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1、前言

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

2、系統組成結構圖

    系統組成結構圖如圖1所示,該系統由遠程上位管理計算機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,并對數據進行分析和處理,將電梯的故障信息保存到非易失性存儲器中;遠程上位管理計算機用于管理和評估電梯性能,需要年檢時,通過計算機上的調制解調器接入公共電話網絡(PSTN)呼叫現場的采集終端,將現場的數據錄入到上位機的數據庫中進行分析和評判。為了節約電話線路資源,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絡,該建筑群其余的采集終端與1號終端一起掛在RS485總線上,通過軟件協議識別終端號并與上位機通信。

圖1系統組成結構圖

3、采集終端的硬件設計

    電梯需要監測的各類信息,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,經過信號調用處理或經傳感器電路變換,最終提供給采集終端的是標準開關量或模擬量。考慮到實際情況及成本可采用開關量輸入為16路,模擬量為8路的8位MCU(微控制器)，采集終端應考慮的主要技術數據如:采集周期、通信協議、通信速率、開關量采集、模擬量采集、數據存儲量等等。采集終端的硬件框圖如圖2所示，在圖2中,使用調制解調器模塊,并通過電話網絡實現與遠程上位機的MODEM通信,其輸出經電平轉換芯片變為標準的RS485電平后與安裝在附近電梯上的其他采集終端組成RS485網絡;鎖存器用于對輸入的開關量進行鎖存和采集;A/D轉換器,完成對模擬量的采集;時鐘芯片為整個系統提供精確的時間基準,它可以產生年、月、日、時、分、秒、星期等實時數據,并且內置鋰電池和時鐘電路,無需外部供電即可獨立運行;MCU擴展模塊用于補充MCU的功能,可以增加類似于具有掉電保護功能,也可以用來擴大存儲空間使其某部電梯能儲存長達1年的歷史故障數據。

圖2采集終端的硬件框圖

4、軟件的設計

    4.1采集終端的數據采集軟件設計

    采集終端的軟件采用VisualBasic語言編寫,其中的數據采集部分包括對開關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路開關量和8路模擬量進行查詢,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記一起存儲到E2PROM中。數據采集部分的軟件流程如圖3所示。    

圖3數據采集軟件流程圖

    4.2采集終端的通信軟件設計

    采集終端的MODEM模塊工作于被叫方式,當有電話撥入時,軟件首先對來電號碼進行識別,如果和預先設置的遠程管理部門的電話號碼相匹配,則發送AT指令的摘機命令對上位機的MODEM進行應答,此時雙方之間通信鏈路建立成功,數據傳輸可以簡單地看作是MCU的串口與遠程PC機串口之間的通信,通信波特率為2400b/s,無校驗,8位數據位,1位停止位。采集終端與遠程上位機的數據傳輸采用命令應答的方式,即由上位機發送特定命令后,采集終端回發相應的信息。

    4.3遠程上位管理機通信軟件設計

    遠程上位管理計算機配備一臺外置式MODEM,需要與下位采集終端通信時,首先通過串口向MO2DEM發送標準的AT撥號指令,一旦對方MODEM摘機響應后,雙方的通信就變成了標準的串行通信，遠程上位機軟件運行在微軟的WindowsXP操作統下,通信程序采用了微軟的VB6.0編寫，利用MSComm通信控件。

    4.4上位機評估與管理軟件的設計

    上位機評估與管理軟件采用VB編寫,主要包括:管理員身份識別、對采集終端的參數設置、故障數據錄入、數據分析與評估以及生成報表等功能模塊。采用SQLServer作為數據庫管理系統,用于存儲和管理數據,構成整個應用系統的后端數據庫引擎。VC使用ADO(ActiveXDataObject)方式連接SQLServer數據庫。這樣做的優點是VB可以方便地編制前臺軟件,同時SQLServer又能夠對數據庫進行高效的管理。在評估軟件中,首先對錄入數據庫的某部電梯的年故障記錄根據輕重緩急進行等級分類,對一些嚴重的故障(例如運行中轎門突然打開)規為A類,向下依次為B類、C類等,然后對各類故障個數進行統計,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論并列出原因;若故障數量在容許的范圍內,則打印輸出電梯合格的結論

5、結束語

    電梯的運行中,拖動電機的頻繁啟停以及各類繼電器的通斷,使得電磁環境十分復雜,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。電梯遠程檢測系統的實現，極大地節約了人力和物力資源,具有較高的推廣價值。

    參考文獻

    [1]沈憶成.調制解調器用戶指南[J].陜西電子雜志社，2004，（17）

    [2]任俠.基于VB的遠程通信程序[J].計算機應用，2005，（5）

    []3王世昌.計算機系統與網絡技術開發及應用實例[M].北京:機械下業出版社，2003