电梯远程监控方法

为了提高电梯监控系统的兼容性，讨论了信号采集和处理单元。

作者：李世群、郑炯、罗志群、万詹茹

为保证电梯的安全可靠运行，需要对其运行状态和故障情况进行监控。 为方便电梯故障的判断和转移，本文首先对电梯故障进行分类，并进行代码编辑。 为了提高电梯监控器的效率，使用了一个信号采集单元，该单元由电梯轿厢顶部的传感器和控制柜中的另一部分组成。 基于AVR精简指令集微控制器的信号采集单元设计用于采集和处理电梯信号。 然后输出故障代码等信息。 然后利用Proteus软件对电梯故障信号的采集和处理进行仿真。

随着微处理器和传输技术的发展，电梯远程监控不断完善。 然而，目前，电梯监视器大多是专有的，与其他制造商的设备不兼容。 本文提出了一种通用的电梯远程监控方法，采用通用分组无线业务（GPRS）技术实现电梯信号的无线传输，解决了有线传输成本高、维护难等缺点。 以Visual Basic（VB）语言动态设计的中央监控单元，不仅能显示故障信息，还能动态模拟电梯运行。[1]

电梯故障分类及编码

为了方便信号采集，提高电梯维修效率，我们需要对电梯故障进行分类。 根据严重程度，电梯故障可分为一般故障和严重故障。 当发生一般故障时，电梯需要快速停车，运行至平层区域。 应在故障排除前进行紧急电气操作。 当发生严重故障时，电梯需要迅速停车，直到故障排除后才能运行。 为方便信号传输，本文包含编辑过的故障代码。 监控中心工作人员根据故障码等信息判断故障的类型和严重程度，并尽快安排技术人员排除故障。

您的作者编辑了 38 种常见电梯故障的代码。 例如，常见的一般故障及其代码包括：按钮卡住（0501）、死启动（0601）、电源电压过低（0701）、动作运行时间限制（1001）、驱动系统温度过高（ 1201）、巡检出行方式（2001）、消防方式（2101）。 常见的严重故障包括：安全回路断开（0110）、运行时门锁回路断开（0203）、闭合故障（0302）、轿厢停在远离平层区（0401）、打开故障（1301）、电梯超速故障(1401)、电梯上行(1501)、电梯下行(1601)、报警指示灯(1901)、卡夹(2201)。 无故障时，代码为0000。

系统架构

电梯远程监控系统由信号采集处理单元、GPRS无线信号传输单元和中央监控单元三部分组成。 信号采集和处理单元检测电梯状态和故障信号，并由其微处理器进行处理。 然后，信号通过GPRS无线信号传输单元传输到中央监控单元。 中央监控单元实现电梯实时模拟运行、故障显示、故障存储等功能。 [3]

信号采集和处理单元

轿顶信号采集单元部分主要由门开关、测载、限位、温度等各种传感器组成。 控制柜内的部分主要采集电源、火灾、安全回路、巡检、联锁等信号。 我们选择ATmega16单片机来构成信号采集和处理单元。 机组采集电梯信号，判断电梯是否发生故障。 它由芯片、数据采集、数据传输、电源、存储器和复位模块组成（图1）。

硬件设计

单片机可以通过光耦采集开关信号（如维护和报警信号）（图2）。

收集模拟信号（如温度和速度信号）比较复杂。 本研究采用LM45作为温度传感器。 经滤波、放大配置后，输出电压信号送入ATmega16，将模拟信号转换为数字信号与设定值进行比较。 然后输出结果。 温度信号采集电路图如图3所示。

单片机根据采集到的信号判断是否有故障，如果有，是何种故障，生成故障代码等信息。 如果接口信号没有打开，根据轿厢顶部的信号采集部分，除运行方式外，我们可以判断故障如上一节《电梯故障分类与编码》所述。 如果接口信号打开，我们也可以判断运行模式，这要归功于控制柜中的信号采集部分。

