摘要：电梯的大量使用方便了我们的日常生活，但是电梯故障频发也使得我们不得不重视电梯的安全问题。为了能够提高电梯的维修效率，以及电梯监控系统的水平。本文设计了基于CANBus的电梯物联网监控系统，这种系统能够实现数据的远距离传输，增加电梯故障的诊断准确性，这为我国电梯检修效率提供给了行之有效的参考意见。
关键词：CANBus；电梯物联网；监控系统
引言
近些年来我国物联网技术得到了较大的发展，并在电梯监控系统中广泛应用。电梯物联网监控系统是楼宇系统中的一部分，系统能够实时的对每一部电梯的运行状态进行监控，当电梯发生故障时能够及时的发出警报，使物业管理人员能够第一时间接收到警报信息并及时对故障电梯进行维修[1]。综上分析设计基于CANBus的电梯物联网监控系统是十分必要的。
图1 系统总体设计方案
1.CANBus系统总体设计
1.1 CANBus系统设计总体思路
电梯物联网技术的发展给人们的生活带来了极大的便利。随着信息化水平的发展电梯智能化水平也不断提高，物联网技术的应用提高了电梯的安全性，解决了传统电梯管理的诸多问题。本文所设计监控系统的核心技术就是能够实时的掌握电梯的运行状态，当电梯出现故障时能够及时的发出警告，并尽快对电梯进行维修，并减少电梯的潜在运行危险。此外，系统还会创建故障数据库，并对历次的故障原因进行分析，为以后电梯的平稳运行提供数据参考[2]。系统总体设计方案，如图1所示。
1.2 CANBus系统的功能结构
系统物联网感知层的数据主要通过局域网的传输获得，这样的数据传输方式安全性较高，且能耗小，病可以采用干电池进行供电。传输的协议使用IPV6/IPV4，以实现物联网实时有效的数据传输[3]。
应用层主要由节点、监控、数据转发这三个单元组成，节点数量与系统控制电梯的数量有着直接关系。节点是电梯能够实现实时监控的重要保障，并能够及时收集电梯运行的数据。应用层对节点性能进行监管，大大降低了人工维护成本。
1.3 CANBus系统的通信网络结构
系统通信系统主要分为有线与无线联网两种，这两种方式各有优劣。有线通信网络结构适用于调节器的通讯，能满足高速率的数据结构需求，且成本低。但是存在的缺点就是数据的传输过程不稳定。无线通讯网络结构主要使用GPRS方式相较于传统的通讯网络结构是一种创新，这种创新实现了一对多的数据收集，且收集效率高，数据传输稳定性好。在使用无线网络通信时，要求每台电梯都必须安装数据传输终端，这样系统的成本投入会更高一些，但却能实现数据的实时交换
2.CANBus系统硬件设计
CAN信号实际上就是差分信号，经过CAN单元处理将通讯数据进行转化，使CPU能够进行读取，CPU上的端口将读取的信息通过上位机进行储存。在实际的运行过程中要注意数据的实际传输效率。
2.1电源单元
本系统电路板的额定电压为5V，为了系统硬件的稳定性，系统必须使用5V的直流电进行供电。但是这样的电力结构确有着一个较为明显的缺点，当外部电压达到12V时，就会造成线路的过热，线路所能承受的最大电压为15V，为了解决这一问题，本文从价格、功耗、稳定性等多方面因素考虑，将本系统的外界电源电压调整为24V,这是一次电源单元的创新。
2.2 CPU
CPU的选择是非常重要的，本文设计所需要的CPU必须具有低功耗、高性能的优点，且控制相对灵活。CPU电路组成中复位电路的作用在系统中是最为明显的，可以对CANBus系统进行重启，当切断电源后系统的所有闪存数据会被清除，这样有利于最大限度的利用CPU性能。
2.3通信单元
该单元主要由单片机、控制器、驱动器组成。单片机的任务就是进行系统初始化，通过控制器对数据进行收集与传输，驱动器的作用是将收集到的差分信号转化成能够被CPU读取的数据信号，避免了传输过程中的杂波干扰。
通信单元的远距离信号传输需要用到串口通信，主要包括隔离器与MAX信道。系统的下位机收集到的数据信息要传输给上位机，远距离的数据传输就需要用到串口通信进行数据的平稳传输。如果传输距离较近就需要使用标准的电平信号进行传输，传统的远距离数据传输能力较弱，传输的通信信号质量较差，本文设计的系统使用RS传输技术来解决这一问题。
2.4控制单元
CANBus电梯监控系统的控制单元由检测模块与继电控制模块组成。该模块能够对信号强度进行实时检查，如电梯振动、开关门状态等。一旦电梯出现控制故障，控制单元能及时对故障类型进行判断分析，经过CPU处理后，将故障信息处理的结果发送给物业管理人员。
继电器输出控制，该模块的主要功能是将检测到的故障信息发送给电梯控制中心，并及时停止电梯的继续运行。同时该模块还有防雷功能，以提高电梯系统的稳定性。
2.5主任务软件设计
电梯控制系统的采集器软件使用了ARM7处理器，该处理器能够将电梯各模块的数据进行分类采集，并根据不同数据的特点进行优先级排序。
3.中控室软件设计
中控室的软件开发设计主要包括前台监控设计与后台数据库设计两个部分，前台的软件开发主要由VB进行开发设计，后台的数据库则由ACCESS进行开发设计。
中控室软件程序需要根据实际的电梯数量进行开发，并设定每台电梯采集的顺序，电梯采集数据返回的时间都是特定的，一旦有电梯出现运行故障那么数据返回的时间就会延长，就可以确认该电梯出现故障，同时将电梯的故障信息传送出去并发出故障警报。并将此次的故障信息进行记录储存，以备后续的数据分析。如果出现接收不到电梯数据采集信息的情况就需要重新刷新该电梯的监控系统，查看是否能够重新接收到采集数据信息。
4.结束语
现代的电梯种类逐渐增多，运行方式也各不相同，这就增加了电梯维护的难度。现代电梯监控系统要能够实现远程的电梯故障处理能力，并对故障信息进行分析，减低故障的频率，但是这种电梯的监控系统维护成本较高。因此本文设计了基于CANBus的电梯物联网监控系统拓展了物联网的应用范围，为我国电梯集成化管理提供了参考。
参考文献
[1]李娟娟. 基于CANBus的电梯物联网监控系统设计与实现[J]. 电子设计工程, 2018, 26(17):175-179.
[2]孙后环. 基于CANBUS网络的电梯串行通讯系统[J]. 南京建筑工程学院学报(自然科学版), 2000(4):41-46.
[3]雷科, 朱明富, LEIKe,等. 基于Canbus的电梯群控系统的设计[J]. 计算机与数字工程, 2005, 33(5):108-110.
论文作者:周超
论文发表刊物:《电力设备》2019年第15期
论文发表时间:2019/12/9
标签：电梯论文; 系统论文; 数据论文; 监控系统论文; 故障论文; 单元论文; 数据传输论文; 《电力设备》2019年第15期论文;