1. 研究目的与意义（文献综述）
1课题研究的背景与意义（含国内外研究现状）
1．1 课题研究的背景与意义
自20世纪初美国出现曳引式电梯以来，电梯就被广泛应用于现代建筑当中。在土地越来稀缺、高层建筑如雨后春笋般出现在现代城市建设蓝图的前景下，电梯越来越成为人类生活当中不可或缺的一部分。建国以来我们国家的电梯产业也有了长足发展。目前，中国是全球最大的电梯生产国和消费国，也是最大的电梯出口国。根据中国电梯协会的统计，2012年全球电梯产量75万余台，其中中国产量占比到67%。而据统计中国电梯消费量全球占比也在60%以上。
2. 研究的基本内容与方案
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2.1 基本内容
设计电梯自动监控系统，要求系统采集必要的信息：楼层需求的按键信息、承载信息、电梯内监控视等等，以arm单片机为基础，实时采集数据，进行远程数据传送，并利用labview软件模拟电梯运行状态。
2.2 研究目标
1）学习电梯系统的基本工作原理，了解目前电梯监控系统的应用情况。
2）设计电梯监控系统要求如下：
（1）对系统进行数据信息采集。
（2）远程数据传送，信息输入到上位机，并实时模拟显示电梯运行状态。
（3）实时显示电梯信息并超重报警。
（4）设计系统硬件电路图，编制相应软件，并给出程序清单。
3）书写设计说明书，要求不少于12000字，并提交所有文档光盘。
2.3 技术方案分析论证
方案一
设计了一种基于GPRS和嵌入式PLC的电梯远程监控系统，该监控系统由三部分组成：以嵌入式PLC为核心的前端数据采集模块、监控电梯运行状态并实时响应的后台监控中心和在它们之间实现数据传输的GPRS无线传输模块。系统结构如图2.1所示。
| 前端数据采集模块 |
| GPRS无线传输模块 |
| 后端监控中心 |
图2.1电梯无线远程监控系统的系统结构
1) 前端数据采集模块:
前端数据采集模块要完成电梯数据的采集、分析、处理和发送，电梯状态的确定和故障的诊断都是在前端进行的。前端数据采集模块在系统运行中承担着非常重要的工作。它运行的是一个嵌入式PLC实时操作系统，在数据的分析、处理方面十分迅速。同时它直接面向电梯的电气系统，在数据的准确性和可靠性上有非常高的保证。
2) 后端监控中心：
监控中心是用C Bulider 6.0构建起来的一个智能化、自动化的管理平台，它同时为前端数据采集模块和电梯管理人员服务，是管理人员与现场电梯交互的桥梁。后台监控中心接受到的数据是前端数据采集模块处理过后的数据，因此它只需要将状态信息和故障信息以相应的方式表现出来并记录，不需要再对其进行分析，这样做的好处就是减轻了后台软件的负担，不仅提高了后台的工作效率，给整个系统节省了时间，提高了实时性，而且也避免了后台与前端形成头重脚轻的局面，将系统的性能发挥到了最优。
3) GPRS无线传输模块：
将 GPRS 网络作为监控中心和前端数据采集模块的传输平台是出于很多考虑的。首先，GPRS是一个无线网络，组建这样一个无线网络除了终端设备外不需要再添加任何网络中间设备，如光纤电缆路由器等，组装方便，维修简单，且不受环境限制。目前用于远程监控系统中的通讯方式有GSM数据拨号方式和CDMA网络。GSM拨号方式是基于电路交换的,传输速率只有9.6kbps，实时性不够。而且当通信连接一旦建立那么该连接就被用户占用，为保持实时在线，用户必须一直占用信道,即使不传送或接收数据也得因独占通信信道而付费。因此从经济角度出发,基于分组交换的CDMA网络和GPRS网络比较适合远程监控系统。GPRS作为移动通信技术的代表之一，它的网络覆盖面已基本覆盖全国，扩容无限制，接入无限制，因此组网灵活，而且远程监控网的扩容升级也不再成为问题。最后，GPRS 网络的稳定性和实时性也满足电梯要实现无线远程实时监控的要求。
方案二
| 因特网 |
| 基于Labview的本地监控中心 |
| 基于ARM微处理器S3C4510B（信号采集器） |
| CAN总线及接口 |
| 基于labview的远程监控中心 |
图2.2 电梯智能监控系统的总体结构图
