电梯远程监控系统研究.pdf

、 分类号：th12 10710-2011225005 专业硕士学位论文 电梯远程监控系统研究 慕 伟 导师姓名职称 王海英 副教授 申请学位级别 硕士 专业学位类别 及领域名称 机械工程 论文提交日期 2013 年 4 月 30 日 论文答辩日期 2013 年 5 月 25 日 学位授予单位 长安大学 、 studies on the elevator remote monitoring system a dissertation submitted for the degree of master candidate：mu wei supervisor：associate-prof. wang haiying changan university, xian, china 、 i 摘 要 随着现代化城市的高速发展，城市的高层建筑不断涌现，电梯作为载人垂直运输工 具，它的安全性直接关系到人的人身安全。因此保证电梯的可靠运行、及时发现故障和 对故障的检修是关系到提高物业管理水平和电梯监控技术水平的关键所在。 本文首先对当前主要的几种电梯远程监控系统的工作原理及实现方式进行了分析 和比较，在电梯远程监控系统的需求分析和设计原则的基础上，结合物联网的概念和特 点，设计了一种基于物联网的电梯远程监控系统；其次，对于电梯远程监控系统的硬件 进行设计， 主要包括信号分析、 传感器的选择布置、 数据采集模块以及通信模块的设计； 最后，开发了电梯远程监控系统的管理软件，重点说明了物业用户功能模块和维保单位 功能模块的设计。 基于物联网的电梯远程监控系统实现了电梯运行数据的远程监测、 电梯故障诊断和 故障报警，能为电梯的安全运行提供可靠保障。本文的研究成果也可为其他同类电梯远 程监控系统提供借鉴，具有一定的理论意义。 关键词：电梯、远程监控、物联网、管理系统、故障诊断 ii abstract with the rapid development of modern cities, more and more tall buildings were built. as a type of vertical transport, the elevator is widely used in these high-rise buildings. elevators security is directly related to the safety of human life. thus ensuring reliable operation of the elevator, the timely detection of faults and fault repair is related to the key to improve the level of property management and elevator monitoring technical level. in this paper, firstly, the working principle and implementation of several elevator remote monitoring system are analyzed and compared. on the basis of the elevator remote monitoring system requirements analysis and design principles, combined with the concept of things and characteristics, the elevator remote monitoring system was designed. it is based on internet of things. secondly, the elevator remote monitoring system hardware was completed which consists of the signal