CN104444683A - 基于混合天线技术的电梯安全监控预警系统及其方法 - Google Patents

Abstract

一种基于混合天线技术的电梯安全监控预警系统，涉及一种监控预警系统及方法，系统包括传感器模块、单片机模块、电源模块、显示模块、电机模块、定向天线收发模块、全向天线收发模块、远程服务器、监控系统。方法是传感器模块实时采集电梯运行工作状态和内环境数据，并将采集到的数据传输至单片机模块，单片机模块将该数据转成相应的格式通过定向天线收发模块发送至全向天线收发模块，全向天线接收模块将数据进行融合后向远程服务器传送，远程服务器接对数据进行处理、显示，对电梯出现的异常及时报警。本发明可实现电梯安全运行监控预警和保证电梯乘客人身安全，其传输速度快、传输距离远，传输质量高，成本低、功耗低，具用广阔的市场前景。

Description

基于混合天线技术的电梯安全监控预警系统及其方法

技术领域

本发明涉及一种电梯监控预警系统及其方法，特别是一种基于混合天线技术的电梯安全监控预警系统及其方法。

背景技术

随着城市化进程的快速发展，不管是公共场所、家庭小区、学校还是办公楼等，为了满足建筑设计的需要以及提高建筑楼层，电梯也成为一个不可缺少的安装设备，截至2013年，我国拥有电梯超过200万台，每年增长速度达到20%左右，同时有10%以上带病运行。可是在电梯使用过程中维护保养不到位、运行状态监控不及时以及缺乏安全预警和应急措施等原因，电梯事故屡有发生，影响了人民群众的生命安全，因此，政府和社会对电梯运行安全性越来越关注，电梯安全监控预警系统的设计具有实际的意义。目前电梯安全监控的方式主要使用基于嵌入式芯片、Zigbee技术等，基于嵌入式芯片通过以太网实现监控具有布线复杂、系统功耗大，较难完全实现不同信息的采集；Zigbee技术具有成本低、功耗低、数据传输快等特点，却有传输距离较近缺点。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种基于混合天线技术的电梯安全监控预警系统及其方法，在实现电梯安全运行监控预警和保证电梯乘客人身安全的同时，还使该系统具有成本低、功耗低、数据传输快、传输距离远的特点。

解决上述技术问题的技术方案是：一种基于混合天线技术的电梯安全监控预警系统，其特征在于：该系统包括：传感器模块、单片机模块、电源模块、显示模块、电机模块、定向天线收发模块、全向天线收发模块、远程服务器、监控系统；

所述电源模块的输出端分别与传感器模块、单片机模块、定向天线收发模块连接，所述传感器模块的输出端与单片机模块的输入端连接，单片机模块的输出端分别与显示模块、电机模块连接，单片机模块还与定向天线收发模块双向连接；所述的全向天线收发模块与远程服务器双向连接，远程服务器与监控系统双向连接。

本发明的进一步技术方案是：所述的监控系统包括PC机监控系统，该PC机监控系统与所述的远程服务器双向连接。

本发明的进一步技术方案是：所述的监控系统还包括手机监控系统，该手机监控系统与所述的远程服务器双向连接。

本发明的另一技术方案是：一种基于混合天线技术的电梯安全监控预警方法，传感器模块实时采集电梯运行时的工作状态数据和电梯内环境数据，并将采集到的数据传输至单片机模块，单片机模块将该数据转成相应的格式通过定向天线收发模块发送至全向天线收发模块，全向天线接收模块接收到数据，将数据进行融合后向远程服务器传送，远程服务器接收到数据后进行处理、显示，对电梯出现的异常及时报警，通知远程监控人员或电梯公司管理人员。

本发明的进一步技术方案是：该方法包括以下步骤：

S1．数据采集：

通过传感器模块实时采集电梯运行时的工作状态数据和电梯内环境数据，并将采集到的数据传输至单片机模块；

S2．预警判断：

单片机模块接收到传感器模块传输来的采集数据后，判断该采集到的数据是否超过设置的预警上限值，如果是，则以短信形式将出现异常的情况通知管理人员，并通过显示模块显示异常情况，还通过电机模块控制电梯暂停；如果否，则进入步骤S3；

S3．数据处理和发送：

单片机将数据转成适于无线传输的格式，并将该数据通过定向天线收发模块发送至全向天线收发模块；

S4．数据的融合：

全向天线接收模块接收到数据后，进行数据融合后向远程服务器传送；

S5．数据的保存及转发：

远程服务器接收到发送来的数据后将其保存在数据库中，并一直监听是否有监控系统发送来的读取指令；当远程服务器接收到监控系统发送来的读取指令时，把数据库中的数据转发至监控系统；

S6．数据的处理：

监控系统将接收到的数据进行处理、显示，对电梯出现的异常及时报警，通知远程监控人员或电梯公司管理人员。

本发明的更进一步技术方案是：在步骤S3. 数据处理和发送中，当单片机将数据转成适于无线传输的格式传输至定向天线收发模块时，定向天线收发模块根据GPRS定位精确计算与全向天线收发模块之间的距离，并根据该距离快速转动天线角度，将数据发送至全向天线收发模块。

