地铁电梯远程监控系统的设计与实现
2012-09-29 21:35
地铁电梯远程监控系统的设计与实现
【摘 要】结合地铁电梯相关应用，通过对地铁电梯远程监控的发展意义以及地铁电梯远程监控系统的设计进行分析和介绍，促使未来城市轨道交通系统地铁电梯远程监控功能的设计和实施更加完善，实现提升地铁客运服务质量和水平。
【关键词】地铁电梯；远程监控；系统设计
1 前言
本文所述电梯均指动力驱动，利用沿刚性导轨运行的箱体或者沿固定线路运行的梯级（踏步），进行升降或者平行运送人、货物的机电设备，包括载人（货）电梯、自动扶梯、自动人行道等。
目前，电梯不仅广泛应用于我国城市高层建筑，而且随着我国城市现代化进程加快和人们日益提高的安全、可靠、便捷、舒适的出行需求，电梯也被广泛应用于地铁等公共场所，用于承担大客流运输与客流疏散。然而，地铁电梯数量多、分布散，使用管理维修人员较少，无法及时全面了解电梯运行状况，电梯故障发生时无法及时响应，大大延误电梯“就医”时间和电梯专业维修人员“诊断”处理时间，甚至可能危及乘客人身和财产安全。如何避免这种现象的发生，近年来，国内的很多电梯制造商和科研院所都进行了积极的探索和研究，并通过现代的通讯技术和网络系统的综合应用，电梯远程监控系统应运而生，有效地解决了对电梯实施全面实时监控的技术难题。
2地铁电梯远程监控的发展意义
随着计算机、通讯和网络技术不断发展以及远程监控系统的安全相关应用和非安全相关应用，因其高可靠、实时、监控容量大、易用和廉价在各行各业得到青睐和广泛应用，电梯行业也不例外。如今，电梯已全面步入人们生活，地铁电梯安全日益倍受关注。地铁电梯系统是仅次于列车运载系统的重要客运媒介，发展地铁电梯远程监控系统极其重要，意义重大。地铁电梯远程监控系统通过对地铁电梯进行全面的实时监控、数据采集、综合分析与控制，不仅可以降低乘客人身伤害或财产损失风险的发生几率，最大程度遏制事故范围扩大，而且可最大限度满足用户安全监管工作的不同需求，监督机制更为科学，还能显著提高维修的时效性，实现故障早预告、快速做出应急响应、及时组织故障排除，减少了时间和人力成本，同时还可为电梯事故定责定性提供资料。
城市是人群生活和聚居的重要场所，火灾已上升为现代都市最主要的灾害之一，越来越受到人们的重视和关注。据相关数据记载，随着我国新型企业以及第三产业的蓬勃发展，火灾隐患越来越严重，防火形势极不乐观。从火灾发生分布来看，在人口聚集较多的密集场所，发生火灾的几率最高，造成的损失也最大，并呈上升趋势。火灾发生原因很多，或许在某种程度上可完全归咎于没有采取适宜的监控措施，才导致了对人身安全造成威胁的事情。因而远程监控系统更显得意义重大，作用明显。
作为公共场所的地铁显然是火灾的高危场所。因受地铁车站条件限制，特别是设计为一级负荷供电的自动扶梯在发生火灾时还将担负客流疏散职责。那么，及时采取适宜措施控制电梯参与疏散运行，地铁电梯远程监控系统必将发挥不可或缺的关键作用。因此，针对地铁投入提供更多的关注、支持和控制，宣传树立现代消防意识，使人们认识到拥有配套、完整、安全的远程监控系统是极大保障人身安全的重要举施。建设城市地铁远程监控系统，充分利用远程监控系统的高效性应对自然灾害特别是火灾，实施最佳组织和最优选择，可以在最短的有效紧急疏散时间内完成紧急疏散，最大程度地降低地铁所受自然和人文灾害损失。同时，充分利用其预防预警功能还可以在最大程度上对可能造成重大灾害的因素进行遏制，避免它们的发生，将灾害隐患消灭在萌芽状态，充分保障乘客安全出行。目前，对地铁电梯远程监控系统的建设和实施使用，已被列为衡量一个城市消防工作信息化管理的一个重要的标志，更应该组织做好相关单位的指导工作，为我国的城市现代化安全建设竭尽所能、奉献智慧和力量。