analysis, selection of the sensor arrangement, the data acquisition module and communication module. finally, the elevator remote monitoring system management software was developed. the property function module and maintenance units function module were illustrated in detail. based on internet of things, the elevator remote monitoring system can achieve the elevator running data, fault diagnosis and fault alarm. it can provide a credible guarantee for the safe operation of the lift. the results of this study can provide reference for other similar elevator remote monitoring system .it has important theoretical significance. key words: elevator; remote monitoring; internet of things; management system; fault diagnosis iii 目 录 第一章 绪论 . 1 1.1 课题背景及提出 . 1 1.2 课题研究目的及意义 . 1 1.3 国内外发展现状 . 2 1.4 论文研究内容 . 5 1.5 本章小结 . 5 第二章 电梯远程监控系统方案设计 . 6 2.1 物联网技术 . 6 2.2 电梯远程监控系统功能 . 7 2.3 电梯远程监控系统需求分析 . 7 2.3.1 电梯远程监管终端需求 . 8 2.3.2 控制中心及软件功能需求 . 8 2.3.3 数据传输网络需求 . 9 2.4 电梯远程监控系统软件设计原则 . 9 2.5 电梯远程监控系统的结构及组成 . 10 2.5 本章小结 . 12 第三章 电梯远程监控系统硬件设计 . 13 3.1 电梯远程监控系统参数 . 13 3.2 电梯远程监控系统信号分析 . 13 3.3 传感器的选择布置 . 14 3.4 数据采集模块设计 . 18 3.5 数据通信设计 . 19 3.5.1 数据传输方式 . 19 3.5.2 传输层的设计 . 20 3.6 本章小结 . 23 第四章 电梯远程监控系统管理软件设计 . 25 4.1 功能需求及组成 . 25 4.2 功能模块设计 . 26 iv 4.3 模块功能管理及开发 . 31 4.3.1 物业用户功能模块 . 33 4.3.2 维保单位功能模块 . 36 4.4 本章小结 . 42 结论 . 43 工作总结 . 43 展望 . 43 参考文献 . 45 致 谢 . 47 长安大学硕士学位论文 1 第一章 绪论 1.1 课题背景及提出 近年来，伴随着我国国民经济的蓬勃发展，生活水平的迅速提高，居住条件发生着 显著的转变。同时伴随着城市建设科技化的发展，城市中的高层建筑迅猛增多，电梯也 越来越多地步入人们的生活并逐渐成为人们日常生产生活中不可或缺的设施， 它不仅加 快了人们的生活节奏，而且提高了人们的工作效率，还改善了人们的生活条件，在社会 经济发展中发挥着不可替代的重要作用， 是一种直接关系到人民生命财产安全的特种设 备1，所以电梯的安全运行必须要得以保障，电梯运行的安全可靠性的提高就显得十分 重要。而电梯的使用率增长迅速，电梯的物业管理水平和电梯的远程监控水平却比较落 后。近些年，由于电梯事故频繁发生，所造成的乘客人身伤亡和经济损失非常大，所以 电梯是否能够安全的运行得到了人们的重视。 