软件设计

信号采集处理单元的软件设计由主程序、模数转换程序和故障码输出程序三部分组成。 使用的编程语言是C。 The source 代码是在 AVR 代码块 IDE 的集成开发环境 ICCV8 中编写的。 [4] 初始化主要过程包括设置定时器为“0”、设置输入/输出端口、设置模数转换模式等（图4）。

仿真分析

Proteus 用于模拟信号采集和处理单元。 选用74HC4051芯片实现多路数据采集，生成的故障代码显示在四个七段显示器上。 开关的接通和断开能承受一次开关量的变化，并显示相应的故障代码。 同时，可以通过改变输入电压值来模拟模拟变化。 例如，当电梯驱动系统温度过高时，应输出故障代码1202（图5）。

GPRS无线信号传输单元

GPRS具有应用广泛、数据速率高、与外部数据网络互连、资源利用率高等优点。 因此，该技术被选择用于电梯的信号传输。 [5] 无线信号传输单元由微处理器、数据终端设备（DTU）模块、GPRS网络和Internet组成。 微控制器将故障码等信息通过MAX232传送给DTU模块。 然后，DTU 模块将信息发送到 GPRS 网络。 之后，信息通过互联网发送到中央监控单元（图6）。 DTU模块由Internet控制器、GPRS/码分多址模块、电源模块和外部接口组成。[6]

中央监测组

当电梯正常运行时，中央监控单元实时接收电梯的运行状态信息。 可实现启动、加速、平稳运行、减速、制动、平层、开门、关门等运行过程的动态模拟。 同时，屏幕显示呼叫梯信号的出现和消失、操作方向、楼层等。当检测到故障时，中央监控单元将接收并显示故障代码等信息。 同时，该消息将被添加到故障数据库中并发送给技术人员，然后技术人员就可以直接前往故障现场。 我们可以用VB语言来实现这个功能。 操作界面采用ActiveX设计，如“Image”、“Label”、“TextBox”。 电梯实时仿真运行界面如图7所示。

我们采用Microsoft® Access 数据库建立电梯故障信息数据库（图8）。 [7] 数据库记录时间、地点、故障名称等详细信息。 数据库建立后，可以通过Data ActiveX、Adodc ActiveX和Grid ActiveX链接到VB。

结语

为方便判断和转移电梯故障，首先对故障进行分类，编排代码。 针对目前电梯监控系统兼容性较差的现状，本研究将信号采集单元和处理单元分为两部分。 一部分是通用的（适用于所有电梯），而另一部分只能由打开其端口的电梯使用。 信号传输单元采用GPRS技术，提高了灵活性，降低了成本。 中央监控单元不仅可以显示和存储故障信息，还可以实现电梯的动态模拟运行。

致谢

该项目得到国家自然科学基金和国家质检总局非营利性行业专项研究资助项目（200910097、201010057）的支持。

案例
[1] Yuji，田中。 “一种友好的远程监控系统”[J]． 电梯, 2001, 8(2): 59-71。
[2] M. Stansfield.电梯远程监控中的典型接口问题[J].电梯世界.1994,4:23-28.
[3] W. Jianru, C. Chao, S. Yangjian. “采用双串口单片机的电梯远程监控系统”[J]. 计算机测量与控制, 2006, 14(7): 900-901。
[4] R. Kalden、I. Meirick、M. Meyer。 基于GPRS的无线上网[J]. IEEE 个人通信，2000 年，7(2)：8-18。
[5] G. Zongran, M. Lifan, Y. Yanjun. “基于GPRS的无线数据传输系统”[J]. 电气测量和仪器，2010 年，47 (536A)：46-48。
[6] Dr. Albert TP So, SK Liu. “先进电梯技术的全面回顾” [J]. 电梯世界, 1996, 44(6): 96-101.
[7] W.建如，L.志强，Y.华军，C.刚。 《电梯故障远程监控与动态仿真运行》[J]. 自动化与仪表，2001，（3）：36-37。