摘 要电梯作为居民日常使用的特种设备，需要进行定期的检查与维修。针对电梯内部环境和工作电压、电流等参数进行实时监测有助于了解电梯所处的工作状态。为了提高电梯检测的效率，系统以STM32作为硬件，以嵌入式实时操作系统作为软件，结合多类传感器，以无线通信的方式将采测到的数据传送至手机等移动终端，实现数据的自动记录、存储以及查询。
【关键词】特种设备 传感器 实时操作系统 检测效率
随着现代化城市的快速发展，城市的高层建筑越来越多，电梯运行可靠性和功能完整性的同时，电梯安全性也随之得到越来越多关注。本文结合STM32单片机及嵌入式实时操作系统，集成温湿度、照度、噪声、速度等传感器进行数据采集，同时进行电压、电流、电阻检测，采用无线模块进行数据传输至手持端，进行检测数据的实时的显示、存储、查询并支持数据的导出，极大的缩短了检测时间、提高了检测精度，有助于维保人员实时掌握电梯的运行状况。
1 系统设计总框架
采用μC/OS-Ⅲ作为实时操作系统进行数据交互处理。硬件采用Cortex-M4内核的STM32F407VET6作为微处理器，同时结合无线通信技术，嵌入式技术，电工电子技术，软件开发技术对系统的总体框架进行了设计。电梯环境检测系统的总架构如图1所示。
2 系统主要功能模块
系统采用STM32F407VET6作为信息交互处理的微处理器，该芯片采用Cortex-M4的内容，芯片处理速度为168MHz输入电压为1.8V-3.6V，微处理器采用工业常用的MODBUS通信协议完成数据的采集，微处理器轮询的方式通过SPI接口定时下发采集命令，通过向每一个信息采集单元下发信息采集指令。被选中的采集模块通过SPI接口完成信息的上传。最小芯片系统如图2所示。
2.1 无线通讯模块
本文结合GPRS传输方式和移动运营商的通信费用，采用SIM900A模块要实现远程控制和数据传输功能。本文SIM900A模块通过串口与STM32芯片进行通讯。SIM900A模块和STM32模块的连线的电路如图3所示。
2.2 模拟量采集原理
传统的传感器输出型号多位4-20mA的电流信号，而ADC0809模拟信号的输入只能为0-5V的电压信号，因此，在ADC0809模拟信号的前端设计了220Ω的精密排电阻将4-20mA电流信号转换为0.88-4.4V的电压信号，并实现信号的放大，具体的模数转换电路如图4所示。
3 系统软件工作原理
3.1 μC/OS实时操作系统
本文采用μC/OS-Ⅲ作为系统的实时操作系统，该系统主要由成核心、任务处理、时间处理、任务同步与通信，CPU的移植等5个部分组成。最大的优势是μC/OS-Ⅲ的源代码是完全公开的，同时在长时间的具体应用中表现稳定可靠，同时支持具有可扩展性强的特点。
3.2 系统工作原理
系统软件经过定制化裁剪及添加系统所需的通讯协议函数、I/O口控制函数、A/D转换函数等。结合系统在进行才的过程应在保证数据准确无误传输的基础上进行功耗的实时降低。如图5所示。
3.3 手机端软件开发
本文基于安卓系统开发了手机端信息查询软件，在进行安卓应程序开发的过程中，需完成：
（1）安装JDK，配置Java开发环境；
（2）安装Eclipse集成开发环境；
（3）安装AndroidSDK开发包；
（4）安装ADT插件这四个开发环境的配置工作，并结合Java开发语言及在Android仿真器上的调试仿真完成手机端软件远程查看数据信息的开发工作。
4 系统软硬件调试
如图6所示为本文搭建的集成温湿度、照度、噪声、速度等传感器进行数据采集，同时进行电压、电流、电阻检测的采集单元。
5 结语
本文开发的基于μC/OS的电梯环境检测系统具有成本低，实时性好，操作方便，传感器集成度高等特点。在进行电梯信息采集的过程中投入时间少，对电梯环境信息的了解程度高的特点，具有广泛推广的特点。
参考文献
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[4]王凱.物联网在电梯管理中的应用研究[D].吉林大学，2016.
作者简介
伊新（1978-），男，高级工程师。研究方向为特种设备安全检测。
作者单位
新疆维吾尔自治区特种设备检验研究院 新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市 830011