【正文】 基于以太網(wǎng)的電梯遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文目　　錄摘　要 IAbstract II第一章 緒 論 1 1 2 4 5 5第二章 電梯遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)硬件概述 7 7 7 7 7 8 8 8第三章 電梯遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 9 9 9 10 10 11 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)介紹 14 14 18 25 26第四章 系統(tǒng)調(diào)試 31 31 31 32 32 33 33 33 34 35 36 37結(jié)語 39參考文獻(xiàn) 40致謝 42附錄1：VI層次結(jié)構(gòu) 43南京工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第一章 緒 論高層建筑的大量涌現(xiàn)，帶動(dòng)了電梯行業(yè)的飛速發(fā)展，電梯也日益深入到人們的日常生活當(dāng)中，作為重要的交通工具得到了廣泛的應(yīng)用。電梯屬于特種設(shè)備，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，安全運(yùn)行可靠性要求高[1]。保證電梯安全可靠運(yùn)行，是電梯用戶關(guān)心的焦點(diǎn)。國家也出臺(tái)了一系列強(qiáng)制規(guī)范，針對(duì)電梯生產(chǎn)、安裝、運(yùn)行、維修、改造、保養(yǎng)等過程進(jìn)行監(jiān)管[2]。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和通訊技術(shù)的發(fā)展以及互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的普及，通過專用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用已日益廣泛，電梯的遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)便是其中一例[3]。電梯遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)(Remote Elevator Monitoring System，REMS)，是指某個(gè)區(qū)域(一幢大樓，一群大樓，一個(gè)小區(qū)，一個(gè)城市等)中安裝多部電梯后，對(duì)這些電梯進(jìn)行集中遠(yuǎn)程監(jiān)控，并對(duì)這些電梯的數(shù)據(jù)資料進(jìn)行管理、維護(hù)、統(tǒng)計(jì)、分析、故障診斷及救援。其目的是對(duì)在用電梯進(jìn)行遠(yuǎn)程維護(hù)，遠(yuǎn)程故障診斷及處理，故障的早期診斷與早期排除，以及對(duì)電梯的運(yùn)行性能及故障情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與分析，并在分析的基礎(chǔ)之上選擇合理的運(yùn)行方案[4]。總之安全可靠、運(yùn)行穩(wěn)定、界面友好、管理便捷已經(jīng)日益成為如今電梯監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展的主流方向。目前國內(nèi)對(duì)電梯的維護(hù)與管理主要采用的是定期上門保養(yǎng)，發(fā)生故障時(shí)電話召修的傳統(tǒng)方式，但這種方式越來越不適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展要求。由于電梯數(shù)量巨大，分布廣泛，運(yùn)行資料庫缺乏，遇到故障時(shí)只能手動(dòng)報(bào)警，查找分析故障原因，恢復(fù)運(yùn)行的時(shí)間久，有些積累、漸進(jìn)性的問題沒有被發(fā)現(xiàn)而沒有得到及時(shí)有效的處理，積累到最后會(huì)產(chǎn)生較嚴(yán)重的后果。傳統(tǒng)的定期檢查方法已經(jīng)明顯不符合電梯快速發(fā)展的要求。不能及時(shí)地提供對(duì)電梯日常運(yùn)行的記錄和監(jiān)測(cè)資料，增加了分析與排除故障的難度，大大延長了維修的時(shí)間。電梯的遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)正是基于以上原因而出現(xiàn)的，電梯遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)是隨著計(jì)算機(jī)控制技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生的電梯控制領(lǐng)域的前沿技術(shù)。電梯遠(yuǎn)程監(jiān)控則能夠很好的解決這些問題。