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[摘 要 ]针对电梯的安全检查主要以人工为主，实行电梯技术人员负责制，由专门的电梯技术人员对其进行安全检查及保养。这种检查方式带来的结果是检查效率低下，并且电梯技术人员的工作量大，素质参差不齐，难免疏忽一些安全漏洞，通过获取电梯传感器的信息并依据电梯监控视频信息，对电梯进行自动化的远程安全诊断，对提升电梯运行安全性十分重要。
[关键词]自动化电梯;控制系统;远程诊断
[中图分类号]TP273 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2021）06–00–02
[Abstract]The safety inspection of elevator is mainly manual， the responsibility system of elevator technicians is carried out， and the safety inspection and maintenance are carried out by special elevator technicians， but the result of this inspection is that the inspection efficiency is low.
[Keywords]automated elevator; control system; remote diagnosis
本文主要介绍一种智慧型电梯控制系统，该系统主要通过PCC对电梯的运行过程进行控制，将电梯内的动态画面利用远程高清摄像头进行监控，将底层的电梯运行信息利用网口、GPRS传感器以及无线网络共3种网络通信综合传输给云端远程控制平台，由云平台综合各种底层信息、电梯运行信息对电梯的故障诊断结果进行智能化判断，以优化故障判别结果的客观性。
1 自动化电梯系统功能设计
该系统的电梯升降操作过程主要基于PCC系统控制下的控制电机完成，PCC在电梯控制系统中发挥着类似于人类大脑的作用，可接受各层站的上呼与下呼信号、楼层的指令信号以及轿厢的置位号，并且可以判断电梯的运行方向，当轿门关闭，PCC将信号发至电梯专用变频器，使其产生速度曲线，驱动电机工作。电机在运作后PCC可对其电压、电流以及转速和方向进行实时监控，以实现控制电机运行。该系统配备有存储电梯运行数据的完备数据库，可以将ARM控制器所传送的电梯运行数据以日记的方式进行存储，对于出现视频异常的数据内容将其单独分类存储，对其进行故障诊断与消息通知;电梯使用用户可以通过官方APP及时查看云端发送的故障诊断信息与请求，及时接收警告信息，在警告信息中应附加电梯运营方发送的操作建议及警告指令;该系统的用户分为管理员与普通用户两个层面，普通用户可查询电梯的基础运行信息，如电梯是否出现故障等，而管理员可以查询电梯的基础运行数据以及故障信息，以便对电梯的运行数据进行深入地挖掘与分析，以便对可能出现的电梯故障进行预判与诊断，最后将实时预知结果及时发送给云端电梯的管理界面中。上述自动化电梯系统功能设计框架如图1所示。
2 自动化电梯控制系统硬件设计
2.1 系统硬件总体架构
该系统硬件设备主要可分为3大部分，即智能化远程监控管理平台、全程嵌入式自动控制系统以及PCC控制系统，全程嵌入式自动控制系统又分别由以ARM系统为基础的嵌入式控制系统与以IP摄像头为硬件基础的电梯运行状态行为异常识别系统构成，其中PCC系统在整个自动化电梯控制系统中发挥着重要作用。
2.2 智能化遠程监控管理平台
在构建该平台时，需要在满足系统基本性能的基础上，依据实际的市场价格情况、可获得情况选择上述3种通信方式的相应核心器件。具体选择内容如下：①将USR-K3串口转接以太网模块部署在网口通信处，作为其核心器件，USR-K3使用了基于TI的Coetex-M4的内核，具有较强的性能，并且价格合理，是一种广泛应用于工业生产、能够同时满足多种功能的超级网口，可以完整实现TTL串口同以太网之间的双向规则透明传输，全方位地满足在电梯运行及维护的工业现场所需的网口通信需求。②远程无线通信方式所选的核心器件为USR-C322，该器件主要采用基于TI的CC3200方案，在运行频率方面可达80 MHz，并且该器件能够支持双串口以及三方链接，并且该器件无论是在耗能还是在运行效果方面都有着较好的性能，USR-C322的在网待机时功耗可低至3.5 mA，而深度休眠时的功耗则更低达到25 uA，在USR-C322的支持下，可以使电梯的底层控制器件同云平台之间实现高质量、速度迅速的通信效果。③GPRS地理信息模块的核心器件主要为嵌入式的无线数据传输模块USR-GPRS232-7S3，该模块能够同时支持所有主流运营商，并且可选择2G、3G、4G互联网流量模式。
