一、 系统描述

电梯预警救援车由电梯运行参数预警检测仪、车辆GPS定位仪、电梯运行数据采集统计分析中心、电梯检验检测工具、应急救援工具、专用移动车辆等部分构成。电梯运行采集仪集成高精度陀螺加速度传感器采用空间矢量向量机分析模式分析电梯的运行参数，包括电梯的启动、停止、开门、关门次数、运行时间，并通过DTU方式将数据传送到分析中心。车辆GPS定位仪将收集移动车辆的位置坐标并将数据通过以太网的方式传送到分析中心。分析中心通过以上信息系统分析单台电梯运行情况、保养鉴定情况及区域内电梯的分布情况，同时完成电梯的检验检测，对故障电梯进行紧急救援等功能。

1  系统开发环境

  硬件环境

●  台式电脑（PIII以上配置）

● 电梯运行参数预警检测仪

2         执行标准

RTCM统一标准的《NMEA-0183》GPS协议；

Q/QG 07-2017 《电梯预警救援车》企业标准；

3  主要功能

（1）电梯检测监查系统软件主要由两部分功能

① 接收车辆定位信息，可以从软件地图上看到电梯检测车的具体位置；

② 接收电梯运行参数数据，从软件上可以查看电梯的启动、停止、开门、关门累计次数以及电梯运行时间；同时用户可以根据使用情况通过软件对电梯运行参数预警检测仪进行设置，包括设置、读取检测仪的设备号；设置、读取检测仪的时间；对检测仪发送数据的时间间隔进行设置、读取；对检测仪的累计电梯运行参数（启动、停止、开门、关门次数以及运行时间）进行清零。

（2）电梯运行参数预警检测仪

安装于电梯轿厢上，检测电梯运行过程中的启动、停止、开门、关门次数，累计计算电梯启动、停止、开门和关门次数。电梯启动开始计时，电梯停止则停止计时，以此累计计算电梯运行时间。并把检测到的数据传送给上位机软件。接收上位机软件的指令进行功能设置。

（3）车辆GPS定位器

①卫星数量要求低

    设备上电后自动搜索对应的卫星信息，能够在最小5点卫星的情况下提供精确的位置信息。

②提供多种数据的输出

    本设备在接收卫星的位置数据，通过分析《NMEA-0183》协议，可以提供位置、速度、海拔和时间等信息。

UBLOX定位传感器已经在GPS定位监测中广泛应用，其通过陶瓷天线增益卫星信号，并结合了LEA-6和NEO-6两大GPS信号接收模块，大大提高了信号的接收强度。

③快捷定位能力

    本产品采用精确、快速的地震事件算法，能够在1s之内判断出地震事件是否发生，并立即输出触发信号，大大提高了地震感知报警工作站的响应时间。

（4）移动车辆

具备较强的通信功能和现场实时监控功能，能够准确接收采集系统提供的信息，并且具备现场实时采集电梯黑匣子功能、无线单兵图像传输功能、现场实时视频、数据采集功能，显示并接收受监控电梯现场状态，依据图像画面，维修人员能够准确分析判断故障，及时进行维修；车上装有各种电梯检测维修工具，并且可拖拽障碍物，能够及时有效对电梯进行全方位检测和维修；简易医疗自救工具和施工人员防护自救工具，能够应对维修电梯时维修人员偶遇的突发状况；车内有良好的生活和休息环境，能够现场办公，可提供现场全方位照明及电器综合控制功能，车辆底盘可电动调平。

4  产品测试

每一台电梯运行参数预警检测仪都必须经过严格的产品测试。具体测试内容如下：

（1）测试设备的准确性，电梯运行参数预警检测仪固定在测试用电梯的轿厢上，电梯正常运行，监测电梯的运行状况，根据上位机软件显示检测到的电梯运行参数，将参数与电梯的实际运行情况相对比，以此测试设备检测的准确性。

（2）与上位机软件通讯测试，电梯运行参数预警检测仪固定在测试用电梯的轿厢上，电梯正常运行，监测上位机软件的电梯运行数据更新情况，以此测试设备的通讯功能。

（3）报警功能测试，测试人员在电梯轿厢内按动报警警铃，本设备接收到报警信号后将报警信息传送给上位机软件，如软件界面出现报警信息则设备报警功能正常。

每一台车辆GPS定位设备都必须经过严格的产品测试。具体测试内容如下：

（1）定位精度测试：规定指定路线，并通过地图坐标计算沿线的GPS理论数据，然后设置设备将数据通过网口上传到指定电脑IP下，并记录所有由路线起点到终点上传的数据，最后做比对；

