Método de monitoramento remoto de elevadores

Visando melhorar a compatibilidade do sistema de monitoramento de elevadores, são discutidas unidades de aquisição e processamento de sinais.

por Li Shiqun, Zheng Jiong, Luo Zhiqun e Wan Janru

Para garantir o funcionamento seguro e confiável dos elevadores, é necessário monitorar seu estado de operação e condições de falha. Para facilitar a identificação e o registro de falhas, este artigo classifica as falhas e codifica os respectivos sinais. Para melhorar a eficiência do monitoramento, utiliza-se uma unidade de aquisição de sinais composta por um sensor no topo da cabine e outro no painel de controle. Essa unidade, baseada no microcontrolador AVR (Reduced Instruction Set), foi projetada para coletar e processar os sinais do elevador, gerando o código de falha e outras informações. Posteriormente, a aquisição e o processamento dos sinais de falha foram simulados utilizando o software Proteus.

Com o desenvolvimento de microprocessadores e tecnologias de transmissão, o monitoramento remoto de elevadores tem sido continuamente aprimorado. No entanto, atualmente, os monitores de elevadores são em sua maioria proprietários e incompatíveis com equipamentos de outros fabricantes. Este artigo apresenta um método universal de monitoramento remoto de elevadores, adotando a tecnologia de serviços gerais de rádio por pacotes (GPRS) para realizar a transmissão sem fio dos sinais do elevador, o que resolve as desvantagens da transmissão por cabo, como o alto custo e a dificuldade de manutenção. A unidade central de monitoramento, projetada na linguagem Visual Basic (VB), não só exibe dinamicamente as informações de falhas, como também simula a operação dinâmica do elevador.[1]

Classificação e codificação de falhas em elevadores

Para facilitar a aquisição de sinais e melhorar a eficiência da manutenção de elevadores, precisamos classificar as falhas. De acordo com a gravidade, as falhas podem ser divididas em gerais e graves. Quando ocorre uma falha geral, o elevador precisa ser parado imediatamente e levado para um andar térreo. Operações elétricas de emergência devem ser realizadas até que a falha seja solucionada. Quando ocorre uma falha grave, o elevador precisa ser parado imediatamente e não pode ser operado até que a falha seja corrigida. Para facilitar a transmissão dos sinais, este artigo inclui códigos de falha editados. Com base nas informações da falha, como os códigos, a equipe da central de monitoramento pode avaliar o tipo e a gravidade da falha e enviar um técnico para solucioná-la o mais rápido possível.

Os autores editaram os códigos de 38 falhas comuns em elevadores. Por exemplo, falhas gerais comuns e seus códigos incluem: botão travado (0501), partida sem energia (0601), tensão de alimentação muito baixa (0701), limite de tempo de operação para ação (1001), temperatura do sistema de acionamento muito alta (1201), modo de inspeção em movimento (2001) e modo de serviço de incêndio (2101). Falhas graves comuns incluem: desconexão do circuito de segurança (0110), desconexão do circuito de trava da porta em movimento (0203), falha de fechamento (0302), parada da cabine longe da zona de nivelamento (0401), falha de abertura (1301), falha de velocidade excessiva do elevador (1401), elevador subindo até o topo (1501), elevador descendo até o térreo (1601), indicador de alarme (1901) e aprisionamento (2201). Quando não há falha, o código é 0000.

Arquitetura do Sistema

O sistema de monitoramento remoto de elevadores consiste em três partes: unidade de aquisição e processamento de sinais, unidade de transmissão de sinais sem fio GPRS e unidade central de monitoramento. A unidade de aquisição e processamento de sinais detecta o status do elevador e os sinais de falha, e seu microprocessador os processa. Em seguida, os sinais são transportados para a unidade central de monitoramento através da unidade de transmissão de sinais sem fio GPRS. A unidade central de monitoramento realiza a operação de simulação em tempo real do elevador, exibição de falhas, armazenamento de falhas e outras funções.[3]

Unidade de Aquisição e Processamento de Sinais

A parte da unidade de aquisição de sinais localizada no topo da cabine do elevador é composta principalmente por diversos sensores, como os de interruptor de porta, medição de carga, limite e temperatura. A parte localizada no painel de controle coleta principalmente sinais, como os de alimentação, incêndio, circuito de segurança, inspeção e intertravamento. Optamos pelo microcontrolador ATmega16 para constituir a unidade de aquisição e processamento de sinais. Essa unidade coleta os sinais do elevador e determina se houve alguma falha. Ela consiste no próprio microcontrolador e em módulos de aquisição de dados, transmissão de dados, alimentação, memória e reset (Figura 1).

Design de Hardware

Os sinais de comutação (como os sinais de manutenção e alarme) podem ser coletados pelo Singlechip através de optoacopladores (Figura 2).

A coleta de sinais analógicos (como sinais de temperatura e velocidade) é mais complexa. Este estudo adota o LM45 como sensor de temperatura. Após ser filtrado e amplificado, o sinal de tensão de saída é enviado para o ATmega16, onde o sinal analógico é convertido em digital e comparado com o valor de referência. O resultado é então emitido. O diagrama do circuito de aquisição do sinal de temperatura é mostrado na Figura 3.

De acordo com os sinais coletados, o Singlechip determina se ocorreu uma falha e, em caso afirmativo, qual o tipo de falha, gerando então o código de falha e outras informações. Se o sinal da interface não estiver aberto, de acordo com a parte de aquisição de sinal no topo da cabine do elevador, podemos determinar as falhas conforme descrito na seção anterior “Classificação e Codificação de Falhas do Elevador”, com exceção dos modos de operação. Se o sinal da interface estiver aberto, também podemos determinar os modos de operação, graças à parte de aquisição de sinal no painel de controle.