物联网技术是一种人与物之间相互网络通 信的技术，具有全面感知、可靠传递和智能控制的特点，将其运用到对电梯运行的监控 领域将会对电梯运行的安全性得到大大的提升， 因此本课题提出了将物联网技术应用到 电梯的远程监控系统中的理念，以实现政府部门、维保单位或物业人员对电梯的远程监 控，通过不同单位的协同控制来实现电梯安全性水平的大幅度提高。 1.2 课题研究目的及意义 根据对近些年发生的电梯事故的统计分析， 可以看出电梯发生事故的几率占到了重 大特种设备发生事故几率的 21%， 这样频繁的电梯事故就引起了人们的重视， 电梯的运 行的安全问题也成为焦点。据对运行 5-10 年的电梯进行统计，一部电梯平均每年发生 36.5 次机械、电气等一般故障，3.3 次冲顶、夹人等对设备和人身安全危害较大的事故， 因此电梯的安全运行、故障监测、故障报警与电梯维修也得到了电梯厂商、物业等使用 单位和广大人民群众的重视2。 电梯事故的频繁发生，所造成的损失巨大，所以就提出了电梯的远程监控系统的方 案，电梯远程监控系统的建立是提高电梯安全运行的重要措施。利用电梯远程监控系统 可以对某个区域中的所有电梯进行远程检测与控制，利用采集仪采集电梯运行状态数 据，然后对采集的数据进行相应的分析和处理，监控中心接收到数据后便会进行准确的 故障报警，同时会发出指令通知工作人员进行及时的故障处理和救援。 第一章 绪论 2 然而，由于电梯在安装的特性，比如电梯安装相对分散、国内外电梯的型号也多样 华、电梯故障环境的复杂多样、电梯操作过程和运行状态也有较大的区别，而且我国现 阶段对于电梯的维护和故障及时处理的人员相对缺乏，针对上述的问题的存在，电梯远 程监控系统的发展便是一个很大的考验。 过去的电梯监控系统很多都采用的是企业或小 区内部小范围的管理方式，系统的通用性和兼容性比较差，所以这些旧的系统管理方式 单一，故障排除效率低。当今电梯远程监控系统所实现的功能大部分仅限于电梯的内外 呼应和电梯门信号的状态监控，数据存储方面，数据库技术等信息系统仍然没有成熟的 应用于电梯的监控领域中。同时，目前的电梯监控工作所涉及到的监管部门仅限于物业 管理和电梯维修商3。 电梯生产厂家，质检等部门，经常通过人工统计和报告，以了解电梯维修时间，维 修等操作和维护的详细信息的情况下，人工统计和报告往往是一个很大的错误，使得整 机性能的电梯了解有关情况，并改进制造电梯，质检部门了解的问题，并努力准确地处 理纠纷，并有效地进行。但是，为了保护用户，电梯生产厂家，电梯维修保养单位，电 梯维修保养单位和质量控制部门和一些监管部门的电梯运行和维护数据的及时和有效 的访问将提升系统的监管， 不同部门在电梯监管相互关联的不同部门的工作和发挥的功 能，使电梯控制工作将更加准确和高效。一个合理的解决方案，目前的监测系统面临的 这些问题，使电梯远程监控系统可以更高效，更精确的操作，有必要建立一个更好的安 全性研究工作，同时高效的电梯远程监控系统。随着科学和技术和信息传感技术，特别 是传感器技术， 如无线电频率识别技术和快速的电梯监控技术的传感设备的发展提供了 物联网技术的发展的基础在这个阶段是也和越来越多的应用到人们的日常生活。 物联网技术具有全面感知，可靠传输和智能处理的特点，因此，物联网技术可以有 效的物与物，人与物，人挂钩。rems 程序可以在物联网应用，在感知的东西，如无线 射频识别技术层的特点，这些技术可以有效地避免最后的电梯监控系统的认知度低，精 度低的缺点。使用物联网技术，将提升区域连接电梯运行参数的实时传输状态和操作。 结合国内外电梯监控系统的发展现状同时通过物联网的思想将使电梯远程监控方案成 为一个通用、安全可靠、数据传递迅速准确的电梯远程监控的解决方案。 1.3 国内外发展现状 电梯安全运行的远程监控是伴随着传感器技术、射频识别技术、监控技术、各种数 据传输技术和 internet 技术的迅速发展起来的，根据电梯监控产品的发展过程，我们可 长安大学硕士学位论文 3 以把整个发展过程分为三个阶段： 1、第一阶段：黑匣子及有线监控阶段，传统的用于采集电梯日常运行数据的设备 就包括安装在电梯中的黑匣子和国内外各个电梯厂商推出有线监控（基于 modem 和公 共电话网等）4。 