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1、 . 电梯运行状态监控系统设计摘要实现电梯运行状态监系统设计的目标，综合测量数据并以多种方式传输。本系统采用传感器采集电梯运行数据，通过微处理器进行非常态数据分析，经由GPRS网络传输，局域网传输与485通讯传输多种方式实现电梯故障报警、困人救援、日常管理、质量评估、隐患防等功能。本文以电梯运行状态监控发展情况和现状为课题背景，论述了运行状态监控硬件的开发过程，主要完成课题中设计。首先介绍了运行状态监控系统的硬件框图。其次，介绍了每一部分的电路图的功能和电路图。另外，本文还介绍了STM32F107VCT6对于采集的数据进行实时采集、自动存储、即时显示、即时反馈、自动处理、自动传输。本文最后提出
2、了设计中的一些不足之处和对今后的一些要求。关键词：电梯运行状态监控，数据采集器，STM32F107VCT6 / ABSTRACTThe goal of the elevator is to design a data collector of remote elevator monitor system, enable it to transmit data through different methods. This topic is based on the scientific research project“remote elevator monitor system , usin
3、g sensors to get data, then send them toto analyze, transmit data through , Ethernet, wireless . Users could use these data to evaluate the quality of the elevator.This thesis introduces the hardware design of wireless remote elevator monitor systemwith the background of measuring embeddedsystem; ma
4、inly complete the design of hard ware design in the subject. Firstly introduces the current development of remote elevator monitor system. Secondly, this thesis introduces the overview of the data collector and the detail of each part. Then, introduced the method of using STM32F107VCT6 to analyze, s
5、tore, display and transmit real-time data.At the end of this thesis, some suggestions and improvements are stated.Keyword： The elevato runingstatus monitoring，Sdata collector，STM32F107VCT6目录摘要IABSTRACTII目录31 绪论511 课题研究的背景与意义51.1.1 电梯的发展51.1.2 研究意义61.2 研究现状与发展趋势713 研究目标与容82 电梯相关知识与传感器选择921电梯主要部件与原理92
6、.1.1 电梯的分类92.1.2 电梯的基本结构92.1.3 电梯的四大空间112.1.4 电梯基本工作原理1122 传感器的选择122.2.1 轿厢加速度传感器122.2.2 电流电压传感器122.2.3 转矩传感器142.2.4 振动传感器142.2.5 温度传感器153 电梯监控系统设计173.1 系统结构框图和原理图设计173.2 系统硬件183.2.1 CPU模块183.2.2 PL2303USB模块203.2.3 模数转换模块213.2.4 CAN总线模块213.2.5 EEPROM与JTAG模块223.2.6电源模块233.2.7液晶显示模块244 电梯监控系统软件设计254.1
7、 系统软件总体结构254.2 系统子程序流程274.2.1 系统初始化程序274.2.2 I/O数据采集子程序284.2.2 PL2303USB子程序294.2.3模数转换子程序31结论34参考文献35附录1：系统电路原理图37致381 绪论11 课题研究的背景与意义1.1.1 电梯的发展电梯进入人们的生活已经一百多年了。1854年，世界博览会在纽约水晶宫上举行，美国人伊莱沙格雷夫斯奥的斯首次向人们展示了他所发明得升降机。他站在装满货物的升降梯平台上，命令助手将平台拉升到观众都能看得到的高度，然后发出信号，令助手用利斧砍断了升降梯的提拉缆绳。令人惊讶的是，升降梯并没有坠毁，而是牢牢地固定在半空
8、中奥的斯先生发明的升降梯安全装置发挥了作用。“一切安全，先生们。”站在升降梯平台上的奥的斯先生向周围观看的人们挥手致意。谁也不会想到，这就是人类历史上第一部安全升降梯。这项发明彻底改写了人类对使用升降工具的认识。从那以后， “勇敢者的游戏” 不在包括搭乘升降梯了，在世界围广泛应用到升降梯。1889年12月，美国奥的斯电梯公司制造出了名副其实的电梯，它的动力采用直流电动机，卷筒上缠绕的绳索被蜗轮减速器带动，悬挂并升降轿厢。1892年，美国奥的斯公司开始采用按钮操纵装置，传统的轿厢拉动绳索的操纵方式被取代，为操纵方式现代化打开了历史之门。时代在改变、科学技术在发展、电梯也在不停进步，一百多年来，电
