基于無線通信的電梯安全監(jiān)控

韓云飛

摘 要：電梯運(yùn)行的安全性是使用者十分關(guān)注的議題，有必要采用有效的方式來進(jìn)行監(jiān)控。在信息技術(shù)快速發(fā)展的當(dāng)今社會，無線通信技術(shù)在電梯安全監(jiān)控中也得到了十分廣泛的應(yīng)用。文章從ZigBee技術(shù)視角出發(fā)，首先探討了基于ZigBee技術(shù)的電梯安全監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)的發(fā)展，進(jìn)而分析了基于ZigBee技術(shù)的電梯安全監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)的規(guī)劃。

關(guān)鍵詞：無線通信；電梯；安全監(jiān)控；ZigBee技術(shù)

1 基于ZigBee技術(shù)的電梯安全監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)的發(fā)展

近幾年來，無線通訊技術(shù)不管是在通訊協(xié)定、硬件、軟件等方面都獲得了長足發(fā)展，或取得較一致的標(biāo)準(zhǔn)，這使得原本許多無線通訊的應(yīng)用概念，陸續(xù)得到具體的實(shí)現(xiàn)。例如，許多無線傳感器網(wǎng)絡(luò)采用私有標(biāo)準(zhǔn)建構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。但最近的趨勢是逐漸向標(biāo)準(zhǔn)化的低功耗無線通訊發(fā)展，而基于802.15.4規(guī)格的ZigBee就是一種用于無線檢測和控制的標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)前安全控管成為房屋購買者在購買房子時的考慮選項(xiàng)之一，而電梯自然是安全控管的重要窗口之一。因此本專題想要設(shè)計(jì)一套注重安全性的電梯管理系統(tǒng)，借助ZigBee技術(shù)，讓管理人員能夠隨時監(jiān)控電梯故障所在，以隨時進(jìn)行安全管理。ZigBee具有許多優(yōu)點(diǎn)，包括可以實(shí)現(xiàn)多跳路由和資料發(fā)送的網(wǎng)格協(xié)定、安全規(guī)格和針對應(yīng)用層互通性的整套參數(shù)設(shè)置，ZigBee針對微控器應(yīng)用開發(fā)人員提供了管理網(wǎng)絡(luò)以及連接其他節(jié)點(diǎn)的更高抽象層次。因此，基于ZigBee的無線通訊協(xié)定被廣泛應(yīng)用作為無線網(wǎng)絡(luò)傳感器（WSN）系統(tǒng)的通訊標(biāo)準(zhǔn)，而這在電梯安全管控中，更是得到了十分廣泛的應(yīng)用。另外，由于微軟針對.NET技術(shù)的發(fā)表，使基于因特網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用得到蓬勃的發(fā)展，利用ASP.NET技術(shù)，網(wǎng)頁程序的設(shè)計(jì)從單純的信息傳遞與瀏覽，也擴(kuò)展到電梯安全運(yùn)行監(jiān)控中應(yīng)用。

2 基于ZigBee技術(shù)的電梯安全監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)的規(guī)劃

2.1 系統(tǒng)的硬件規(guī)劃

在硬件規(guī)劃方面，文章以ZigBee無線微控器與電梯的管理做結(jié)合，依此建構(gòu)低成本的電梯信息管理與監(jiān)控系統(tǒng)，通過無線模塊，管理者可以有效取得電梯運(yùn)行的信息，其中實(shí)體的硬件架構(gòu)規(guī)劃上，無線控制器采用TI的ZigBee-CC2430模塊。CC2430微控器，它是由TI公司收購無線單片機(jī)公司CHIPCON后推出的ZigBee無線單晶片，而CC2430也是一個真正符合IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的晶片系統(tǒng)，ZigBee-CC2430除了包括RF收發(fā)器外，還內(nèi)建加強(qiáng)型8051MCU、32/64/128KB的Flash、8KB的RAM以及ADC、DMA等。CC2430可工作在2.4GHz頻段，2.4G頻段為所謂的ISM頻段，為專門提供給工業(yè)、科學(xué)與醫(yī)學(xué)使用的免費(fèi)頻段，此外，CC2430采用低電壓（2.0～3.6V）供電，且功耗很低（接收數(shù)據(jù)時為27mA，發(fā)送數(shù)據(jù)時為25mA），最大傳送速率為250kbps。本系統(tǒng)通過無線模塊CC2430的結(jié)合，可減少電路元件的使用，對于開發(fā)低功耗的無線相關(guān)產(chǎn)品有很大的幫助。系統(tǒng)的Master端與Client端之間使用2.4GHz無線通訊模塊ZigBee-CC2430作為彼此連線的傳輸界面，Master端的無線微控器模塊一方面以無線通訊的方式接收來自Client端的信息；另一方面則通過RS-232與電腦串列通訊埠連接，再經(jīng)由程序的設(shè)計(jì)，PC端便可取得輸出入的信息。至于Client端則以無線傳輸?shù)姆绞街芷谛园l(fā)送電梯運(yùn)行信息給Master端。對于用戶端而言，主要是要通過瀏覽器，經(jīng)因特網(wǎng)取得電梯信息或進(jìn)行電梯系統(tǒng)的管理（系統(tǒng)管理者）。