2、第二阶段：有线点对点监控阶段，这一阶段的产品主要是由电梯厂家和电梯配 件企业共同研发的一种的基于有线网络技术和计算机技术开发出来的点对点控制系统 和基于 c/s（客户端/服务器）的电梯监控系统5。 3、第三阶段：无线远程监控阶段，现阶段的无线局域网技术以及全球无线通讯系 统（gsm）的快速发展结合 internet 技术、数据库技术、b/s（浏览器/服务器）形成的 电梯远程监控系统。 随着大小城市的高速发展，高层建筑的迅猛增加，同时传感器技术、监控技术及计 算机通信和 internet 技术的发展，使得电梯远程监控系统的状况也发生了较大的发展， 电梯远程监控系统的重要性越来越引起人们的关注。 得益于监控技术以及网络通信技术 的发展，电梯监控系统已不再局限于安全可靠的单一功能，而是朝着人性化、智能化以 及多功能的方向发展。 目前，国外一些大型的电梯公司已经拥有了自己比较成熟的电梯远程监控系统，比 如德国的电梯厂家蒂森克虏伯电梯集团的 te-b 型电梯远程监控系统、美国电梯厂家奥 的斯公司的 rems 监控系统以及日本电梯厂家三菱公司的 ai-2200 电梯监控系统等等。 由于每个公司都是根据其自身产品的特点来开发监控系统，因此它们的特点区别较大。 下面将国外各电梯公司的监控系统进行介绍并做出比较： 1、德国蒂森克虏伯公司的电梯远程监控系统的功能主要是检测乘客的错误操作、 能将采集的数据进行分析和处理，然后转化为图标，就能比较形象地显示在控制端，比 较直观，并且具有自动故障报警的功能和控制功能。该公司研制的 te-b 型电梯监控系 统，电梯的监控数据通过公共电话网拨号连接到监控中心。当有故障发生时，电梯能自 动进行拨号报警，第一时间提醒工作进行处理和救援，但是，该系统的缺点就是只能用 于其本公司所生产的电梯和自动扶梯6。 2、美国奥的斯公司的电梯监控系统 rem(remote elevator monitoring)目前已经推 出 5.0 版本，此系统的显著功能就是分级报警，而且是由监控系统自动发出，报警信号 中还包含了故障发生的地点、 性质以及乘客的状况等等， 这样就提高了电梯维修的效率。 rem 电梯远程监控系统已在美国数千台电梯中安装运行，经过长期实践检测取得了很 第一章 绪论 4 好的监控效果，也有效地减少了电梯故障发生的概率7。 3、ai-2200 三菱电梯的电梯群控系统，由于使用预报系统技术，地震，火灾，电 梯故障和其他紧急情况的下落，电梯会自动去到紧急模式，并在显示屏上显示一条警告 消息屏幕上。 4、日本的日立电梯生产的每一个电梯监控系统的定期检查和维护，以及存储数据， 数据文件， 以确保长期的电梯运行状态的监控， 电梯及时， 准确地发现潜在的安全风险， 方便电梯维修工作人员，以防止重大事故的发生，而且还延长电梯的使用寿命，系统在 收到报警信号，它会主动将消息发送到相关人员，以确保及时维护的电梯8。 由此可见，国外各电梯厂家所生产的电梯远程监控系统的共同特点就是昂贵，而且 只能监控本公司生产的电梯，也就是和其他厂家生产的电梯产品的兼容性很差，所以国 外厂家的电梯远程监控系统不能套用到国内， 在国内的实际使用不能产生较为理想的效 果。 目前，国内的众多科技公司和大学开始了电梯远程监控系统的研究，比如由中国建 筑科学院机械化研究分院开发的凯博电梯远程监控系统。 其中中国开发研究院建筑机械化研究分院凯博电梯远程监控系统由三部分组成： 安 装在机房内的数据采集和传输处理器， 调制解调器和电话网络在电梯远程监控中心的功 能是分析，管理和存储接收到的数据，以提供适当的工作人员监控信息，该系统的工作 原理是采集终端就绪状态和电梯的运行，然后通过电话网络，服务中心负责监测电梯的 运行服务器数据时，大楼电梯出现故障，监控人员通过监控窗口可以直观地观察到，电 梯远程故障诊断，及时通知维护单位到现场维修9。 无锡市中秀电梯监控系统，由该公司开发，是采用的 zx-de 系列数据采集，它是 重要的优势是直观的显示电梯状态和监测数据，该系统还包括视频监控功能的电梯，电 梯运行时数据，电梯轿厢在视频屏幕和报警信息可通过电话线传送，使工作人员可以直 接在监控中心的视频图像监控电梯的远程视频监控系统的通用性，但缺点是，虽然收集 到足够的信号点10。 