電梯遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)充分融合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、智能控制技術(shù)的各項(xiàng)優(yōu)勢(shì)，可實(shí)現(xiàn)基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的電梯遠(yuǎn)程監(jiān)控及故障診斷。通過遠(yuǎn)程監(jiān)控，使得現(xiàn)場(chǎng)利用數(shù)據(jù)采集器采集到的數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)程傳輸，使位于遠(yuǎn)程的計(jì)算機(jī)獲得電梯的運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)電梯的狀態(tài)，采集電梯運(yùn)行參數(shù)，實(shí)現(xiàn)故障的早期預(yù)告和排除[5]。對(duì)電梯發(fā)生的故障及時(shí)進(jìn)行處理，甚至可以根據(jù)電梯運(yùn)行的狀態(tài)預(yù)測(cè)可能出現(xiàn)的故障，提前發(fā)出警告，并將其排除在發(fā)生之前，變被動(dòng)維護(hù)為主動(dòng)，保證電梯的正常運(yùn)行[6]。遠(yuǎn)程監(jiān)控可以克服地理位置等因素對(duì)電梯管理的影響，節(jié)約管理資源，提高維修效率，降低電梯故障發(fā)生率和維保費(fèi)用。遠(yuǎn)程電梯監(jiān)控使得電梯的運(yùn)行更加人性化，成為安全舒適的交通工具。以太網(wǎng)出現(xiàn)于1975年，于1990年正式成為ISO/。在這期間，以太網(wǎng)從最初的10Mbps以太網(wǎng)，發(fā)展到100Mbps快速以太網(wǎng)和交換式以太網(wǎng)，直到發(fā)展到千兆以太網(wǎng)和光纖以太網(wǎng)。開始以太網(wǎng)只有10Mbps的吞吐量，使用的是帶有沖突檢測(cè)的載波偵聽多路訪問（CSMA/CD，Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection）的訪問控制方法，這種早期的10Mbps以太網(wǎng)稱之為標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)。以太網(wǎng)可以使用粗同軸電纜、細(xì)同軸電纜、非屏蔽雙絞線、屏蔽雙絞線和光纖等多種傳輸介質(zhì)進(jìn)行連接，并且在IEEE ，為不同的傳輸介質(zhì)制定了不同的物理層標(biāo)準(zhǔn)，在這些標(biāo)準(zhǔn)中前面的數(shù)字表示傳輸速度，單位是“Mbps”，最后的一個(gè)數(shù)字表示單段網(wǎng)線長度，基準(zhǔn)單位是100m。隨著網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)技術(shù)已難以滿足日益增長的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量的速度需求?？焖僖蕴W(wǎng)與原來在100Mbps帶寬下工作的FDDI相比它具有許多的優(yōu)點(diǎn)，最主要體現(xiàn)在快速以太網(wǎng)技術(shù)可以有效的保障用戶在布線基礎(chǔ)實(shí)施上的投資，它支持5類雙絞線以及光纖的連接，能有效地利用現(xiàn)有的設(shè)施?？焖僖蕴W(wǎng)的不足其實(shí)也是以太網(wǎng)技術(shù)的不足，那就是快速以太網(wǎng)仍是基于CSMA/CD技術(shù)，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載較重時(shí)，會(huì)造成效率的降低，當(dāng)然這可以使用交換技術(shù)來彌補(bǔ)。 千兆以太網(wǎng)技術(shù)作為最新的高速以太網(wǎng)技術(shù)，給用戶帶來了提高核心網(wǎng)絡(luò)的有效解決方案，這種解決方案的最大優(yōu)點(diǎn)是繼承了傳統(tǒng)以太技術(shù)價(jià)格便宜的優(yōu)點(diǎn)。千兆技術(shù)仍然是以太技術(shù)，它采用了與10M以太網(wǎng)相同的幀格式、幀結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、全/半雙工工作方式、流控模式以及布線系統(tǒng)。由于該技術(shù)不改變傳統(tǒng)以太網(wǎng)的桌面應(yīng)用、操作系統(tǒng)，因此可與10M或100M的以太網(wǎng)很好地配合工作。升級(jí)到千兆以太網(wǎng)不必改變網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序、網(wǎng)管部件和網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，能夠最大程度地保護(hù)投資。