2.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)規(guī)劃

首先，用戶端（可以是駕駛?cè)藛T，也可以是系統(tǒng)管理者）可以使用任何可上網(wǎng)的裝置（如智能型手機(jī)、PDA或電腦）連上服務(wù)器，電梯乘客可以通過網(wǎng)頁查看目前電梯是否安全運(yùn)行，而管理者則可經(jīng)用戶端瀏覽頁面里的驗(yàn)證身份（帳號密碼）登入至服務(wù)器管理者頁面監(jiān)控目前電梯狀況、設(shè)定、查看資料等。因此，軟件設(shè)計(jì)分成三個部分：無線通訊部分、伺服端的PC監(jiān)控系統(tǒng)及伺服端的網(wǎng)絡(luò)瀏覽程序。

以下針對各部分的軟件設(shè)計(jì)的功能與內(nèi)容分別加以說明：一是在無線通訊設(shè)計(jì)方面。Master無線模塊的主要功能為收集各個Client端（電梯運(yùn)行端）的電梯運(yùn)行信息，由于每個Client端的無線模塊均設(shè)定了唯一的ID，因此，Master端的無線模塊可以將具備ID的Client端信息送至PC加以處理。至于Client端無線模塊的功能則是周期性的將電梯運(yùn)行的即時電梯運(yùn)行狀態(tài)送至Master端。Master端也可以看成是一個無線的服務(wù)器，它能與多個Client端連線。Master端在啟動后會進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)，若Client端發(fā)送信息時，便會將所收到的數(shù)值傳回PC端作監(jiān)控。二是在服務(wù)器端監(jiān)控設(shè)計(jì)方面。PC端的功能為電梯的資料匯整處理與監(jiān)控，無論是電梯是否安全運(yùn)行，都通過PC端進(jìn)行監(jiān)控，并將所取得的信息存入資料庫中。此外，監(jiān)控端還設(shè)計(jì)了其他實(shí)用功能。各功能簡單說明如下：（1）趨勢圖：該功能讓管理者查詢到在一日、一周、一年所進(jìn)出的電梯運(yùn)行狀況。（2）安全隱患明細(xì)表：該功能可以讓管理者查詢電梯安全隱患出現(xiàn)的時間與對應(yīng)的原因。（3）故障查詢：該功能是讓管理者得知是否存在故障。三是在伺服端的網(wǎng)頁瀏覽程序設(shè)計(jì)方面。該部分設(shè)計(jì)是要使管理者通過瀏覽頁面呈現(xiàn)目前電梯的即時狀況，網(wǎng)頁的基本信息包括：Master端CC2430目前連線PC端狀況、電梯安全狀況、乘客數(shù)量顯示。使用者通過服務(wù)器上的網(wǎng)頁瀏覽程序直接讀取資料庫的內(nèi)容，以呈現(xiàn)電梯的即時狀況，其中呈現(xiàn)的頁面以每秒掃描的方式進(jìn)行資料的更新。瀏覽程序設(shè)計(jì)也結(jié)合AJAX控制項(xiàng)，該控制項(xiàng)的主要功能為在掃描更新電梯信息時，不會產(chǎn)生因刷新整個網(wǎng)頁畫面造成的閃爍情況，提供較舒適的網(wǎng)頁閱讀環(huán)境。另一方面，為區(qū)分網(wǎng)頁提供的功能，另增設(shè)身份驗(yàn)證登入，除一般用戶可獲得電梯信息外，管理者則可直接在網(wǎng)頁上進(jìn)行日期方式讀取資料庫檔案及搜尋范圍等。

3結(jié)束語

隨著科技的進(jìn)步與人類源源不絕的創(chuàng)意發(fā)想，無線微控器的應(yīng)用越來越多元化，不僅是在工業(yè)上的應(yīng)用日趨普及，乃至于與生活上結(jié)合，也越來越多。在高可靠性、高效能、低功耗、體積小、低成本的基礎(chǔ)上，許多設(shè)施逐步走向自動化。本研究將無線微控制器應(yīng)用在電梯安全的管理上，無線微控器負(fù)責(zé)資料的搜集與傳遞，大幅降低實(shí)體配線的成本，并可取得即時的信息。另一方面，整合網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控程序的設(shè)計(jì)，可以提供使用者即時的電梯安全運(yùn)行信息。另外，文章也希望在日后可針對該系統(tǒng)強(qiáng)化，增設(shè)各種傳感器以記錄電梯故障時的各種狀態(tài)，統(tǒng)計(jì)電梯故障信息，以作為電梯廠商故障分析及改善依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

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