电梯远程监控系统(Remote Elevator Monitoring System,REMS),是指某个区域(一幢大楼,一群大楼,一个小区,一个城市等)中安装多部电梯后,对这些电梯进行集中远程监控,并对这些电梯的数据资料进行管理、维护、统计、分析、故障诊断及救援。
其目的是对在用电梯进行远程维护,远程故障诊断及处理,故障的早期诊断与早期排除,以及对电梯的运行性能及故障情况进行统计与分析,以利于不同部门利用该系统进行有效的监控与管理。
目前电梯远程监控系统主要存在的问题是因为不同厂家的不同标准而产生的监控系统开放性相对较低,因而对系统的标准化提出了更高要求。
针对这些现状,本文以开发适用于不同厂家不同型号电梯的远程监控系统为目的,融合多种技术,提出由终端控制器、传输网络和监控平台组成的电梯远程监控系统的设计方案。
文中对终端控制器的开发与设计进行了详细论述,硬件上以ARM微控制器LPC2378为核心,外扩RS.232、RS.485、Modem、USB以及双以太网接口,以实现对不同电梯接口的数据采集;软件上设计了功能接口程序、多协议接口转换程序,制定了统一的网络协议,实现了电梯监控数据的标准化。
同时具体介绍了监控平台上动态数据交换、电梯运行状态实时监控、Web发布等功能的设计与开发。
并最终给出了系统的调试结果。
本文构建的多电梯远程监控系统对组建区域性多电梯监控系统、推进电梯监控系统标准化有重要的实际意义。
关键词:电梯远程监控嵌入式系统协议转换监控软件组态软件1绪论1.1背景介绍近年来,随着计算机技术和通讯技术的发展以及互联网应用的普及,通过专用网络进行数据传输在各个领域的应用已日益广泛,电梯的远程监控技术便是其中一例【l】。
电梯远程监控系统(Remote Elevator Monitoring System,REMS),是指某个区域(一幢大楼,一群大楼,一个小区,一个城市等)中安装多部电梯后,对这些电梯进行集中远程监控,并对这些电梯的数据资料进行管理、维护、统计、分析、故障诊断及救援。
其目的是对在用电梯进行远程维护,远程故障诊断及处理,故障的早期诊断与早期排除,以及对电梯的运行性能及故障情况进行统计与分析,并在分析的基础之上选择合理的运行方案121。
总之安全可靠、运行稳定、界面友好、管理便捷已日益成为如今电梯监控系统发展的主流方向。
1.2国内外研究现状【3】目前,我国的电梯业发展迅速,据统计近几年来全行业共生产各类电梯数十万台,且每年都在递增,2008年年产量达到24.31万台。
同时出现了一批专业化配套件生产企业。
目前国内对电梯的维护与管理主要采用的是定期上门保养,发生故障时电话召修的传统方式,但这种方式越来越不适应时代的发展要求,原因有:(1)电梯的数量增多,维修人员少,不能及时赶到故障电梯的现场。
(2)电梯内缺乏有效的通信工具,维修部门既不了解故障现状又不能提供必要的安抚,使被困人员承受着巨大的身心压力。
(3)不能及时地提供对电梯日常运行的记录和监测资料,增加了分析与排除故障的难度,大大延长了维修的时间。
电梯的远程监控技术正是基于以上原因而出现的,电梯远程监控技术是随着计算机控制技术和网络通信技术的发展而产生的电梯控制领域的前沿技术。
1.2.1国内外现状及存在问题目前国外的大型电梯企业都有了成熟的电梯远程监控系统,例如蒂森公司的远程监控系统具有控制电梯的功能,能检测和识别滥用或者误操作紧急呼救功能,能较好的掌握电梯的运行情况,并进行分析与处理,转化为图表来显示各行驶方向和每层楼的呼叫次数,呼叫与事件处理曲线等;自动故障报警,该系统可以同时监控电梯,自动扶梯以及楼内其它设备:但是该系统仅适用于蒂森公司的电梯和扶梯。