由于采用上述结构，本发明之基于混合天线技术的电梯安全监控预警系统及其方法与现有技术相比，具有以下有益效果：

1．可实现电梯安全运行监控预警和保证电梯乘客人身安全：

由于本发明的系统包括传感器模块、单片机模块、电源模块、显示模块、电机模块、定向天线收发模块、全向天线收发模块、远程服务器、监控系统；其中传感器模块实时采集电梯运行时的工作状态数据和电梯内环境数据，并将采集到的数据传输至单片机模块，单片机模块将该数据转成相应的格式通过定向天线收发模块发送至全向天线收发模块，全向天线接收模块接收到数据，将数据进行融合后向远程服务器传送，远程服务器接收到数据后进行处理、显示，对电梯出现的异常及时报警，通知远程监控人员或电梯公司管理人员。因此，本发明可实现电梯安全运行监控预警和保证电梯乘客人身安全。

2．传输速度快、传输距离远，传输质量高：

本发明通过在单片机端采用定向天线收发模块，在远程服务器端采用全向天线收发模块进行发送和接收数据的混合天线技术，当单片机将数据传输至定向天线收发模块时，定向天线收发模块根据GPRS定位精确计算与全向天线收发模块之间的距离，并根据该距离快速转动天线角度，快速将数据发送至全向天线收发模块，其传输速度快、传输距离远，传输质量高。

3．可进行有效地预警：

当电梯运行过程中出现有不安全的状态时，能通过短信把电梯不安全的参数发送到指定管理人员的手机号码上，让管理人员第一时间掌握电梯内部的状态信息，以便及时采取有效的措施。

4．成本低、功耗低，操作简单：

本发明采用常用的传感器和普通元件，价钱便宜，功耗低，方法操作简单。

5．使用方便：

系统具有数据保存功能，可以查询到以往工作状态，给管理人员对电梯的维护提供分析数据。

6．具用实用性和广阔的市场前景：

本系统可以把产品稍加扩展和修改，应用到各个场合的监控，具有一定的实用性和广阔的市场前景。

下面，结合附图和实施例对本发明之基于混合天线技术的电梯安全监控预警系统及其方法的技术特征作进一步的说明。

附图说明

图1：实施例一所述本发明之基于混合天线技术的电梯安全监控预警系统的系统框图，

图2：实施例二所述本发明之基于混合天线技术的电梯安全监控预警方法的流程图。

具体实施方式

实施例一：

图1中公开的是一种基于混合天线技术的电梯安全监控预警系统，该系统包括：传感器模块、单片机模块、电源模块、显示模块、电机模块、定向天线收发模块、全向天线收发模块、远程服务器、监控系统；

所述电源模块的输出端分别与传感器模块、单片机模块、定向天线收发模块连接，所述传感器模块的输出端与单片机模块的输入端连接，单片机模块的输出端分别与显示模块、电机模块连接，单片机模块还与定向天线收发模块双向连接；所述的全向天线收发模块与远程服务器双向连接，远程服务器与监控系统双向连接。

所述的监控系统包括PC机监控系统和手机监控系统，该PC机监控系统和手机监控系统分别与所述的远程服务器双向连接。

实施例二：

一种基于混合天线技术的电梯安全监控预警方法，传感器模块实时采集电梯运行时的工作状态数据和电梯内环境数据，并将采集到的数据传输至单片机模块，单片机模块将该数据转成相应的格式通过定向天线收发模块发送至全向天线收发模块，全向天线接收模块接收到数据，将数据进行融合后向远程服务器传送，远程服务器接收到数据后进行处理、显示，对电梯出现的异常及时报警，通知远程监控人员或电梯公司管理人员。

该方法包括以下步骤（参见图2的流程图）：

S1．数据采集：

通过传感器模块实时采集电梯运行时的工作状态数据和电梯内环境数据，其中电梯运行时的工作状态数据包括：电压、电流、加速度、温湿度，电梯内环境数据包括烟雾、火焰、人体感应和有毒气体等；传感器模块将采集到的数据传输至单片机模块；

S2．预警判断：

单片机模块接收到传感器模块传输来的采集数据后，判断该采集到的数据是否超过设置的预警上限值，如果是，则以短信形式将出现异常的情况通知管理人员，并通过显示模块显示异常情况，还通过电机模块控制电梯暂停；如果否，则进入步骤S3；

S3．数据处理和发送：

单片机将数据转成适于无线传输的格式，并将该数据通过定向天线收发模块发送至全向天线收发模块；所述的适于无线传输的格式为：

cs1:00;cs2:00;cs3:0.00;cs4:0.00;cs5:000;cs6:0;cs7:0;cs8:0;

其中：各参数含义如附表1所示；

在本步骤S3中，当单片机将数据转成适于无线传输的格式传输至定向天线收发模块时，定向天线收发模块根据GPRS定位精确计算与全向天线收发模块之间的距离，并根据该距离快速转动天线角度，将数据发送至全向天线收发模块；

