電梯實時監控與故障報警系統設計

秦高峰

（核工業二〇八大隊，內蒙古包頭，014010）

將貫通與各個設備傳感器以及監控設備通過現場總線技術進行連接，進而形成集成單元階段，最終通過局域網把每個管理站點服務進行有效的連接，這就是電梯實時監控與故障報警系統的工作流程與方式。基于此，結合實際作如下分析。

1 系統功能

如今，維護技術以及設備檢測已經進入了集成系統階段，資源和信息的共享在單位內部已經基本得到實現，系統功能如下：

功能一：采集處理功能，該功能主要體現在生產過程，對數字量以及生產過程中的模擬展開預備處理、采樣以及檢測，最終以表格、電子屏等方式輸出，從而讓生產人員有準確的數據參考，讓生產情況更容易被掌握。

功能二：對電梯運營狀態給予檢測，用戶在電梯正常運營的過程中可以通過網絡終端的顯示了解電梯開關門狀態、轎廂內視頻監控視頻等情況。如果電梯運營過程中出現問題，也可以讓用戶及時的知曉并進行故障處理。

功能三：故障報警管理，一旦電梯發生故障，此時監控中心便會收到來自監控中心反饋的故障消息，同時第一時間向在電梯間的乘客報警，并說明即將采取的措施，提醒乘客注意事項。此后，監控平臺還會針對故障問題展開分析與評估，對故障信息向相關單位匯報，并對故障處進行頻繁的跟蹤與記錄，通過調取電梯近期運行情況及相關視頻，為故障的排除工作提供依據。

功能四：故障響應處置管理，故障保障信息上傳之后，相關單位會根據故障情況進行及時的處理，同時記錄處理情況與進度。故障響應處置管理的過程中，故障響應分級處理、消防故障報警狀態等功能都得到啟用。

2 系統的硬件設計

2.1 系統組成及原理

系統先由電梯控制部分485或則其他串行信號轉換后。首先，系統首先會串行信號以及電梯控制部分485轉換之后，AT89S52單機片則會收到數字形式的結果。

數值結果出來后，會將設定值與主程序進行分析，并根據數值情況，單片機將會輸出信號，通過對電路各端口的電平進行控制，從而讓外圍的電路工作得到驅動和控制，從而實現對控制對象的控制。與此同時，單片機會連接上W5500，讓上位機與太網進行鏈接，遠程通信得以實現。

用戶應用層、網絡傳輸層、底層感知層是低通構建的三個組成部分，感知對象層與感知設備層構成了中層感知層，而功能層和訪問層構成了用戶應用層。如圖1所示。

圖1 電梯監控系統架構圖

2.2 系統硬件設計

太網接口模塊、單片機系統、外圍控制電路等多方面組成了系統硬件。本系統核心處理器AT89S52具有ISP功能，內含8k字節的EPROM和256字節的RAM，同時具有價格優惠、使用廣泛且方便等優勢，因此該芯片在嵌入式控制系統中大受歡迎，并應用普遍。單片機會對數據開展系統的控制并處理，接下來由于RS-232端口輸送，讓遠程控制在用太網傳到PC機之后得以實現。ISP（在系統編程）功能在整個過程中表現出其強大的優勢，為系統的運營帶來巨大的方便。

另外，按照分層來看，電梯運用過程中的同步消息、電梯轎廂視頻資料等是感知對象層的主要構成部分；而采集設備主要構成了感知設備層，負責信息的采集工作。數據的全方位處理，是功能層的主要作用；移動以及固定通信網絡則存在于網絡傳輸層，負責網絡信息的輸入與輸出。而對客戶的獨特性需求的訪問是訪問層的主要作用。

圖2 MCU電路圖

2.3 采集器端通信主過程

登錄服務器，借助心跳包與服務器保持聯系的方式，實現電梯報警及故障信息實時傳輸，第一時間獲得電梯運行情況及視頻監控等信息。與此同時，電梯運行所形成的歷史數據，將以文件的形式保存在服務器中，信息交換也會在同時通訊連接建立之后得以完成。在線路沒有數據傳輸需要的時候，為了讓系統更穩定，采集器的連接也需要持續的保持，因此為了保持該種鏈接，同步信息詳情也會在心跳包連續發送10次之后發送。

圖3 數據接口電路圖

2.4 數據傳輸技術的研究與實現

電梯故障報警系統以及實時監控系統會對運行中的電梯進行監控，電梯設備各項設備的運營情況、故障發生第一時間的判斷以及故障消息的傳達，進而確保故障能過夠及時地被處理。而這一系列的功能實施過程中，均需要獲取準確的信號數據，而信號數據的獲取與采集就是該項工作開展和進行的基本條件。因此，提高信號數據的獲取與采集效率是提高該項工作效率的關鍵途徑，縱觀國內該項技術，已經達到了成熟的水平，但也同時存在一定的劣勢，主要表現在：當停電發生的時候，數據傳輸相關工作就不得不停止，而這種問題的處理需要無線與有線數據傳輸的有效結合才能實現，當二者結合之后將故障采集控制器運用到轎頂上方位置，并采用拉線的方式將通訊線纜在電梯井道內安裝設置，并采取5G網絡進行數據傳輸，使電梯故障報警系統不受距離約束，并在停電現象發生之后，也不會影響數據傳輸的正常進行，從而進一步保障電梯的運行安全。

