虚拟仪器技术的电梯安全监控与报警系统的设计[160515226144682]

近年来，随着高层建筑的增多，电梯作为方便人们的工具，也变得越来越普及。但是现在电梯市场进行安全监控的装置，成本比较高，不适合在中小型电梯中推广使用。因此，设计一个对电梯的安全状态进行低成本且有效的监控系统有着重要的意义。本次设计是利用虚拟仪器技术来对电梯的运行状态进行监管。虚拟仪器技术视觉开发模块拥有大量的专业化控件和函数库，搭配电梯里的摄相机，可以实现对电梯运行状态高效准确地监控预警。此外，系统易修改，可添加一些其他的常见功能，如计算电梯内人数、人脸识别等。相信通过录入的功能增多，系统会变得更加的完善。
目录
1.绪论 1
1.1课题研究的背景和意义 1
1.2研究现状分析 1
1.3课题研究的主要内容 2
1.4 对环境和社会可持续发展的影响 3
1.5 论文的组织结构 3
2.系统总体方案设计 4
2.1电梯情况介绍与系统需求分析 4
2.1.1电梯情况介绍 4
2.1.2系统需求分析 4
2.2系统总体设计方案 5
2.3.系统硬件选型 5
2.3.1 摄像机选型 6
2.3.2 通讯模块选型 6
3.系统软件模块设计 9
3.1系统主程序设计 9
3.2 视频读取 11
3.3 故障条件设计 11
3.4 图像裁剪模块 13
3.5数字识别模块 15
3.6人机通信模块 16
3.6.1 GSM协议简介 17
3.6.2 程序参数设置 17
3.6.3 生成应用程序 18
3.7 本章小结 19
4.调试和运行结果 20
4.1硬件调试 20
4.2 软件调试 21
4.3 运行结果 23
5.总结和展望 25
5.1 总结 25
5.2 展望 25
参考文献 27
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1.绪论
1.1课题研究的背景和意义
根据最新数据统计，我国电梯产量一共有81万台，其中约有7.8万台出口，2.5万台更新改造，另外还有1.4万台作家用电梯，电梯运行总量增加到了69万台，保有量为562.7万台，可以说是一个很大的数字。我国发生电梯事故地区分布图如图1.1所示。
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图1.1 我国电梯事故地区分布
由图可以看出，经济越发达的地区，电梯使用的数量越多，其事故伤亡率也越高，其中大多数都是电梯机械故障导致的。据统计，2016年一年，全国发生的电梯事故一共有48起，死亡人数为41人，另外还有超过20个人在这些事故中受伤。可以看出，事故发生的几率和事故后死亡的人数与之前相比，都有下降，不过因为死亡率高，所以每次发生都会引起社会的广泛关注。据分析，很多事故伤亡是可以通过及时抢救避免的，而这么高的伤亡率，也说明目前电梯的监管系统存在着问题。
到目前为止，中国市场仍然是全球最大的市场，也是最好的市场，我国乘坐电梯的总人数每天可高达上亿人次，这是一个很庞大的数字，所以说，开发更好的监管系统来降低电梯事故伤亡已经成为一个非常重要的问题。
1.2研究现状分析
以前的电梯监控系统，很多是利用继电器、接触器电路来实现逻辑监控。而继电器和接触器体积很大，放电比较严重，寿命也不长，浪费了大量的人力物力。另外，随着建筑物楼层数的增加，这种大规模的监控系统设计和安装也会有很多麻烦。可以看出传统的电梯监控方法不会长久，将会被新型方法给淘汰。
近些年来，已经有一些由微机监控的电梯相继推出，完善了电梯的监控性能。这类系统在智能监控方面有较强的功能，但其他方面的缺点也比较突出。首先，这些系统都比较复杂，且抗干扰能力也很令人担忧，一旦问题出现，很少有维修人员能够快速维修好。其次，从推广性来考虑，专门设计的监控装置，成本比较高，不适合在中小型电梯系统中推广使用。
本课题是基于Labview设计出的，使用Labview与使用他编程方式相比较具有以下几个优点。（1）可以根据自己的需要灵活地定义仪器的功能，Labview提供大量的模块，这些模块各有各的功能，通过各个模块组合，用户可以实现多种功能，这对本设计以后添加新的功能具有重要的意义，而一些其他仪器，只有仪器厂商提供的特定功能，用户不可以进行更改。（2）虚拟仪器将程序的主体内容都放在了软件模块里，同时还提供了大量的仿真功能，因此用户有多种方式对实验过程进行数据采集、过程控制以及结果分析（3）本次设计主要是软件部分，硬件部分只有一个摄像机和SIM800，成本较低。（4）虚拟仪器具有丰富的通讯模块功能，可以方便地实现与外设和其他应用连接，也可以通过网络分享测得的数据，方便了用户对于电梯状态的监控。（5）虚拟仪器的开发简单且高效，可以节省大量的时间，并且维护费用也低。综上原因，本次设计选择用Labview作为软件设计平台。
1.3课题研究的主要内容
本课题是基于虚拟仪器技术的电梯安全状况监控与报警系统设计。该系统以Labview为软件核心与NI vision模块相结合，实现对电梯运行状态监控报警。研究的故障状态主要有三种，常开、常关、电梯门连续开关。当出现三种情况后，Labview通过SIM800模块发送英文短信，以实现报警。主要内容如下：
故障识别主要用到的是图像处理知识，即RGB图像灰度化、二值化、图像切割、背景差分法、数字识别等。采集的是视频文件，系统每秒截出一张照片，二值化与故障的图片对比，如果故障图片数值与实时监测的图片数值相符合，则两张图片相同，就能判断此时电梯所发生的故障类型。采集图像的时候需要对摄像头拍摄的角度做出要求。
报警部分主要是用Labview通信模块，Labview提供大量的人机通讯功能，程序里预先设置发送指令，设置好接收的手机号码，当系统检测到电梯此时正发生故障，会点亮布尔，程序通过SIM800发送短信报警。也可以根据VI生成一个EXE应用程序。通过软件识别故障，更加快捷有效，从而降低发生事故后的伤亡率。

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