通过国内外电梯远程监控系统发展状况的综述， 可以得出目前国内外电梯远程监控 系统都有一定的缺陷。因此，现在国内急需一种通用性好、安全可靠、数据传输准确快 速并且价格廉的电梯远程监控系统， 来确保电梯能够安全运行， 降低电梯事故的发生率。 长安大学硕士学位论文 5 1.4 论文研究内容 本文针对国内外电梯监控系统的发展现状， 根据电梯远程监控系统的需求和设计原 则，结合物联网的概念和特点，设计了一种物联网电梯远程监控系统，用于对电梯的运 行状态进行实时远程监测、准确的故障诊断和及时的故障报警和处理。对于该电梯远程 监控系统的硬件模块（信号分析、传感器的选择布置、数据采集模块）以及通信模块进 行设计。开发了电梯远程监控系统的管理软件，用于政府部门单位、物业用户单位以及 维保单位共同对电梯进行安全管理。 本论文的主要研究内容如下： 1、通过对电梯远程监控系统的发展过程和国内外现状的阐述，针对现有的问题提 出解决方法，最后说明了本课题的学术及实用意义和课题来源。 2、综合电梯监控系统功能需求分析和监控系统的设计原则，提出监控系统的整体 设计方案。 3、进行硬件系统设计，包括信号类型分析，所需传感器的安装布置及数据采集模 块和通信模块的设计。 4、完成电梯远程监控系统的管理软件，重点说明物业用户功能模块和维保单位功 能模块的设计。 5、总结研究过程中遇到的问题，对研究方法和研究结果进行总结，并提出改进改 进意建议。 1.5 本章小结 本章阐述了电梯远程监控系统的背景以及重要意义， 通过阐述国内外电梯远程监控 系统的研究现状，提出了本文的研究对象和研究内容。 第二章 电梯远程监控系统方案设计 6 第二章 电梯远程监控系统方案设计 电梯远程监控是指通过网络或者电话线的方式， 相关工作人员在电梯监控中心对分 布在各个地区的电梯运行状态进行远程监测和控制。它的设计理念是通过 internet 实时 监测各个电梯的运行状况，自动记录并存储电梯的运行数据及故障事件。当电梯发生故 障时， 电梯远程监控系统立即发送报警信号控制中心， 控制中心会发回故障电梯的名称、 型号、位置、故障类型等等信息，工作人员在确认故障后，通知离故障现场最近的维修 人员在第一时间内到达现场进行故障处理11。 2.1 物联网技术 物联网就是结合信息传感设备按照约定的协议，将物品与互联网连接起来，以实现 跟踪定位、智能识别、监控管理等信息交换和通信功能的网络，常用的信息传感技术有 射频识别技术、传感器技术、电子标签技术等，物联网的特点是全面感知、可靠传递和 智能处理12。 物联网技术还是一个新的领域，它的发展还处于起步阶段，电梯等特种设备在物联 网的应用方面也是处于刚刚起步的时期。近些年，随着物联网技术的发展，我国在电梯 远程监控方面的研究有了较大的进步。物联网技术的结构分为三部分，分别是感应层， 传输层、业务应用层。 物联网信息的源头就是物联网技术的感应层， 它是电梯远程监控系统中采集电梯运 行数据的关键部分， 其关键技术是通过在电梯轿厢和轿顶安装相应的传感器和光电开关 等感知设备来实时的采集电梯运行数据。当某台电梯出现故障时，迅速进行故障检测和 分析判断，感应层用到的感知技术主要有传感器技术、rfid 技术等，再通过传感器网 路将电梯运行信息传递出去。 所谓的传感器网络也就是无线传感网络，无线传感网络技术主要包括传感器技术、 信息处理技术和嵌入式计算技术等，相互之间能够协调工作以便实时监测、感知和采集 各种数据信息进行分析处理。感应层是电梯物联网的触角，因此传感技术是电梯物联网 的核心技术之一。 传输层是把感知层采集到的数据通过可靠的通信方式传递到控制中心， 并实现数据 的双向传递。在电梯监控系统中，传输层将汇集的电梯监控数据实时、准确地传递出去 以便及时地进行分析和处理，这些数据通过 internet 进行传输，所以传输层是感应层和 长安大学硕士学位论文 7 业务应用层之间的连接纽带， 传输过程中需要选择可靠的传输方式以便于保障数据的高 传输率和数据的高准确性， 以便于达到电梯实时运行状态信息的可靠传递和及时处理和 救援。 