在选择相应的网口、无线网络以及GPRS地理信息共3种网络通信方式后，需要根据选择结果配备并设计相应的硬件电路，从而为互联网云平台与嵌入控制系统之间的稳定通信提供保障。USR-K3型号的网口总共配置了16个引脚，其需要的外部供电电源为3.3 V，并且其串口收发部分以及LED指示灯处都配备了与外部供电电源相匹配的3.3 V电平，省略了网口与ARM控制器之间的电平匹配过程。在选择无线网络通信方式并以USR-C322作为其核心器件时，总共可达45个引脚，并且可以将外部物理设备及时拓展连接到无线网络上，高效实现对物联网系统的管理及控制。GPRS通信方式的核心器件主要为SR-GPRS232-7S3，该器件可以通过串口实现与互联网及GPRS地理信息通信方式之间数据互传的功能，但是该器件具有一定的局限：其电压与无线网络通信方式及网口通信方式不同，需要匹配的供电电压为5～16 V，所以需要加设供电电路，其GPRS通信方式网络结构如图2所示。 2.3 智能化嵌入式控制系统硬件设计思路
在完成电梯基础运行平台与云端平台的信息交互环节中，以ARM为基础的智能化嵌入式系统十分重要，据此，根据智能化电梯控制系统的总体功能要求与各分部功能要求，需要对比市场上已有的多类型ARM控制器的总体性能以及功耗情况，在多方对比上述条件后，选择STM32F429IGT6实现对本系统的控制，将其作为本系统的主控芯片。其次，需要围绕STM32F429IGT6主控芯片对本系统的最小系统、外部电源外接模块、子通信系统模块以及接口电路方式进行系统化设计。
2.4 基于PCC控制系统的硬件设计思路
电机模块、限位开关与光电开关等主要由PCC进行控制，基于PCC的控制系统可以同电梯的机械结构进行信息交互。电梯的电机模块可控制电梯的运行情况，限位开关可以检测轿厢底部的地板位置，而观点开关则可检测电梯轿门的正常开关情况。在该系统对各项指标要求及所控节点数量要求的基础上，对比多家品牌的PCC，综合性价比及性能因素，最终选择PCC的型号为CP1E-N60。
3 自动化电梯控制系统软件设计
该系统的软件设计主要由远程监控管理系统、智能化嵌入式控制系统以及PCC控制系统的软件设计构成，其软件设计的实现流程如图3所示。
3.1 远程监控管理系统软件设计思路
用户可以通过云平台在此软件系统上发送信息，并且该系统可以通过云端接收用户发来的电梯运行情况以及电梯限位开关的运行情况，将上述信息与ARM控制器中电梯的运行状态进行对比，并将系统自动对比、诊断得出的控制信息发送给ARM控制器部分。电梯的正常运行日记以及诊断情况都会以规定格式存储在云平台系统中，以备后续的挖掘与分析，从而为电梯的故障诊断提供支持。
3.2 智能化嵌入式控制系统的软件设计思路
该部分主要由以ARM为基础的智能化嵌入式控制系统与以PCC为基础的电机转速控制系统构成，以便对信息进行采集。基于ARM的智能化嵌入式系统能够起到对系统所收集的信息进行中转的作用，同时，可以接收以PCC为基础的电机转速系统所传输的电梯控制命令。在通信方式的选择方面，该部分的软件设计主要基于HTTP协议方式，并通过CJSON数据格式进行數据的传输与接收。
3.3 PCC控制系统软件设计思路
通过该系统的软件部分可以实现与电梯用户间的信息交互，在软件平台的设计过程中要时刻将电梯用户的安全情况放在首位，在发生运行故障时，应及时暂停系统的运行，以便防止用户因系统安全而造成使用隐患。
4 结束语
本文设计了一套系统化的智慧电梯控制系统，该系统可以智能化运行，辅助人工控制，可实现对电梯运行情况的监控、电梯故障的云端诊断以及电梯安全隐患检查等多种功能。电梯用户可通过云端平台与电梯管理人员进行交互，而基于云平台，普通用户可以查询电梯运行状态信息及管理员通告，管理人员可以对内部数据进行分析与挖掘。该系统在提升电梯的智能化水平以及加强电梯的安全隐患检查力度方面具有一定的意义。今后的研究中将继续关注对该系统可靠性的提升。
参考文献
[1] 刘靖宇.电梯故障远程监控系统的研究[D].唐山：华北理工大学，2018.
[2] 黄放.电梯故障诊断系统研究与应用[D].武汉：湖北工业大学，2017.
