基于uc/os-II和物联网的电梯监控系统的设计研究

山东省联通公司聊城分公司 王春喜

聊城大学计算机学院 赵 阳

1.引言

随着我国高层建筑的快速发展，对电梯安全性能和控制系统的要求越来越高，其相应的安全监视系统也要求更先进，更可靠，更容易实现与互联网对接，从而实现电梯远程联网和监管的目的。

本文提出的基于物联网的电梯监控系统是为适应我国电梯行业的发展趋势，依托质量技术监督局在特种行业监管的体系，针对近年来国内电梯安全事件频发的情况，利用先进的RFID技术、无线传输技术、传感器技术、运程视频监控技术及先进的软、硬件开发技术等，采集电梯相关运行数据，通过微处理器进行非常态数据分析，经由3G、GPRS、以太网络或RS485等方式进行数据传输，由服务器进行综合处理，实现电梯故障报警、困人救援、日常管理、质量评估、隐患防范、多媒体传输等功能的综合性远程电梯管理平台[1,2]。同时，随着嵌入式数字信号处理器(DSP)广泛应用于工业控制系统，嵌入式实时操作系统uc/os-II可以简化应用软件设计，确保系统任务实时性要求，提高系统稳定性与可靠性[3]。

2.系统设计

2.1 系统整体架构

电梯运行状态、监控等数据通过无线、3G或有线等方式建立的VPDN（虚拟专用拨号网）连接，确保传输数据的安全性，监控中心遇紧急情况可通过语音进行吓阻或安抚，并安排相关人员赶赴现场处理情况。日常故障平台自动提醒监控中心并发短信通知就近相关工作人员处理。电梯控制系统中主控制器要完成复杂的逻辑控制、实现数据通讯、数据处理、安全监测及实时响应的功能，根据电梯主控制器的特点，提出了一种新型、高效的控制系统结构DSP+CPLD[4,5]。

图1 电梯物联网整体架构图

2.2 系统基本功能

系统实现的主要功能如下：

(1)系统角色权限分配管理功能：对软件平台进行分脚色、分权限的管理。

(2)电梯资源管理功能：以投入运行的电梯为核心，对电梯基础信息及与系统其他角色相关联的属性信息进行综合管理。

(3)电梯安全事件管理功能：对平台注册管理的电梯在运行过程中出现的安全事件进行记录、追踪管理和通知调度。

(4)电梯视频监控功能：支持本地、远端存储，调取实时录像及规定时间内视频。

(5)维保单位及人员管理功能：对电梯维护保养单位及维保人员进行综合注册管理，对维保工作进行采集、考核与评判。

(6)电梯故障告警采集与传输功能：对平台前端设备感知、捕获的告警信息进行采集和传输处理。

(7)告警通知服务功能：对告警采集的安全事件按故障等级进行告警信息转换、发送推送通知。

(8)系统分析分析与决策支持功能：对系统运行的各业务数据和安全事件进行综合分析，生成报表。

(9)系统基础数据字典维护功能：对系统运行所需数据字典进行管理和维护。

3.系统设计与实现

3.1 系统硬件的设计

(1)主控模块：采用数控系统CNC，完成信号的采集和处理。根据捕获的电梯运行状态信号，判断处理方式。

(2)数据传输模块：模块兼容3G(CDMA/WCDMA)、GSM(EDGE)、WIFI、以太网和RS485传输方式，电路包括SIM卡电路、启动电路和串口电路。

(3)短信发送模块：实现短信通知的外发。接口电路如图2所示。

3.1.2 防范意识淡漠 医护人员缺少与患者和检验科及时沟通，发现高危患者未及时告知和出示警示标识;存在预防知识缺乏，标准预防落实不力;未按操作规程和诊疗常规进行操作。

图2 远程无线短信电路图

3.2 系统软件设计与实现

(1)电梯正常运行设计模块

电梯正常运行总体框架结构如图3所示。

图3 电梯正常运行总体框架结构

采用uc/os-II中任务挂起的方式，对正常工作模块的管理流程：

(2)电梯非正常运行模块

采用uc/os-II的消息邮箱机制实现电梯出现故障的时候与其他任务模块进行消息传递。

4.系统运行达到的技术指标

该系统运行稳定，实现的技术指标有：

(1)系统可管理电梯数量(部)：200，000

(2)系统并发用户支持数(用户/秒)：500

(3)电梯安全事件数量(条)：10，000，000

(4)安全事件告警时延(秒)：〈=8秒

(5)电梯故障等级划分：E0-E5级

(6)安全事件告警形式：短信、语音、视频

5.结束语

本文提出的基于嵌入式uc/os-II和物联网技术的电梯监控系统，可关联电梯运行维护相关的所有者、使用者、维保单位、维保人员等，并对运行安全事件进行科学、高效、综合的监管、监控、调度、考评，从而提高现代城市电梯安全监管、运行、维护、安全和及时救护工作的质量。该系统适用于直升电梯，与互联网驳接，可组成全市，乃至全省和国家级的综合电梯监视网络，在实际中具有较高的现实意义和应用前景。

[1]国家技术监督局.电梯使用管理与维护保养规则[M].北京:中国计量出版社,2001,4.

[2]李家骥,周薇,梁广炽.香港特种设备安全管理[M].北京:中国计量出版社,2005.

[3]JEAN LABROSSE著.邵贝贝译.uc/os-II:源码公开的嵌入式实时操作系统[M].北京:中国电力出版杜,2001:10-46.

[4]王洪荣,全书海,张世星,吴格,柯跃.基于DSP和CPLD的电梯控制系统设计[J].中国电梯,2004(9):7-10.

[5]许浚,许客平.在51系列单片机上实现1}抢先式消息驱动机制的RTOS[J].单片机与嵌入式系统应用[J].2001(5):1l-14.