基于GPRS的電梯在線監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計

引言

目前，我國電梯擁有量隨著高層建筑的增多而迅猛增長,為生產(chǎn)與生活提供了極大的便利。而如何保證每臺電梯都能夠可靠運(yùn)行，及時發(fā)現(xiàn)故障和排除故障，已成為提高物業(yè)管理水平和電梯技術(shù)進(jìn)步的關(guān)鍵所在。電梯運(yùn)行質(zhì)量直接由監(jiān)控系統(tǒng)的功能決定，目前國內(nèi)電梯的集中監(jiān)控系統(tǒng)多采用固定傳輸或CAN總線現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集，而CAN總線最大傳輸距離為10km，要在更大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)電梯的集中監(jiān)控，就需要增加系統(tǒng)硬件設(shè)備。為此本文設(shè)計了一種基于GPRS技術(shù)的遠(yuǎn)程電梯監(jiān)測系統(tǒng)。無線GPRS網(wǎng)絡(luò)具有永遠(yuǎn)在線和傳輸速率高等突出特點(diǎn)，此外在保證數(shù)據(jù)傳輸及時、準(zhǔn)確的前提下，能將系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用降到最低。

1系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

本文介紹的電梯遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)如圖1所示。本系統(tǒng)由監(jiān)控站點(diǎn)控制部分、GPRS數(shù)據(jù)傳輸部分和遠(yuǎn)程監(jiān)控通信服務(wù)中心等3部分組成。監(jiān)控站點(diǎn)通過控制模塊與GPRSModem進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，實(shí)時地將數(shù)據(jù)發(fā)送給GPRSModem，同時接收Modem發(fā)來的數(shù)據(jù)并完成相應(yīng)的控制功能。GPRSModem在收到控制模塊發(fā)來的數(shù)據(jù)后，會立即通過GPRS網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)到遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)服務(wù)中心。

監(jiān)控站點(diǎn)控制部分由數(shù)據(jù)采集板、控制設(shè)備及數(shù)據(jù)采集程序、監(jiān)控程序和數(shù)據(jù)通信模塊組成。數(shù)據(jù)采集板集成RS232、RS485和CAN接口，以滿足不同接口的電梯控制器需求，并以RS232接口與現(xiàn)場工控機(jī)相連，通過數(shù)據(jù)采集程序?qū)崟r采集電梯運(yùn)行狀態(tài)信息，并保存成日志文件。監(jiān)控程序則設(shè)計良好的人機(jī)界面，根據(jù)采集的狀態(tài)信息顯示電梯的運(yùn)行狀況（包括上行、下行、開門、關(guān)門、所在樓層等）。數(shù)據(jù)通信模塊將從不同電梯控制器接口采集的信息封裝成統(tǒng)一的數(shù)據(jù)幀格式，并通過串口寫入GPRSModem數(shù)據(jù)傳輸單元中。

GPRS數(shù)據(jù)傳輸部分包括GPRSModem、移動GPRS網(wǎng)絡(luò)、Internet和遠(yuǎn)程服務(wù)中心的GPRS通信模塊。GPRSModem采用深圳倚天開發(fā)有限公司ETPRO-211Ai，其GPRS通信模塊采用西門子公司的MC35模塊，支持GSMGPRS900/1800MHZ雙頻設(shè)計，支持?jǐn)?shù)字、語音、短消息和傳真,提供SIM應(yīng)用工具箱，采用GPRS分時復(fù)用的Class8的標(biāo)準(zhǔn)，最大傳輸速率可達(dá)85.6Kb/s，它以RS232接口與監(jiān)控站點(diǎn)的數(shù)據(jù)通信模塊通信。工作時需要一張中國移動的SIM卡，并且要開通GPRS服務(wù)，這樣ETPRO-211Ai就很容易地與中國移動GPRS網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。移動GPRS網(wǎng)絡(luò)上的CGSN與Internet有通道接口，這樣移動CGSN服務(wù)器可將數(shù)據(jù)經(jīng)Internet再轉(zhuǎn)發(fā)到遠(yuǎn)程監(jiān)控中心服務(wù)器的GPRS通信模塊。GPRS通信模塊工作方式分主動工作狀態(tài)和被動工作狀態(tài)：主動工作狀態(tài)是通過給監(jiān)控站點(diǎn)的ETPRO-211Ai撥號,ET-PRO-211Ai響鈴兩聲后，自動掛斷，并請求與監(jiān)控中心連接,將電梯的運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)發(fā)送到監(jiān)控中心；被動工作狀態(tài)是監(jiān)控站點(diǎn)的電梯一旦出現(xiàn)故障，則應(yīng)即請求與監(jiān)控中心連接，監(jiān)控中心接收連接請求后，將故障報告發(fā)送到監(jiān)控中心。