业务应用层是对的电梯运行状态的信息，根据业务需求进行分析和处理，然后提供 相应的应用程序服务，在电梯远程监控系统中是反映在系统控制中心的软件系统，服务 器将传输层发送的数据信息接收分析并存入数据库， 根据不同用户的不同需求对电梯运 行数据和当前运行状态进行查询， 也可以进行故障诊断和故障信号的检测以及故障报警 和处理，因此，数据库设计、故障判断和确认等功能要根据业务应用层的用户需求进行 设计 13。 2.2 电梯远程监控系统功能 1、系统应该能够诊断电梯的各种故障，能够迅速做出判断并在第一时间提示维修 人员进行故障的排除。 2、系统必须能进行 24 小时监控，如果发生故障，自动进行故障报警，自动的将数 据发送到监控中心，工作人员将根据故障情况做出相应的处理方法。 3、对严重的故障能够做出及时的监控和诊断，如果有必要，可以使电梯停止，并 通知工作人员进行故障排除和解决。 4、系统能够对轿厢内的视频画面进行实时的监控，保证乘客的人身和财产安全。 5、当某台电梯发生故障时，电梯远程监控系统具有自动提示维修人员的功能，并 且要显示电梯的型号，电梯故障的类型的功能。 6、 监控中心的电脑要能通过 internet 进行实时的监控电梯的运行状态， 而且要将其 实时状态通过图形的方式显示。 7、系统要能够记录区域内的每台电梯的故障所发生的时间、故障的类型和故障产 生的后果，并统计其该区域内电梯发生故障的概率，真实的表示出电梯的工作状况。 8、 系统的监控中心的服务器可以通过 internet 将电梯的视频信息和音频信息发送到 电梯机房终端。 9、系统能够按照电梯的维修和保养的周期，对工作人员的工作情况进行监督。 2.3 电梯远程监控系统需求分析 电梯远程监控系统包括机房监控终端部分、数据传输部分和监控中心三个部分。根 第二章 电梯远程监控系统方案设计 8 据以上功能要求，分析得出各部分的需求。 2.3.1 电梯远程监管终端需求 电梯远程监控系统的监控终端的主要功能包括数据的采集、存储和传输。具体要求 有： 1、远程监控必须要同时监控多个电梯，实现对该区域内的多个电梯的监控的功能 需求； 2、远程监控应具有充分的数据采集接口设备，保障能够对多种类型电梯产品的运 行数据进行有效的采集； 3、远程监控系统的机房终端应提供现场工作人员的手动输入或采用 rfid 卡的方 式输入信息的功能，满足远程查看以及正常的维护管理工作的需求，还要对数据信息的 格式提供多种方案供不同类型用户的选择使用； 4、如果安装了电梯远程监控系统，但是影响电梯本身设备安全工作，就是行不通 的，所以两个系统之间不能有相互影响。 5、远程监控系统的机房终端的供电措施必须能够合理的根据电梯工作现场的真实 情况进行选取。 6、电梯远程监控系统的机房监控终端还要有比较舒适的监控环境； 7、信号从电梯产品的继电器或机房中得到，但是不能对电梯自身的控制系统有负 面的作用，同时也要保证信号真实有效的采集； 8、电梯远程监控系统的机房终端应具有自动报警的功能，一旦采集终端发生故障， 该系统要在短时间内将故障信息上传到监控中心，同时要自动记录故障解除的记录； 9、电梯远程监控系统的传输网络应该稳定的运行，既要保障数据传输的安全，又 要保障数据传输的质量； 10、 远程端数据采集终端必须要能存储长时间的安全特征参数和电梯告警数据及工 作人员输入的数据。 2.3.2 控制中心及软件功能需求 电梯远程监控系统的控制中心可以收集、 处理和分析电梯设备安全运行的参数和平 常的数据的管理，提高对电梯的监控力度和发现事故隐患的能力，以及事故处理的反应 速度来减少事故的发生， 并逐步成立电梯产品安全运行的合理的评价体系和智能的监控 体系。控制中心及软件功能需求有： 长安大学硕士学位论文 9 1、系统能对指定的任意监控点实现实时监控，查看有关的实时参数和管理信息； 2、系统能接收和处理数据采集终端设备所传来的多种传感器信号的参数； 3、系统根据远程监控终端的地址代码能够迅速的查清楚故障电梯的地点，并做出 快速的提示； 4、系统所采集的各种信号也能通过相适应的软件接口设备来提供给不同的管理系 统； 5、远程监控系统的管理软件应该能够提供关键字的查找功能和定位的功能，这样 工作人员的管理就会很方便； 6、远程监控系统管理软件还应该能够提供监控同种型号、同一个单位、同一个区 域等多个采集终端的数据信息进行快速的处理、设置、和升级等的功能14。 