基于物联网数据平台的电梯监测系统研究

基于物联网数据平台的电梯监测系统研究

雷硕

天津市詹佛斯科技发展有限公司 天津 300384

摘要：改革后，社会不断发展和进步，科学技术不断进步，基于物联网数据平台技术，阐述了电梯运行监测系统的整体架构和系统主要功能。在硬件方面通过RS232接口的硬件设计，实现与电梯主板的通信。电梯协议转化装置通过RS232连接接头直接采集主板的电梯运行数据信息，处理器模块将此信息转换后传输给主控模块，便于进行数据的加工与处理。同时将采集到的电梯主板故障信息和预警分析模型进行识别与比较，诊断出影响电梯安全运行的故障信息，并将此故障信息通过短信或移动APP的形式推送给管理、维保等相关人员。结果表明这种直接采集电梯主板数据信息的方式，解决了现有监测系统数据采集不全面、不准确的问题，为实现电梯运行状态下的全方位监控、安全预警、低故障率、高效维保提供了有力的技术支持。

关键词：电梯；物联网；接口；数据采集；数据处理；监测系统

引言

随着电梯的广泛应用，电梯的故障和安全隐患愈发引起人们的重视。根据相关部门统计，在电梯故障中，最常见的故障为电梯电气故障。电梯常见电气故障包括元件绝缘引起的故障，电磁干扰引起的故障，继电器损坏引起的冲顶和蹲底故障，以及安全开关损坏引起的故障等。这些故障点分散，琐碎，检修难度比较大。针对这种情况，本文设计了一种基于物联网的电梯电气故障监测系统，该系统能够实现电气电气故障的实时监测，对电梯当前的故障情况进行智能分析，针对不满意的分析结果发出警报，要求人工进行修理。

1系统总体设计

1.1系统组成

系统总体设计图如图1所示，主要分为电梯轿厢数据采集部分和远程监控室数据采集部分。电梯轿厢数据采集部分包括信号检测模块和数据传输模块，信号检测模块是由平层传感器、门状态传感器、人体红外传感器和压力传感器组成;远程监控室数据采集部分包括数据接收模块、信号处理模块和人机交互模块。

图1系统总体结构图

1．2系统主要功能

电梯轿厢的平层传感器检测电梯是否到达相应楼层，门状态传感器用于检测电梯门的开合，人体红外传感器用于检测电梯内部是否有人乘载，压力传感器用来检测电梯所载物体的质量，在电梯相应位置安装这些传感器，将电梯运行状态传送给数据传输模块。数据传输模块利用物联网技术，将采集的电梯运行状态信息通过物联网无线传输给远程监控室的数据接收模块，并通过信号处理模块在人机交互的监测平台上显示。

2电梯物联网数据服务平台的硬件设计

本项目硬件研究重点在于解决现有电梯物联网运行监测系统采用外界传感器数据采集不全面，不能实现电梯运行状况全方位监控的问题。

2.1采集设备设计

数据采集设备包括主控模块、接口模块(RS232/485)、存储模块、通信模块(有线和无线)、电源模块、总线接口模块、协议转换装置等。其中存储模块、有线通信模块、无线通信模块、电源模块、RS485/232接口模块、输入输出接口模块分别与主控模块相连；RS232/485接口模块与电梯主板连接，用于获取电梯运行状态数据。采集装置还包括用于与外接传感器连接，获取外接传感器采集数据的总线接口模块，总线接口模块与主控模块连接。如图2所示。

主控模块。主控模块是采集设备的核心电路，负责整个硬件系统的程序运行工作，实现硬件采集设备的功能。主控模块中还设置有可插接SD卡的卡槽，用于存储实时采集的电梯运行数据。(2)接口模块(RS485/232)。接口模块实现和电梯主板的通信，要能够适应不同接口的电梯主板。(3)存储模块。存储模块主要采用EEPROM存储模块，实现采集数据的实时存储，以及网络不稳定情况下没有正常上传的数据。