Design de software

O projeto de software da unidade de aquisição e processamento de sinais consiste em três partes: processo principal, processo de conversão analógico/digital e processo de saída de código de falha. A linguagem de programação utilizada é C. The source O código é escrito no ambiente de desenvolvimento integrado ICCV8 para AVR Code Blocks IDE.[4] A inicialização do processo principal inclui definir o temporizador para “0”, definir as portas de entrada/saída, definir o modo de transformação digital analógica, etc. (Figura 4).

Análise de Simulação

O Proteus é usado para simular a unidade de aquisição e processamento de sinais. O chip 74HC4051 foi escolhido para realizar a aquisição de dados multicanal, e o código de falha gerado é exibido em quatro displays de sete segmentos. A conexão e desconexão da chave suportam a variação do valor de comutação, e o código de falha correspondente é exibido. Além disso, uma variação analógica pode ser simulada alterando-se o valor da tensão de entrada. Por exemplo, quando a temperatura do sistema de acionamento do elevador estiver muito alta, o código de falha 1202 deve ser exibido (Figura 5).

Unidade de transmissão de sinal sem fio GPRS

O GPRS possui diversas vantagens, como ampla aplicação, alta taxa de dados, interconexão com a rede de dados externa e boa utilização de recursos. Assim, essa tecnologia foi escolhida para a transmissão de sinal do elevador.[5] A unidade de transmissão de sinal sem fio consiste no microprocessador, módulo de equipamento terminal de dados (DTU), rede GPRS e Internet. O microcontrolador transmite o código de falha e outras informações para o módulo DTU através do MAX232. Em seguida, o módulo DTU envia as informações para a rede GPRS. Posteriormente, as informações são enviadas para a unidade central de monitoramento através da Internet (Figura 6). O módulo DTU consiste em um controlador de Internet, módulo GPRS/CDMA (acesso múltiplo por divisão de código), módulo de alimentação e interface externa.[6]

Unidade Central de Monitoramento

Quando o elevador está em operação normal, a unidade central de monitoramento recebe informações sobre o status operacional do elevador em tempo real. Ela pode realizar a simulação dinâmica do processo operacional, incluindo partida, aceleração, funcionamento suave, desaceleração, frenagem, nivelamento, abertura e fechamento das portas. Ao mesmo tempo, a tela exibe o aparecimento e desaparecimento dos sinais da escada de chamada, a direção da operação, os andares, etc. Quando uma falha é detectada, a unidade central de monitoramento recebe e exibe o código de falha e outras informações. Simultaneamente, a mensagem é adicionada ao banco de dados de falhas e enviada ao técnico, que poderá então se dirigir diretamente ao local da falha. Podemos implementar essa função utilizando a linguagem VB. O ActiveX é adotado para projetar a interface de operação, incluindo elementos como "Imagem", "Rótulo" e "Caixa de Texto". A interface de simulação de operação em tempo real do elevador é mostrada na Figura 7.

Adotamos o banco de dados Microsoft® Access para estabelecer o banco de dados de informações de falhas do elevador (Figura 8).[7] O banco de dados registra a hora, o local, o nome da falha e outros detalhes. Depois que o banco de dados é estabelecido, ele pode ser vinculado ao VB por meio de Data ActiveX, Adodc ActiveX e Grid ActiveX.

Conclusão

Para facilitar a identificação e a transferência de falhas em elevadores, as falhas são classificadas e os códigos são editados previamente. Visando aprimorar a atual incompatibilidade dos sistemas de monitoramento de elevadores, este estudo dividiu as unidades de aquisição e processamento de sinais em duas partes. Uma parte é universal (para todos os elevadores), enquanto a outra só pode ser usada pelos elevadores que possuem portas abertas. A unidade de transmissão de sinais utiliza a tecnologia GPRS, o que aumenta a flexibilidade e reduz os custos. A unidade central de monitoramento não só exibe e armazena as informações de falhas, como também realiza a simulação dinâmica do funcionamento do elevador.

Agradecimentos

Este projeto foi financiado pela Fundação Nacional de Ciências Naturais da China e pelos Projetos de Financiamento de Pesquisa Especializada da Indústria Sem Fins Lucrativos da AQSIQ (200910097, 201010057).

Referências
[1] Yuji, Tanaka. “Um sistema de monitoramento remoto amigável” [J]. Elevador, 2001, 8(2): 59-71.
[2] M. Stansfield. “Um problema típico de interface no monitoramento remoto de elevadores” [J]. ELEVATOR WORLD. 1994,4: 23-28.
[3] W. Jianru, C. Chao, S. Yangjian. “Sistema de monitoramento remoto de elevador adotando o chip único com porta serial dupla” [J]. Medição e controle de computador, 2006, 14(7): 900-901.
[4] R. Kalden, I. Meirick, M. Meyer. “Acesso à Internet sem fio baseado em GPRS” [J]. IEEE Personal Communications, 2000, 7(2): 8-18.
[5] G. Zongran, M. Lifan, Y. Yanjun. “Sistema de transmissão de dados sem fio baseado em GPRS” [J]. Medição e instrumentação elétrica, 2010, 47 (536A): 46-48.
[6] Dr. Albert TP So, SK Liu. “Uma revisão geral das tecnologias avançadas de elevadores” [J]. ELEVATOR WORLD, 1996, 44(6): 96-101.
[7] W. Jianru, L. Zhiqiang, Y. Huajun, C. Gang. “O monitoramento remoto de falhas de elevadores e a operação de simulação dinâmica” [J]. Automação e Instrumentação, 2001, (3): 36-37.