综上所述，发展地铁电梯远程监控系统具有重大的经济意义和人文意义。
3地铁电梯远程监控系统的设计
3. 1 监控系统功能要求
在城市化地铁建设进程中，地铁业主不断调整自己切实需求，通过对以下主要功能的实施和完善必将对地铁电梯远程监控系统起到积极的推动作用。目前，地铁电梯远程监控系统功能主要包括：1） 地铁电梯远程监控系统应可完成对电梯运行状态的实时有效监测与监控；2） 地铁电梯远程监控系统应能提供图像信息，将传统分布式现场监管更改为远程集中监控，同时还可为事故调查提供证据；3）地铁电梯远程监控系统应能提供声光、"飞信"实时报警的功能，及时传递信息，方便电梯专业维修人员在最短的时间内做出响应；4） 地铁电梯远程监控系统应具有预处理能力，通过对监测到的实时数据进行归纳、整理、总结和计算，给现场人员提供合理的应对处理策略或指引，方便故障排查，使故障处理更为彻底，有效缩短维修时间；5） 地铁电梯远程监控系统应在出现紧急情况时能按事先确定的控制策略，实现自动或提示人为介入对电梯进行有效的控制；6） 地铁电梯的远程监控系统应能采集并存储电梯正常和故障状态时的相关信息，方便专业技术人员查询、分析、调整和事前处理，避免事故的发生；7）地铁电梯远程监控系统要具备自动打印和报表功能；8） 地铁电梯远程监控系统需要具有较强的抗干扰能力，能不受干扰地完成对地铁电梯的监控，避免不必要的事故发生。
3. 2 系统设计原则
3.2.1 可靠稳定性原则
所谓可靠性和稳定性原则指采用容错冗余设计和开发结构，选择成熟的技术和产品，保证系统性能稳定、安全可靠，尽可能减少故障的发生。无论工作环境恶劣与否，系统均可长期、正常、稳定地工作。
3.2.2 兼容性原则
为便于管理维护，应在系统设计和地铁建设初期，总体协调各供应商结合相关国际标准或工业标准提供开放协议。架构开放综合监控系统，开展系统共性研究，使系统不仅能纳入除电梯之外设备的监控，还应能满足地铁业主不同时期的不同需求。
3.2.3 先进性原则
当今信息社会，新技术、新产品层出不穷，先进性是系统建设的愿景。先进新技术的使用不仅可对我们的生活方式带来极大的影响，而且还能提高工作效率。因此，充分考虑现在和未来扩充换代需求，在投资费用许可的情况下，应当充分利用现代最新技术，最可靠的成果，以便使系统在尽可能长的时间内与社会发展相适应。
3. 2. 4 经济性原则
经济性，顾名思义就是用低廉的投入换取最大的效用、经济效益和最优质的服务，即性价比高。
3. 3 系统架构
为全方位满足监控系统功能要求，地铁电梯远程监控系统应具有图像、状态的监视监测和远程控制。目前，地铁远程图像监控系统基本采用传统的CCTV，利用地铁独立网络进行图像传输，系统结构单一，本文不再赘述。地铁综合监控系统ISCS 包含设备与环境监控子系统 BAS 和火灾子系统 FAS。作为 ISCS 一个组成部分，地铁电梯远程监控系统毫无例外也由前端设备、传输设备和远程控制中心（客户端）三大子系统组成。子系统实现方式多样性，导致系统架构形式也不尽相同。由于地铁相对独立且对信息安全极为重视，通常地铁综合监控系统架构如图 1 所示。
