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一种基于无线通信的外用施工升降机监控系统的研究与开发

技术应用 | 来源:中国卷扬机网 | 作者:[db:作者] 发布日期:2016-02-27 查看次数:381

核心提示:  1通过监控升降机可以实现的几个功能和监控系统仍然存在的几点问题1.1通过监控升降机可以实现的几个功能随着我国国民经济的持续发展,高层建筑逐渐增多,建设高层建筑的施工升降机数量急剧增长。在过去的20

  1通过监控升降机可以实现的几个功能和监控系统仍然存在的几点问题1.1通过监控升降机可以实现的几个功能随着我国国民经济的持续发展,高层建筑逐渐增多,建设高层建筑的施工升降机数量急剧增长。在过去的2010年,全国共生产各类施工升降机30.5万台,年均递增22%,年产量达到了世界总量的60%.我国已成为全球最大的施工升降机市场。目前,中国施工升降机保有量已经超过了100万台。

  作为建筑施工的重要环节,施工升降机的安全可靠运行是升降机生产和持有者所关心的。通过监控升降机运行状况可以实现以下几个功能:遇到紧急故障,监控中心可以通过网络发送控制命令对升降机的部分功能进行控制,如楼层屏蔽、锁梯以及停梯等;对升降机日常的运行参数进行监测,可以发现潜在的故障隐患,从而减少故障的发生,使监控人员能更好地维护保养升降机,有效地延长升降机的使用寿命;为监控系统中的每台升降机建立档案数据库,记录其日常的运行参数,便于日后数据统计分析,及时了解升降机的健康状况。

  1.2监控系统仍然存在的几点问题为了适应新形势下大众对升降机监控的高要求,国内的升降机生产商以及一些科研院所采用新的计算机控制技术以及网络传输技术应用在升降机监控领域,试图改进传统监控系统的一些弊端,但是推出的监控系统仍然存在着以下几点问题。

  通用性差。由于各个公司的监控系统都是针对其本公司的升降机产品而研究开发的,对不同品牌的升降机不具有兼容性。

  操作太过专业复杂。目前国内使用的大部分是国外升降机公司的监控系统,其操作界面均是英文,而监控操作人员一般也不是专业人员,难免会有误操作造成系统或升降机设备的损坏。

  监控范围过小。以前的升降机监控系统都是客户与厂商协商定制的特定的管理网络,只能监控某一局域网范围内的特定的升降机,无法进行系统的扩展,实现区域性监控。

  建设周期长。传统的升降机监控系统多采用有线的数据传输方式,而升降机的移动特性加剧了布线的困难,延长了工期,拖慢整个监控系统的建设进程。

  因此,为改进现有升降机监控系统存在的以上几点突出的问题,设计并开发一种布线简单方便、通用性和扩展性好、操作简单方便、监控范围广的升降机监控系统就显得尤为必要。

  2升降机监控系统的功能和需求分析升降机远程监控是指通过网络或者电话线,相关人员在升降机监控中心对分布在各地的升降机进行远程监测和控制。它的设计思路是通过网络实时监测异地升降机的运行状况,自动记录并存储升降机的各种运行数据及故障事件。当升降机发生故障时,监视系统能够自动发送报警信号到远程监控中心,并返回升降机的名称、型号、位置、故障状况等信息。管理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排除。

  2.1升降机监控系统的需要具备的几点功能监控中心的计算机可以通过网络实时监控远程升降机的运行状态,并将其运行速度曲线和动态实时状态条通过图形界面动态显示。

  监控中心能根据返回的数据预先分析判断升降机可能存在的潜在隐患,从而提前预警,避免重大的安全事故。

  对升降机实行24小时监控,发生故障时进行自动报警将故障数据发送至监控中心,根据故障情况作出相应的处理。

  对严重的故障隐患能做出及时的监测和诊断,必要时可以控制升降机进行停机操作,并通知相关人员进行故障排除和解决。

  自动记录每台升降机故障发生的时间以及类型,统计其故障率,掌握在网的每台升降机的运行状况。

  可以根据升降机的维修保养周期,对维修人员的到岗情况进行监督。

  升降机监控系统由监控终端、数据传输部分和监控中心三部分组成。根据以上功能要求,分析得出各部分的需求。

  2.2监控终端系统需求分析监控终端主要的功能是实现升降机运行参数的采集,将数据打包通过网络发送至监控中心,并完成对升降机的远程监控。其功能需求如下。

  通过通讯总线实现升降机运行参数的采集。

  分析升降机的通讯协议,选择合适的总线通讯协议,并采集旋转编码器检测信号、拖动电机的温度检测信号、零速超时检测信号、开关门状态检测信号和端站限位检测信号。

  通过监控终端的LCD屏幕,显示监控中心下达的节目内容。

  2.3监控中心服务器端系统需求分析监控中心需要向管理人员提供一个标准化的监控窗口,通过它,管理人员可以实时查看升降机的运行方向、位置等信息。在收到故障报警信号后,监控中心能及时通知离现场最近的维修人员到达现场进行处理。

