基于GPRS和嵌入式技术的远程电梯监控系统的设计与实现

Dawei E,Xiaobin Zhai School of Computer Engineering, Jimei University Xiamen, China (233061)

摘要：本文介绍了基于嵌入式和无线通信的远程电梯监控系统（REMS），包括系统总体结构，硬件和软件结构。基于无线通信的REMS采用Linux系统。同时，本文介绍了通信模块和基于Web的平台。系统可以正确完整地诊断电梯故障，并在发生故障时通过自动发送短信息发出声光报警，通过短信息来查阅远程参数并提供调试指导。REMS提高了公共安全和舒适度，并在电梯的安全检查和控制中易于维护和方便实施。

关键字：远程电梯监控系统；GPRS；嵌入式技术

1.介绍

电梯是现今一种在高层建筑中被广泛使用的垂直运输工具。计算机控制技术在电梯上的应用范围很广，使电梯的运行效率和可靠性得到了很大的提高，但只能通过传统的手工来发现故障和处理故障的方法变得越来越不适应，且效率低下。

传统上，远程监控系统已经实现并投入运行。在远程监视控制系统中，集中监视安装在特定区域的电梯，自动扶梯等升降机的状态和故障信息，如果有必要的话，会通过将升降机连接到集中监视器上来进行升降机的控制，该集中监视中心通过普通公共线安装在偏远地区。

但是，在传统系统中，任何情况下都需要提供大规模和高成本的监控中心，这会导致初始投资和系统开发的巨大成本。此外，操作者必须存在于监视器中心侧，以便在任何情况下输出指令，这导致操作的劳动成本等的产生。

计算机和通讯技术为促进电梯远程监控技术发展的整合，远程电梯监控系统（REMS）成为控制电梯领域的重要技术，通过网络（互联网或无线网络），位于各个部分的电梯的故障和统计状态都能被监控和统计。电梯是机械产品的设备。由于其结构复杂，可靠性要求较高，因此对维修人员而言发现故障至关重要。 所以REMS的设计和实现具有重要意义和广阔的应用前景[1]。

本文讨论REMS的设计和实现。我们提出了基于嵌入式技术，GPRS（通用分组无线业务）和Web Service的REMS整体解决方案，并介绍了系统主模块的实现技术和方法。该系统具有可靠性高，实时性强，运行成本低等特点，通过该系统我们可以通过互联网监控世界各地的电梯状况。

2.REMS的体系结构

根据我们当前的发现，用于电梯的远程电梯监控系统（REMS）包括：电梯控制装置，包括故障信息检测装置，用于检测电梯的故障信息; 独立于电梯控制装置提供的无线报警装置，用于通过GPRS无线通信从电梯控制装置发送电梯的故障信息; 从电梯位于其中的建筑物远程提供并且能够执行无线通信的设备; REMS包括嵌入式数据采集模块，无线通讯模块，监控中心和Web服务中心。图1是REMS的架构图。

图1 REMS的架构图

为了节约成本，许多电梯可以通过现场总线（如RS485总线）与嵌入式系统连接，从而降低分布在不同电梯中的嵌入式硬件成本，也降低了GPRS通信费用。为了节约成本，许多电梯可以通过现场总线（如RS485总线）与嵌入式系统连接，从而降低分布在不同电梯中的嵌入式硬件成本，也降低了GPRS通信费用。

远程监控服务中心采用Web服务器模式，主要功能包括监控电梯控制，动态图像监控，故障诊断以及例如语音交互的旅客信息。 此外，为了实现电梯的目的，通过电梯控制器与远程操作交互。

当电梯通过监控远程客户端操作，监控到客户端的远程监控服务，请求中央服务器和远程监控服务中心向数据通讯处理中心发送请求后，通过GPRS通讯处理中心电梯将数据通讯到嵌入式 数据采集系统（卡）发送控制指令，嵌入式数据采集系统电梯（卡）通过现场总线与电梯控制指令信号采集卡进行通信，采集数据卡。

A.前端：嵌入式数据收集系统

数据采集​​系统是基于嵌入式Linux系统设计，多线程技术，socket编程和设备驱动程序是运用在本系统的主要技术。前端负责对电梯状态，故障和设备信号进行采样。如果出现故障，通过电梯数据采集器和终端单元，电梯的分布式运行状态和故障信息通过GPRS网络及时传送到监控中心。电梯故障诊断通过自发短信完全地，正确地，迅速地发出报警声和光报警[2]。监控中心主机软件实现电梯的远程监控。ARM9处理器系列为微控制器，DSP和Java应用提供单处理器解决方案。ARM9 DSP增强型处理器非常适合需要混合使用DSP和微控制器性能的应用。电梯状态采集器（ESC）主要由嵌入式ARM系统组成。 ESC采用基于ARM926EJ-S多媒体应用智能设备的开发平台，以高性能低功耗作为处理器精髓，支持强大的多媒体功能（内置eMMA硬件模块，内含MPEG-4和H. 263编码器和解码器），通过高速图像传感器CMOS连接，实现视频采集处理。通过系统板的8times;8键盘连接，实现对电梯运行参数的采集，通过GPRS无线系统将电梯实时运行因子发送到监控机服务器，并接受监控机的反馈指令。ARM926EJ-S架构图如图2所示。