9、梯的材质由黑白到彩色，样式由直式到斜式，尤其是操纵控制上更是不断更新信号控制、手柄开关操纵、集选控制、人机对话、按钮控制等等，并联控制还出现在多台电梯上了，智能群控-双层轿厢电梯向人们展示出节省井道空间的方式，使运输能力不断提升的优势；为变节省了行人的时间变速式自动人行道扶梯也开始出现；不同形状半圆形、三角形、整圆形、扇形、半菱形的观光电梯则彻底改变身处其中的乘客的视觉感受。目前，以美国奥的斯公司为代表的各大著名电梯公司各自展自己独特的风姿，电梯新品的研发仍在不停地进行，并将维修和保养服务系统不断完善。主机节能、调频门控、复合钢带环保、智能远程监控、控制柜低噪音耐用每一款都集纳了人类在光学电子
10、、机械等领域最新科研成果，各种新型花样电梯不断问世，冰冷的建筑也从此开始散射出不一样的人性的光辉，使人们的生活从此不在单调。据统计，我国在用电梯34.6多万台，每年还以约5万6万台的速度增长。电梯服务中国已有100多年历史，而我国在用电梯数量的快速增长却发生在改革。开放以后，目前我国电梯技术水平已与世界同步。100多年来，中国电梯行业的发展经历了以下几个阶段：对进口电梯的维保、安装、销售阶段(19001949年)，这一阶段我国电梯拥有量仅约1100多台；独立自主，生产阶段、艰苦研制（19501979年），这一阶段我国共生产、安装电梯约1万台；行业快速发展阶段（自1980年至今），这一阶段我国共
11、生产、安装电梯约40万台。目前，我国已成为世界最大电梯生产的市场和最大的新装电梯国。1.1.2 研究意义科学技术的不断发展，国家标准的不断完善，迅速提高我国电梯安全水平。近年来，我国因电梯事故造成的人员伤亡稳中有降，万台电梯死亡率、万台电梯事故发生率持续下降，但电梯事故仍然经常发生。目前，全国平均每年发生的电梯事故大约有40多起。安全形势仍不容乐观。今后为了使电梯安全水平提高，需要电梯行业与质检系统共同努力不断进步，保驾护航我国经济社会快速发展，为社会经济做出贡献。然而，电梯的迅速增长带来了各种压力，电梯的安全使用与管理，直接关系到人民的生命财产安全，因此，对电梯的安装和使用实现规化、科学化管
12、理迫在眉睫。针对电梯这一现代化交通工具的性能和特点，还要实行科学化管理。一些发达国家在十几年前就开发应用了智能化电梯安全远程监控系统。所谓智能化电梯运行状态监控系统，集计算机控制、地理信息和远程通讯技术于一体，通过提前安装的传感器和信息网络系统，将分布在各处的故障信息和电梯运行状况与时传递并显示到监控中心的液晶显示上，从而实现对各处电梯运行状态监视和控制。国一些企业已开发出了多款具有远程监控系统，未来电梯肯定会普与该系统的应用。这些系统大部分基于GPRS/GSM或3G等无线网络基础，未来实际应用中传输方式会趋于多样化，多元化，价格更低，数据更快更可靠。现在的数据采集功能简单，无数据库管理功能，
13、只能进行简单的电梯运行状态监控、无维保质量管理监控功能，不能进行电梯故障的早期预警并且系统兼容性差只能针对少数梯种进行布控，且不能精确地对电梯故障进行分析、判断，无法准确给出电梯具体故障部位。因此电梯运行状态监控系统还有很大的发展空间。1.2 研究现状与发展趋势随着国民经济的快速发展和城市化进程步伐的不断加快，我国电梯的拥有量与日俱增，已成为全球最大的电梯市场。 电梯是一种非常繁忙垂直交通工具，在现代生产生活中发挥着不可替代的作用。但在高效服务的同时，难免遇到电梯运行中关人、夹人、蹲底、冲顶等一系列突如其来的问题，对乘客的人身安全造成极大的威胁。电梯运行的安全性越来越成为广大群众关注的热点问题
14、。如何保证每台电梯都能够安全、可靠、舒适的运行？一方面要通过改进设计、提高制造、安装质量来解决，而另一方面已越来越需要依靠完善的维修保养体系和先进的监控手段来解决，电梯远程监控系统就是在这种需求下应运而生3。目前国有一些企业已开发出了多款具有中国特色的远程监控系统，但由于这些系统均是基于GPRS/GSM或3G等无线网络基础，因此普遍存在着以下缺点：（1）由于中国网络的信号传输质量和带宽制约了电梯信息量传输，无法实时传输所需的电梯轿厢、机房等所需音视频信号。（2）系统采集的电梯实施运行信息是通过移动、联通或电信等无线通讯网络实现传输，故数据流量相当大，加之无线网络运营商的收费是按流量收费，使这种
15、电梯远程监控系统的运营成本高居高不下（运营费是按照手机通话时间和网络流量计费），无法实现24小时不间断监控。（3）功能简单，无数据库管理功能，只能进行简单的电梯运行状态监控，无维保质量管理监控功能，不能进行电梯故障的早期预警。（4）系统兼容性差，只能针对少数梯种进行布控，且不能精确地对电梯故障进行分析、判断，无法准确给出电梯具体故障部位4。而其发展可能会有以下两个趋势：（1）最高运行速度可变：根据载重量，自决定运行速度和加速度，以提高效率。（2）预选式群控：在乘客上电梯前，就根据乘客需要去的目的楼层分配电梯并告知乘客应乘坐哪台电台，这样可以大幅提高电梯群运行效率，大幅节能。13 研究目标与容本课题的研究目标即是通过对电梯运行数据的分析，对电梯即将出现的故障做出预估并解决到来的故障和对已经出现的故障进行诊断和维修。论文对以下几方面做了研究工作。（1）针对当前民用电梯大幅增加，为弥补在传统的人工定检方式检验电梯时的不足，本系统提运行状态监测系统目前只适用于居民住宅小区的电梯设备。将长期在线检测与传统的电梯离线检测方式相结合，在管理检测、维修服务、小区监控三