[3] 宗群，邢关生，陈东航，等.电梯远程维修服务管理系统的设计与应用[J].制造业自动化，2004（5）：12-15.
[4] 李立京.电梯综合测试系统与故障诊断技术的研究[D].天津：天津大学，2002.
[关键词]自动化电梯;控制系统;远程诊断
[中图分类号]TP273 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2021）06–00–02
[Abstract]The safety inspection of elevator is mainly manual， the responsibility system of elevator technicians is carried out， and the safety inspection and maintenance are carried out by special elevator technicians， but the result of this inspection is that the inspection efficiency is low.
[Keywords]automated elevator; control system; remote diagnosis
本文主要介绍一种智慧型电梯控制系统，该系统主要通过PCC对电梯的运行过程进行控制，将电梯内的动态画面利用远程高清摄像头进行监控，将底层的电梯运行信息利用网口、GPRS传感器以及无线网络共3种网络通信综合传输给云端远程控制平台，由云平台综合各种底层信息、电梯运行信息对电梯的故障诊断结果进行智能化判断，以优化故障判别结果的客观性。
1 自动化电梯系统功能设计
该系统的电梯升降操作过程主要基于PCC系统控制下的控制电机完成，PCC在电梯控制系统中发挥着类似于人类大脑的作用，可接受各层站的上呼与下呼信号、楼层的指令信号以及轿厢的置位号，并且可以判断电梯的运行方向，当轿门关闭，PCC将信号发至电梯专用变频器，使其产生速度曲线，驱动电机工作。电机在运作后PCC可对其电压、电流以及转速和方向进行实时监控，以实现控制电机运行。该系统配备有存储电梯运行数据的完备数据库，可以将ARM控制器所传送的电梯运行数据以日记的方式进行存储，对于出现视频异常的数据内容将其单独分类存储，对其进行故障诊断与消息通知;电梯使用用户可以通过官方APP及时查看云端发送的故障诊断信息与请求，及时接收警告信息，在警告信息中应附加电梯运营方发送的操作建议及警告指令;该系统的用户分为管理员与普通用户两个层面，普通用户可查询电梯的基础运行信息，如电梯是否出现故障等，而管理员可以查询电梯的基础运行数据以及故障信息，以便对电梯的运行数据进行深入地挖掘与分析，以便对可能出现的电梯故障进行预判与诊断，最后将实时预知结果及时发送给云端电梯的管理界面中。上述自动化电梯系统功能设计框架如图1所示。
2 自动化电梯控制系统硬件设计
2.1 系统硬件总体架构
该系统硬件设备主要可分为3大部分，即智能化远程监控管理平台、全程嵌入式自动控制系统以及PCC控制系统，全程嵌入式自动控制系统又分别由以ARM系统为基础的嵌入式控制系统与以IP摄像头为硬件基础的电梯运行状态行为异常识别系统构成，其中PCC系统在整个自动化电梯控制系统中发挥着重要作用。
2.2 智能化遠程监控管理平台
在构建该平台时，需要在满足系统基本性能的基础上，依据实际的市场价格情况、可获得情况选择上述3种通信方式的相应核心器件。具体选择内容如下：①将USR-K3串口转接以太网模块部署在网口通信处，作为其核心器件，USR-K3使用了基于TI的Coetex-M4的内核，具有较强的性能，并且价格合理，是一种广泛应用于工业生产、能够同时满足多种功能的超级网口，可以完整实现TTL串口同以太网之间的双向规则透明传输，全方位地满足在电梯运行及维护的工业现场所需的网口通信需求。②远程无线通信方式所选的核心器件为USR-C322，该器件主要采用基于TI的CC3200方案，在运行频率方面可达80 MHz，并且该器件能够支持双串口以及三方链接，并且该器件无论是在耗能还是在运行效果方面都有着较好的性能，USR-C322的在网待机时功耗可低至3.5 mA，而深度休眠时的功耗则更低达到25 uA，在USR-C322的支持下，可以使电梯的底层控制器件同云平台之间实现高质量、速度迅速的通信效果。③GPRS地理信息模块的核心器件主要为嵌入式的无线数据传输模块USR-GPRS232-7S3，该模块能够同时支持所有主流运营商，并且可选择2G、3G、4G互联网流量模式。