遠(yuǎn)程監(jiān)控服務(wù)中心實(shí)際上是一個局域網(wǎng)（LAN），主要由ADSLModem、路由器、防火墻、通信服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、遠(yuǎn)程監(jiān)控工作站、Internet服務(wù)器以及相應(yīng)的監(jiān)控軟件、查詢軟件和數(shù)據(jù)庫管理程序等構(gòu)成。通信服務(wù)器有固定的IP地址,通過ADSLModem與Internet相連，通過編寫應(yīng)用系統(tǒng)軟件,接收遠(yuǎn)程發(fā)送來的數(shù)據(jù)，并轉(zhuǎn)發(fā)到數(shù)據(jù)庫服務(wù)器保存。數(shù)據(jù)庫服務(wù)器負(fù)責(zé)保存各監(jiān)控站點(diǎn)的數(shù)據(jù)，以供查詢。遠(yuǎn)程監(jiān)控工作站對各地電梯運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)控，必要時通過通信服務(wù)器對遠(yuǎn)程電梯發(fā)出控制指令，或者發(fā)出調(diào)整電梯運(yùn)行參數(shù)的指示，由電梯控制器執(zhí)行參數(shù)調(diào)整。Internet服務(wù)器建立WEB服務(wù)，電梯用戶和技術(shù)人員可以登陸WEB查詢電梯的歷史信息。

2遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)軟件

遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)軟件可采用C++Builder編寫，一般由客戶端軟件和服務(wù)器端軟件組成。

2.1客戶端軟件的實(shí)現(xiàn)

客戶機(jī)通過串口通信的方式控制GPRS模塊，通過向串口寫命令，對模塊發(fā)出控制指令，根據(jù)串口返回的信息判斷執(zhí)行的情況。這個過程和Windows里面的“超級終端”工具十分相似。消息是以AT指令的形式發(fā)出。AT指令集有一整套完備的功能，標(biāo)準(zhǔn)的通信模塊都予以支持。本項目使用的GPRS通信模塊是西門子公司的MC35模塊，支持標(biāo)準(zhǔn)的AT指令集，并且提供相應(yīng)的擴(kuò)展指令。GPRS模塊支持?jǐn)嗑€重播機(jī)制，可以實(shí)現(xiàn)自動連接的功能?？蛻魴C(jī)端首先建立一個Socket,向具有固定IP地址的服務(wù)器發(fā)送一個連接請求:AT+iSTCP:<host>,<port>。<host>是服務(wù)器端的主機(jī)名或IP地址，<port>是端口號，范圍0?65535。連接成功后，將電梯運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)或故障信息打包成固定數(shù)據(jù)幀格式，通過GPRSMo-dem發(fā)送到遠(yuǎn)程監(jiān)控中心服務(wù)器:AT+iSSND:<hn>,<sz>,<stream>。<hn>為Socket連接句柄,<sz>為數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)，〈stream〉為8位字節(jié)流。發(fā)送完成后,發(fā)送指令:AT+iSCLS:<hn>,結(jié)束Socket連接。

2.2服務(wù)器端軟件的實(shí)現(xiàn)

在服務(wù)器端，服務(wù)器始終處于監(jiān)聽狀態(tài)。當(dāng)有連接請求時，驗證客戶身份，返回應(yīng)答連接請求和連接句柄，并生成一個單獨(dú)的線程來接收數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)接收完成后，釋放線程。數(shù)據(jù)傳輸?shù)母袷绞菍⒒拘畔㈩^和數(shù)據(jù)放在一起，定義為如下的結(jié)構(gòu)類型：

typedefstruct{

DWORDm-client//客戶機(jī)代號CCID

BYTEm-type//傳輸?shù)臄?shù)據(jù)類型WORDm-length//傳輸數(shù)據(jù)的長度BYTEm-data[128]//傳輸?shù)臄?shù)據(jù)內(nèi)容}Data

客戶端在發(fā)送數(shù)據(jù)前先自動填寫相應(yīng)的信息，服務(wù)器收到后分離出相應(yīng)的信息，根據(jù)傳輸?shù)牟煌瑪?shù)據(jù)類型進(jìn)行相應(yīng)的處理。服務(wù)器會將收到的數(shù)據(jù)存儲在數(shù)據(jù)庫中。當(dāng)需要這些數(shù)據(jù)時，公司技術(shù)人員可以通過登陸Internet服務(wù)器連接到數(shù)據(jù)庫服務(wù)器讀取或查詢需要的數(shù)據(jù)，客戶端軟件會對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，還原成現(xiàn)場設(shè)備運(yùn)行的狀態(tài)圖，供公司的技術(shù)人員調(diào)用、參考，為電梯客戶提供服務(wù)。

3結(jié)語

本設(shè)計的創(chuàng)新點(diǎn)主要包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的研制和在、離線檢測技術(shù)等。GPRS作為新一代無線通信方式，覆蓋面廣,可靠性高，投入、維護(hù)運(yùn)行成本低，數(shù)據(jù)傳輸延遲短、擴(kuò)展性強(qiáng)。通過基于GPRS無線電梯遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，客戶端可利用Socket連接到已知IP的公網(wǎng)中的服務(wù)器，從而使公網(wǎng)中的服務(wù)器對客戶的連接進(jìn)行監(jiān)聽；并可隨時對電梯運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，及時處理故障報警。這套系統(tǒng)的應(yīng)用，不但可以解決因復(fù)雜地理環(huán)境使得數(shù)據(jù)無法傳輸及設(shè)備監(jiān)控問題，而且可以達(dá)到節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用、提高數(shù)據(jù)應(yīng)用率及監(jiān)控服務(wù)水平的目的。

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