摘 要： 介紹了一種基于RFID射頻識(shí)別的電梯遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，重點(diǎn)介紹了點(diǎn)對(duì)點(diǎn)射頻收發(fā)數(shù)據(jù)的過程。對(duì)該遠(yuǎn)程系統(tǒng)的總體構(gòu)架進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并利用Visua1C++6.0完成了報(bào)警界面及電梯運(yùn)行狀況的顯示，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電梯的無(wú)線遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和故障碼的收發(fā)。
關(guān)鍵詞： 電梯；遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)；RFID射頻識(shí)別；故障碼
隨著社會(huì)的發(fā)展和生活節(jié)奏的加快，電梯已成為人們工作和生活中不可或缺的一部分，然而，隨之而來的安全問題卻不可忽視。為了保障使用者的人身安全以及提高電梯故障的修復(fù)速度，先進(jìn)的電梯遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是必不可少的。
射頻識(shí)別技術(shù)RFID(Radio Frequency Identification)是20世紀(jì)90年代開始興起的一種自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，是一項(xiàng)利用射頻信號(hào)通過空間耦合(交變磁場(chǎng)或電磁場(chǎng))實(shí)現(xiàn)無(wú)接觸信息傳遞并通過所傳遞的信息達(dá)到識(shí)別目的的技術(shù)。與傳統(tǒng)的識(shí)別方式相比，RFID技術(shù)無(wú)需直接接觸、光學(xué)可視和人工干預(yù)即可完成信息輸入和處理，且操作方便快捷。能夠廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)、物流、交通、運(yùn)輸、醫(yī)療、防偽、跟蹤、設(shè)備和資產(chǎn)管理等需要收集和處理數(shù)據(jù)的應(yīng)用領(lǐng)域。
1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介
1.1 CC2430芯片
典型的有源RFID標(biāo)簽由天線、射頻模塊、控制模塊、存儲(chǔ)器、喚醒電路和電池模塊等組成，如圖1所示。
TI公司的CC2430芯片集成了所有的無(wú)線通信系統(tǒng)部分，只需添加少數(shù)的外圍電路即可使其構(gòu)成無(wú)線通信模塊，降低了系統(tǒng)成本和簡(jiǎn)化了標(biāo)簽的設(shè)計(jì)。CC2430有32 KB、64 KB、128 KB三種不同的閃存空間，是一個(gè)真正的系統(tǒng)級(jí)芯片(SoC)CMOS解決方案，為IEEE 802.15.4和ZigBee量身定制。這種解決方案能夠提高性能，并滿足以ZigBee為基礎(chǔ)的2.4 GHz ISM波段應(yīng)用，且成本和功耗都低。
1.2 遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)總體架構(gòu)
此系統(tǒng)主要由節(jié)點(diǎn)板和基站板組成，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)射頻實(shí)現(xiàn)兩個(gè)不同節(jié)點(diǎn)之間的無(wú)線通信，如圖2所示。
2 不同節(jié)點(diǎn)之間無(wú)線通信的實(shí)現(xiàn)
不同節(jié)點(diǎn)間的無(wú)線通信在Cygwin和TinyOS實(shí)驗(yàn)環(huán)境下完成。
TinyOS編程中文件名一般是這樣定義的：(1)接口定義文件：FCODESend.nc；(2)模塊文件：FCODEP.nc或者FCODEM.nc；(3)配置文件：FCODEC.nc。
2.1 模塊接口的關(guān)聯(lián)
在Cygwin和TinyOS實(shí)驗(yàn)環(huán)境下創(chuàng)建工程文件FCODESend.nc。具體過程如下：(1)啟動(dòng)Cygwin，輸入cd/進(jìn)入TinyOS主目錄，用ls查看該目錄下的所有文件。(2)輸入命令cd/opt/atos，進(jìn)入該目錄后，用ls查看目錄下環(huán)境變量配置文件setupenv，執(zhí)行source setupenv命令，使環(huán)境變量生效。(3)輸入命令cd/apps，進(jìn)入應(yīng)用程序目錄，用ls查看該目錄下所有文件和子目錄，并用mkdir MyProject創(chuàng)建一個(gè)名為MyProject的目錄。(4)進(jìn)入新創(chuàng)建的MyProject目錄，然后在MyProject目錄下使用命令vi FCODESend.nc來創(chuàng)建工程文件FCODESend。工程文件FCODESend程序代碼的功能：
(1)FCODESendM.Boot -> MainC.Boot； //FCODESend模塊程序的Boot接口與系統(tǒng)Boot接口關(guān)聯(lián)
(2)FCODESendM.RFControl->AM.SplitControl；//FCODESend模塊射頻開關(guān)控制(注：components CC2430ActiveMessageC as AM；)
(3)#define AM_DATA_TYPE 123//收發(fā)數(shù)據(jù)定義，1~255之間的任一整數(shù)，一般的電梯故障代碼都是在這個(gè)范圍內(nèi)，所以1~255完全適用
( 4 ) F CODESendM . AMSend->AM.AMSend[AM_DATA_TYPE]；
FCODESendM.Receive -> AM.Receive[AM_DATA_TYPE]；
//發(fā)送和接收數(shù)據(jù)類型必須對(duì)應(yīng)