在选择相应的网口、无线网络以及GPRS地理信息共3种网络通信方式后，需要根据选择结果配备并设计相应的硬件电路，从而为互联网云平台与嵌入控制系统之间的稳定通信提供保障。USR-K3型号的网口总共配置了16个引脚，其需要的外部供电电源为3.3 V，并且其串口收发部分以及LED指示灯处都配备了与外部供电电源相匹配的3.3 V电平，省略了网口与ARM控制器之间的电平匹配过程。在选择无线网络通信方式并以USR-C322作为其核心器件时，总共可达45个引脚，并且可以将外部物理设备及时拓展连接到无线网络上，高效实现对物联网系统的管理及控制。GPRS通信方式的核心器件主要为SR-GPRS232-7S3，该器件可以通过串口实现与互联网及GPRS地理信息通信方式之间数据互传的功能，但是该器件具有一定的局限：其电压与无线网络通信方式及网口通信方式不同，需要匹配的供电电压为5～16 V，所以需要加设供电电路，其GPRS通信方式网络结构如图2所示。 2.3 智能化嵌入式控制系统硬件设计思路
在完成电梯基础运行平台与云端平台的信息交互环节中，以ARM为基础的智能化嵌入式系统十分重要，据此，根据智能化电梯控制系统的总体功能要求与各分部功能要求，需要对比市场上已有的多类型ARM控制器的总体性能以及功耗情况，在多方对比上述条件后，选择STM32F429IGT6实现对本系统的控制，将其作为本系统的主控芯片。其次，需要围绕STM32F429IGT6主控芯片对本系统的最小系统、外部电源外接模块、子通信系统模块以及接口电路方式进行系统化设计。
2.4 基于PCC控制系统的硬件设计思路
电机模块、限位开关与光电开关等主要由PCC进行控制，基于PCC的控制系统可以同电梯的机械结构进行信息交互。电梯的电机模块可控制电梯的运行情况，限位开关可以检测轿厢底部的地板位置，而观点开关则可检测电梯轿门的正常开关情况。在该系统对各项指标要求及所控节点数量要求的基础上，对比多家品牌的PCC，综合性价比及性能因素，最终选择PCC的型号为CP1E-N60。
3 自动化电梯控制系统软件设计
该系统的软件设计主要由远程监控管理系统、智能化嵌入式控制系统以及PCC控制系统的软件设计构成，其软件设计的实现流程如图3所示。
3.1 远程监控管理系统软件设计思路
用户可以通过云平台在此软件系统上发送信息，并且该系统可以通过云端接收用户发来的电梯运行情况以及电梯限位开关的运行情况，将上述信息与ARM控制器中电梯的运行状态进行对比，并将系统自动对比、诊断得出的控制信息发送给ARM控制器部分。电梯的正常运行日记以及诊断情况都会以规定格式存储在云平台系统中，以备后续的挖掘与分析，从而为电梯的故障诊断提供支持。
3.2 智能化嵌入式控制系统的软件设计思路
该部分主要由以ARM为基础的智能化嵌入式控制系统与以PCC为基础的电机转速控制系统构成，以便对信息进行采集。基于ARM的智能化嵌入式系统能够起到对系统所收集的信息进行中转的作用，同时，可以接收以PCC为基础的电机转速系统所传输的电梯控制命令。在通信方式的选择方面，该部分的软件设计主要基于HTTP协议方式，并通过CJSON数据格式进行數据的传输与接收。
3.3 PCC控制系统软件设计思路
通过该系统的软件部分可以实现与电梯用户间的信息交互，在软件平台的设计过程中要时刻将电梯用户的安全情况放在首位，在发生运行故障时，应及时暂停系统的运行，以便防止用户因系统安全而造成使用隐患。
4 结束语
本文设计了一套系统化的智慧电梯控制系统，该系统可以智能化运行，辅助人工控制，可实现对电梯运行情况的监控、电梯故障的云端诊断以及电梯安全隐患检查等多种功能。电梯用户可通过云端平台与电梯管理人员进行交互，而基于云平台，普通用户可以查询电梯运行状态信息及管理员通告，管理人员可以对内部数据进行分析与挖掘。该系统在提升电梯的智能化水平以及加强电梯的安全隐患检查力度方面具有一定的意义。今后的研究中将继续关注对该系统可靠性的提升。
参考文献
[1] 刘靖宇.电梯故障远程监控系统的研究[D].唐山：华北理工大学，2018.
[2] 黄放.电梯故障诊断系统研究与应用[D].武汉：湖北工业大学，2017.
[3] 宗群，邢关生，陈东航，等.电梯远程维修服务管理系统的设计与应用[J].制造业自动化，2004（5）：12-15.
[4] 李立京.电梯综合测试系统与故障诊断技术的研究[D].天津：天津大学，2002.