1、前言

隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,大中城市里的高層建筑越來越多,電梯這一必不可少的設(shè)備的數(shù)量也隨之激增,由于它直接關(guān)系到用戶的生命安危,因此國家規(guī)定,每年要由專門的質(zhì)量監(jiān)督部門對其進(jìn)行強制檢測。傳統(tǒng)的年檢方法是派出專門的工作人員趕赴現(xiàn)場,查看電梯值班記錄,人工檢驗各項指標(biāo),既費時費力,又不能客觀如實地反映電梯長期的狀態(tài)和性能。筆者開發(fā)的遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng),在每部電梯的運行現(xiàn)場安裝一臺采集終端,24小時不間斷監(jiān)測并記錄電梯的運行狀況,通過電話線遠(yuǎn)程將分布在城市不同地點的電梯的歷史數(shù)據(jù)和實時數(shù)據(jù)取回到質(zhì)量監(jiān)督部門的上位管理計算機(jī)上,由專用評估軟件對電梯運行情況進(jìn)行分析,從而客觀準(zhǔn)確地對電梯的性能進(jìn)行評判。

2、系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)圖

系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)圖如圖1所示,該系統(tǒng)由遠(yuǎn)程上位管理計算機(jī)以及多臺采集終端組成。每臺采集終端連接一部電梯,實時采集該電梯運行的各種狀態(tài),并對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理,將電梯的故障信息保存到非易失性存儲器中;遠(yuǎn)程上位管理計算機(jī)用于管理和評估電梯性能,需要年檢時,通過計算機(jī)上的調(diào)制解調(diào)器接入公共電話網(wǎng)絡(luò)(PSTN)呼叫現(xiàn)場的采集終端,將現(xiàn)場的數(shù)據(jù)錄入到上位機(jī)的數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行分析和評判。為了節(jié)約電話線路資源,某個地域范圍較小的建筑群(例如相鄰距離在1千米內(nèi)的幾幢大樓)共用一根電話線路,只將1號采集終端接入電話網(wǎng)絡(luò),該建筑群其余的采集終端與1號終端一起掛在RS485總線上,通過軟件協(xié)議識別終端號并與上位機(jī)通信。

圖1系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)圖

3、采集終端的硬件設(shè)計

電梯需要監(jiān)測的各類信息,例如平層信號、轎門閉鎖、廳門閉鎖、上下極限以及運行加速度、溫濕度等信號,經(jīng)過信號調(diào)用處理或經(jīng)傳感器電路變換,最終提供給采集終端的是標(biāo)準(zhǔn)開關(guān)量或模擬量。考慮到實際情況及成本可采用開關(guān)量輸入為16路,模擬量為8路的8位MCU(微控制器)，采集終端應(yīng)考慮的主要技術(shù)數(shù)據(jù)如:采集周期、通信協(xié)議、通信速率、開關(guān)量采集、模擬量采集、數(shù)據(jù)存儲量等等。采集終端的硬件框圖如圖2所示，在圖2中,使用調(diào)制解調(diào)器模塊,并通過電話網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)與遠(yuǎn)程上位機(jī)的MODEM通信,其輸出經(jīng)電平轉(zhuǎn)換芯片變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)的RS485電平后與安裝在附近電梯上的其他采集終端組成RS485網(wǎng)絡(luò);鎖存器用于對輸入的開關(guān)量進(jìn)行鎖存和采集;A/D轉(zhuǎn)換器,完成對模擬量的采集;時鐘芯片為整個系統(tǒng)提供精確的時間基準(zhǔn),它可以產(chǎn)生年、月、日、時、分、秒、星期等實時數(shù)據(jù),并且內(nèi)置鋰電池和時鐘電路,無需外部供電即可獨立運行;MCU擴(kuò)展模塊用于補充MCU的功能,可以增加類似于具有掉電保護(hù)功能,也可以用來擴(kuò)大存儲空間使其某部電梯能儲存長達(dá)1年的歷史故障數(shù)據(jù)。