前端设备主要负责数据采集。在地铁电梯远程监控系统中，前端设备一般采用远程 I/O、现场总线（如 CC_LINK、PROFIBUS、CANBUS 等）和 PLC，通过硬线（干接点）连接方式，实现对电梯运行状态实时监测、数据采集和必要的自动控制或人为干预远程控制，而不必为电梯控制系统所用通讯协议各不相同而倍感“焦虑”，电梯接口分界如图 2 所示。
传输设备：在我国，虽然公共电话线路以及网络线路普遍应用，但作为特种设备的电梯直接涉及到乘客人身安全和财产安全，要求地铁电梯远程监控系统更为安全、抗干扰性更强，杜绝可能遭到黑客攻击的安全隐患，因此，适宜采用地铁相对独立自成系统的双环冗余光网络。光纤交换机是一种高速的网络传输中继设备，同普通交换机一样，也是一种基于网卡的硬件地址 MAC 识别，能完成封装转发数据包功能的网络设备。交换机可以“学习”MAC 地址，并把其存放在内部地址表中，通过连接在不同网段上的数据帧的始发者和目标接收者之间建立临时的交换路径，并且找到网络中数据传输最合适的路径，提供两个网络节点间独享的信号通路，使数据帧直接由源地址发送至目的地址。光纤交换机因采用了光纤电缆作为传输介质，较普通交换机而言速度更快、抗干扰能力更强。
远程控制中心（客户端）：地铁电梯远程监控系统的监控中心，可以向所有的用户提供一个标准化的监控窗口，通过监控中心的监督和设置，可以提供对指定位置指定电梯的运行情况和状态一个全方位的参考。对于发生故障的电梯可以及时地对其监控，避免乘客的使用，并及时通知维修人员对“问题”电梯进行专业维修，最大限度保障乘客安全和提高出行效率。
3. 4地铁电梯远程监控系统测试与试验
地铁电梯远程监控技术在国外已经比较成熟，值得我国地铁行业借鉴和学习，通过前沿技术综合分析、可行性论证，引用成功经验、具有先进成熟的高新技术到地铁电梯建设中。地铁电梯远程监控系统测试或试验主要集中在系统功能和性能、通信和协议两个方面。然而，不同地铁其对地铁电梯关注侧重点不尽相同，地铁业主应结合用户需求书和相关招标文件要求组织全面测试与试验。
对于如何圆满完成地铁电梯远程监控系统一致性检查和符合性测试任务，我们应事先充分分析系统跟踪边界条件和可能失效区域，未雨绸缪，谋而后动。根据测试内容和要求，厘清系统监控与现场设备的对应关系，编制测试实施方案，明确各参与方职责 -- 测试 -- 分析 -- 显示 -- 评估，生成报告。本文主要关注测试而忽略其他。地铁电梯远程监控系统测试实施建议由综合监控系统承包商牵头，电梯承包商须进行无偿配合，共同验证，测试程序及测试报告由综合监控系统承包商提交。测试应包含但不限于以下方面的内容：软件协议测试、点对点测试、目视检查、通信测试、端对端测试、功能测试、性能测试以及系统间联动测试。
4结语
随着经济和信息化的飞速发展，地铁电梯远程监控系统的广泛应用和不断发展，必然会为城市现代化建设做出贡献。通过对地铁电梯远程监控系统的发展意义以及系统设计方面的分析、探讨和研究，必将使电梯远程监控系统更上一层楼。
【参考文献】
【1】李晓刚，刘剑，孟彬.电梯远程监控系统的现状与研究方向[J].中国电梯，2009（8）：13-15.
【2】赵硕，李长荣.电梯控制系统设计策略[J].齐齐哈尔大学学报，2008（10）：24-25.
【3】张文亚，蔡丽，梁自译，谭民.CDMA 无线通信在远程监控系统的应用[J].微计算机信息，2010（4）：19.
【4】任葛荣，朱宁西.基于 RTX51Tiny 的电梯控制器设计[J].电子产品世界，2011（5）：23-26.
【5】王飞，赵国军，夏红锋.直流无刷电动机在电梯门机系统中的设计和应用[J].仪器仪表用户，2009（1）：44-45.
