基于GPRS的電梯在線監(jiān)控系統(tǒng)的設計

摘要：由于信號在CAN總線中有效傳輸距離有限，為此對采用CAN總線技術的電梯遠程監(jiān)控系統(tǒng)，提出了一種基于嵌入式ARM處理器和GPRS無線通信技術的電梯遠程監(jiān)控系統(tǒng)的方案。通過由LPC2148和EM310組成的電梯終端將電梯的運行狀況和故障信息經(jīng)GPRS網(wǎng)絡及時發(fā)送到遠程監(jiān)控中心，然后經(jīng)由監(jiān)控中心上位機軟件的操作，實現(xiàn)了電梯的遠程監(jiān)控。解決了信號傳輸距離的問題。
關鍵詞：遠程監(jiān)控；GPRS；AT指令；EM310

目前我國電梯擁有量隨著高層建筑的增多而迅猛增長，為生產(chǎn)與生活提供了極大的便利。而如何保證每臺電梯都能夠可靠運行，及時發(fā)現(xiàn)故障和排除故障，已成為提高物業(yè)管理水平和電梯技術進步的關鍵所在。電梯運行質(zhì)量直接由監(jiān)控系統(tǒng)的功能決定，目前國內(nèi)電梯的集中監(jiān)控系統(tǒng)多采用固定傳輸或CAN總線現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集，而CAN總線最大傳輸距離為10 km，要在更大范圍內(nèi)實現(xiàn)電梯的集中監(jiān)控，就需要增加系統(tǒng)硬件設備。為此本文設計了一種基于GPRS技術的遠程電梯監(jiān)測系統(tǒng)。由于無線GPRS網(wǎng)絡具有永遠在線和傳輸速率高等突出特點，此外能在保證數(shù)據(jù)傳輸及時、準確的前提下，能將系統(tǒng)運行維護費用降低到最低。

1 GPRS簡介
GPRS是通用分組無線業(yè)務(General Packet Radio Service)的簡稱，是一種基于GSM系統(tǒng)的無線分組交換技術，提供端到端的、廣域的無線IP連接。GPRS在GSM系統(tǒng)中引入兩個新的網(wǎng)絡節(jié)點(GPRS服務支持節(jié)點SGSN和GPRS網(wǎng)關支持節(jié)點GGSN)并作軟件升級，能夠在終端設備和掛接在Internet上的服務器之間建立一條數(shù)據(jù)通信的鏈路。GPRS網(wǎng)絡的技術優(yōu)勢主要體現(xiàn)在兩個方面，用戶數(shù)據(jù)與無線網(wǎng)絡資源的結(jié)合和基于IP協(xié)議的數(shù)據(jù)透明傳送。與原有的GSM比較，GPRS在數(shù)據(jù)業(yè)務的承載和支持上具有明顯的優(yōu)勢：1)通過多個GSM時隙的復用，支持的數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾矢?，理論峰值達17 Kbps；2)不同的網(wǎng)絡用戶共享同一組GPRS信道，但只有當某一個用戶需要發(fā)送或接收數(shù)據(jù)時才會占用信道資源。這樣，通過多用戶的業(yè)務復用，更有效地利用了信道資源，特別適合突發(fā)性、頻繁的小流量數(shù)據(jù)傳輸，很好地適應數(shù)據(jù)業(yè)務的突發(fā)性特點；3)GPRS計費方式更加靈活，支持按流量計費；4)與無線應用協(xié)議(WAP)技術不同，GPRS能夠隨時為用戶提供透明的IP通道，可直接訪問Internet中的所有站點和資源；5)采用信道復用技術，每一個GPRS用戶都能夠?qū)崿F(xiàn)永遠在線；另外，GPRS還能支持在進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐瑫r進行語音通話等。

2 系統(tǒng)組成和原理
2．1 系統(tǒng)組成原理
基于GPRS的電梯監(jiān)控系統(tǒng)翻的組成結(jié)構(gòu)如圖1所示。系統(tǒng)由本地PLC、信息獲取終端、GPRS數(shù)據(jù)傳輸和遠程監(jiān)控中心組成。

首先由終端設備的嵌入式微控制器與本地PLC進行數(shù)據(jù)通信，獲得電梯的運行狀態(tài)參數(shù)，把獲得的這些數(shù)據(jù)進行處理，然后通過串口把處理結(jié)果以協(xié)議數(shù)據(jù)幀的格式通過GPRS模塊發(fā)送到GPRS網(wǎng)絡中。由于GPRS網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)都是基于IP協(xié)議的，且是互相連接的，終端的數(shù)據(jù)處理結(jié)果經(jīng)由GPRS網(wǎng)絡透明地傳送到遠程監(jiān)控中心。監(jiān)控中心主機接入Internet，有一個固定IP地址，先由終端登陸GPRS，獲得IP地址，然后將這個IP地址發(fā)給主機監(jiān)控中心。由于終端機的IP地址是GPRS內(nèi)網(wǎng)的IP地址，所以要經(jīng)過GPRS網(wǎng)絡的NAT服務器進行網(wǎng)絡地址轉(zhuǎn)換，才能實現(xiàn)主機和終端機之間的雙向通信。當主機監(jiān)控中心接收到終端機發(fā)送過來的IP地址，終端機和監(jiān)控中心的網(wǎng)絡就已連接通，監(jiān)控中心的查詢命令或控制命令也就可以通過互聯(lián)網(wǎng)和GPRS網(wǎng)發(fā)送到GPRS模塊中，再由GPRS模塊傳送到終端設備，對它們進行操作，從而在嵌入式平臺上實現(xiàn)對電梯的遠程監(jiān)控。