此外，IEEE標(biāo)準(zhǔn)將支持最大距離為550米的多模光纖、最大距離為70千米的單模光纖和最大距離為100米的同軸電纜。萬兆以太網(wǎng)規(guī)范包含在 IEEE 標(biāo)準(zhǔn)的補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn) IEEE 中，它擴(kuò)展了 IEEE 協(xié)議和 MAC 規(guī)范，使其支持 10Gbps的傳輸速率。開放的以太網(wǎng)是20多年來發(fā)展最成功的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，并導(dǎo)致了一場(chǎng)信息技術(shù)的革命[7]。以太網(wǎng)是現(xiàn)有局域網(wǎng)采用的最通用的通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)定義了在局域網(wǎng)中采用的電纜類型和信號(hào)處理方法[8]。以太網(wǎng)是建立在CSMA/CD機(jī)制上的廣播型網(wǎng)絡(luò)，以太網(wǎng)中節(jié)點(diǎn)都可以看到在網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送的所有信息。當(dāng)以太網(wǎng)中的一臺(tái)主機(jī)要傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，它將按如下步驟進(jìn)行：1）監(jiān)聽信道上是否有信號(hào)在傳輸。如果有信號(hào)在傳輸，表明信道處于忙狀態(tài)，就繼續(xù)監(jiān)聽，直到信道空閑為止； 2）若沒有監(jiān)聽到任何信號(hào)，就傳輸數(shù)據(jù) ；3）傳輸?shù)臅r(shí)候繼續(xù)監(jiān)聽，如發(fā)現(xiàn)沖突則執(zhí)行退避算法，隨機(jī)等待一段時(shí)間后，重新執(zhí)行步驟1）。當(dāng)沖突發(fā)生時(shí)，涉及沖突的計(jì)算機(jī)會(huì)發(fā)送返回到監(jiān)聽信道狀態(tài)。每臺(tái)計(jì)算機(jī)一次只允許發(fā)送一個(gè)包，一個(gè)擁塞序列，以警告所有的節(jié)點(diǎn)；4）若未發(fā)現(xiàn)沖突則發(fā)送成功，所有計(jì)算機(jī)在試圖再一次發(fā)送數(shù)據(jù)之前，（以10Mbps運(yùn)行為例）。沖突的產(chǎn)生是限制以太網(wǎng)性能的重要因素，早期的以太網(wǎng)設(shè)備如集線器是物理層設(shè)備，不能隔絕沖突擴(kuò)散，限制了網(wǎng)絡(luò)性能的提高。而交換機(jī)作為一種能隔絕沖突的二層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，極大的提高了以太網(wǎng)的性能。正逐漸替代集線器成為主流的以太網(wǎng)設(shè)備。通過在交換機(jī)上劃分VLAN和采用三層的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備－路由器解決了沖突的產(chǎn)生和控制網(wǎng)絡(luò)中廣播流量的問題。以太網(wǎng)支持的傳輸介質(zhì)為粗同軸電纜、細(xì)同軸電纜、雙絞線、光纖等，其最大的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、易被人們所掌握，所以深受廣大用戶歡迎[9]。以太網(wǎng)星型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)管理方便、容易擴(kuò)展，需要專用的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備作為網(wǎng)絡(luò)的核心節(jié)點(diǎn)、需要更多的網(wǎng)線、對(duì)核心設(shè)備的可靠性要求高。采用專用的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，如集線器或交換機(jī)，作為核心節(jié)點(diǎn)，通過雙絞線將局域網(wǎng)中的各臺(tái)主機(jī)連接到核心節(jié)點(diǎn)上，這就形成了星型結(jié)構(gòu)。星型網(wǎng)絡(luò)雖然需要的線纜比總線型多，但布線和連接器比總線型的要便宜。此外，星型拓?fù)淇梢酝ㄟ^級(jí)聯(lián)的方式很方便的將網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展到很大的規(guī)模，因此得到了廣泛的應(yīng)用，被絕大部分的以太網(wǎng)所采用。以太網(wǎng)是構(gòu)建電梯遠(yuǎn)程監(jiān)控的理想平臺(tái)?？焖僖蕴W(wǎng)極大提高了10Base－T以太網(wǎng)的傳輸速率，使得10Base－T以太網(wǎng)現(xiàn)有的應(yīng)用程序和網(wǎng)絡(luò)管理工具能夠在快速以太網(wǎng)上使用[10]。