本发明属港口升降机远程实时监控与信息管理及数据通信领域，尤其涉及一种升降机信息化监控管理系统。本系统是利用物联网技术和web技术相结合而开发的升降机信息化监控管理系统。
背景技术：
目前，我国已成为世界上港口和集装箱吞吐量最多、发展速度最快的国家，我国的港口在促进经济发展中扮演着极其重要的角色，而升降机作为港口的重要运输设备，其重要性和地位是不可替代的。但由于港口升降机大多是处于室外条件下工作的，工作环境比较恶劣，加之升降机的监管比较落后，若不能及时了解其运行状况或工作状态，那么，可能会存在较大的潜在危险或重大安全隐患。
随着计算机技术、网络技术以及物联网技术的迅猛发展，远程网络监控技术已经得到了广泛应用。在港口升降机运行过程中，许多物理量和技术参数需要实时监测和系统性管理，同时，又要使监控系统具有良好的交互性、较高的可靠性和可移植性的特点。
技术实现要素：
本发明旨在克服现有技术的不足之处而提供一种实时采集并传输升降机运行的详细数据信息，实现升降机的远程实时监控和管理，及时准确地了解升降机的运行状态，从而提高升降机设备的服务能力和安全性能的升降机信息化监控管理系统。
为解决上述技术问题，本发明是这样实现的。
升降机信息化监控管理系统，它包括数据通信系统、升降机运行状态监控系统、信息查询系统、故障统计系统、设备管理系统、系统备份以及系统设置管理。
所述数据通信系统负责升降机设备与监控系统数据库通信。
所述升降机运行状态监控系统负责升降机设备状态监控、PLC状态监控及变频器状态监控。
所述信息查询系统负责查询报警记录、检查记录及我的关注。
所述故障统计系统负责故障统计。
所述设备管理系统负责管理升降机设备、PLC和变频器。
所述系统备份负责系统数据备份。
所述系统设置管理负责用户管理、权限管理、港口管理、设备模板管理及厂商维护管理。
作为一种优选方案，本发明所述数据通信系统包括数据处理模块、GPRS通信模块及通信服务器；数据处理模块采用RS485串行通信标准完成与PLC、变频器和GPRS通信模块的数据传输，PLC和变频器定时向数据处理模块发送运行状态数据，由数据处理模将其打包为数据帧，再由GPRS通信模块将数据帧发送至通信服务器，通信服务器根据GPRS通信模块已设置的IP和端口号设置相应接收IP和端口，实现状态数据的实时接收。
GPRS通信模块及通信服务器；数据处理模块采用RS485串行通信标准完成与PLC、变频器和GPRS通信模块的数据传输，PLC和变频器定时向数据处理模块发送运行状态数据，由数据处理模将其打包为数据帧，再由GPRS通信模块将数据帧发送至通信服务器，通信服务器根据GPRS通信模块已设置的IP和端口号设置相应接收IP和端口，实现状态数据的实时接收。[A1]
进一步地，本发明所述数据处理模块包括单片机及通讯收发器；PLC、变频器和GPRS通信模块的信号传输端口经通讯收发器与单片机的信号传输端口相接。
进一步地，本发明所述单片机采用xmega32a4单片机；所述通讯收发器采用ADM2483通讯收发器。
进一步地，本发明所述PLC采用欧姆龙CP1E-N60S1DR；所述变频器采用安川CIMR-AB2A0030。
进一步地，本发明所述GPRS通信模块发送的数据为十六进制数据帧，通信服务器首先要将十六进制数据帧解析为二进制数，然后对二进制数进行校验和查询处理，再根据已经制定好的升降机监控的二进制数据定义，对二进制数进行解码，形成相应的升降机运行状态信息，并保存到状态数据库中。