奥的斯公司的远程监控中心(RME)是奥的斯公司自行开发的电梯监控系统,具有分级报警的功能(乘客被困报警,自动故障报警和电梯运行表现报警)。
RME系统自动发出电梯服务中断的讯号,显示地点,性质,问题以及乘客的状况资料,当电梯运行表现不符合预定的界限时,系统发出偏差信号。
KNOE公司的EMC监控指令系统通过MODME和标准电话线实现电梯和自动扶梯的远程实时监控,具有较好的运行数据库管理分析功能,可以将指定时间段内的数据转化为直观形象的图表;具有独特的运行记录回放功能,有助于故障查询诊断【4卅。
以上这些电梯远程监控系统相对来说都具有一些代表性,是国外的电梯远程监控比较常见的方式,这些系统普遍的特点就是专用性很强,开放性、通用性与其功能发展程度不相匹配,无法支持其他公司的电梯系统。
这种现状也大大增加了监控系统区域运营的成本。
在国内,已经有了关于电梯远程监控的研究。
但起步较晚,具有自主版权的成熟的产品也比较少。
由于电梯远程监控系统是涉及到电梯控制、计算机控制、现场总线、网络通讯、多媒体技术、数据库技术以及WINDOWS平台下面向对象的高级语言编程等多个专业的较大的系统工程,技术难度较大,同时还需考虑到与各个厂家的电梯控制系统(包括微机控制系统、PLC控制系统以及早期的继电器控制系统)的接口问题等诸多因素,因此,现在国内的电梯监控系统的同类产品中,在开放性、统一性和实时性等方面同样存在着很大的不足【丌。
总结下来,主要由以下问题:(1)开放性相对较低,没有统一的标准化协议。
(2)功能简单,如只能进行简单的电梯运行状态监控、同时监控的电梯数量少、不能进行电梯故障的早期预警。
(3)界面简单、单一,监控信号量少;只能对电梯状态进行监控,而不能采集电梯轿厢中的图像与声音。
(4)适用电梯种类少,或者是不能兼容不同类型的电梯。
(5)多采用RS.232或RS.485总线传输,或采用两级结构的Modem传输,系统的实时性与可靠性相对较低。
1.2.2目前电梯监控系统的分类隅J电梯的监控系统需实时反馈电梯的操作、运行及故障信息,要求安全可靠、运行稳定、界面友好、管理便捷,其实时采集的电梯信号包括:(1)电梯操作状态信息,如检修、正常、司机、消防等;(2)电梯运行状态信息,如楼层显示、上/下行、开/关门等;(3)井道信息,如平层、端站、限位等;(4)各种故障信息。
目前电梯的监控系统大约分三类:(1)大部分品牌电梯都有自己开发的监控系统,这些系统都包括不同的通信方式,不同的硬件接口,能较好的实现多台电梯的运行监视和一些基本的远程控制。
但是此类产品由于销量有限,一般价格很贵,能消费的客户很少。
(2)用PLC构成的网络通信监控。
PLC可以很方便的构成系统,开发此类系统完全省去了硬件开发的成本,只要软件开发成熟即可开工安装,而且系统一般采用标准的通信接口,很容易与建筑的其它智能设备一起构成网络,但是电梯控制要附加PLC并且连带相应的通信单元,成本较高。
目前随着PLC的价格不断下降,也不失一个好方法。
(3)用单片机构成一个独立的采样通信单元,形成一个二级监控系统,此类监控在初期的开发成本包括软硬件,开发成本较高,但形成系统后,再销售的成本就很低了。
但是由于市场不大,难以形成规模,还有此类系统由于不采用标准配件,今后维护的难度,成本较高。
1.2.3多电梯远程监控系统的发展趋势19l多电梯远程监控在电梯远程监控的基础上,融合了的最优控制,是一种基于时间最优、能量最优的动态综合最优化策略。