（2）定位稳定性测试：在同一点多次上传GPS定位数据，查看每次上传的数据浮动，及多次定位的数据信息的平均值与理论值的偏差；

（3）快捷定位时长测试：断电设备，等待10分钟，再次上电，查看定位数据再次上传所需要的时间；

5  系统的安装与调试

（1） 系统的安装

电梯运行参数预警检测仪采用3轴加速度传感器来检测电梯的状态，推荐安装于电梯轿厢顶部，保持紧固连接，保证设备和接触面的刚性连接，设备不能有大的倾斜（较小的倾斜仪器在上电时能够自学习）。

GPS定位仪采用UBLOX的GPS定位模块，需要外置接收增益天线用于对卫星信号的搜索。由于卫星信号为扩频信号，有良好的抗干扰能力和返回特性，但穿透能力一般，所以需要安装时注意信号接收天线应保持在空旷空间中。

（2） 产品的调试

1）      电梯运行参数预警检测仪应按照如下步骤调试：

①将仪器安装好后，给设备上电。

②打开上位机软件，监测电梯运行数据的变化情况；

③ 如果电梯运行数据变化与电梯实际运行情况相一致，说明产品运行正常。

2）GPS定位仪应按照如下步骤调试：

① 将仪器按照说明书的安装方式安装好后，给设备上电。

② 连接到设备指定的IP后，移动设备查看地图上的位置是否安装既定路线移动即可。

③ 如产品按照以上方式运行，说明产品运行正常。

二、系统结构

1、系统组成   

电梯预警救援车由电梯运行参数预警检测仪、车辆GPS定位仪、电梯运行数据采集统计分析中心、电梯检验检测工具、应急救援工具、专用移动车辆等部分构成。

2、系统工作流程

电梯预警救援车包括：电梯运行参数预警检测仪，中央处理器，统计系统和GPS定位器；电梯运行参数预警检测仪主要包括数据采集系统、数据处理系统、通讯系统、时钟电路等部分，加速度传感器芯片采集电梯加速度值，将数据传送给微控制器进行分析、处理，微控制器对处理过的加速度值进行判断，一旦确认电梯有启动或停止动作则将分别累计存数电梯启停次数，推算电梯开门、关门次数，并通过时钟芯片记录电梯运行时间，通过通讯系统将数据定时传送给上位机软件，完成对电梯运行参数的检测；统计系统与中央处理器电联接，并将信息发送至中央处理器；中央处理器确定电梯需要进行检测，通过GPS定位器，向与电梯距离最近的电梯检测汽车发送电梯的GPS定位信息。

3、系统硬件设计

（1）处理单元模块     

处理单元模块主要用于处理GPS定位上传的数据，跟踪设备移动，并根据不同要求提供多种处理方式。它采用avr微控制器，具有以下性能：

① 高性能，低功耗；

② 采用先进的RISC结构，指令执行速度快，性能稳定，可靠性高；

③ 硬件集成SPI和I2C接口；

④ 工作电压2.7－5.5V，对系统电源稳定性兼容力强。

（2）GPS定位模块 

GPS定位模块采用LEA-6与NEO-6两种信号接收模块联合工作方式，将扩频的卫星信号经过整理，调整后整理成符合NMEA-0183协议规则的有效数，送给处理单元。

GPS定位模块采用的是U-BLOX-6M模组，体积小巧，性能优异；并在内部增加放大电路，有利于无源陶瓷天线的快速搜星，自带的SMA接口，可以连接各种有源无源天线，适应能力强；并且加入充电后备电池，可以满足掉电保持后快速搜索星历的要求。

（4）网口数据终端

       设备集成网口模块，可实现TCP/IP协议模式上传数据，并允许配置指定的上传目标IP，最终实现网络传输。

（5）存储模块

          集成flash存储单元，用于保存实时星历和设备基础信息，实现在断电后保持卫星信息，用以完成GPS的快捷定位。

（6）加速度采集模块 

加速度采集模块主要用于采集电梯轿厢运动的加速度大小，将轿厢加速度转换成数字信号，送到处理单元。

加速度传感器采用先进的3轴MEMS加速度传感器，高精度、超低功耗，灵敏度达到 1000mV/g；在–40°C 到85°C温度范围内，具有0.05%/℃的温度灵敏度变化；输出数据速率为100 Hz时功耗低于2 μA，在运动触发唤醒模式下功耗为270 nA。该加速传感器既可测量动态加速度，又可以用来实现诸如重力加速度的静态测量，此时可以替代倾斜角传感器进行倾斜测量。

