基于CAN总线的电梯远程监控系统设计

基于CAN总线的电梯远程监控系统设计
吴德平
【摘要】以电梯远程监控为研究对象,系统地构建了基于CAN总线的电梯远程监
控方法,构建了以DSP为核心的电梯嵌入式终端系统.介绍了软、硬件的设计流程,
并提出以VB为开发环境的上位机通信和监控中心数据库设计思路.实践证明,系统
实时性好,性能稳定.
【期刊名称】《现代建筑电气》
【年(卷),期】2014(005)007
【总页数】3页(P18-20)
【关键词】电梯远程监控系统;CAN总线;嵌入式终端系统;上位机系统
【作者】吴德平
【作者单位】江苏联合职业技术学院徐州机电工程分院,江苏徐州221011
【正文语种】中文
【中图分类】TU857
0 引言
电梯监控系统是指对某个区域安装的多部电梯运行状况进行监控、故障报警，并对电梯的实时信息进行采集、存储、分析与反馈。

其目的是对电梯数据进行远程监控、故障及时处理与排除，节省人力资源和运营管理成本，使电梯能够安全、方便、快捷的运行，以及根据这些信息对电梯的运行性能进行评估。

电梯的远程监控系统通常具备以下功能:①语音实时报警;②协助现场人员进行远程的故障分析及处理;③ 远程操作控制电梯部分功能;④记录电梯正常运行参数;⑤ 故障记录与统计;⑥打印故障报表和维修记录。

还有一些监控系统，能实现故障的早期预警;进行电梯运行频率、停靠层站、呼梯楼层统计，以便进一步完善群控原则;通过各种网络发出救援信息等。

1 基于CAN总线的电梯监控系统设计
CAN最大传输距离可达10 km，广泛应用于环境恶劣的工业环境和汽车。

在电梯井道中，上、下行电缆多，CAN总线能节省电缆数量，给安装、调试、维护带来方便，具有实时性强、可靠性高、结构简单等特点。

图1 基于CAN总线的电梯远程监控系统框图
电梯远程监控系统由嵌入式终端、CAN通信接口、远程监控终端组成。

基于CAN 总线的电梯远程监控系统框图如图1所示。

每部电梯由嵌入式终端对电梯的相关参数进行采集，并对现场的各种故障实时语音报警提示。

嵌入式模块由CAN总线实现通信，再通过CAN转TCP/IP转换器实现与Internet连接，然后传入监控中心，做好电梯的检测工作。

出现故障后，监控中心对电梯内出现的故障进行快速诊断后发出相关指令，通过通信网络控制嵌入式模块，强制控制电梯内部的接触器、继电器或其他软开关，实现电梯的相关动作，远程处理电梯困人等危急情况。

2 下位机软、硬件系统设计
2.1 硬件电路设计
嵌入式终端硬件电路框图如图2所示。

图2 嵌入式终端硬件电路框图
硬件电路采用TMS320LF2407 DSP，该芯片内置CAN2.0控制器模块、看门狗定时器模块、40个通用I/O口，具有16路10位A/D，5个外部中断和其他一些硬件资源，能满足电梯监控和通信要求。

选用与DSP兼容的TJA1050作为总线驱动
器，能实现SPI接口、录制255段信息的ISD1700语音芯片。

采样电梯的速度、加速度等数据，通过中断扩展来采样各种开关量，通过I/O口及驱动电路控制电
梯的关键开关。

2.2 监控终端软件设计
下位机的监控软件主要包括采集电梯数据，电梯故障报警和语音提示，按照上位机的指令控制电梯，数据的临时存储，利用CAN通信接口软件实现通信等。

以上功能在DSP软件设计中以中断方式运行。

下位机程序流程图如图3所示。

在完成DSP的I/O口、CAN邮箱、中断、定时器等初始化后，DSP进入等待状
态以减少功耗，一旦电梯运行或查询到电梯接收到远程控制信号，即可启动运行程序。

电梯在运行过程中，对速度、压力等传感器信号可利用一个定时器采样，在一个中断子程序中完成。

为保证测量的准确性，可利用不同的算法对测量值进行处理，如取连续的5个速度采样的均值作为某一时段速度。

另外一些模拟量可根据需要，归类利用其余定时器，以节省硬件资源。

这些采样的数据将通过CAN总线和转接的网络发送到控制中心并进入数据库。

远程控制电梯时，要设置较高优先级的CAN通信，对电梯的故障及时处理，同时对电梯实时采样，将电梯的运行状态反
馈到控制中心，以便电梯管理单位及时掌握处理情况。

图3 下位机程序设计流程图
3 上位机系统设计
上位机的系统设计主要包括通信接口和电梯监控系统，以VB为可视化开发环境，又可利用实现Access和SQL Server数据库的开发。

3.1 上位机通信接口软件设计
上位机需实现CAN转TCP/IP接口的数据传输，可利用VB中的Winscok控件实现。

该控件能不停地监听检测客户端的请求，客户端则向服务器发出连接请求，协议沟通后即可建立连接。

选用CANET-200T转换器，利用其开发的接口函数库可
便捷地实现通信驱动程序。

3.2 上位机监控系统设计
上位机监控系统如图4所示。

电梯维保模块包括电梯基本信息数据库、日常运行
数据库和维保数据库。

电梯基本信息数据库如电梯的生产厂家、安装时间、管理部门、小区信息等。

日常运行数据库主要记录电梯的日常运行状况。

电梯维保数据库包括电梯的事故记录、电梯维修记录等。

数据分析模块包括电梯的技术文档和故障分析模块。

电梯的技术文档包括电梯在各区间正常运行的参数范围等。

故障分析模块在专家分析系统的基础上，对电梯的每一次日常运行参数与技术文档进行对比，便于及时发现部分安全隐患或事故，以便维保和自动远程控制。

远程控制模块在电梯故障情况下根据故障分析结果实现自动应急处理，或根据获得的现场信息实现手动应急处理，确保处理的及时性、安全性。

辅助模块根据电梯厂商、政府监管部门、物业、维保人员等权限对其分类管理，并实现数据打印等功能。

图4 上位机监控系统图
4 结语
基于CAN总线的电梯远程监控系统在实践应用中具有实时性好、系统性能稳定等特点。

由于各大电梯公司电路集成度高，在一些电路的接口安装方面有一定难度，其通用性还不够强。

参考文献
【相关文献】
［1］王金奇，李翔，石文.对电梯远程监控系统的研究［J］.中国质量技术监督，2010(5):50-51. ［2］王和平，王维俊.TMS320LF240X DSP C语言开发应用［M］.北京:北京航空航天大学出版社，2003.
［3］饶运涛，邹继军，郑勇芸.现场总线CAN原理与应用技术［M］.北京:北京航空航天大学出版社，2003.
［4］杨志军.数据中心综合布线的技术研究［J］.现代建筑电气，2013，4(8):35-40.。