機(jī)場(chǎng)電梯聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)

鄭恒超

（南京鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 南京 210031）

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，IT技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)日新月異，不斷發(fā)展的城市智能化、樓宇自動(dòng)化迫切需要電梯能夠融入物聯(lián)網(wǎng)，提高電梯運(yùn)行的安全性、可靠性以及效率。電梯聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)﹄娞莨收蠈?shí)時(shí)處理，對(duì)電梯故障隱患提前預(yù)見和排除掉，可以給住戶提供很大方便。本文研究的是成都雙流機(jī)場(chǎng)的電梯聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，針對(duì)機(jī)場(chǎng)電梯需求的特殊性，設(shè)計(jì)了成都雙流機(jī)場(chǎng)電梯聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的總體方案。

1 系統(tǒng)需求分析

電梯運(yùn)行必須保證可靠、安全、快捷，需要在電梯監(jiān)控里融入數(shù)據(jù)采集處理技術(shù)、通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)等多種新技術(shù)來提高和完善，所以采集分析電梯運(yùn)行信號(hào)、運(yùn)行跟蹤、故障報(bào)警檢查及維修等的研發(fā)顯得尤為重要，也是實(shí)現(xiàn)對(duì)電梯運(yùn)行的實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理的重要途徑。依據(jù)電梯市場(chǎng)需求，總結(jié)以下幾種情況。

（1）值班人員對(duì)電梯運(yùn)行所在樓層、具體位置和故障原因及種類，要能夠?qū)崟r(shí)掌握，從而能夠處理得更加迅速、準(zhǔn)確。（2）在電梯使用時(shí)出現(xiàn)困人故障，監(jiān)控系統(tǒng)能夠同時(shí)給維保公司和物管發(fā)送求救信息以及故障短信，被困電梯要能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)用戶進(jìn)行視頻切換安撫和播放脫困短片。（3）電梯現(xiàn)場(chǎng)維保管理系統(tǒng)，要能夠監(jiān)督維保人員維修的及時(shí)性和準(zhǔn)確性，并且形成電子記錄可供查閱。（4）電梯聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，能夠查詢到電梯使用基本的歷史數(shù)據(jù)以及運(yùn)行軌跡。（5）通過協(xié)議解析，采集高端數(shù)據(jù)，整理并分析電梯常見狀態(tài)數(shù)據(jù)和預(yù)警數(shù)據(jù)，形成電梯自診斷預(yù)警拒載判斷的邏輯管理系統(tǒng)。（6）查詢維保單位的工作情況，是否符合相關(guān)法規(guī)，并且對(duì)電梯數(shù)據(jù)進(jìn)行分析評(píng)價(jià)和對(duì)電梯質(zhì)量進(jìn)行管控及分級(jí)管理。（7）通過“電梯聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)”，對(duì)電梯情況作全面了解，為檢測(cè)提供數(shù)據(jù)支持，并減輕人員編制的壓力，形成有序的年檢體系。（8）通過電梯聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)測(cè)產(chǎn)品從安裝—調(diào)試—試運(yùn)行—運(yùn)行—老化—衰減—報(bào)廢的全生命周期過程，為客戶有針對(duì)性的推送服務(wù)策略。（9）采集電梯的日常運(yùn)行效率數(shù)據(jù)，判斷品牌在某地區(qū)的口碑。（10）根據(jù)數(shù)據(jù)表，對(duì)電梯支出相應(yīng)的保養(yǎng)、維修、更換等費(fèi)用提供判斷依據(jù)。（11）通過手持IPAD或智能手機(jī)端，實(shí)現(xiàn)“電梯移動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)”，實(shí)時(shí)反饋設(shè)備故障前后動(dòng)作數(shù)據(jù)，為現(xiàn)場(chǎng)維保作準(zhǔn)備，監(jiān)督維保結(jié)果。

2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)概述

下面將分別描述幾種常見的電梯的邏輯控制系統(tǒng)，分別有繼電器—接觸器控制系統(tǒng)、PLC可編程邏輯控制器控制系統(tǒng)以及微機(jī)控制系統(tǒng)。

2.1 繼電器—接觸器控制系統(tǒng)