进一步地，本发明所述状态数据库共有三个数据表：状态数据表、临时数据表和故障数据表；所述状态数据表用于存储数据通信系统解码后的状态信息和部分二进制状态数据，主要包括升降机运行状态数据、PLC运行状态及其它各项指令状态数据、变频器运行状态及其它各项指令状态数据；所述临时数据表用于存储PLC报警信息和变频器报警信息的二进制数据，当升降机设备发生故障时，将故障信息的二进制数字段临时存入此表；所述故障数据表用于存储故障信息，主要包括故障时间、故障类型、故障编码、故障级别及故障情况说明。
进一步地，本发明所述状态数据的实时接收步骤包括。
（1）建立连接；数据模块将十六进制数据帧发送至数据缓存区，等待通信服务器启动后，打开端口监听指令，获取服务器IP，建立通信服务器与终端设备的连接。
（2）数据接收存储；通信服务器与终端设备连接打开以后，系统会自动获取缓存区的十六进制数据帧，并将十六进制数据帧解析为二进制数据，然后对二进制数进行校验和查询处理，再根据已经制定好的升降机监控的二进制数据定义，对二进制数进行解码，形成相应的升降机运行状态信息，自动保存到状态数据库中，完成数据的存储。
（3）关闭连接；关闭服务端会话，完成一个周期的数据通信。
本发明采用物联网技术和Web技术相结合，开发了基于B/S架构的升降机信息化监控管理系统，实时采集并传输升降机运行的详细数据信息，实现升降机的远程实时监控和管理，及时准确地了解升降机的运行状态，从而提高了升降机设备的服务能力和安全性能。本发明具有如下突出优点。
（1）数据通信的可靠性。
数据通信系统是采用数据帧为单位进行数据传输和接收，并通过CRC校验和重发数据帧纠正通信错误，从而保证通信的可靠性。
（2）系统监控的实时性。
升降机运行状态监控系统能够实现对升降机设备状态进行实时监控，及时监控升降机所处层位、呼梯和运行状态；能够对PLC进行实时监控，通过对各端子的数据进行查验，及时了解PLC的运行状态；能够对变频器进行实时监控，通过查验输出频率、输出电压、输出电流和输出功率等相关参数而判断变频器的运行状态。通过对升降机运行状态及相关参数进行实时监控，提高了升降机应用的智能化信息管理的水平，同时也提高了升降机运行的安全性和可靠性。
（3）信息查询的有效性。
通过信息查询系统中的报警记录查询，可以及时获取设备在以往运行中所出现的报警记录及详细的报警信息，为升降机的运行和维护提供参考。通过信息查询系统中的检查记录查询，可以获取升降机设备检修和和维修的全部信息，以便于提示用户及时对设备或关键零部件进行检修或维修，在一定程度上能够降低升降机的检修或维修的频率和成本，同时也有效地提高了升降机的使用寿命。
（4）故障统计的综合性。
通过故障统计系统实现了升降机系统的综合故障统计。通过对升降机设备、PLC和变频器的综合故障统计，使用户了解升降机易发生故障的部件以及故障发生频率，便于用户着重对该部分进行维修或检修，提高了升降机运行的安全性。
（5）设备管理的高效性。
通过设备管理系统实现了对升降机设备、PLC、变频器及其相关数据信息的有效存储和管理，降低了设备检修、维护和管理的繁重任务，同时也降低了升降机设备的管理成本。
（6）数据备份的完整性。
通过系统备份系统实现了升降机运行数据的完整备份，便于对以往的数据进行有效存储和管理。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。本发明的保护范围不仅局限于下列内容的表述。
图1为本发明升降机信息化监控管理系统主要功能结构。
图2为本发明数据通信系统结构框图。
图3为本发明单片机引脚接线。
图4为本发明通讯收发器接线图。
图5为本发明数据接收流程框图。
具体实施方式
图1为升降机信息化监控管理系统功能结构，包括数据通信系统、升降机运行状态监控系统、信息查询系统、故障统计系统、设备管理系统、系统备份以及系统设置管理。
所述数据通信系统负责升降机设备与监控系统数据库通信。
