电梯实时监控与故障报警系统设计初探

黄明照

摘 要：自从电梯出现以来，人们在楼层间的上下移动变得更加方便快捷，其对人们日常工作和生活所带来的便利作用显而易见。但随着而来的电梯安全事故也使得人们开始意识到加强对电梯实时监控和故障报警的重要性。在这一背景下，本文将尝试从硬件和软件两个方面出发，对电梯实时监控与故障报警系统设计进行简要分析研究，希望能够为完善电梯实时监控与故障报警系统提供相应设计思路。

关键词：电梯 实时监控 故障报警

中图分类号：TP277 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）04（c）-0107-02

通过设计电梯实时监控与故障报警系统，一方面可以对电梯的实际运行状态进行24小时不间断动态监控，方便人们准确掌握电梯运行情况和使用性能。另一方面系统根据采集获取的相关数据，在对其进行深入挖掘分析下可以准确掌握电梯的故障信息，并及时向工作人员发出报警信号提醒其注意，从而有效保障电梯运行质量，避免出现电梯安全事故。因此研究电梯实时监控与故障报警系统设计具有十分重要的现实意义。

1 电梯实时监控与故障报警系统硬件设计

1.1 核心处理器

在电梯实时监控与故障报警系统当中，核心处理器芯片对系统的开发设计以及具体使用性能等均有着至关重要的影响作用。因此为了使得系统能够对采集得到的信息数据进行及时处理，并保障系统能够长时间实现正常、稳定运行，本文在对电梯实时监控与故障报警系统进行设计的过程当中选择使用AVR微处理器作为系统的核心处理器。该处理器不仅价格低廉，有助于控制系统设计成本，同时还拥有强大的应用功能，其通过采用RISC指令集，能够在有效控制功耗的情况下将多功能模块进行有机集成，尤其是该核心处理器良好的扩展性使其可以充分贴合电梯实时监控与故障报警系统的设计需求[1]。

1.2 电路设计

为保障电梯实时监控与故障报警系统能够随时精准采集各关键时间信号，如电梯发生门区外停梯时间等，使得处理器可以实现高效运转，在设计过程中本文加入了RTC即实时时钟。通过选用DS1302芯片，并运用三线接口将其同微处理器进行同步通信，搭配运用突发方式，使得若干字节时钟信号以及RAM数据只需进行一次传输即可，而为了保障实时时钟的稳定运行，设计采用双电源供电形式，即在设计主电源的同时也对备用电源进行设计。而在数据存储器方面，本文在进行系统设计时，通过综合考量包括系统设计要求等在内的众多要素，最终选择使用24C256芯片作为该系统数据存储器。其通过12C总线接口在微处理器进行通讯的过程中，可以将IO使用要求和使用量降至最低，而总线自身的强大可扩容性使其可以随时根据存储容量需要进行扩容。

本文所设计的电梯实时监控与故障报警系统当中同时拥有RS232以及RS485通信口，分别同网络传输以及扩展模块相互连接，在Internet的传输作用下，系统中的数据采集装置所获取的关于电梯运行状态的信息以及故障信息等，可以直接传输至监控平台上，同时扩展模块当中拥有维保考勤读卡器等，可以负责对包括电梯振动等在内的各种信息和运行状态进行实时分析。

电梯实时监控与故障报警系统所采集的各项信号参数是系统对电梯位置、运行速度等进行计算和判断的根本基础，需要使用专门的传感器有效完成相关信号参数的精准采集。因此本文在进行系统设计时选择通过将包括上下极限磁开关传感器和上下平层光电开关传感器等在内的多种传感器组合在一起，利用光电隔离的方式使得各个传感器所采集得到的信号参数可以直接传输至微处理器当中用以进行信号处理，根据最终的处理结果，系统中的LED指示灯将相应亮起用于对电梯故障状态进行报警。为避免传感器之间的相互影响，选择在与轿厢对应的位置处安装磁开关传感器，而在电梯轿顶位置处安装平层光电开关传感器。