2.2电梯协议转换装置

电梯协议转换装置包括处理器模块、电梯数据采集模块RS485连接接头、电梯主板RS232连接接头、电源模块，通过协议转换装置实现主控模板与电梯主板的通信。如图3所示。

协议转换装置不会改变电梯已有的机械结构和控制电路，通过RS232连接接头和电梯主板连接，直接采集到电梯主板内的真实可靠的电梯运行数据信息，处理器模块将接收到的电梯通信协议格式的电梯数据信息转换为电梯数据采集模块采集协议格式的电梯数据信息，传输给主控模块。

电梯协议转换装置直接对电梯控制系统主板内的所有故障信息进行采集，通过比较识别，将不影响电梯运行的故障自动识别、解除，并把存储区的故障信息实时发送给物联网采集设备，上传物联网监测中心进行存储，同时物联网监测中心还监测电梯的运行服务模式。这种直接采集电梯主板故障信息的方式，相比当前主流的外接传感器的方式采集，数据准确、可靠，误报率大大降低，采集数据量大。同时采集模块还预留总线接口采集各类传感器，用于采集电梯内部采集不到的信息，如环境温湿度、人体感应、音视频等信息，从而实现了电梯运行情况实时、精确、全面的获取，有效地提高了电梯运行的安全性和可靠性。

图2数据采集设备原理图

图3电梯协议转换装置

3软件设计

3.1软件架构设计

系统软件分为本地端软件、通信软件和监控软件，监控软件即物联网中最上层，为故障监控人员提供监控界面。本地端软件是本地端控制器的控制程序，故障负责数据的采集、处理、存储和上传。通信软件负责信息的通信。各软件之间的信息流通图如图4所示。由于本地端控制器采用的ARM系列，所以整个本地端软件和通信软件在ARM9的开发环境下进行编程，语言用C语言。

图4软件信息流通图

3.2本地端检测的软件设计

本地端检测实现的功能较多，不但要编写各种监测程序，还要编写通信程序和传送函数。为了更好地查找和修改程序，在编写过程中运用软件工程的方法，实施模块化处理，将程序根据不同功能写成C语言函数块，并存放在不同文档中。整个本地端检测软件应包含故障数据采集，故障数据处理与存储，故障数据上传和软件看门狗四大类。与此同时，根据故障的严重性，对各种故障类型设置优先级。

3.3通信软件设计

GPRS通信模块在实现联网的过程中，首先使用AT指令设定模块参数进行一系列初始化配置，接着通过ATDT指令连接通信基站的服务器，然后与通信基站服务器协商完成LCP配置、通过PAP/CHAP认证、IPCP配置三个步骤建立PPP连接，成功连接后，通信基站服务器会分配一个动态IP地址给GPRS模块，经过以上过程GPRS模块就成功接入Internet，通过内部事先存储的IP地址访问接入网络的监控计算机，成功建立TCP连接后即可实现数据传输。

结语

基于物联网数据平台技术建立电梯运行监测系统，通过实时监测和记录电梯运行状况、比较和识别电梯运行故障，达到准确监测电梯运行状态、评估潜在风险、故障精确报警的目的，解决了现有监测系统数据采集不全面、不准确可靠，不能实现电梯运行状况全方位监控的问题。该项目的应用，将大大降低电梯故障发生率、提升电梯应急救援效率、规范企业管理、提高维保效率和维保质量，切实保障公众乘梯安全。应用电梯运行大数据技术平台，融合“物联网+安全”的发展趋势，将为主管、监管部门电梯的安全监管提供科学的管理方法和先进的技术手段，为发展智慧城市助一臂之力。

参考文献

[1]钟兴浓.关于电梯物联网应用的探讨[J].中国电梯,2013,24(13):50-53.

[2]李义平.电梯安全远程监控管理系统设计与开发[D].北京:北京邮电大学,2017.