老旧电梯在线远程监控系统的研制

老旧电梯在线远程监控系统的研制

纪学军

纪学军

内蒙古自治区特种设备检验所内蒙古呼和浩特市010031

[摘要]电梯是高层宾馆、商店、住宅、多层厂房和仓库等高层建筑不可缺少的垂直方向的交通工具。随着社会的发展，建筑物规模越来越大，楼层越来越多，对电梯的事故发生率也逐年提高。为了保障安全，研制一套电梯在线远程监控显示系统，用于电梯运行实时监控。针对老旧电梯故障率与使用风险较高的问题，提出了基于物联网技术的故障实时监测与报警的安全监管对策。

[关键词]电梯；远程监控；在线监测

引言

电梯属于特种设备，结构复杂，安全运行可靠性要求高。保证电梯安全可靠运行，是电梯用户关心的焦点。国家也出台了一系列强制规范，针对电梯生产、安装、运行、维修、改造、保养等过程进行监管。电梯远程监控系是指某个区域中的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。总之安全可靠、运行稳定、界面友好、管理便捷已经日益成为如今电梯监控系统发展的主流方向。

1远程监控系统的硬件组成

电梯监控系统的硬件PLC控制器、电梯运行信息采集器、传感器、远程监控端子组成。

1.1电梯PLC控制器

电梯PLC控制器中含有控制电梯运行程序，用于控制电梯的日常运行。

1.2电梯运行信息采集器

针对电梯的特殊性，要求电梯工作具有安全、可靠、停站的准确、舒适感、快速感及电磁抗干扰性，而且必须反应快、能快速的启动制动。电梯运行信息数据采集器（以下简称：数据采集器）：用于采集安装在电梯轿箱顶部各种传感器的信号电梯控制器的数据信息，分析电梯的当前运行状态。

1.3安装轿厢的各种传感器

安装在轿箱顶部的各种传感器，包括上平层感应器、下平层感应器、门开关感应器、红外人体感应器、基站感应器、上极限感应器、下极限感应器，用于采集电梯的信号。

1.4远程监控端

用于实现电梯的远程监控界面的显示，进行数据的处理和查询，实现系统的功能。

2远程监控系统的硬件结构示意图

电梯远程监控系统数据采集器是采用传感器以及采用与电梯控制器通讯来采集电梯的运行数据，通过ARM处理器进行非常态数据分析，经由以太网传输，实现电梯远程监控、故障报警、困人救援、日常管理、质量评估、隐患防范等功能的综合性电梯管理平台。系统硬件结构示意图如图1所示。

图1系统硬件结构示意图

3远程监控系统的软件的基本结构

根据实时显示数据处理要求，监控系统组态有主显示界面、故障状态显示及故障处理界面、故障记录历史窗口等界面。整个程序是利用LabVIEW进行编程，软件程序采用模块化设计更容易理解和调试。整个程序除主程序外还有系统初始化子程序、网络连接程序、数据库操作程序、数据校验程序、数据处理和显示子程序。

在实时监控过程中，需要时刻监控测试运行状态和运动速度的变化，并与历史数据进行对比。对监控画面设计的整体思路是：图像简洁、明了、直观；色彩配置不需要太深、太重，给人以清淡和柔和之感；尽量做到整体结构紧凑，显示画面清楚，使乘坐者和电梯维保人员在最短时间内做出最有效的决策。

图2主操作界面和软件结构图

3.1赋值网络连接系统

实时数据库是“人机”的核心和引擎，也是联系上位机和下位机的桥梁。系统上电运行后，首先要对系统的一些相关的参数进行设置，然后进行网络连接的设置，对远程监控界面有个初始化的赋值显示，然后进行系统的正常运行.IP因特网互联协议，又名网络通讯协议，是Internet最基本的协议、Internet国际互联网络的基础，也是网络层中最重要的协议。IP层接收由更低层发来的数据包，并把该数据包发送到更高层；相反，IP层也把从高层接收来的数据包传送到更低层。IP数据包是不可靠的，因为IP并没有做任何事情来确认数据包是按顺序发送的或者没有被破坏。IP数据包中含有发送它的主机的地址和接收它的主机的地址。

在数据传输中，TCP/IP网络通过提供通用网络服务，使得具体网络技术对用户或应用程序透明，从而将具体通信问题从网络细节中解放出来，使网络应用更加灵活方便。本远程监控系统使用客户机/服务器模型即一组进程（客户机）向一组进程（服务器）请求服务，采用的信号来自于电梯运行现场的电梯运行状态的各项参数，经数据采集器通过IP协议经由通讯电缆将信号传送给服务器。接收端读取数据的程序框图如图3。