圖2采集終端的硬件框圖

4、軟件的設(shè)計

4.1采集終端的數(shù)據(jù)采集軟件設(shè)計

采集終端的軟件采用VisualBasic語言編寫,其中的數(shù)據(jù)采集部分包括對開關(guān)量和模擬量的查詢以及對故障的判斷,還包括對故障按照一定格式進(jìn)行存儲。該部分的軟件工作于定時查詢的方式,定時時間為1s,即每秒鐘對16路開關(guān)量和8路模擬量進(jìn)行查詢,若某路有故障并符合存儲條件,則將該路故障的編號以及時間標(biāo)記一起存儲到E2PROM中。數(shù)據(jù)采集部分的軟件流程如圖3所示。

圖3數(shù)據(jù)采集軟件流程圖

4.2采集終端的通信軟件設(shè)計

采集終端的MODEM模塊工作于被叫方式,當(dāng)有電話撥入時,軟件首先對來電號碼進(jìn)行識別,如果和預(yù)先設(shè)置的遠(yuǎn)程管理部門的電話號碼相匹配,則發(fā)送AT指令的摘機(jī)命令對上位機(jī)的MODEM進(jìn)行應(yīng)答,此時雙方之間通信鏈路建立成功,數(shù)據(jù)傳輸可以簡單地看作是MCU的串口與遠(yuǎn)程PC機(jī)串口之間的通信,通信波特率為2400b/s,無校驗,8位數(shù)據(jù)位,1位停止位。采集終端與遠(yuǎn)程上位機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸采用命令應(yīng)答的方式,即由上位機(jī)發(fā)送特定命令后,采集終端回發(fā)相應(yīng)的信息。

4.3遠(yuǎn)程上位管理機(jī)通信軟件設(shè)計

遠(yuǎn)程上位管理計算機(jī)配備一臺外置式MODEM,需要與下位采集終端通信時,首先通過串口向MO2DEM發(fā)送標(biāo)準(zhǔn)的AT撥號指令,一旦對方MODEM摘機(jī)響應(yīng)后,雙方的通信就變成了標(biāo)準(zhǔn)的串行通信，遠(yuǎn)程上位機(jī)軟件運行在微軟的WindowsXP操作統(tǒng)下,通信程序采用了微軟的VB6.0編寫，利用MSComm通信控件。

4.4上位機(jī)評估與管理軟件的設(shè)計

上位機(jī)評估與管理軟件采用VB編寫,主要包括:管理員身份識別、對采集終端的參數(shù)設(shè)置、故障數(shù)據(jù)錄入、數(shù)據(jù)分析與評估以及生成報表等功能模塊。采用SQLServer作為數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng),用于存儲和管理數(shù)據(jù),構(gòu)成整個應(yīng)用系統(tǒng)的后端數(shù)據(jù)庫引擎。VC使用ADO(ActiveXDataObject)方式連接SQLServer數(shù)據(jù)庫。這樣做的優(yōu)點是VB可以方便地編制前臺軟件,同時SQLServer又能夠?qū)?shù)據(jù)庫進(jìn)行高效的管理。在評估軟件中,首先對錄入數(shù)據(jù)庫的某部電梯的年故障記錄根據(jù)輕重緩急進(jìn)行等級分類,對一些嚴(yán)重的故障(例如運行中轎門突然打開)規(guī)為A類,向下依次為B類、C類等,然后對各類故障個數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計,得出一張各類故障的餅形圖。若B類以上故障過多,直接打印出該電梯不合格的結(jié)論并列出原因;若故障數(shù)量在容許的范圍內(nèi),則打印輸出電梯合格的結(jié)論

5、結(jié)束語

電梯的運行中,拖動電機(jī)的頻繁啟停以及各類繼電器的通斷,使得電磁環(huán)境十分復(fù)雜,因此抗干擾問題顯得尤為重要,特別是電磁干擾對模擬量影響非常強,信號跳變很大，所以對模擬量采集部分應(yīng)采取了諸多抗干擾措施,如加濾波電路、加屏蔽套、單點接地等措施。電梯遠(yuǎn)程檢測系統(tǒng)的實現(xiàn)，極大地節(jié)約了人力和物力資源,具有較高的推廣價值。

參考文獻(xiàn)

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[]3王世昌.計算機(jī)系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)開發(fā)及應(yīng)用實例[M].北京:機(jī)械下業(yè)出版社，2003

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