繼電器—接觸器控制系統(tǒng)使用得比較早，系統(tǒng)原理簡(jiǎn)單，容易理解和掌握，但是動(dòng)合觸點(diǎn)磨損厲害和體積大是繼電器—接觸器控制系統(tǒng)的主要缺點(diǎn)，同時(shí)也存在動(dòng)作噪聲大、耗能大、電接觸不良情況以及維修花費(fèi)高昂等不足。繼電器—接觸器控制系統(tǒng)適用一些對(duì)速度、性能要求不高的電梯控制。

2.2 PLC可編程邏輯控制器控制系統(tǒng)

PLC可編程邏輯控制器控制系統(tǒng)，屬于自動(dòng)控制設(shè)備，是運(yùn)用微機(jī)技術(shù)制造的，對(duì)模擬量和開關(guān)量可以進(jìn)行控制，具有很高的可靠性和較強(qiáng)的抗干擾能力，同時(shí)可以進(jìn)行定時(shí)、計(jì)數(shù)、邏輯判斷、記憶以及運(yùn)算等功能，優(yōu)越于繼電器控制系統(tǒng)，流水線和機(jī)械設(shè)備比較適用。PLC可編程邏輯控制器控制系統(tǒng)，可以處理電梯運(yùn)行相關(guān)信息和控制電梯各種操作。

2.3 微機(jī)控制系統(tǒng)

微機(jī)控制系統(tǒng)，具體工作是通過程序存儲(chǔ)器中的程序進(jìn)行，軟件系統(tǒng)完成控制算法。電梯控制系統(tǒng)功能需求發(fā)生改變時(shí)，微機(jī)控制系統(tǒng)能夠在不變化硬件系統(tǒng)的布線或元件情況下，對(duì)程序存貯器中的程序指令進(jìn)行修改就可以達(dá)到新的功能要求。由此可見，微機(jī)控制系統(tǒng)具有低能耗、小體積、較低的維修及保養(yǎng)費(fèi)用、方便快捷的優(yōu)點(diǎn)，從而對(duì)電梯控制系統(tǒng)的安全性和可靠性，提供了強(qiáng)有力的保證。微機(jī)控制系統(tǒng)也有自己的不足之處，功能需求一般的電梯，則功能復(fù)雜的微機(jī)控制系統(tǒng)，會(huì)顯得“大材小用”。還有在控制強(qiáng)電方面，微型計(jì)算機(jī)接口電路通常不能滿足要求。

PLC控制和微機(jī)控制是現(xiàn)在電梯控制的主要方式，又因?yàn)闄C(jī)場(chǎng)電梯，對(duì)控制系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性、靈活性和可擴(kuò)展性有著更高的要求，由于微機(jī)控制系統(tǒng)的可靠性和安全性偏低，因而選用了第二種電梯遠(yuǎn)程控制方式—PLC可編程邏輯控制器控制系統(tǒng)。

3 系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)

機(jī)場(chǎng)電梯聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，分為有線和無線兩種通信方式設(shè)計(jì)方案，兩種方案有著各自的優(yōu)缺點(diǎn)。有線聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，布線復(fù)雜繁重，難以精確處理數(shù)據(jù)，維修以及保養(yǎng)比較困難。隨著無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)快速發(fā)展和出現(xiàn)了小型化科學(xué)傳感器，很大層面上推動(dòng)了，在許多電梯控制中運(yùn)用了無線聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)。下面將對(duì)兩種設(shè)計(jì)方案進(jìn)行具體闡述。

3.1 有線聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)

有線聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，是采用調(diào)制解調(diào)器通訊，電話線、綜合服務(wù)數(shù)字網(wǎng)（Integrated Services Digital Network，ISDN）是常用的通信線路。在電梯數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集中，有線通信方式的通信速率可以滿足要求，成本也低，但是有線通信只能夠點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信，無法保證數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠傳輸，容易掉線。

3.2 無線聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)

無線聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，目前中國移動(dòng)推出的GPRS是主要采用的通信方式。GPRS方式通過分組交換技術(shù)，解決了有線通信方式只能用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信的局限性，可以實(shí)現(xiàn)一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)，具有很高的實(shí)時(shí)性，也很少出現(xiàn)掉線，計(jì)費(fèi)便宜。

無線聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，采用監(jiān)控原理是通過MPEG4/H.264嵌入式DSP芯片組成的服務(wù)器，把各種開關(guān)量信號(hào)、視頻信號(hào)以及語音信號(hào)等，變換成標(biāo)準(zhǔn)TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)信號(hào)，再通過GPRS傳輸?shù)奖O(jiān)控中心。