（7）时钟模块

时钟模块采用一种具有内置晶振、支持I2C总线的高精度实时时钟芯片。该芯片可保证时钟精度为±5ppm(在25±1℃下)，即年误差小于2.5 分钟；该芯片内置时钟精度调整功能，可以在很宽的范围内校正时钟的偏差(分辨力3.052ppm或1.017ppm)；通过外置的温度传感器可设定适应温度变化的调整值，实现在宽温范围内高精度的计时功能；内置串行NVSRAM为非易失性SRAM，擦写次数可达100亿次。内置充电电池,在电池满充的情况下可保证内部时钟走时超过一年时间。

（8）串口数据传输单元

    采用工业级的高性能、低功耗的无线数据传输模块，利用公用GPRS网络提供无线长距离数据传输功能，具备标准的SMA阴头天线接口，标准的SIM/UIM抽屉式用户卡接口，实现设备与上位机通讯功能。

4、系统软件设计

（1）软件特点  

系统采用B/S 架构方式,由浏览器、Web 服务器和数据库服务器三层组成。 客户端运行浏览器软件,以超文本形式(HTTP)向 Web 服务器提出访问数据库请求,Web 服务器将请求转为 结构化查询语言(Structured Query Language,SQL)并提交数据库服务器,数据库服务器根据请求处理数据然 后将结果返回 Web 服务器,Web 服务器将结果转化为 超文本标记语言(HTML)再返回客户端浏览器以网页 形式显示出来。

具备以下特点：

①系统开发、维护和升级经济、便捷;

②应用软件基于 Web 浏览器,提供了一致的用 户界面;

③良好的开放性,用户可在有网络覆盖的任意 地点使用系统;

④由于 Web 的平台无关性,B/ S 模式结构可任 意扩展;

⑤借助 Internet 提供灵活的信息交流和信息发布服务。

（2）软件功能：

采用阿里云服务器作为WEB服务的载体。云服务器构建于云端集群虚拟化技术之上
①安全性
云端资源调配可有效防御网络攻击，减弱ARP、DDOS攻击影响，并排除单点故障。
②高性能
云端大型服务器集群架构保障，实际计算资源在集群内弹性伸缩。
③容灾性
存储、备份分布于云端，可能是不同的物理机或是不同数据中心，遇到故障可实现短时间切换并恢复数据。
④扩展性
随时扩展、升级硬件配置，较大程度降低操作成本、减少经费投入。

⑤提供地图显示服务，精确显示每个电梯的安装地点。电梯检测车的运行路线等精确信息。

   ⑥电梯故障警报的及时接收、处理、分发功能。

⑦可对电梯档案信息、电梯故障档案信息等进行、编辑、修改、删除查询等操作。

⑧可存储、查询电梯上传的运行信息。

四、软件界面

图1  系统界面图

图2  电子地图

   图3  报警记录图

五、    应用前景

随着现代社会科技的发展，电梯作为高层建筑内的上下运输工具得到了迅猛的发展。人们正在享受电梯快捷服务的同时，对电梯乘坐的舒适性与安全性也提出了更为苛刻的要求。一台电梯在安装过程中，需要进行反复测试、调整，才能使电梯性能达到设计要求。电梯在服务期内进行维护，需要对电梯的使用情况有所掌握才能准确的对电梯进行检测与诊断。

我国在用的电梯数量已超过数百万台，大中城市里使用超过10年以上的“老旧”电梯比例大大增加，电梯老龄化，频繁运行加之维保工作不到位导致电梯安全事故时有发生，而目前市场上现有的电梯检测设备往往不具备检测电梯使用频率以及记录电梯运行时间的功能。近几年来，由于电梯维修以及监管措施上面的不到位，造成电梯安全事故层出不穷，给人民生命财产造成严重影响和损失，因此对电梯运行状态的实时监测、维保单位维修记录的实时监管、出问题后的快速反应和维修已经刻不容缓。因此，开发一个电梯预警救援车，为电梯检测人员提供方便、快捷、准确的仪器，对电梯的启动、停止、开门、关门、运行时间等参数进行准确监测是非常有必要的。

不断的各类电梯事故为我们敲响了警钟，必将带动我国电梯预警救援市场的发展。实验证明，电梯预警救援车具有高灵敏度、维修便携、人工低成本、电梯漏检率低等优势，且与国外同类产品相比，价格优势明显。相信随着产品的不断改进和完善，必然会成为我国电梯预警救援市场的又一领军型品牌，为人民生命财产安全和电梯预警救援研究工作做出更大的贡献。