所述升降机运行状态监控系统负责升降机设备状态监控、PLC状态监控及变频器状态监控。
所述信息查询系统负责查询报警记录、检查记录及我的关注。
所述故障统计系统负责故障统计。
所述设备管理系统负责管理升降机设备、PLC和变频器。
所述系统备份负责系统数据备份。
所述系统设置管理负责用户管理、权限管理、港口管理、设备模板管理及厂商维护管理。
图2为本发明数据通信系统结构框图。所述数据通信系统包括数据处理模块、GPRS通信模块及通信服务器；数据处理模块采用RS485串行通信标准完成与PLC、变频器和GPRS通信模块的数据传输，PLC和变频器定时向数据处理模块发送运行状态数据，由数据处理模将其打包为数据帧，再由GPRS通信模块将数据帧发送至通信服务器，通信服务器根据GPRS通信模块已设置的IP和端口号设置相应接收IP和端口，实现状态数据的实时接收。
本发明所述数据处理模块由xmega32a4单片机、通讯收发器ADM2483及供电电路组成。
图3为本发明所述数据处理模块中的单片机引脚接线。
图4为本发明所述数据处理模块中的通讯收发器接线原理图。
本发明所述PLC采用欧姆龙CP1E-N60S1DR；所述变频器采用安川CIMR-AB2A0030。
本发明所述GPRS通信模块发送的数据为十六进制数据帧，通信服务器首先要将十六进制数据帧解析为二进制数，然后对二进制数进行校验和查询处理，再根据已经制定好的升降机监控的二进制数据定义，对二进制数进行解码，形成相应的升降机运行状态信息，并保存到状态数据库中。
其中，现场数据发送模块作为从机，通信服务器作为主机，从机共有68个寄存器，每个寄存器数据为2字节，数据采用CRC16校验方式，寄存器发送数据时高字节先发送，但CRC校验低字节先发送。从机定时自动发送数据帧，数据帧格式如下：
地址指令数据字节数寄存器数据CRCloCRChi
010388006F07DF0005…DAD8。
发送数据的起始地址为00H，整个数据帧共141字节，寄存器数据共136字节，从机按设置好的时间间隔（3s）自动发送数据帧，主机实时接收并存储。
为了实现监控系统和数据信息的有效管理，本发明设计的数据库包括两部分：状态数据库和信息数据库。状态数据库用于存储升降机设备运行状态数据、PLC运行状态数据和变频器运行状态数据；信息数据库用于存储升降机设备信息、PLC信息、变频器信息、港口及位置定位信息、设备检修和维修信息、厂商维护信息以及其它相关信息等。例如，PLC监控数据和变频器监控数据属于状态数据，经过数据通信系统接收和处理后存储于状态数据库。
本发明所述状态数据库共有三个数据表：状态数据表、临时数据表和故障数据表。
本发明所述状态数据表用于存储数据通信系统解码后的状态信息和部分二进制状态数据，主要包括升降机运行状态数据、PLC运行状态及其它各项指令状态数据、变频器运行状态及其它各项指令状态数据。
本发明所述临时数据表用于存储PLC报警信息和变频器报警信息的二进制数据，当升降机设备发生故障时，将故障信息的二进制数字段临时存入此表。
本发明所述故障数据表用于存储故障信息，主要包括故障时间、故障类型、故障编码、故障级别及故障情况说明。
图5为本发明数据接收流程框图。状态数据的实时接收过程主要分为三步：建立连接--数据接收存储--关闭连接。
（1）建立连接。数据模块将十六进制数据帧发送至数据缓存区，等待通信服务器启动后，打开端口监听指令，获取服务器IP，建立通信服务器与终端设备的连接。
（2）数据接收存储。通信服务器与终端设备连接打开以后，通信系统会自动获取缓存区的十六进制数据帧，并将十六进制数据帧解析为二进制数据，然后对二进制数进行校验和查询处理，再根据已经制定好的升降机监控的二进制数据定义对二进制数进行解码为相应的升降机运行状态信息，自动保存到状态数据库中，完成数据的存储。