因此,多电梯远程监控系统的发展趋势为:(1)远程监控系统协议开放化采用统一开放的协议标准,可以在同一系统中采用多种品牌的电梯,并对其进行监控,无须二次开发转换协议。
(2)远程监控系统节能化从静态的电梯交通配置到动态的多电梯群控系统,电梯的能耗指标往往被忽视。
统计数据表明,电梯的能耗约占大楼综合能耗的3/7,与电梯群控系统的性能直接相关。
因此,节能目标将是多电梯远程监控系统必须考虑的关键目标。
(3)远程监控系统网络化电梯群控系统将与网络技术相结合,用网络把各地的电梯监管起来进行远程监控。
(4)监控系统产品市场化未来电梯监控系统的研究将侧重于商品系统的开发,即面对需求面向市场。
1.3课题的意义和内容本课题主要设计开发适用于不同厂家不同型号电梯的远程监控系统:通过对一些关键技术,如ARM及多路数字信号采集处理技术、多端口协议转换技术、系统抗干扰设计技术、动态数据交换技术以及网络组建技术等的研究,构建出多电梯远程监控系统;该系统包括可采集电梯运行信息并进行协议转换的终端控制器,可传输数据的网络系统,可进行动态数据转换、远程登录、功能完善、运行稳定的监控软件。
电梯终端控制器所要实现的基本功能如下:(1)实时采集电梯的运行状态信息(方向、层站、呼梯、安全回路、操作方式、门系统、井道信号等);(2)实时采集电梯的各种故障信息(变频器故障、门故障、安全回路故障、井道故障等);(3)实时采集的电梯信息在微处理器内部进行处理,以一定格式存放在指定区域,并进行协议转换便于发送:(4)电梯信息采集前端机应当具有多种接口方式。
电梯监控软件的基本功能如下:(1)动态数据交换,处理终端控制器通过通信网络发送的电梯信息数据;(2)实时显示电梯状态及运行参数,包括电压、电流、电机转速等;(3)实时报警、事件记录及历史趋势曲线功能:(4)基于C/S架构的Web发布功能,用户可以远程登录监控电梯状态。
1.4本论文的工作本论文主要完成以下工作:对嵌入式系统接入以太网方案的进行比较,结合本监控系统的特点采用用硬件协议栈芯片实现TCP/IP协议的方案,提高嵌入式系统接入以太网的开发效率。
为了提高网络系统数据传输的可靠性,本系统采用备份环形局域网连接结构,增强了系统的抗干扰能力。
完成多电梯远程监控系统终端控制器硬件设计的整个过程。
完成多电梯远程监控系统终端控制器的软件设计工作,包括各个功能接口的驱动设计、应用层不同接口协议统一转换为TCP/IP协议的实现。
完成多电梯远程监控系统终端控制器的监控软件开发工作,包括数据处理、功能模块开发、web发布功能调试。
1.5论文章节安排本文的主要章节安排如下:第一章:绪论。
主要介绍了课题提出的背景、研究意义以及国内外的研究现状,最后给出本论文的主要工作。
第二章:多电梯远程监控系统总体设计。
介绍了监控系统的整体结构,并提出监控系统设计的总体方案,包括硬件总体方案和软件总体方案。
第三章:多电梯远程控制系统终端控制器硬件设计。
根据硬件总体设计方案,详细介绍了硬件的实现,包括微控制器单元设计、功能接口设计和以太网接口设计三部分。
第四章:多电梯远程控制系统终端控制器软件设计。
根据软件总体设计方案终端控制器设计部分,详细介绍了终端控制器软件的实现,包括各个功能接口驱动,以及协议转换和主函数的开发与实现。
第五章:多电梯远程监控系统监控软件的设计与实现。
根据软件总体设计方案监控软件设计部分,本章详细介绍了监控软件的实现,包括数据处理和动态数据交换的实现、监控界面及功能模块设计。