图2 REMS的构架图

本系统还设计了基于代理技术的嵌入式故障诊断软件，可与远程监控中心互联，实现协同诊断。嵌入式状态监测与故障诊断技术将有效提高故障诊断系统的智能化程度。

嵌入式终端通过RS-422串行接口安装在电梯现场用来进行连续监控信息采集。RS-422串口模块负责串行通讯的驱动设计，并为其他模块提供可靠的串口接口函数调用。串口驱动程序的设计与电梯控制器的输出特性相匹配。电梯监控终端系统与控制器之间的RS-422通讯过程的基本响应是：首先终端电梯系统控制器发送指令代码，电梯控制器为了验证合法代码，将响应发送给终端系统代码。终止系统读取响应码，并提取信息和报警监控信息[3]。

独立于电梯控制装置提供的无线报警装置，用于通过无线通信从电梯控制装置发送电梯的故障信息; 该软件由实时模块，网络通信模块，串行通信模块，设备驱动模块等组成。

B.通信模块

当前端和终端采集到电梯数据时，电梯运行状态和故障信息通过GPRS（通用分组无线业务）模块及时传送到监控中心到无线网络。 GPRS扩展了GSM电路交换数据功能并使下列服务成为可能[4]：

• 始终通过互联网访问
• 多媒体信息服务（MMS）
• 一键通话（PoC/PTT）
• 即时的消息和状态—无线村庄
• 通过无线应用协议的智能设备互联网应用（WAP）
• 点对点（P2P）服务：互联网网络连接（IP）

通信模块是数据采集前端机，以太网接口通过上网服务中心发送消息包传输，或采用GPRS无线通信模块通过GPRS / GSM无线网络为公共服务中心发送消息包。GPRS分组交换技术采用流量计费方式，只有实际的数据传输和接收无线电资源占用才有效，从而提供高效率，低成本的无线分组数据业务，特别适用于间歇性和意外分散，中小型数据流非常适合提升传输信号的状态。启用语音的GPRS模块，乘客可以拨打电话和维修中心。另外，GPRS模块可以通过照片传输图像并传输到中心。

图3是根据本发明的实施例的用于电梯的远程报警系统的配置框图。图4是GPRS模块的配置界面。

图3 GPRS模块结构

图4 GPRS模块的配置界面

西门子MC55 GPRS调制解调器使用GPRS通信模块。MC55无线模块是最小的双三频模块。三频模块的尺寸非常紧凑，涵盖了全球所有GSM / GPRS网络，并且随后可以为全球市场开发产品。 在集成语音和数据通信产品上时，MC55 / 56模块提供了最大程度的灵活性。

C. 基于WEB的平台：监控中心和WEB服务中心

该系统是基于网络的，互联网上的任何计算机通过在全球365天24小时内输入指定地址的密码成为监控中心，不需要添加任何软件或硬件，允许用户从几乎任何位置访问它。 易于阅读的图形，复杂的报告功能和实时动画使用户可以与所有建筑物的交通功能进行交互和控制。

监控中心模块上的监控软件由C 开发。软件中的监控界面通过动态画面和运行参数显示电梯的实时运行状态。最新的十组运行状态和故障信息可在故障数据库通过故障判断和信息显示界面查询。因此更容易分析故障原因并清除故障[5]。

监控中心具有维护记录功能和查询功能。系统可以查询远程参数并提供调试指导。监控中心评估电梯运行状态并具有预警功能。监控中心数据库管理系统可为10万部电梯提供文件管理，操作记录，静态分析，查询和打印维护记录。

远程监控中心的工作人员可以在电梯中与乘客进行对话，或者在特殊情况下与乘客保持联络，以便在最佳时间与乘客通信以便解决问题。数据通讯处理中心负责通过GPRS通讯从嵌入式数据系统（卡）接收电梯的数据，并进行判断，处理和存储。监控中心软件结构如图5所示。

图5 监控中心软件结构图

Web服务中心能够记录一些关于客户端请求和服务器响应的详细信息以记录文件; 这允许网站管理员通过在这些文件上运行日志分析器来收集统计信息。全世界的任何计算机都可以通过互联网访问Web服务中心，不需要添加任何软件或硬件，在该软件或硬件中登记了与每个电梯相对应的管理信息，安装电梯的建筑物以及能够执行 web服务中心提供的一些管理信息包括：电梯所在建筑物，与每台电梯相对应的管理信息被登记的数据库运行记录，故障记录和维护记录，维护操作员列表。图6是电梯网页管理系统的主页。

图6 电梯网页管理系统的主页图

3.总结

本文对电梯远程监控系统（REMS）进行了分析和研究。其硬件和软件设计均已完成。 根据目前的REMS，系统可以以相对简单的结构来构建，并且在异常发生的情况下可以迅速处理异常。另外，监视器中心的前端和管理者之间可以进行直接通信，所以即使大楼的管理者不在场或监视设备发生故障，也可以通过该消息直接进行无线通信。

该发明涉及一种用于电梯操作的监视系统，其次是用于电梯操作，其中电梯图像信息和电梯操作信息被同时传送和显示，并且搜索和控制操作可以在远程区域中执行，如此以来电梯可以在紧急情况下快速有效地管理。

参考文献

[1] Hui, S.C. Eleview: Remote intelligent elevator monitoring system, International Journal of Computers and Applications, v 26, No 2, p111118, 2004

[2]Zhang Guangming, Study on city elevator remote monitoring system based on multi-agent, Elevator World, v 54, No 7, p104-111, July 2006

[3] Zong Qun, The design and practice of data acquisition cards in an elevator remote monitoring system, Industrial Instrumentation amp; Automation, p30-32, Apri,2001

[4] Liu Huijuan, Appl ication Comparison of GSM and GPRS in Wireless Monitoring System, Mechanical Engineerin

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