標簽：遠程監控 zigbee 技術

伴隨著城市經濟的迅猛發展，電梯作為一種垂直交通工具，它的應用日益廣泛。然而電梯的故障檢測和及其維護，特別是電梯遠程監控的作用就顯得極為重要。但是國內在用的大多數電梯由于不能及早的預測電梯的運行故障而常常出現電梯困人、蹲底、沖頂、溜梯等突發情況。經研究發現，罪魁禍首是電梯內各種待測信號繁多，不便于布線且目前常用的2.5G 傳輸網絡不能滿足大量數據傳輸的需求等原因。因此，研究并開發基于zigbee 技術+3G 傳輸網絡的多電梯遠程監控系統具有很大的工程實際意義。

目前，zigbee 技術和3G 技術各自都廣泛已經應用于很多領域，但結合利用在電梯遠程監控上的研究卻很少;僅文獻[1]利用zigbee 技術和2.5G 技術結合的方式來進行無線抄表系統的研究;文獻[2]介紹了基于Zigbee 的無線監測系統設計與實現也是基于2.5G通信技術，但并沒有具體用3G 網絡如何去實現該系統。

文獻[3]是ZigBee 無線傳感技術在森林火災監測中的應用，上述大多數研究都采用zigbee 技術和2.5G 網絡傳輸的結合在各個行業的應用，而本文之所以采用zigbee 技術和3G 網絡進行多電梯的遠程監控，是因為zigbee 技術可以免去復雜的布線，節約成本[4,5],而3G網絡的傳輸速度快，以便多臺電梯出現問題時能夠及時將信息快速的傳輸給監控中心，進而故障能及時得到解決。

然而，對于zigbee 技術和internet 寬帶結合應用的也比較廣泛，但有一定的缺陷，其網絡必須要有網絡上網接口，且不能移動終端，對于本系統而言，為了能自由地從遠端控制系統來查看系統的各項運行指標，采用了3G 網絡作為運輸載體，只要有3G 網絡覆蓋到的地方，就可以實現隨時隨地查看電梯終端的運行結果。

針對多電梯遠程監控系統的實際應用需求，在ARM9 的32 位嵌入式系統的基礎上，并有效結合zigbee 技術和3G 網絡技術，主要在網絡通信與數據傳輸控制協議實現及監控主機應用程序及接口等技術問題上做了深入研究，該方案并提出了遠程客戶端采用B/S 瀏覽模式，這樣克服了現有電梯遠程監控系統的不足，具有現場數據無線采集、無線網絡傳輸和隨時遠程監控的新的多電梯遠程監控系統，具有極大的經濟效益，是今后電梯遠程監控技術發展的方向。

1 遠程監控系統的總體方案設計

3G 網絡環境下的遠程監控系統分為數據采集、網絡傳輸和遠程監控共3 個部分。總體結構如圖1 所示：

圖1 多電梯遠程監控系統結構圖

當數據采集終端將采集到的電梯運行數據(包括溫度、速度、加速度)先進行預處理，預處理包括A/D轉換，數據壓縮，數據鎖存等技術，隨后zigBee 收發模塊將經過處理的數據打包并傳給zigBee 網絡控制中心，再由中心節點通過EM560 3G 傳輸模塊將數據包發出;數據包通過中國移動3G 網關最終發送至監控中心，當控制中心收到報警信息后立即通過3G 網絡將故障相關信息發送給維護中心，同時該監控系統發送警示信號使故障電梯進入保護模式，直到警示信號完全解除。

遠程監控系統中的每個采集節點都以TI 公司生產的CC2430 作為核心芯片，由于各個節點的功耗低，且使用壽命長(一般兩年內無需維護)，同時省去復雜的布線，所以實現起來很方便。但是考慮到，各個傳感器節點采集信息后匯聚到中心節點的信息量之大，傳輸至遠程監控中心的過程中，難免有網絡延時，堵塞等情況發生，所以該系統采用了高帶寬，高速率的3G 網絡作為傳輸網絡。

2 系統主芯片選擇

該監控系統的主控制器主要由基于S3C2440A 的ARM9 控制器和基于CC2430 的無線收發傳輸模塊兩部分組成。

2.1 核心控制器

本方案采用了三星公司推出的基于ARM920T 內核的RISC 嵌入式微處理器S3c2440,因為電梯采集數據的信息量大，且無線傳感器網絡控制中心需負責ZigBee 網絡和3G 網絡的數據傳輸，同時還要負責ZigBee 網絡的組建、節點的加入和刪除等網絡維護工作，所以需要較強的處理能力，而一般的CPU 又難以承擔重負荷運載， 而該款CPU 的工作頻率可達400MHz,具有很強大的運算能力，且性價比高、功耗低。該芯片集成了LCD 控制器提供1 通道LCD 專業DMA,SDRAM 控制器，攝像頭接口，3 個UART 的通道(帶有16 字節的TX/RX FIFO,支持IrDA1.0 功能)，USB 接口，觸摸屏接口。在嵌入式處理器的控制下，數據采集終端將傳感器采集到的電梯運行數據，進行預處理(編碼、A/D 轉換等技術)后存入采集終端中，由EM560 模塊通過中國移動3G 網絡發送到遠程監控中心。

系統測試過程中所采用的三星公司的ARM9 開發板集成了很多外圍設備，根據其功能的可剪裁性，所以該采集終端設計只需將相關在用的I/O 口初始化，用來進行傳感器信號的數據的采集。該開發板的性能比較穩定，排除了相關的不穩定因素。而本次運用的軟件系統是嵌入式Linux 系統。它具有內核小、安全性高、源代碼免費、微內核支持網絡等優點，并且可應用于多種平臺，尤其是在ARM 平臺上的應用已經相當成熟且能提供強大的管理功能，因此完全可以滿足數據采集的需求。

2.2 數據采集

數據采集終端部分的功能主要是由TI 公司生產的CC2430 作為核心芯片來完成的，該芯片CC2430采用的是全球通用頻段(2.4 GHz)通信[9],且擁有1 個8位8051MCU, 8KB 的RAM,還包含模擬數字轉換器、幾個定時器、看門狗定時器、32 kHz 晶振的休眠模式定時器、上電復位電路、以及21 個可編程I/O 引腳，并且已固化了全球先進的ZigBee 協議棧、工具包和參考設計，目前已廣泛運用在汽車電子，通信等各個領域[10].

以某小區的電梯群為研究對象，在每個電梯終端上都裝一個ZigBee 模塊和相應傳感器來當作一個終端節點，用它來實時監控各個電梯的狀態，并把采集到的電梯運行數據信號以無線方式發給ZigBee 控制中心，因此ZigBee 控制中心和各個電梯終端就組成了一個無線連接的星型結構的多電梯監控網絡。