電梯遠程監控系統設計

常熟理工學院 浦 煒 陳 啟 張 夢 方浩然

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電梯遠程監控系統設計

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]網絡技術基于C/S模式設計開發了一個適用于小規模用戶的操作方便，功能齊全的電梯遠程監控系統。該系統可以通過3G無線網絡遠程監控電梯的運行情況，具有自動監測故障和報警以及自動記錄等功能。

【關鍵詞】電梯；故障；3G；監控系統

1 引言

在經濟高速發展的現代社會中，伴隨著高層建筑數量的急劇增多，電梯已經成為一個必不可少的角色。它的可靠性和便利性聯系著廣大群眾的財產利益和生命安全。電梯數量急劇增多，當故障發生時，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。電梯遠程監控系統REM(Remote E1evator Monitor)[1]為電梯服務、監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 系統介紹

系統通過使用基于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無線網絡傳送模塊（數據發送端）自動把故障數據送給遠程維修服務監控終端，并以手機短信方式發送給維修人員，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控終端，在電梯發生故障時，監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。

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

圖1　電梯遠程監控系統

3 系統硬件

系統主板使用Samsung Cortex-A8 S5PV210芯片，CPU采用45nm工藝制程，運行速度最大可達1G，處理器內部為64/32位總線結構，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、數據業務功能，數據業務下行峰值數據速率可達3.6 Mbit/s上行峰值數據速率384 Kbit/s，可以提供經濟型高速互聯網接入和無線數據等業務。

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

4 系統方案

系統總體功能如圖2所示。由電梯端的系統主板（ARM系統實現）實現對電梯數據的采集和分析，并通過3G模塊將故障數據及時反饋給遠程監控PC，同時發送短信給指定維護人員。遠程監控端是運行于PC環境的監控程序，獲取遠程傳回的故障數據進行保存并發出報警提醒，對轄區內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系統運行嵌入式LinuxOS，利用C/C++結合Qt設計技術進行開發。實現監控（采集、傳輸數據、保存）應用程序的設計。

圖3　監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據的采集判斷電梯開關門故障、停電故障、安全回路故障、電梯運行異常故障等。

4.1.2 數據處理

在ARM板上建立嵌入式數據庫SQLite存儲所采集的電梯運行信息，及時更新。在電梯發生故障時，通過3G網絡模塊發送故障信息給監控端，同時通過3G短信模塊發送故障信息給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芯片的驅動，在/dev目錄下掛載為一個ttyUSB0的設備，使用一般的打開文件的API函數open打開ttyUSB0設備，進行read 和write操作。而短信的發送則根據數據庫中的人員信息手機號發給指定維護人員，短信收發依據AT命令實現。

4.1.3 數據存儲

系統中對故障的采集保存、區域內被控電梯的信息等都采用數據庫進行管理。通過數據庫可以比較方便地保存、更新維護人員信息，用于監控端數據保存和分析。同時在ARM系統一端也需要有相應的數據保存，因此系統采用的數據庫是輕量級的嵌入式數據庫SQLite，它是是一款輕型的數據庫，它的設計目標是嵌入式的，而且目前已經在很多嵌入式產品中使用了它，它占用資源非常的低，在嵌入式設備中，可能只需要幾百K的內存就夠了。它能夠支持Windows/Linux/Unix等等主流的操作系統，同時能夠跟很多程序語言相結合，比如C、PHP、Java等，還有ODBC接口，完全滿足嵌入式系統的開發環境要求。

4.2 遠程監控軟件界面的設計

基于PC機的監控終端交互界面的設計，結合數據庫開發，采用Qt進行編程設計。

(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”、“控制方式”、“使用單位”、“所在地理位置”、“安裝日期”、“制造單位”、“生產日期”、“維修單位和人員”。

(3)實現多節點的網絡通信。使用Qt中的多線程功能來對多個電梯進行數據通信。當出現報警信息時及時提醒。

(4)使用數據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)界面上設計一個“修改維修人員”的按鈕。此按鈕可以修改數據庫中的信息，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。

監控軟件界面如圖3所示。

5 結語

本文提出的基于ARM Cortex A8的電梯遠程監控系統滿足了當前電梯市場的需求，具有實時監控、檢測故障、自動報警、自動記錄等功能。利用3G無線網絡通信具有安裝簡便，運營成本降低的優勢，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設計[J].微型機與應用,2012,13:28-31.

[2]孫洋建.電梯運行狀態實時遠程監控系統研究[D].天津:天津大學,2004．

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

[4]陳爽,秦攀科,賀榮,等.Linux與Qt程序設計[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研究與開發。

作者簡介：