1.3 电源设计

通常情況下，在电梯工作场所中不仅拥有众多电力设备，同时其普遍具有较强的电磁辐射，而本文设计的电梯实时监控与故障报警系统采用电池供电方式，因此为避免因供电不足导致系统无法正常使用，选择在系统电源设计中使用开关电源与线性电源相互结合的方式，在经由开关电源达到降压目的后，再利用线性电源模块对其进行转换，从而获得系统最终所需工作电压[2]。本文所设计的系统当中将LM2575电源芯片作为开关电源，并在其输出位置处增加一个LC低通滤波器，该滤波器的主要构件分别为10uH电感以及100uF电容。这一开关电源采用buck拓扑结构DC/DC转换芯片，在对电压进行先降压后转换下，不仅能够有效提高系统效率，同时还可以有效满足低纹波要求。

2 电梯实时监控与故障报警系统软件设计

2.1 系统运行流程

系统在启动运行之后，首先需要对I/O、串口和定时器等众多硬件进行初始化处理，并通过在系统运行过程中设定500ms延时以保障硬件资源的运行稳定性。随后通过从EEPROM对系统参数进行读取，初始化电梯实时监控与故障报警系统全局变量与参数，包括楼层校准参数等，此时通过登录远程管理中心，使得系统能够进入到大循环状态。首先，系统将读取电梯上安装的独立传感器信号，在完成信号参数采集和读取之后，在此基础上对楼层变化情况、电梯轿门所处开关状态等在内的一系列信号参数进行精准逻辑判断和计算。系统在对其进行优化整合后即可获得实际电梯运行状态参数，此时系统将自动对比获取的电梯运行状态参数和标准参数值，如果发现存在差异过大等问题，将判断电梯存在故障，此时电梯实时监控与故障报警系统将立刻向信息管理平台发出报警信息。由信息管理平台负责根据实际情况下达重新修改系统监控报警装置工作参数配置的指令，监控报警装置在严格执行这一指令下即可实现对电梯各项故障的复位、重启，进而有效排除电梯故障，实现电梯系统的正常稳定运行。

2.2 数据传输技术

电梯实时监控与故障报警系统无论是在对电梯进行动态全过程监控还是对电梯故障问题进行分析和报警，其均需要依托各项重要信号参数的采集和传输，从某种程度上来说，数据传输技术直接决定着系统的使用性能。虽然当前我国已经拥有较为成熟的电力线通讯技术，但由于其在传输距离方面具有明显的局限性，并且在停电、备用电无法正常使用等特殊情况下，无法进行数据的正常传输。因此本文在进行系统设计的过程中选择使用将无线数据传输和有线数据传输相互结合的方式，通过在电梯轿顶安装故障采集器，并在电梯井道进行随行通讯电缆拉线，并安装拾音器、扬声器、4G网络视频服务器等组成数据传输系统。从而使得系统可以无需受到传输距离、停电等影响进行海量数据的实时传输，以帮助实现电梯实时监控和故障报警功能。

3 结语

本文通过对电梯实时监控与故障报警系统设计进行分析研究，指出可以通过利用独立传感器、核心处理器等组成系统监控与故障报警硬件装置，在利用RS232/RS485通讯技术和4G通讯技术等完成信号参数的采集和传输下，通过对其进行深入挖掘与分析，便可以准确掌握电梯位置、运行方向与速度等在内的具体运行情况。在将获取得到的电梯运行状态参数与标准值进行比较后即可判断电梯是否存在故障问题，由系统发出相应的报警信息提醒工作人员注意，以此有效保障电梯的安全、稳定运行。

参考文献

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

[2] 葛宏帅.基于J2EE的电梯运行参数远程监控系统的设计与实现[D].沈阳工业大学，2016.

[3] 祁雷.基于物联网的电梯典型故障监测及困人报警系统设计研究[D].新疆大学，2014.