（3）关闭连接。关闭服务端会话，完成一个周期的数据通信。
状态数据信息的存储过程是：首先根据如表1和表2所示的数据定义对寄存器数据解析为二进制数，再根据如表3和表4所示的二进制数据定义对解析后的二进制数进行解码（表3对应表1的06H和07H的二进制解码信息，表4对应表2的3FH和40H的二进制解码信息，其余解码信息未给出），然后对解码后的数据进行分析，无论是否出现故障，都将数据信息存入状态数据表，若出现故障，将PLC报警信息和变频器报警信息的二进制数据信息存入临时数据表，同时获取当前时间作为故障时间，将解码后的故障信息存入故障信息表。
表1：
表2：
表3：
表4。
升降机运行状态监控系统通过上述数据通信过程将升降机设备的运行数据实时传输并存储于数据库中，然后再由升降机运行状态监控系统实时调用数据信息完成升降机设备的实时监控。其中，设备监控主要包括三部分：升降机设备状态监控、PLC运行状态监控和变频器运行状态监控。升降机设备状态主要包括升降机状态（是否出现报警等信息）、所处层位和呼梯状态等；PLC状态主要包括PLC报警状态、PLC各项校准值、上（下）行过减速开关校准位、上（下）行平层区间、平层偏差、各输入（出）口、PLC运行状态以及其它各端口指令等；变频器状态主要包括变频器设备状态、频率指令、输出频率、输出电压、输出电流、输出功率等。当升降机设备正常运行时，升降机运行状态监控系统无异常并继续监控，当升降机设备、PLC或变频器出现故障时，升降机运行状态监控系统会自动发出报警信号，提示报警。
信息查询系统用于实现报警记录和检查记录的查询和管理。
报警记录查询。首先选择升降机设备、故障类型以及查询项目，约束故障的起止时间，然后对该设备的报警记录进行查询。查询信息主要包括PLC型号、变频器型号、报警部件类型、报警部件名称、故障报警时间、故障解决时间、故障解决状态、故障处理方法和故障情况说明等。
检查记录查询包括两部分：检修查询和维修查询。检修查询用于实现升降机设备检修情况的查询和管理。查询时首先选择升降机设备以及设备部件，然后根据检修期限进行查询。其中，检修查询信息主要包括设备型号、设备出厂编号、制造日期、初检日期、检查日期、下次检验日期、检验结果、存在问题和处理情况等。维修查询用于实现升降机设备维修情况的查询和管理。查询时首先选择升降机设备以及设备部件，然后再根据维修类别进行查询。维修信息查询主要包括设备型号、设备出厂编号、维修类别、部件名称、部件规格、部件数量、存在问题、处理情况和施工单位信息等。
故障统计系统用于实现升降机设备故障的统计和管理。首先查询故障报警信息，主要包括报警设备部件、报警时间、报警级别、报警内容等，然后统计报警频率，主要包括PLC故障频率统计、变频器轻故障1频率统计、变频器轻故障2频率统计、变频器轻故障3频率统计、变频器故障1频率统计、变频器故障2频率统计、变频器故障3频率统计和升降机设备总报警次数统计等。
设备管理系统用于存储和管理升降机设备的详细信息，也可将设备信息作为模板信息进行管理。设备信息主要包括升降机设备项目及安装等详细信息，升降机设备使用、维护、额定载重、额定功率、轿厢钢丝绳和限速钢丝绳规格等详细信息，PLC详细信息，变频器详细信息，设备管理员详细信息，设备生产商详细信息等。
可以理解地是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案。本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果。只要满足使用需要，都在本发明的保护范围内。