7、远程监控系统管理软件应该能够提供电梯出现非正常工作状况时的统计工作， 为将来对电梯事故类型的统计提供一些有用的资料； 8、远程监控系统应该能够对电梯各部分的非正常工作状况的报警，如果某个设备 出现非正常工作状况，要在短时间内将相关的非正常工作信息发送到监控中心，并通知 相关的工作人员到现场进行维修处理15。 2.3.3 数据传输网络需求 电梯远程监控系统的采集终端和监控中心之间的通信方式就是数据传输网络， 电梯 远程监控系统要能稳定高效地运行，必须要提供安全可靠的数据传输网络。 1、数据传输网络首先要考虑的问题是到电梯本身的运动的性质。电梯的数据传输 方式的选择就有其特殊性， 所以选择数据传输网络时需要考虑布线是否方便以及建设周 期是否合理的两个问题； 2、由于需要监控电梯轿厢内的视频画面，就需要传输大量的视频信息，所以要求 网络的带宽要能满足要求。 3、电梯远程监控系统的数据安全可靠传输是非常重要的，数据传输网络需要保证 数据在传输过程中不被盗用或者改动。 所以， 电梯远程监控系统需要一个布线相对方便、 安全可靠、建设周期短并且网络带宽大的数据传输网络的构建。 2.4 电梯远程监控系统软件设计原则 在电梯监控软件系统的设计中我们主要遵循下面的原则： 第二章 电梯远程监控系统方案设计 10 1、功能设计模块化 在对电梯远程监控系统功能需求分析的基础上， 对各个功能模块进行单独研究开发 和检测，减少不同功能模块之间的耦合度，这样系统的各个模块开发受到的影响就会较 少，从而达到缩短研发周期的效果。 2、良好的扩展性 科学技术的发展快速，比如电梯制造技术和数据传输方式的快速发展，电梯远程监 控水平也在飞速进步。所以在设计电梯远程监控系统的软件部分时，在满足当前应用的 条件下，要尽可能地考虑到对监控技术发展的影响，使得监控系统便于进一步的扩展和 功能的升级。 3、安全可靠 电梯的安全稳定的运行是关系到乘客的人身和财产的安全性， 所以进行电梯监控系 统的软件设计时必须要考虑多种未知因素对系统可靠性的产生的负面作用， 尽可能的增 加系统的稳定性。另外，监控中心存储的是重要的电梯平常的维护数据，因此必须要保 证数据和信息足够安全。 4、便于操作性 由于从事电梯日常监控管理的是普通工人，没有比较专业的技术知识，因此设计的 监控系统的软件应该满足人机界面好，操作简便；硬件要求维护检修方便：操作简便就 可以减少误操作，提高工作效率16。 5、易维护性 电梯远程监控的工程量比较大，这样便要求使用的监控系统要便于维修和养护，最 好能够实现远程的维护、管理。 6、低运维成本性 电梯远程监管系统监管的电梯产品比较分散而且数量庞大， 这就要求系统所采用的 数据传输方式的费用不能过高。 2.5 电梯远程监控系统的结构及组成 电梯远程监控系统的主要作用是对电梯进行远程的实时监控， 故障分析以及及时的 故障处理，同时要针对政府部门、物业单位和维保单位需求不同而产生不同的功能。电 梯远程监控分为三个组成部分： 数据采集系统部分、 数据传输系统部分和控制系统部分。 分别对应于物联网的设备感应层、网络通信层和业务应用层。 长安大学硕士学位论文 11 系统的设计思想是通过 internet 将设备层实时采集到的电梯上下行、开关门等运行 状况数据传输到业务应用层，业务应用层能够接收传来的运行数据信息和故障信息，然 后进行数据的存储， 在系统中形成比较系统的电梯运行档案。 系统还需要支撑政府部门、 维保单位、物业单位等单位对电梯档案的存储和查询功能。在正常工作中，系统实现不 同用户对电梯档案和不同单位档案的记录进行查询，并可以查阅电梯运行的历史记录， 从而根据需求进行电梯的养护和管理，当电梯发生运行故障时，系统的业务应用层及时 的做出判断并发出相应的报警信号， 电梯管理工作人员得到警报信息后及时的安排维修 工作人员到达现场进行故障排除17。 