基于无线通信的电梯安全监控

韩云飞

摘 要：电梯运行的安全性是使用者十分关注的议题，有必要采用有效的方式来进行监控。在信息技术快速发展的当今社会，无线通信技术在电梯安全监控中也得到了十分广泛的应用。文章从ZigBee技术视角出发，首先探讨了基于ZigBee技术的电梯安全监控系统设计的发展，进而分析了基于ZigBee技术的电梯安全监控系统设计的规划。

关键词：无线通信；电梯；安全监控；ZigBee技术

1 基于ZigBee技术的电梯安全监控系统设计的发展

近几年来，无线通讯技术不管是在通讯协定、硬件、软件等方面都获得了长足发展，或取得较一致的标准，这使得原本许多无线通讯的应用概念，陆续得到具体的实现。例如，许多无线传感器网络采用私有标准建构网络。但最近的趋势是逐渐向标准化的低功耗无线通讯发展，而基于802.15.4规格的ZigBee就是一种用于无线检测和控制的标准。当前安全控管成为房屋购买者在购买房子时的考虑选项之一，而电梯自然是安全控管的重要窗口之一。因此本专题想要设计一套注重安全性的电梯管理系统，借助ZigBee技术，让管理人员能够随时监控电梯故障所在，以随时进行安全管理。ZigBee具有许多优点，包括可以实现多跳路由和资料发送的网格协定、安全规格和针对应用层互通性的整套参数设置，ZigBee针对微控器应用开发人员提供了管理网络以及连接其他节点的更高抽象层次。因此，基于ZigBee的无线通讯协定被广泛应用作为无线网络传感器（WSN）系统的通讯标准，而这在电梯安全管控中，更是得到了十分广泛的应用。另外，由于微软针对.NET技术的发表，使基于因特网的网络应用得到蓬勃的发展，利用ASP.NET技术，网页程序的设计从单纯的信息传递与浏览，也扩展到电梯安全运行监控中应用。

2 基于ZigBee技术的电梯安全监控系统设计的规划

2.1 系统的硬件规划

在硬件规划方面，文章以ZigBee无线微控器与电梯的管理做结合，依此建构低成本的电梯信息管理与监控系统，通过无线模块，管理者可以有效取得电梯运行的信息，其中实体的硬件架构规划上，无线控制器采用TI的ZigBee-CC2430模块。CC2430微控器，它是由TI公司收购无线单片机公司CHIPCON后推出的ZigBee无线单晶片，而CC2430也是一个真正符合IEEE802.15.4标准的晶片系统，ZigBee-CC2430除了包括RF收发器外，还内建加强型8051MCU、32/64/128KB的Flash、8KB的RAM以及ADC、DMA等。CC2430可工作在2.4GHz频段，2.4G频段为所谓的ISM频段，为专门提供给工业、科学与医学使用的免费频段，此外，CC2430采用低电压（2.0～3.6V）供电，且功耗很低（接收数据时为27mA，发送数据时为25mA），最大传送速率为250kbps。本系统通过无线模块CC2430的结合，可减少电路元件的使用，对于开发低功耗的无线相关产品有很大的帮助。系统的Master端与Client端之间使用2.4GHz无线通讯模块ZigBee-CC2430作为彼此连线的传输界面，Master端的无线微控器模块一方面以无线通讯的方式接收来自Client端的信息；另一方面则通过RS-232与电脑串列通讯埠连接，再经由程序的设计，PC端便可取得输出入的信息。至于Client端则以无线传输的方式周期性发送电梯运行信息给Master端。对于用户端而言，主要是要通过浏览器，经因特网取得电梯信息或进行电梯系统的管理（系统管理者）。

2.2 系统软件设计规划

首先，用户端（可以是驾驶人员，也可以是系统管理者）可以使用任何可上网的装置（如智能型手机、PDA或电脑）连上服务器，电梯乘客可以通过网页查看目前电梯是否安全运行，而管理者则可经用户端浏览页面里的验证身份（帐号密码）登入至服务器管理者页面监控目前电梯状况、设定、查看资料等。因此，软件设计分成三个部分：无线通讯部分、伺服端的PC监控系统及伺服端的网络浏览程序。

以下针对各部分的软件设计的功能与内容分别加以说明：一是在无线通讯设计方面。Master无线模块的主要功能为收集各个Client端（电梯运行端）的电梯运行信息，由于每个Client端的无线模块均设定了唯一的ID，因此，Master端的无线模块可以将具备ID的Client端信息送至PC加以处理。至于Client端无线模块的功能则是周期性的将电梯运行的即时电梯运行状态送至Master端。Master端也可以看成是一个无线的服务器，它能与多个Client端连线。Master端在启动后会进入待机状态，若Client端发送信息时，便会将所收到的数值传回PC端作监控。二是在服务器端监控设计方面。PC端的功能为电梯的资料汇整处理与监控，无论是电梯是否安全运行，都通过PC端进行监控，并将所取得的信息存入资料库中。此外，监控端还设计了其他实用功能。各功能简单说明如下：（1）趋势图：该功能让管理者查询到在一日、一周、一年所进出的电梯运行状况。（2）安全隐患明细表：该功能可以让管理者查询电梯安全隐患出现的时间与对应的原因。（3）故障查询：该功能是让管理者得知是否存在故障。三是在伺服端的网页浏览程序设计方面。该部分设计是要使管理者通过浏览页面呈现目前电梯的即时状况，网页的基本信息包括：Master端CC2430目前连线PC端状况、电梯安全状况、乘客数量显示。使用者通过服务器上的网页浏览程序直接读取资料库的内容，以呈现电梯的即时状况，其中呈现的页面以每秒扫描的方式进行资料的更新。浏览程序设计也结合AJAX控制项，该控制项的主要功能为在扫描更新电梯信息时，不会产生因刷新整个网页画面造成的闪烁情况，提供较舒适的网页阅读环境。另一方面，为区分网页提供的功能，另增设身份验证登入，除一般用户可获得电梯信息外，管理者则可直接在网页上进行日期方式读取资料库档案及搜寻范围等。

3结束语

随着科技的进步与人类源源不绝的创意发想，无线微控器的应用越来越多元化，不仅是在工业上的应用日趋普及，乃至于与生活上结合，也越来越多。在高可靠性、高效能、低功耗、体积小、低成本的基础上，许多设施逐步走向自动化。本研究将无线微控制器应用在电梯安全的管理上，无线微控器负责资料的搜集与传递，大幅降低实体配线的成本，并可取得即时的信息。另一方面，整合网络监控程序的设计，可以提供使用者即时的电梯安全运行信息。另外，文章也希望在日后可针对该系统强化，增设各种传感器以记录电梯故障时的各种状态，统计电梯故障信息，以作为电梯厂商故障分析及改善依据。

参考文献

[1]李长征，杨洁明，沈大伟.基于ZigBee的无线监测网络设计[J].机电工程技术，2008（09）.

[2]赫树开，黄春，吴艳敏，等.基于ZigBee的氢冷发电机系统无线监测网络的设计[J].郑州轻工业学院学报（自然科学版），2010（05）.

[3]邢航，陈安.嵌入式系统在智能电梯中的应用[J].电气时代，2006（02）.endprint