)據(jù)交換格式的設(shè)計(jì)，包括數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)傳輸模塊設(shè)計(jì)。

電梯機(jī)房的DTU設(shè)備通過(guò)預(yù)先設(shè)定的IP地址登陸服務(wù)器后，DTU通過(guò)不間斷向服務(wù)器發(fā)送心跳包以保持通信信道的長(zhǎng)連接，從而實(shí)現(xiàn)電梯運(yùn)行數(shù)據(jù)和服務(wù)器的數(shù)據(jù)傳輸。

4 總結(jié)

電梯安全運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)的核心功能是把分布在不同地理位置的在用電梯的日常運(yùn)行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)控，判斷電梯運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到故障信號(hào)時(shí)做出及時(shí)處理，前端電梯運(yùn)行的數(shù)據(jù)信號(hào)的采集尤其關(guān)鍵，即要自行設(shè)計(jì)前段采集系統(tǒng)，不能從電梯電氣控制系統(tǒng)讀取電梯運(yùn)行的數(shù)據(jù)（如采集時(shí)間、電梯樓層、狀態(tài)信號(hào)、電源狀態(tài)、轎廂乘客、門廳信號(hào)、運(yùn)行方向等）和電梯的故障代碼（如安全回路故障、非平層故障、電梯沖頂、電梯蹲底、開門故障、速度異常、設(shè)備故障等），如何保證這些信息的實(shí)時(shí)采集和準(zhǔn)確傳輸是各個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。

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