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1 前言 隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)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(shè)備的數(shù)量也隨之激增,由于它直接關(guān)系到用戶的生命安危,因此國家規(guī)定,每年要由專門的質(zhì)量監(jiān)督部門對(duì)其進(jìn)行強(qiáng)制檢測(cè)。傳統(tǒng)的年檢方法是派出專門的工作人員趕赴現(xiàn)場(chǎng),查看電梯值班記錄,人工檢驗(yàn)各項(xiàng)指標(biāo),既費(fèi)時(shí)費(fèi)力,又不能客觀如實(shí)地反映電梯長期的狀態(tài)和性能。筆者開發(fā)的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng),在每部電梯的運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)安裝一臺(tái)采集終端, 24小時(shí)不間斷監(jiān)測(cè)并記錄電梯的運(yùn)行狀況,需要年檢時(shí),通過電話線遠(yuǎn)程將分布在城市不同地點(diǎn)的電梯的歷史數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)取回到質(zhì)量監(jiān)督部門的上位管理計(jì)算機(jī)上,由專用評(píng)估軟件對(duì)電梯運(yùn)行情況進(jìn)行分析,從而客觀準(zhǔn)確地對(duì)電梯的性能進(jìn)行評(píng)判。 2 系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)圖 系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)圖如圖1所示,該系統(tǒng)由遠(yuǎn)程上位管理計(jì)算機(jī)以及多臺(tái)采集終端組成。每臺(tái)采集終端連接一部電梯,實(shí)時(shí)采集該電梯運(yùn)行的各種狀態(tài),并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理,將電梯的故障信息保存到非易失性存儲(chǔ)器中;遠(yuǎn)程上位管理計(jì)算機(jī)用于管理和評(píng)估電梯性能,需要年檢時(shí),通過計(jì)算機(jī)上的調(diào)制解調(diào)器接入公共電話網(wǎng)絡(luò)（PSTN）呼叫現(xiàn)場(chǎng)的采集終端,將現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)錄入到上位機(jī)的數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行分析和評(píng)判,從而得到電梯是否合格的結(jié)論。為了節(jié)約電話線路資源,某個(gè)地域范圍較小的建筑群（例如相鄰距離在1千米內(nèi)的幾幢大樓）共用一根電話線路,只將1號(hào)采集終端接入電話網(wǎng)絡(luò),該建筑群其余的采集終端與1號(hào)終端一起掛在485總線上,通過軟件協(xié)議識(shí)別終端號(hào)并與上位機(jī)通信。 圖1 系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)圖 3 采集終端的硬件設(shè)計(jì) 電梯需要監(jiān)測(cè)的各類信息,例如平層信號(hào)、轎門閉鎖、廳門閉鎖、上下極限以及運(yùn)行加速度、溫濕度等信號(hào),經(jīng)過信號(hào)調(diào)用處理或經(jīng)傳感器電路變換,最終提供給采集終端的是標(biāo)準(zhǔn)開關(guān)量或模擬量。考慮到實(shí)際情況及成本可采用開關(guān)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(yīng)考慮的主要技術(shù)數(shù)據(jù)如:采集周期、通信協(xié)議、通信速率、開關(guān)量采集、模擬量采集、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量等等。采集終端的硬件框圖如圖2所示，在圖2中,使用調(diào)制解調(diào)器模塊,并通過電話網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)與遠(yuǎn)程上位機(jī)的MODEM通信,其輸出經(jīng)電平轉(zhuǎn)換芯片變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)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(wǎng)絡(luò);鎖存器用于對(duì)輸入的開關(guān)量進(jìn)行鎖存和采集; A /D轉(zhuǎn)換器,完成對(duì)模擬量的采集;時(shí)鐘芯片為整個(gè)系統(tǒng)提供精確的時(shí)間基準(zhǔn),它可以產(chǎn)生年、月、日、時(shí)、分、秒、星期等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù),并且內(nèi)置鋰電池和時(shí)鐘電路,無需外部供電即可獨(dú)立運(yùn)行;MCU擴(kuò)展模塊用于補(bǔ)充MCU的功能,可以增加類似于具有掉電保護(hù)功能,也可以用來擴(kuò)大存儲(chǔ)空間使其某部電梯能儲(chǔ)存長達(dá)1年的歷史故障數(shù)據(jù)。 