電梯運行信號采集和數據傳輸模塊的設計

摘要

隨著電梯行業的快速發展，政府主管部門和各電梯公司都有自己的電梯安全運行和監控平臺，為保證電梯系統的有效監控，確保電梯運行安全，如何把電梯運行的這些故障信息轉換成數字信號傳輸到數據中心平臺數據庫，并在WEB頁面上顯示是監控系統設計的關鍵，本文主要研究通過安裝在電梯井道的各種傳感器設備采集電梯運行的故障信息，通過傳感器設備來監視和控制電梯運行過程中的參數和狀態，把這些數據由通信運營商提供的網絡，并上傳到遠程的數據服務中心。

【關鍵詞】電梯監控 數據采集 數據傳輸TCP/IP協議

1 前言

電梯安全監控系統的核心功能是對地里位置分散的電梯實行24小時實時監控，和對快要到期或者超過維保和年檢的電梯提供預警機制，以及當電梯有突發狀況時的緊急處理等三個方面。要實現系統平臺的核心功能，前端電梯運行的數據信號的采集尤其關鍵?？紤]系統平臺的通用性和獨立性，要求系統要與電梯自身的電氣控制系統無關，即要自行設計前段采集系統，不能從電梯電氣控制系統讀取電梯運行的數據和電梯的故障代碼。

通過學習電梯的結構和工作原理，查閱和調研電梯故障和事故研究文獻，走訪電梯廠家和電梯維保公司的技術人員，收集到電梯運行過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。

如何把電梯運行的這些故障信息轉換成數字信號傳輸到數據中心平臺數據庫，并在WEB頁面上顯示是監控系統設計的關鍵。本文主要研究通過安裝在電梯井道的各種傳感器設備采集電梯運行的故障信息，通過傳感器設備來監視和控制電梯運行過程中的參數和狀態，并轉換成電信號輸出。

2 數據采集器設計方案

傳感器是人們獲取外界信息，特別是現代自動化工業生產過程中的參數與狀態信息的最重要工具，它在推動基礎學科研究，社會經濟的發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，可以感受外界被測量物體的物理量信號通過內部的轉換電路變成模擬信號以滿足物理數據信息的存儲、傳輸、控制和顯示。

因電梯井道環境復雜，空間有限，為保證數據的有效采集和穩定傳輸，確定用霍爾和光電傳感器實現電梯運行數據的采集，同時在電梯轎廂內部安裝人體感應器來判斷轎廂內部是否有乘客，并在電梯機房安裝Ic讀卡器進行電梯維保技術人員簽到管理的電梯現場數據采集方案。

電梯數據采集系統模塊設備的安裝位置和現場布線設計方案分成兩個部分，一個是安裝在電梯機房，另一個是安裝在轎廂上。

2.1 電梯機房中心

隨著電梯控制技術的快速發展，全球各大電梯廠商相繼推出無機房電梯，因受實驗條件限制，本系統討論的電梯安全管理系統解決方案僅考慮有控制機房的電梯數據的采集。對于新型無機房可以考慮把安裝電梯機房的數據采集設備安裝在轎廂頂位置。

電梯機房的數據采集設備包括GPRSDTU和讀卡器，主要負責把電梯現場采集的數據信息通過移動通信網絡連接到INTERNET網實現數據的全透明傳輸到遠程的服務器并接收服務器數據中心下達的指令和電梯維保技術人員的簽到、考勤管理，同時借助短距離無線數據通信技術與安裝在轎廂的數據采集卡設備進行數據交換，還可以對預設的電話號碼發送短信信息。

2.2 電梯轎廂

電梯轎廂部分分成轎廂內和轎廂頂，轎廂內部主要是安裝人體感應器，檢測當電梯出現故障和事故時電梯轎廂內部是否有乘客，以及通過喇叭對乘客的語音信息安撫和指導工作。

轎頂部分主要是安裝數據采集卡，采集安裝在電梯井道外圍的各種傳感器信號包括電梯門、轎廂運行位置等，是數據匯集中心。并通過短距離通信技術把信號發送到機房的GPRSDTU。

3 數據傳輸模塊設計方案

GPRS DTU作為一種通信設備，是物聯網技術的典型應用，當數據采集現場比較偏遠或者環境惡劣，沒辦法實現有線通信時，利用覆蓋全國大部分區域的移動、聯通和電信的GPRS通信網絡實現數據的傳輸是很好的解決方案。

GPRS DTU與遠程數據中心的服務器通信的過程是：在電梯現場的數據傳輸模塊中插入一張開通GPRS網絡的運營商的SIM卡，DTU和數據中心通過GPRS網絡和INTERNET網絡建立連接;DTU是數據通信的客戶端，數據中心是通信的服務端，安裝有TCP協議的DTU客戶端的SOCKET通過設置好的IP地址和端口號對服務器發起通信請求，服務器端的SOCKET接受連接請求，并發送應答信息，然后保持數據雙向通信。

電梯數據采集模塊和遠端數據中心服務器通信過程和數據交換格式的設計，包括數據采集和數據傳輸模塊設計。

電梯機房的DTU設備通過預先設定的IP地址登陸服務器后，DTU通過不間斷向服務器發送心跳包以保持通信信道的長連接，從而實現電梯運行數據和服務器的數據傳輸。

4 總結

電梯安全運行監控系統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行數據實時監控，判斷電梯運行狀態，當系統檢測到故障信號時做出及時處理，前端電梯運行的數據信號的采集尤其關鍵，即要自行設計前段采集系統，不能從電梯電氣控制系統讀取電梯運行的數據（如采集時間、電梯樓層、狀態信號、電源狀態、轎廂乘客、門廳信號、運行方向等）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、設備故障等），如何保證這些信息的實時采集和準確傳輸是各個系統設計的關鍵。

參考文獻

[1]紀昌鋒.基于物聯網技術的電梯安全管理系統的研究與設計[J].北京印刷學院學報，2017.

[2]程庚，田鐵紅等.面向公共安全監測的物聯網技術與應用探討[J].信息通信技術，2014：38-42.

[3]張洋.JDBC數據庫訪問技術[J].電腦編程技巧與維護，2012：48，132.

[4]堇明明.基于通信領域的物聯網應用與前景研究[J].電子信息，2015：302.