3 系統開發環境和數據庫設計

3.1 監控平臺開發環境

基于ASP.NET的一套Web服務程序是物聯網電梯監控系統的基礎。本電梯監控平臺應用層使用Windows操作系統，開發環境為Visual Studio2019，編程語言為C語言。該環境可支撐云計算，同時在并行計算、多核系統等方面表現良好。微軟的ASP.NET是一套非常成熟的變成系統，其程序具有獨特性，用戶使用方便，在相同的web請求過程中不必對頁面進行重新地加載。該種技術大大提升了系統運行的速度，同時也節省了服務器資源和寬帶，由于心態系統在信息與遠程服務器之間的數據交換比較頻繁，因此這種技術對于電梯監控系統非常的適用。該技術能夠及時地將檢測數據以及查詢結果等信息通過服務器端口呈現給客戶，客戶可以通過網頁的形式方便且快速地了解想要了解的信息，在提升工作效率的基礎上，增強了用戶體驗感。系統按照用戶權限等級的不同，實現差異化操作管理，并系統的指令及其后臺數據庫系統進行管理操作，同時管理用戶可以在任何網絡環境下，連接電梯物聯網，方便查看電梯運行狀態和故障問題反饋，并根據提示及時進行處理。

3.2 功能模塊設計

(1)實時狀態監控模塊

該模塊主要應用于電梯運行實時狀態監控，如電梯運行方向、電梯門狀態、樓層信息、轎廂內情況等。

(2)參數實時監控模塊

該模塊應用于提供實時監控電梯運行參數，如電梯運行速度及加速度、電梯載重、轎門開關及電梯內噪聲等參數。運行過程中，若某一項參數出現問題，則會在界面上顯示異常，管理員可以通過查看詳情，獲取異常參數的當前值及正常值區間。

(3)故障診斷模塊

該模塊主要應用于數據的分析及處理，從而獲取電梯控制系統發生故障相關信息。系統管理員可借助神經網絡版本的設置，使系統更加優化，嵌入更加穩定。若無故障信息，也可將故障診斷結果添加至數據庫中，方便管理員查詢。若故障出現，系統則會診斷出故障類型，并確定故障電梯位置及故障信息。

(4)數據維護模塊能

該模塊主要應用于數據的維護，具體含歷史數據維護、線下訓練以及樣本數據維護等。其中歷史數據可被工作人員調取，并進行查詢或刪減。樣本數據主要為了適配更新神經網絡，在歷史故障信息達到一定數量之后，可以對其進行對應的數量增加，同時讓神經網絡通開啟全新的訓練，可使數據反饋更為準確。

3.3 數據庫設計

在本系統實現對電梯實時監測和故障數據記錄后，還須對相關數據做出科學有效的管理。與此同時，通過對數據進行分析處理，所獲得的結果需要與相對應電梯信息打包存檔，方便為后續電梯設備故障的解決提供參考。

具體來看，電梯信息主要包括電梯監控內容數據、監控電梯基本信息。其中電梯監控內容數據主要包含設置運行超時時間、設置門區外停梯時間、配置上報時間間隔、設置額定運行速度、設置平層插板長度、開啟/關閉即時上報、開啟/關閉周期上報、清除歷史故障、總樓層和校準樓層、清除累計運行時間和次數、故障復位以及重啟終端等。監控電梯基本信息主要包含監測系統ID、音視頻系統ID、視頻端口號、視頻連接IP、注冊代碼及時間、業主單位、所在詳細地址等。基于此，需要結合電梯監控系統的實際情況來設計數據庫，以便于對系統數據及設備信息進行存儲和管理。

設計中本文采用關系數據庫的方式，管理電梯運行狀態在線監測和故障報警信息。關系數據庫是利用集合代數等相關的概念運營，目的在于對數據庫中的數據進行同繁體的處理，其建立是以為關系數據庫模型為基礎的，關系數據庫能夠讓數據的管理更加的全面與準確。縱觀目前國內外的關系數據庫類型，有三種類型的較為普遍，分別是：Oracle、SQL、Access。

SQLServer中設置數據庫ElevatorInspect，同時創建5張有關的數據表，即分別為∶EquipmentInfo，該種數據的主要目的為讓電梯在運營過程中的監控終端相關設備的具體信息得到有效的保存；processes，用于存儲故障報警處置信息；TimeStateData，該種數據的主要作用在于將電梯在運營過程中的狀態信息與數據得到及時有效的保存；UserInfo，用于用戶信息的存儲；Warnlnfo，用于故障報警信息的存儲。

多傳感器的相互作用是電梯監控與報警系統的不可或缺的重要組成部分，系統功能是在此基礎上經過層層的網絡通信技術開發實現的。在通過對系統進行試驗測試后，得出電梯監控與報警系統運行與電梯正常運行契合度良好。具體來看，系統經過如下故障模擬測試：第一，測試中電梯監控報警系統運行正常，且在電梯在正常運行過程中受到電磁干擾依然穩定運行；第二，對電梯可能出現的各種故障進行有效的模擬，運營單位可以模擬中總結急救、修理等經驗，從而更好地保障電梯使用人群的安全。

4 總結

如今，網絡技術已經得到大范圍的普及和運營，同時網絡技術也正在高速的發展和精進，在電梯實時監控與故障報警系統中也不例外，同時該系統結合網絡，將生產工藝得到聚到的提升，提高設備的可用率，最終降低生產成本，提高效益。

本文從電梯實時監控與故障報警這兩大系統出發，對這兩種系統的設計結合實際進行分析，并提出監控系統與報警系統的優化方案，讓獨立傳感器與核心傳感器得到更加有效地運用。與此同時，將太網模塊融入到研究與調研當中，對數據信號以及參數的傳輸功能進行具體的論證，從而讓電梯設備故障點以及故障范圍的確定提供有力的幫助。