圖2 采集終端的硬件框圖 4 軟件的設(shè)計(jì) 4.1 采集終端的數(shù)據(jù)采集軟件設(shè)計(jì) 采集終端的軟件采用Visual Basic 語言編寫,其中的數(shù)據(jù)采集部分包括對(duì)開關(guān)量和模擬量的查詢以及對(duì)故障的判斷,還包括對(duì)故障按照一定格式進(jìn)行存儲(chǔ)。該部分的軟件工作于定時(shí)查詢的方式,定時(shí)時(shí)間為1s,即每秒鐘對(duì)16路開關(guān)量和8路模擬量進(jìn)行查詢,若某路有故障并符合存儲(chǔ)條件,則將該路故障的編號(hào)以及時(shí)間標(biāo)記一起存儲(chǔ)到E2PROM中。數(shù)據(jù)采集部分的軟件流程如圖3所示。 圖3 數(shù)據(jù)采集軟件流程圖 4.2 采集終端的通信軟件設(shè)計(jì) 采集終端的MODEM模塊工作于被叫方式,當(dāng)有電話撥入時(shí),軟件首先對(duì)來電號(hào)碼進(jìn)行識(shí)別,如果和預(yù)先設(shè)置的遠(yuǎn)程管理部門的電話號(hào)碼相匹配,則發(fā)送AT指令的摘機(jī)命令對(duì)上位機(jī)的MODEM進(jìn)行應(yīng)答,此時(shí)雙方之間通信鏈路建立成功,數(shù)據(jù)傳輸可以簡單地看作是MCU的串口與遠(yuǎn)程PC機(jī)串口之間的通信,通信波特率為2400b/s,無校驗(yàn), 8位數(shù)據(jù)位, 1位停止位。采集終端與遠(yuǎn)程上位機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸采用命令應(yīng)答的方式,即由上位機(jī)發(fā)送特定命令后,采集終端回發(fā)相應(yīng)的信息。 4.3 遠(yuǎn)程上位管理機(jī)通信軟件設(shè)計(jì) 遠(yuǎn)程上位管理計(jì)算機(jī)配備一臺(tái)外置式MODEM,需要與下位采集終端通信時(shí),首先通過串口向MO2DEM發(fā)送標(biāo)準(zhǔn)的AT撥號(hào)指令,一旦對(duì)方MODEM摘機(jī)響應(yīng)后,雙方的通信就變成了標(biāo)準(zhǔn)的串行通信。上位機(jī)撥號(hào)程序流程如圖4所示。 圖4 上位機(jī)撥號(hào)程序流程圖 遠(yuǎn)程上位機(jī)軟件運(yùn)行在微軟的Windows XP操作統(tǒng)下,通信程序采用了微軟的VB 6.0編寫，利用MSComm通信控件。 4.4 上位機(jī)評(píng)估與管理軟件的設(shè)計(jì) 上位機(jī)評(píng)估與管理軟件采用VB編寫,主要包括:管理員身份識(shí)別、對(duì)采集終端的參數(shù)設(shè)置、故障數(shù)據(jù)錄入、數(shù)據(jù)分析與評(píng)估以及生成報(bào)表等功能模塊。采用SQL Server作為數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng),用于存儲(chǔ)和管理數(shù)據(jù),構(gòu)成整個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)的后端數(shù)據(jù)庫引擎。VC使用ADO（ActiveX Data Object）方式連接SQL Server數(shù)據(jù)庫。這樣做的優(yōu)點(diǎn)是VB可以方便地編制前臺(tái)軟件,同時(shí)SQL Server又能夠?qū)?shù)據(jù)庫進(jìn)行高效的管理。在評(píng)估軟件中,首先對(duì)錄入數(shù)據(jù)庫的某部電梯的年故障記錄根據(jù)輕重緩急進(jìn)行等級(jí)分類,對(duì)一些嚴(yán)重的故障（例如運(yùn)行中轎門突然打開）規(guī)為A類,向下依次為B類、C類等,然后對(duì)各類故障個(gè)數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì),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(jié)論并列出原因;若故障數(shù)量在容許的范圍內(nèi),則打印輸出電梯合格的結(jié)論 。 5 結(jié)束語 電梯的運(yùn)行中,拖動(dòng)電機(jī)的頻繁啟停以及各類繼電器的通斷,使得電磁環(huán)境十分復(fù)雜,因此抗干擾問題顯得尤為重要,特別是電磁干擾對(duì)模擬量影響非常強(qiáng),信號(hào)跳變很大，所以對(duì)模擬量采集部分應(yīng)采取了諸多抗干擾措施,如加濾波電路、加屏蔽套、單點(diǎn)接地等措施。電梯遠(yuǎn)程檢測(cè)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，極大地節(jié)約了人力和物力資源,具有較高的推廣價(jià)值。 |