3.3 電梯聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的通訊設(shè)計(jì)

機(jī)場(chǎng)電梯聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，有線和無線兩種通信方式的共同點(diǎn)和不同點(diǎn)分別是：有線和無線方式實(shí)現(xiàn)相同的功能，都要實(shí)現(xiàn)對(duì)電梯聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控。兩者通信方式不同，有線方式數(shù)據(jù)傳輸是通過布線完成，無線方式則是依靠GPRS模塊。

無線聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，可以省掉大量的走線布線，不易掉線。但是機(jī)場(chǎng)電梯本身就存在復(fù)雜性和強(qiáng)磁性問題，容易干擾到無線傳輸，進(jìn)而無法保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性和可靠性。機(jī)場(chǎng)電梯安全始終放在第一位，同時(shí)也依據(jù)眾多有線聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)例以及成熟的有線聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控技術(shù)，最后選擇了有線聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，要能夠保證系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性強(qiáng)和可靠性高。

4 系統(tǒng)功能

機(jī)場(chǎng)電梯聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)包括眾多功能：電梯控制、實(shí)時(shí)電梯狀態(tài)顯示、電梯信息、電梯狀態(tài)記錄、狀態(tài)轉(zhuǎn)換、故障代碼轉(zhuǎn)換和樓層轉(zhuǎn)換等，如下所列。

（1）電梯控制：可以控制繼電器狀態(tài)。（2）實(shí)時(shí)電梯狀態(tài)顯示：能夠顯示電梯的樓層、方向，電梯特殊狀態(tài)，采集器采集。（3）端狀態(tài)，采集器繼電器狀態(tài)。（4）電梯信息：實(shí)現(xiàn)電梯信息登記、查詢。（4）電梯狀態(tài)記錄：可以實(shí)現(xiàn)特殊狀態(tài)記錄，繼電器操作記錄，狀態(tài)恢復(fù)記錄。（5）狀態(tài)轉(zhuǎn)換：能夠?qū)⒂行顟B(tài)轉(zhuǎn)換為顯示狀態(tài)。（6）故障代碼轉(zhuǎn)換：能夠?qū)⒐收洗a轉(zhuǎn)換為顯示狀態(tài)。（7）樓層轉(zhuǎn)換：實(shí)現(xiàn)將顯示代碼轉(zhuǎn)換為顯示數(shù)據(jù)。

根據(jù)系統(tǒng)功能的對(duì)應(yīng)需求，設(shè)置了主要的功能函數(shù)，而且對(duì)功能進(jìn)行了大致描述，機(jī)場(chǎng)電梯聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控軟件系統(tǒng)的主要功能函數(shù)如下所示。

comdialog：波特率和串口號(hào)的確定。configdialog：配置電梯的網(wǎng)絡(luò)以及基本信息。

dataexplain：解析電梯數(shù)據(jù)。dataexport：導(dǎo)出電梯數(shù)據(jù)。dataservice：對(duì)電梯數(shù)據(jù)進(jìn)行收發(fā)、校驗(yàn)及相關(guān)信息。inceptconfig：初始信息配置界面。item：改變方向、樓層、狀態(tài)。logindlg：用戶登錄管理。mainwindow：數(shù)據(jù)顯示。此外，機(jī)場(chǎng)電梯聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)還能夠滿足安全性、主要性能和可拓展性的需求。

5 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

機(jī)場(chǎng)電梯聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)主要組成部分有監(jiān)控中心、通信系統(tǒng)以及現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集、通信裝置。

（1）監(jiān)控中心：指控制管理中心，發(fā)布監(jiān)測(cè)和通信命令給各檢測(cè)前端、收集處理監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)督或指揮，同時(shí)能夠?yàn)榍岸颂峁┬畔⒎?wù)。

（2）通信系統(tǒng)：通信軟件、有線通信線路等組成了通信系統(tǒng)，支持的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議是RS-232/ RS-485協(xié)議。

（3）現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集、通信裝置：負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集的是CANBA數(shù)據(jù)采集器，傳輸電梯相關(guān)數(shù)據(jù)是通過RS-232/ RS-485通信。

該機(jī)場(chǎng)電梯聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)高度模塊化，能夠具備標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)外接口和可拓展的技術(shù)框架，為二次開發(fā)以及與系統(tǒng)以外的應(yīng)用系統(tǒng)預(yù)留接口。