基干物联网营区电梯集中监控系统策划与实现.doc

基于物联网的营区电梯集中监控系统设计与实现 　　摘 要：作为智慧营区建设的重要组成部分，为实现营区内电梯的实时监控和故障预警，提出应用物联网技术建设营区电梯集中监控系统。系统中的监测节点通过多种传感器实时采集电梯工作过程中的重要状态参数，并以ModBus RTU报文形式经由ZigBee自组网络将数据传送至上位机进行集中处理，实现对营区内电梯的全天候状态监控和故障预警，提高电梯的维保效率 关键词：维修保障；电梯监控系统；物联网；ZigBee 中图分类号：F407.67 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2016）10-0-03 0 引 言 智慧营区的建设是军队信息化发展的必然要求，通过智慧营区的建设，营房管理部门可以更加高效的对营房营具进行监控和管理。电梯作为营区内各建筑尤其是重要场所的主要交通工具，其安全性和可靠性不言而喻。目前，各电梯生产厂家提供的监控系统都依赖于自己的设备，不同品牌的电梯由于自身的硬件和接口之间存在着巨大差异，没有对外提供开放、标准的接口，所以各厂家的监控系统不具备良好的普适性，造成营区内的电梯难以有效进行集中监管，出现故障时不能及时准确地预警和定位，存在严重的安全隐患。因此需要设计一套独立于电梯自身电气系统的通用监控系统来对电梯进行监控 1 系统总体设计 营区电梯集中监控系统由监测节点、数据传输网络和监控终端三部分组成，其结构图如图1所示 监测节点由安装在轿厢内外的传感器组、PLC以及无线通信模块组成，传感器负责采集电梯运行过程中的实时状态信息，PLC对采集的信息进行前端处理，各节点的无线通信模块以自组网方式形成ZigBee无线监控网络用于数据传输。终端服务器选用FameView组态开发平台实现数据的显示和监控界面设计，以实现与基于Unity3D的数字营区三维可视化系统进行信息交互，实现电梯的实时监控 2 系统硬件设计 系统硬件结构图如图2所示。监测节点中各传感器采集的数据由PLC进行处理并封装成消息帧格式，通过ZigBee终端节点经ZigBee路由上传到监控终端的ZigBee协调器，再由协调器上传至上位监控系统 2.1 监测节点 电梯的电气结构复杂，涉及众多机电元件，在正常工作时，与其相关的状态参数较多，其中的关键参数主要为轿厢平层状态、轿厢门开关状态、电梯主回路通断状态以及轿厢负载状态等。本系统的功能是对营区内电梯进行监控，上传至上位机的信息主要是电梯的位置信息及当前的运行状态信息，因此选用西门子S7-200 PLC CPU 224XP作为前端处理器对传感器采集的数据进行处理并判断电梯当前的运行状态，若发生故障则生成相应的故障代码。图3所示为监测节点硬件结构图 电梯常见故障包括非平层停梯、关人、冲顶或蹲底、开门行梯等，判断方法如下： （1）选用接近开关作为电梯平层检测传感器，每层安装一个平层监测点，当电梯通过监测点时产生有效信号，运行至楼层之间时信号失效，由此可得出，若长时间没有有效信号，则电梯处于非平层停梯状态； （2）在轿厢顶部和底部安装永磁感应器监测轿厢在运行过程中是否超过上、下极限距离，若超过则产生报警信号，启动相应故障处理预案； （3）轿厢内地板上安装称重传感器，当电梯出现故障时，根据称重传感器的数据判断电梯内是否有人，以此确定是否为关人故障，并最先处置该故障 除上述传感器外，为更好地对维保信息进行监管，还需加装射频卡读写模块，每次例行维保任务后只需要刷一次卡，节点就可以将维修人员的信息、日期、任务完成情况等信息上传至上位机 2.2 数据传输网络 2.2.1 网络拓扑结构 ZigBee网络可以分为星型网络、网状网络和树状网络，其拓扑结构如图4所示。星型网络结构简单、易于实现，但星型网络中的路由器不具备路由功能，所有终端都与网络协调器直接通信，因此其通信距离受限于协调器的通信范围。在网状网络中，任意两台设备只要在其无线信号覆盖范围内都可以通信，所以具备较高的可靠性，但其网络拓扑是动态变化的，不易维护。综合考虑，本文最终选择树型网络作为系统的网络拓扑结构。这是因为系统需要较大的网络覆盖范围，必须增加路由功能，而网状网络的研究较为复杂，尤其是节点部署不当时容易导致网络连接质量出现问题 2.2.2 无线通信模块 系统的无线通信模块选用康海时代KH1002-485，其内部集成了顺舟SZ05-ADV嵌入式无线串口模块，该模块使用了加强型ZigBee无线技术以及符合工业标准应用的无线通讯设备，具有通信距离远、抗扰能力强、组网灵活等优点和特性，同时使用简单，不需要用户考虑ZigBee协议的编程，直接接上串口就能实现数据的透明传输。无线串口模块引脚图如图5所示 3 系统软件设计 系