千兆位以太網(wǎng)是一種新型高速局域網(wǎng)，由于千兆以太網(wǎng)采用了與傳統(tǒng)以太網(wǎng)、快速以太網(wǎng)完全兼容的技術(shù)規(guī)范，因此千兆以太網(wǎng)除了繼承傳統(tǒng)以太局域網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)外，還具有升級(jí)平滑、實(shí)施容易、性價(jià)比高和易管理等優(yōu)點(diǎn)。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的成熟為電梯遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)創(chuàng)造了很好的平臺(tái)，數(shù)據(jù)可以很方便、快捷、安全的進(jìn)行傳輸。在保證數(shù)據(jù)完整性和安全性方面，提供了很好的平臺(tái)，可以很方便的實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸通信功能。虛擬儀器（virtual instrument）是基于計(jì)算機(jī)的儀器，計(jì)算機(jī)與儀器之間的密切結(jié)合是現(xiàn)在儀器發(fā)展的一個(gè)重要的方向。所謂的虛擬儀器，就是在以通用計(jì)算機(jī)為核心的硬件平臺(tái)上，由用戶自己設(shè)計(jì)、定義、具有虛擬面板、測(cè)試功能由測(cè)試軟件實(shí)現(xiàn)的一種計(jì)算機(jī)儀器系統(tǒng)[11]。常用的虛擬儀器的構(gòu)成方案如圖11所示。虛擬儀器的主要特點(diǎn)是可以盡可能采用通用的硬件，各種儀器的差別主要是軟件；可以充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)的能力，具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力，因而能夠做出具有強(qiáng)大功能的儀器；同時(shí)用戶還可以根據(jù)自己的需要定義和設(shè)計(jì)各種相應(yīng)的儀器。圖11 常用的虛擬儀器的構(gòu)成方案LabVIEW(laboratory virtual instrument engineering workbench)是一種圖形化的編程語言和開發(fā)環(huán)境，被廣泛的應(yīng)用于研究實(shí)驗(yàn)室、學(xué)術(shù)界和工業(yè)界。LabVIEW 是一個(gè)功能強(qiáng)大的軟件，為虛擬儀器設(shè)計(jì)者提供了一個(gè)便捷、輕松的設(shè)計(jì)環(huán)境[12]。LabVIEW盡可能利用工程技術(shù)人員所熟悉的術(shù)語、圖標(biāo)和概念，是一種面向終端用戶的開發(fā)工具，可以增強(qiáng)工程人員構(gòu)建自己的科學(xué)和工程系統(tǒng)的能力，可為儀器編程和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)提供便捷途徑。LabVIEW是一個(gè)功能強(qiáng)大且靈活的軟件，利用它可以方便地建立自己的虛擬儀器[13]。本系統(tǒng)使用的軟件平臺(tái)為LabVIEW。LabVIEW軟件具有強(qiáng)大的功能，內(nèi)置了便于應(yīng)用TCP/IP、ActiveX等軟件標(biāo)準(zhǔn)的庫函數(shù)，提供的通信方式有TCP、瀏覽器、RDA、和DataSocket四種方式。TCP/IP協(xié)議是網(wǎng)絡(luò)中使用的基于軟件的通信協(xié)議，包括傳輸控制協(xié)議TCP和網(wǎng)際協(xié)議IP，可使不同環(huán)境下不同節(jié)點(diǎn)之間彼此進(jìn)行通信，是連入Internet的所有計(jì)算機(jī)在網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行各種信息交換和傳輸所必須采用的協(xié)議[14]。而TCP/IP協(xié)議可以被LabVIEW軟件直接應(yīng)用的是傳輸層， LabVIEW提供了與TCP和IP協(xié)議相應(yīng)的功能函數(shù)。這樣用戶可直接調(diào)用TCP模塊中已發(fā)布的TCP VI及相關(guān)的子VI來完成流程的編寫，而無需過多考慮網(wǎng)絡(luò)的底層實(shí)現(xiàn)。利用其網(wǎng)絡(luò)通信工具包可以方便的進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信，圖形化的編程語言大大減小了系統(tǒng)開發(fā)的難度 [15]。電梯遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)是集地理信息、計(jì)算機(jī)控制和遠(yuǎn)程通訊技術(shù)于一體，通過安裝在電梯現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集器和