电梯远程监控系统的数据采集系统对应的是物联网的感应层， 是整个系统信息的源 头，实时的采集电梯运行状态的多种信息。其包括安装在电梯轿厢的传感器和前端机。 数据采集系统根据设置的参数类型向远程的控制中心发送数据包， 远程控制中心是系统 的业务应用层，收到这个信息包后对其进行分析并做出相应的处理措施，同时将信息存 储在数据库中。系统的数据传输支持 gprs 的网络形式，采用公共网络的固定 ip 地址。 系统的远程控制中心向系统用户(包括电梯厂家、维保单位等)提供标准化、容易实现的 远程监控方式，它可以根据不同用户的需求查询相应的电梯档案信息。 采集系统：电梯远程监控的信号采集系统是直接连接在电梯产品中，利用数据采集 器采集电梯运行时的数据信息，通过远程数据传输方式传送到控制中心。 信号传送系统：将数据采集器采集到的信号传送到控制系统中进行分析和处理，处 理之后的控制信号也要通过此传送系统发回到电梯机房终端的控制器。 控制系统： 对各种运行的数据信号进行分析处理， 提取不同部门所需要的各种数据， 达到对电梯的远程监控功能。该电梯远程监控系统的整体框架如图 2.1 所示。 电梯远程监控系统工作过程： 1、数据采集系统通过采集终端采集电梯运行的数据，并对数据进行分析处理。 2、进过处理之后的数据通过串口发送至 gprs 模块上。 3、gprs 模块将接收到的电梯数据进行打包处理，包括数据采集终端的 id 号，后 台控制中心的 ip 地址和端口号等。 4、 打包形成数据包后就由 gprs 模块通过 internet 各网关和路由器传输到达控制中 心。 5、控制中心软件将传输来的数据包进行解压之后就会还原数据，并根据不同单位 的功能需求进行数据处理，最后将处理完的数据存入数据库。 第二章 电梯远程监控系统方案设计 12 图图 2.1 系统整体架构系统整体架构 2.5 本章小结 本章介绍了物联网技术的概念和特点。对电梯远程监控系统的需求进行分析阐述， 说明了电梯监控系统的设计原则，提出了电梯远程监控系统的组成。 长安大学硕士学位论文 13 第三章 电梯远程监控系统硬件设计 设计电梯远程监控系统硬件部分应该遵循的原则是直观可靠并且成本不能过高。 由 于电梯本身己经具有了自己的一套控制设备， 所以系统在设计时应保留电梯原有的控制 系统，直接与电梯控制器串行连接取得信号，不需对原有的系统进行任何的改变，不能 影响原有的控制系统。 远程监控的终端设备在电梯远程监控系统中起着无比重要的功能。终端设备本身， 就是一中微型工具，是用来处理远程数据的，概括的说它有两个部分的作用，第一部分 是电梯运行状态的数据的采集功能， 以此来得到电梯的运行参数和发生故障的相关数据 第二部分就是对于数据的发送与接收功能的实现， 也就是实现了采集终端设备和应用层 的控制设备的之间的数据传递。 3.1 电梯远程监控系统参数 电梯远程监控系统检测出的运行参数是反映电梯是否安全运行的重要数据， 电梯的 运行状况就是用运行过程中采集到的各种传感器参数来体现的。 对电梯安全运行的监管 实际上是对电梯运行时数据信息正确分处理和存储。因此，对运行时数据信息的采集、 存储、传输等功能的实现是远程监管的重点工作内容。电梯远程监控系统所需要采集的 电梯运行数据主要有：电梯安全运行的传感器特征参数，电梯告警数据信息、电梯故障 的信息和电梯管理情况的数据等等。 电梯远程监控系统的终端设备对采集来的电梯运行参数和管理情况数据应能保存 在数据库中，并能对数据进行正确的识别，如果产生非正常工作信号，应能实时将非正 常工作的信号传送到应用层的控制中心。 3.2 电梯远程监控系统信号分析 通过调研分析近年来国内外各类电梯事故总结出电梯发生故障的主要类型有： 电梯 冲顶的故障、电梯蹲底的故障、非平层区关人的故障、平层区关人的故障、开门走车的 故障、非门区开门的故障、非门区停车的故障、锁住乘客的故障和乘客踩空的故障。 电梯远程监控系统传输模块所要实现的功能就是把电梯轿厢中的可用信号传输到 控制中心以判断电梯当前是否发生故障，需要传输的信号有： 1、采集电梯电源信号，可接 ac220v。 第三章 电梯远程监控系统硬件设计 14 2、上平层感应器信号和下平层感应器信号，需要接平层感应器和方向感应