图3数据的程序框图图

3.2数据库操作

由于电梯分布的分散性，为了方便电梯监控的查询和管理，在毕业设计中引入了数据库的概念。数据库中包含有建筑物的编号，数据采集器的编号和电梯的编号，方便了电梯的管理和查询。通过相应的插入、删除、查询等操作，可以对实际中的变化对数据库信息进行更改，保证了信息的准确性。

LabVIEW软件提供了Database工具包，直接使用工具包提供的函数可以方便的访问数据库，避免了使用数据库操作语言的麻烦，可以方便地实现数据库的插入、删除、查询等操作。利用GetUDLFilePath.vi来寻找后缀名为udl的名字为LabVIEW的通用数据连接文件，利用LabVIEW.udl提供的连接信息和路径从而建立与OLEDB的连接。使用DBToolsOpenConnection.vi打开数据库连接，利用DBToolsCreateTable.vi建立数据库表格，利用提示用户输入的ExpressVI来提示用户输入要建立数据库表格的名称。运行程序，建立出来的数据库表格的部分截图如图4所示，表格的名称为ele1

图5数据的安全设置

总之,上位机监控系统可以完美地实现如下功能:①根据设定参数自动显示;②维保人员可随时根据现场情况进行手动操作;③控制参数的写入与读出,包括速度、楼层显示,运动故障位置及处理方式显示,历史运动状态的显示等;④系统实时监测速度状态的变化,一旦与预设定不符,系统将停止运行并报警,以保证人员及设备的安全;⑤实时/历史处理显示及报表打印。

4基于云计算远程监控的运用

云计算是基于互联网的相关服务的增加、使用和交付模式，是一种动态的易扩展的且通常是通过互联网提供虚拟化的资源计算方式，用户不需要了解云内部的细节，也不必具有云内部的专业知识，或直接控制基础设施。狭义云计算指IT基础设施的交付和使用模式，指通过网络以按需、易扩展的方式获得所需资源；广义云计算指服务的交付和使用模式，指通过网络以按需、易扩展的方式获得所需服务。这种服务可以是IT和软件、互联网相关，也可是其他服务。它意味着计算能力也可作为一种商品通过互联网进行流通。

云计算可以认为包括以下几个层次的服务：基础设施即服务，平台即服务和软件即服务。基础设施即服务IaaS(Infrastructure-as-a-Service)作为最底层，能够作为标准化服务在网上提供基本的存诸和计算能力的手段，消费者通过Internet可以从完善的计算机基础设施获得服务。平台即服务PaaS(Platform-as-a-Service)为中间层，PaaS实际上是指将软件研发的平台作为一种服务，对开发环境抽象的封装和对有效服务负载的封装。软件即服务SaaS(Software-as-a-Service)作为最高层，其特点是根据需要，作为一项服务提供一套完整的应用程序，程序是可以多重租用的。

5远程监控主控制面板的设计

将接收到的信息进行显示后，对监控界面进行布局排版，达到良好人机交互的效果。监控界面的主板设计如下图6。

图6控界面的主板设计

6远程监控系统的可靠性

在实际应用中采取了相应的安全和抗干扰措施，以确保具有很高的可靠性：

1)由于控制对象的特殊性，其所有的控制动作都要求以安全、舒适为前提，因此在工作现场的所有电设备和气设备都应该分开布置。

2)确保所有金属导体可靠接地，以及时时消散静电积累。

3)数字符件与模拟组件分开供电。电磁阀等数字量组件应采用开关电源供电，传感器等模拟量组件应采用线性电源供电，两者不可共享一个电源。开关电源具有很高的输出噪声和波纹，若对模拟量组件供电将会产生很大的干扰，而线性电源效率低、体积大，若为开关组件供电不经济。

4)采用屏蔽电缆线传输模拟信号并远离动力线。采用屏蔽线可有效避免辐射电磁干扰，由于动力线周围具有较强的电磁辐射，信号线应避免靠近动力线，在实际铺设电缆时，动力线与控制线应从有一定间距的地沟中分别走线。

7结束语

电梯远程监控系统充分融合了计算机技术、通信技术、智能控制技术的各项优势，可实现基于网络技术的电梯远程监控及故障诊断。通过远程监控，使得现场利用数据采集器采集到的数据通过以太网进行远程传输，使位于远程的计算机获得电梯的运行状态参数，能够实时监测电梯的状态，采集电梯运行参数，实现故障的早期预告和排除。对电梯发生的故障及时进行处理，甚至可以根据电梯运行的状态预测可能出现的故障，提前发出警告，并将其排除在发生之前，变被动维护为主动，保证电梯的正常运行。远程监控可以克服地理位置等因素对电梯管理的影响，节约管理资源，提高维修效率，降低电梯故障发生率和维保费用。远程电梯监控使得电梯的运行更加人性化，成为安全舒适的交通工具。

参考文献

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作者简介:姓名：纪学军性别：男邮编：010031