本设计分为三个部分：基于ARM微处理器的硬件平台，基于Labview的监控中心，监控中心与CAN总线通信模块。
基于ARM微处理器的硬件平台
采用Samsung公司制造的32位精简指令集计算机(RISC)嵌入式ARM处理器S3C4510B作为电梯主控制器，它内含ARM7TDMI核，具有低功耗、高性能的RISC指令内核，有I2C、UART串口等通信接口，支持8位／16位／32位的外部总线宽度，实施高性价比，基于JTAG接口的调试方案，开发方式与51系列相似。硬件系统还包括电源模块、时钟模块、复位模块、数据储存器模块、JTAG调试端口、CAN总线接口模块、键盘输入模块、液晶显示模块等。
基于ARM微处理器的电梯控制系统实现的功能有：(1)采集各种实时数据，如：电梯所在楼层信号、呼梯信号、运行方向、是否满载、开关门信号以及安全信号等运行信息；(2)实时更新运行状态数据缓冲区，以供上位机查询；(3)发生某些故障时，发送故障信号，并可按上位机的命令执行故障处理子程序。
为了满足不同情况下的控制要求，设计了两种数据接口：并行采集单元和串行采集单元。
并行采集单元负责完成对继电器控制系统、微机控制系统的电梯外部电路中开关信号的采集。通过光电耦合器，把继电器控制系统、微机控制系统电梯外部信号送入主控制器的数据采集端，实现并行数据的采集。
串行采集单元负责完成对PLC控制系统的电梯信息的采集。串行采集单元通过RS-485通信来实现。
基于Labview的监控中心
Labview是美国国家仪器公司（NI）公司研制开发的一种基于图形化编辑语言的程序开发环境，利用它我们能够很快地开发出运行在PC上的监控界面。监控中心的整体框图如图2.3所示。监控软件实现的功能主要有：
（1）通过CAN网络和ARM微处理器进行数据的传输，使上位机实时地、可靠地采集电梯的各类运行数据并妥善存储。
（2）利用Labview的图形工具建立监控各级画面，直观形象地显示电梯的运行状态。
（3）设置电梯故障报警模块，在电梯发生故障时进行故障报警并进行故障诊断。
（4）在电梯发生某些故障时，电梯的管理人员能够通过上位机来控制电梯的故障运行，以及提供维修指导。
系统中电梯的监控界面包括有主监控界面、电梯信息界面、故障界面和历史数据查询界面等。
| 电梯信息存储模块 |
| 电梯实时状态显示模块 |
| 电梯故障报警模块 |
| 电梯监控中心 |
| 电梯故障应急模块 |
图2.3监控中心的整体框图
监控中心与CAN模块的设计
上位机监控软件运行在PC上，与CAN总线网络的通信可以通过PC-CAN适配卡实现。PC-CAN适配卡用来完成CAN总线和监控计算机之间的协议转换，可以选用PCI总线适配卡、ISA总线适配卡或RS232串行通信适配器。
如果监控中心有远程监控的需要，可以通过Internet将各子监控中心同远程监控中心连接起来，实现电梯群组的远程智能监控。
方案的分析与比较
基于GPRS和嵌入式PLC的远程监控系统和基于ARM微处理器的电梯智能监控系统在功能上都能实现对电梯的数据采集、远程数据传送和上位机存储显示，当出现故障时都能进行故障诊断并报警。但考虑到使用嵌入式PLC和GPRS网络技术会大幅提高监控系统的开发和维护成本，在能达到同样使用目的的情况下本次课题我们选用基于ARM微处理器的电梯智能监控系统。
3. 研究计划与安排
1．查阅文献资料，提交英文文献翻译（第1周）
2．控制系统总体方案设计及论证，撰写并提交开题报告（第2-4周）
4. 参考文献（12篇以上）
[1]马钰. 电梯监控管理系统的设计与实现. 大连理工大学专业学位硕士学位论文. 2009.06.13.[2]余硕. 基于嵌入式plc的通用型电梯无线远程监控系统. 华中科技大学硕士学位论文. 2011.05.31.
[3]雷超. 基于gprs电梯远程监控系统设计. 厦门大学硕士学位论文. 2008.05.21.
[4]章琛曦,陈亚珠,陈耀武. 电梯嵌入式监控终端的设计与实现. 《自动化仪表》, 第20 卷第1 期.
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