S4．数据的融合：

全向天线接收模块接收到数据后，进行数据融合后向远程服务器传送；

S5．数据的保存及转发：

远程服务器接收到发送来的数据后将其保存在数据库中，并一直监听是否有监控系统发送来的读取指令；当远程服务器接收到监控系统发送来的读取指令时，把数据库中的数据转发至监控系统；

S6．数据的处理：

包括PC机监控系统和手机监控系统在内的监控系统将接收到的数据进行处理、显示，对电梯出现的异常及时报警，通知远程监控人员或电梯公司管理人员；其中PC机监控系统主要是实现电梯工作状态和环境状态数据的显示和绘制，功能主要分为网络连接、数据库初始和显示、数据启动和停止功能、数据显示和曲线绘制；PC机使用时先进行网络连接，网络连接成功后，需要初始化数据库，再启动数据接收；当单片机发送数据包时将会Winsock控件的DataArrival事件，在事件处理程序中读取数据内容，再对数据进行处理后，在指定的位置进行显示，并进行预警检测；当采集到的数据超过设置的预警上限时，自动向远程监控管理人员发送报警消息。

所述的手机监控系统基于Android平台设计，以便使系统具有便捷性，让管理人员无处不在实时地进行电梯状态的监测。手机客户端发送和接收数据是通过Socket来实现，并且可以借助它可以实现处于同一网络的所有其它程序进行数据通信。要使应用程序能正常通信，就必须要知道服务器的主机IP地址。手机端监控系统就可以通过Socket进行数据的接收并处理。

附表1—单片机数据发送格式含义和数值表

字符串	字符含义	数值	字符串	字符含义	数值
						cs1	温度	具体的温度值	cs5	加速度	具体的加速度值
cs2	湿度	具体的湿度值	cs6	红外	1（有）或0（无）
						cs3	电压	具体的电压值	cs7	烟雾	1（有）或0（无）
cs4	电流	具体的电流值	cs8	火焰	1（有）或0（无）

Claims (6)

1.一种基于混合天线技术的电梯安全监控预警系统，其特征在于：该系统包括：传感器模块、单片机模块、电源模块、显示模块、电机模块、定向天线收发模块、全向天线收发模块、远程服务器、监控系统； 

所述电源模块的输出端分别与传感器模块、单片机模块、定向天线收发模块连接，所述传感器模块的输出端与单片机模块的输入端连接，单片机模块的输出端分别与显示模块、电机模块连接，单片机模块还与定向天线收发模块双向连接；所述的全向天线收发模块与远程服务器双向连接，远程服务器与监控系统双向连接。

2.根据权利要求1所述的基于混合天线技术的电梯安全监控预警系统，其特征在于：所述的监控系统包括PC机监控系统，该PC机监控系统与所述的远程服务器双向连接。

3.根据权利要求1所述的基于混合天线技术的电梯安全监控预警系统，其特征在于：所述的监控系统还包括手机监控系统，该手机监控系统与所述的远程服务器双向连接。

4.一种基于混合天线技术的电梯安全监控预警方法，其特征在于：传感器模块实时采集电梯运行时的工作状态数据和电梯内环境数据，并将采集到的数据传输至单片机模块，单片机模块将该数据转成相应的格式通过定向天线收发模块发送至全向天线收发模块，全向天线接收模块接收到数据，将数据进行融合后向远程服务器传送，远程服务器接收到数据后进行处理、显示，对电梯出现的异常及时报警，通知远程监控人员或电梯公司管理人员。

5.根据权利要求4所述的基于混合天线技术的电梯安全监控预警方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

S1.数据采集：

通过传感器模块实时采集电梯运行时的工作状态数据和电梯内环境数据，并将采集到的数据传输至单片机模块；

S2. 预警判断：

单片机模块接收到传感器模块传输来的采集数据后，判断该采集到的数据是否超过设置的预警上限值，如果是，则以短信形式将出现异常的情况通知管理人员，并通过显示模块显示异常情况，还通过电机模块控制电梯暂停；如果否，则进入步骤S3；

S3. 数据处理和发送：

单片机将数据转成适于无线传输的格式，并将该数据通过定向天线收发模块发送至全向天线收发模块；

S4. 数据的融合：

全向天线接收模块接收到数据后，进行数据融合后向远程服务器传送；

S5. 数据的保存及转发：

远程服务器接收到发送来的数据后将其保存在数据库中，并一直监听是否有监控系统发送来的读取指令；当远程服务器接收到监控系统发送来的读取指令时，把数据库中的数据转发至监控系统；

S6. 数据的处理：

监控系统将接收到的数据进行处理、显示，对电梯出现的异常及时报警，通知远程监控人员或电梯公司管理人员。

6.根据权利要求5所述的基于混合天线技术的电梯安全监控预警方法，其特征在于：在步骤S3. 数据处理和发送中，当单片机将数据转成适于无线传输的格式传输至定向天线收发模块时，定向天线收发模块根据GPRS定位精确计算与全向天线收发模块之间的距离，并根据该距离快速转动天线角度，将数据发送至全向天线收发模块。