基于無線通信的電梯安全監控

韓云飛

摘 要：電梯運行的安全性是使用者十分關注的議題，有必要采用有效的方式來進行監控。在信息技術快速發展的當今社會，無線通信技術在電梯安全監控中也得到了十分廣泛的應用。文章從ZigBee技術視角出發，首先探討了基于ZigBee技術的電梯安全監控系統設計的發展，進而分析了基于ZigBee技術的電梯安全監控系統設計的規劃。

關鍵詞：無線通信；電梯；安全監控；ZigBee技術

1 基于ZigBee技術的電梯安全監控系統設計的發展

近幾年來，無線通訊技術不管是在通訊協定、硬件、軟件等方面都獲得了長足發展，或取得較一致的標準，這使得原本許多無線通訊的應用概念，陸續得到具體的實現。例如，許多無線傳感器網絡采用私有標準建構網絡。但最近的趨勢是逐漸向標準化的低功耗無線通訊發展，而基于802.15.4規格的ZigBee就是一種用于無線檢測和控制的標準。當前安全控管成為房屋購買者在購買房子時的考慮選項之一，而電梯自然是安全控管的重要窗口之一。因此本專題想要設計一套注重安全性的電梯管理系統，借助ZigBee技術，讓管理人員能夠隨時監控電梯故障所在，以隨時進行安全管理。ZigBee具有許多優點，包括可以實現多跳路由和資料發送的網格協定、安全規格和針對應用層互通性的整套參數設置，ZigBee針對微控器應用開發人員提供了管理網絡以及連接其他節點的更高抽象層次。因此，基于ZigBee的無線通訊協定被廣泛應用作為無線網絡傳感器（WSN）系統的通訊標準，而這在電梯安全管控中，更是得到了十分廣泛的應用。另外，由于微軟針對.NET技術的發表，使基于因特網的網絡應用得到蓬勃的發展，利用ASP.NET技術，網頁程序的設計從單純的信息傳遞與瀏覽，也擴展到電梯安全運行監控中應用。

2 基于ZigBee技術的電梯安全監控系統設計的規劃

2.1 系統的硬件規劃

在硬件規劃方面，文章以ZigBee無線微控器與電梯的管理做結合，依此建構低成本的電梯信息管理與監控系統，通過無線模塊，管理者可以有效取得電梯運行的信息，其中實體的硬件架構規劃上，無線控制器采用TI的ZigBee-CC2430模塊。CC2430微控器，它是由TI公司收購無線單片機公司CHIPCON后推出的ZigBee無線單晶片，而CC2430也是一個真正符合IEEE802.15.4標準的晶片系統，ZigBee-CC2430除了包括RF收發器外，還內建加強型8051MCU、32/64/128KB的Flash、8KB的RAM以及ADC、DMA等。CC2430可工作在2.4GHz頻段，2.4G頻段為所謂的ISM頻段，為專門提供給工業、科學與醫學使用的免費頻段，此外，CC2430采用低電壓（2.0～3.6V）供電，且功耗很低（接收數據時為27mA，發送數據時為25mA），最大傳送速率為250kbps。本系統通過無線模塊CC2430的結合，可減少電路元件的使用，對于開發低功耗的無線相關產品有很大的幫助。系統的Master端與Client端之間使用2.4GHz無線通訊模塊ZigBee-CC2430作為彼此連線的傳輸界面，Master端的無線微控器模塊一方面以無線通訊的方式接收來自Client端的信息；另一方面則通過RS-232與電腦串列通訊埠連接，再經由程序的設計，PC端便可取得輸出入的信息。至于Client端則以無線傳輸的方式周期性發送電梯運行信息給Master端。對于用戶端而言，主要是要通過瀏覽器，經因特網取得電梯信息或進行電梯系統的管理（系統管理者）。

2.2 系統軟件設計規劃

首先，用戶端（可以是駕駛人員，也可以是系統管理者）可以使用任何可上網的裝置（如智能型手機、PDA或電腦）連上服務器，電梯乘客可以通過網頁查看目前電梯是否安全運行，而管理者則可經用戶端瀏覽頁面里的驗證身份（帳號密碼）登入至服務器管理者頁面監控目前電梯狀況、設定、查看資料等。因此，軟件設計分成三個部分：無線通訊部分、伺服端的PC監控系統及伺服端的網絡瀏覽程序。

以下針對各部分的軟件設計的功能與內容分別加以說明：一是在無線通訊設計方面。Master無線模塊的主要功能為收集各個Client端（電梯運行端）的電梯運行信息，由于每個Client端的無線模塊均設定了唯一的ID，因此，Master端的無線模塊可以將具備ID的Client端信息送至PC加以處理。至于Client端無線模塊的功能則是周期性的將電梯運行的即時電梯運行狀態送至Master端。Master端也可以看成是一個無線的服務器，它能與多個Client端連線。Master端在啟動后會進入待機狀態，若Client端發送信息時，便會將所收到的數值傳回PC端作監控。二是在服務器端監控設計方面。PC端的功能為電梯的資料匯整處理與監控，無論是電梯是否安全運行，都通過PC端進行監控，并將所取得的信息存入資料庫中。此外，監控端還設計了其他實用功能。各功能簡單說明如下：（1）趨勢圖：該功能讓管理者查詢到在一日、一周、一年所進出的電梯運行狀況。（2）安全隱患明細表：該功能可以讓管理者查詢電梯安全隱患出現的時間與對應的原因。（3）故障查詢：該功能是讓管理者得知是否存在故障。三是在伺服端的網頁瀏覽程序設計方面。該部分設計是要使管理者通過瀏覽頁面呈現目前電梯的即時狀況，網頁的基本信息包括：Master端CC2430目前連線PC端狀況、電梯安全狀況、乘客數量顯示。使用者通過服務器上的網頁瀏覽程序直接讀取資料庫的內容，以呈現電梯的即時狀況，其中呈現的頁面以每秒掃描的方式進行資料的更新。瀏覽程序設計也結合AJAX控制項，該控制項的主要功能為在掃描更新電梯信息時，不會產生因刷新整個網頁畫面造成的閃爍情況，提供較舒適的網頁閱讀環境。另一方面，為區分網頁提供的功能，另增設身份驗證登入，除一般用戶可獲得電梯信息外，管理者則可直接在網頁上進行日期方式讀取資料庫檔案及搜尋范圍等。

3結束語

隨著科技的進步與人類源源不絕的創意發想，無線微控器的應用越來越多元化，不僅是在工業上的應用日趨普及，乃至于與生活上結合，也越來越多。在高可靠性、高效能、低功耗、體積小、低成本的基礎上，許多設施逐步走向自動化。本研究將無線微控制器應用在電梯安全的管理上，無線微控器負責資料的搜集與傳遞，大幅降低實體配線的成本，并可取得即時的信息。另一方面，整合網絡監控程序的設計，可以提供使用者即時的電梯安全運行信息。另外，文章也希望在日后可針對該系統強化，增設各種傳感器以記錄電梯故障時的各種狀態，統計電梯故障信息，以作為電梯廠商故障分析及改善依據。

參考文獻

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