  以下为其需要实现的几个功能。

  运行状态监控功能。实时显示升降机的运行状态,并将其动态地显示在监视窗口上。在收到报警信号后,维修人员可以使用故障诊断系统来协助查明故障原因,给出解决建议。发生严重故障时,监控中心可以直接发送控制命令对升降机实现停止运行等操作。

  视频监控功能。监控中心可以通过监控终端的图像传感器对升降机轿厢内的环境进行监控,用于监测升降机内的暴力事件和防止硬件设备被偷或损坏,保障乘客的人身财产安全。

  节目数据下发功能。监控中心要能够通过网络将需要传输的节目内容下发到监控终端,为乘客提供实时资讯。

  数据管理功能。监控中心要能将升降机的运行记录以及故障发生的时间、地点和性质等存储在数据库中,为每台升降机建立运行维护档案。同时也需要保证数据的安全,避免被不法分子窃取或者篡改。

  3升降机监控系统软硬件总体设计针对升降机的移动特性,通过对现阶段升降机监控系统所存在的布线困难、功能单一、维护更新复杂等问题的分析,并结合传统升降机监控系统的结构,提出一种基于3G网络的升降机远程监控系统。该升降机监控系统结合了嵌入式软硬件技术和无线组网技术,集运行维护、故障报警、视频监控、广告投放、信息发布等功能为一体。为采用嵌入式监控终端以及3G无线通信模块进行升降机远程监控的总体结构图。

  其中,嵌入式监控终端由微处理器以及外围设备组成,图像传感器和压缩编码芯片用于采集和压缩升降机内的视频数据,并通过USB接口传输给监控终端。

  监控终端通过串口通信接口RS-232与PLC控制器相连,不断地从PLC中读取升降机的的运行参数。为保证安全运行,需要采集的参数有旋转编码器检测信号、拖动电机的温度检测信号、零速超时检测信号、开关门状态检测信号和端站限位检测信号。终端获得这些参数后,根据PLC控制器协议进行解析,以判断升降机运行是否异常。

  4升降机监控系统软件架构图通过对升降机监控系统的功能需求分析,得出升降机监控系统软件的架构图,如所示。

  本升降机监控系统由运行维护模块、安全保障模块、信息发布模块和数据管理模块构成。监控终端采用嵌入式操作系统,其监控获得的升降机实时运行参数和视频数据,都通过3G无线通信模块发送给监控中心的计算机。

  运行维护模块通过监控端的运行参数监控模块对升降机的运行状况进行实时监测。运行参数监控模块负责从PLC控制器中读取升降机信息,并根据控制协议进行解析,判断升降机是否处于异常状态,通过3G网络向监控中心报警。监控中心根据报警事件的不同级别,对升降机进行控制,并将故障信息以短信等方式发送给维修人员,使其尽快到达现场处理故障。

  数据管理模块用于对数据进行处理、分析,生成图形报表和事件分析等,同时也负责数据的安全,保证相关数据不被窃取或者篡改。

  本监控系统方案已成功应用于国内某公司的产品中,运行良好,达到了很好的效果。该监控系统的监控终端选用基于MIPS32的高性能、低功耗的RMI Aul250处理器。整个平台采用WindowsCE实时操作系统。监控终端及服务器端均使用C++进行编程,开发周期短,图形界面友好,运行稳定可靠。目前该系统已在某在建楼宇中稳定运行6个月,有效地节约了维修材料费用,降低了升降机的故障率,减少了事故发生造成的损失,极大地提高了升降机运行维护的效率。

  5结论本文通过分析目前国内外升降机监控系统的特点,针对其存在的问题,结合嵌入式软硬件技术和无线组网技术,并借鉴传统监控系统的模型,提出了一种基于3G无线网络的升降机监控系统方案。然后全面介绍了升降机监控系统的总体设计方案以及关键技术的实现细节,最后介绍了监控终端软硬件系统及监控中心服务器端通信的设计与实现。从整个系统的设计阶段来看,基于3G无线网络的监控系统的功能已经基本完成,由于3G具有带宽资源丰富,实时传输等优点,使得本系统成为很有发展潜力的无线远程监控系统的应用方案。虽然本系统已经基本满足了一些场合的需要,但是监控终端的稳定性以及传输层协议的功能都需要进一步的完善和加强,以保证数据采集和传输的可靠性。

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