2.2 電梯故障碼傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)模塊
在MyProject目錄下使用命令vi FCODESendM.nc來建立模塊文件FCODESendM。
模塊文件FCODESendM程序代碼主要是用來定義調(diào)試等級(jí)以及串口和無(wú)線傳輸?shù)南嚓P(guān)接口，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收與發(fā)送，節(jié)點(diǎn)板與基站板之間的無(wú)線傳輸，在終端上顯示節(jié)點(diǎn)板與基站板的地址與工作組，用以區(qū)別發(fā)送節(jié)點(diǎn)與接收節(jié)點(diǎn)，并最終顯示電梯的故障代碼。由于電梯故障代碼繁多且并不統(tǒng)一，可以利用Visua1C++6.0龐大的數(shù)據(jù)庫(kù)來完成界面的設(shè)計(jì)以及故障碼的識(shí)別。
電梯故障碼收發(fā)流程圖如圖3所示。
2.3 編寫Makefile文件
用命令ls可以查看在MyProject目錄下包含了新建的FCODESend.nc和 FCODESendM.nc兩個(gè)文件，然后在 MyProject 目錄下用 vi Makefile 命令來編寫 Makefile 文件。Makefile 文件的程序代碼如下所示：
COMPONENT=FCODESend
######################
PFLAGS += -DUSE_MODULE_LED –DATOSENET
//使用LED模塊
PFLAGS += -DUART_DEBUG //使用串口調(diào)試模塊
#PFLAGS += -DNO_RADIO_ADDRESS_REQ
//使用無(wú)線傳輸模塊，不限制地址
PFLAGS += -DADBG_LEVEL=9 //定義調(diào)試級(jí)別
PFLAGS += -DUART_BAUDRATE=115200
//定義串口波特率
PFLAGS += -DCC2430_MANUAL_ACK
######################
include $(MAKERULES)
Makefile 文件的程序代碼主要用來開啟使用到的模塊(模塊功能默認(rèn)關(guān)閉)，其中值得注意的是，為了方便起見，節(jié)點(diǎn)板和基站板的地址已固定設(shè)為01和02。
2.4 終端顯示結(jié)果
由于電梯故障碼種類繁多且各公司產(chǎn)品的故障碼并不統(tǒng)一，本文利用日立NPH電梯的部分故障碼對(duì)該系統(tǒng)不同節(jié)點(diǎn)間的無(wú)線通信做了測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如圖4所示。
3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的主要功能是實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，使該遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)表現(xiàn)得更為友好，實(shí)現(xiàn)電梯故障碼與電梯實(shí)際狀況的一一對(duì)應(yīng)，達(dá)到使電梯故障一目了然的效果，使電梯維修工作將更為方便、快捷。
軟件設(shè)計(jì)可以用可視化編程語(yǔ)言Visua1C++6.0來完成，利用其自身龐大的數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)報(bào)警界面的設(shè)計(jì)以及電梯運(yùn)行狀況的顯示。配合建立電梯故障碼數(shù)據(jù)庫(kù)，以便可以在第一時(shí)間全面了解電梯故障，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，在電梯故障的第一時(shí)間做出相應(yīng)措施，以減少不必要的損失。
本文介紹了基于RFID電梯遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)架以及軟件設(shè)計(jì)，并對(duì)節(jié)點(diǎn)間的無(wú)線通信作了較為詳細(xì)的介紹。與有線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程無(wú)線監(jiān)測(cè)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，只需要極小的空間便能達(dá)到遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)的效果，免去了有線系統(tǒng)布線的麻煩，性價(jià)比更高。與GPRS遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)在傳輸數(shù)據(jù)的速度上占有很大的優(yōu)勢(shì)，實(shí)時(shí)性更強(qiáng)。
該系統(tǒng)能滿足公共場(chǎng)所、中小型企業(yè)以及商場(chǎng)等場(chǎng)所的電梯遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)的基本需要，傳輸距離約為200 m。但受CC2430無(wú)線模塊的有效距離的限制，所以在傳輸有效距離上還有待提高。通過高增益的天線或者在天線前端放置功率放大器，可大大提高數(shù)據(jù)的傳輸距離。
參考文獻(xiàn)
[1] 戰(zhàn)清，蘇劍.無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)理論與應(yīng)用[M].北京：電子工業(yè)出版社，2004.
[2] 郎為民.射頻識(shí)別技術(shù)原理與應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.
[3] FINKENZELLER K.射頻識(shí)別(RFID)技術(shù)(第二版)[M].陳大才譯.北京：電子工業(yè)出版社，2001.
[4] 劉銳寧，宋坤.VISUAL C++從入門到精通[M].北京：清華大學(xué)出版社，2008.