基于以太網(wǎng)的電梯遠程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計畢業(yè)論文

1、<p><b>　　畢　業(yè)　設(shè)　計</b></p><p>　　題　　目：基于以太網(wǎng)的電梯遠程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計</p><p><b>　　2012年6月</b></p><p>　　基于以太網(wǎng)的電梯遠程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計</p><p><b>　　摘　要</b></p

2、><p>　　實現(xiàn)對基于以太網(wǎng)的電梯遠程監(jiān)控的目標(biāo)，但長期以來并沒有得到很好的實現(xiàn)。本課題利用現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集器采集電梯的運行狀態(tài)信息為基礎(chǔ)，采用以太網(wǎng)將數(shù)據(jù)進行遠程傳輸和利用LabVIEW軟件編寫的遠程界面，開展在遠程終端對電梯運行狀態(tài)顯示的測試，實現(xiàn)了對通過以太網(wǎng)傳輸?shù)碾娞莠F(xiàn)場的運行狀態(tài)信息在遠程監(jiān)控端的直觀顯示，從而達到了遠程監(jiān)控的目的。</p><p>　　本文以計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展

3、為課題背景，論述了利用虛擬儀器對基于以太網(wǎng)的電梯遠程監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)過程，主要完成課題中利用帶有TCP/IP協(xié)議的接口進行數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)校驗、數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)管理和遠程監(jiān)控界面設(shè)計。首先介紹了電梯遠程監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢、以太網(wǎng)進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶攸c和應(yīng)用和虛擬儀器在系統(tǒng)開發(fā)中的特點和優(yōu)勢。其次，介紹了該監(jiān)控系統(tǒng)的功能、需要解決的問題和相應(yīng)的解決方案。另外，本文還介紹了利用網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)收發(fā)的實現(xiàn)過程，介紹了利用CRC對數(shù)據(jù)進行校驗、數(shù)據(jù)庫對

4、數(shù)據(jù)管理和遠程監(jiān)控界面的設(shè)計方案。本文最后提出了設(shè)計中的一些不足之處和對今后的一些要求。論文結(jié)尾附有系統(tǒng)相關(guān)程序框圖的截圖。</p><p>　　關(guān)鍵詞：以太網(wǎng)　LabVIEW　遠程監(jiān)控　 CRC校驗 數(shù)據(jù)庫</p><p>　　Design of Remote Elevator Monitoring System Based on Ethernet</p><p&g

5、t;<b>　　Abstract</b></p><p>　　The goal of remote elevator monitoring system based on Ethernet has not been achieved for a long time. The topic based on the elevator running status information coll

6、ected by data acquisition system via Ethernet for remote transmission. Remote receiver terminal has remote monitoring interface written by LabVIEW to show the elevator running status information received by Ethernet in o

7、rder to achieve the goal of remote monitoring.</p><p>　　In the subject background of the development trend of the computer and network technology, this thesis introduces the development process of remote ele

8、vator monitoring system based on Ethernet using virtual instrument, mainly completes data transmission via the interface with TCP/IP protocol、data validation、database data management and the design of remote monitoring i

9、nterface. Firstly, this thesis introduces application status and development trends of remote elevator monitoring、Ethernet data t</p><p>　　Keywords: Ethernet; LabVIEW; Remote monitoring; CRC Check; Databas

10、e </p><p><b>　　目　　錄</b></p><p><b>　　摘　要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p>　　第一章 緒 論1</p><p><b>　　1.1概述1</b></p>

11、;<p>　　1.2以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的介紹和應(yīng)用2</p><p>　　1.3虛擬儀器介紹4</p><p>　　1.4基于以太網(wǎng)的電梯遠程監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用前景5</p><p>　　1.5本文的主要工作5</p><p>　　第二章 電梯遠程監(jiān)控系統(tǒng)硬件概述7</p><p>　　2.1系統(tǒng)總體

12、概述7</p><p>　　2.2系統(tǒng)硬件組成7</p><p>　　2.2.1電梯PLC控制器7</p><p>　　2.2.2電梯運行信息數(shù)據(jù)采集器7</p><p>　　2.2.3安裝在轎箱頂部的各種傳感器8</p><p>　　2.2.4遠程監(jiān)控端8</p><p><

13、b>　　2.3系統(tǒng)功能8</b></p><p>　　第三章 電梯遠程監(jiān)控系統(tǒng)軟件設(shè)計9</p><p>　　3.1系統(tǒng)軟件總體功能9</p><p>　　3.2系統(tǒng)軟件總體結(jié)構(gòu)9</p><p>　　3.3系統(tǒng)子程序流程10</p><p>　　3.2.1系統(tǒng)初始化子程序10</p

14、><p>　　3.2.2網(wǎng)絡(luò)連接程序11</p><p>　　3.2.3 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)介紹14</p><p>　　3.2.4數(shù)據(jù)庫操作程序14</p><p>　　3.2.5數(shù)據(jù)校驗程序18</p><p>　　3.2.6基于云計算的安全問題解決對策25</p><p>　　3.2.7數(shù)據(jù)處

15、理和顯示26</p><p>　　第四章 系統(tǒng)調(diào)試31</p><p>　　4.1系統(tǒng)調(diào)試方案設(shè)計31</p><p>　　4.1.1模擬網(wǎng)絡(luò)連接方案設(shè)計31</p><p>　　4.1.2模擬數(shù)據(jù)校驗方案設(shè)計32</p><p>　　4.1.3模擬數(shù)據(jù)接收顯示方案設(shè)計32</p><p

16、>　　4.1.4實際數(shù)據(jù)接收顯示方案設(shè)計33</p><p>　　4.2系統(tǒng)調(diào)試與結(jié)果33</p><p>　　4.2.1虛擬網(wǎng)絡(luò)連接調(diào)試結(jié)果33</p><p>　　4.2.2模擬數(shù)據(jù)校驗調(diào)試結(jié)果34</p><p>　　4.2.3模擬數(shù)據(jù)接收顯示調(diào)試結(jié)果35</p><p>　　4.2.4實際數(shù)據(jù)接

17、收顯示調(diào)試結(jié)果36</p><p>　　4.3系統(tǒng)調(diào)試中遇到的問題和解決方案37</p><p><b>　　結(jié)語39</b></p><p><b>　　參考文獻40</b></p><p><b>　　致謝42</b></p><p>　　

18、附錄1：VI層次結(jié)構(gòu)43</p><p><b>　　第一章 緒 論</b></p><p><b>　　1.1概述</b></p><p>　　高層建筑的大量涌現(xiàn)，帶動了電梯行業(yè)的飛速發(fā)展，電梯也日益深入到人們的日常生活當(dāng)中，作為重要的交通工具得到了廣泛的應(yīng)用。電梯屬于特種設(shè)備，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，安全運行可靠性要求高[1]。

19、保證電梯安全可靠運行，是電梯用戶關(guān)心的焦點。國家也出臺了一系列強制規(guī)范，針對電梯生產(chǎn)、安裝、運行、維修、改造、保養(yǎng)等過程進行監(jiān)管[2]。隨著計算機技術(shù)和通訊技術(shù)的發(fā)展以及互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的普及，通過專用網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)傳輸在各個領(lǐng)域的應(yīng)用已日益廣泛，電梯的遠程監(jiān)控技術(shù)便是其中一例[3]。電梯遠程監(jiān)控系統(tǒng)(Remote Elevator Monitoring System，REMS)，是指某個區(qū)域(一幢大樓，一群大樓，一個小區(qū)，一個城市等)中安裝多

20、部電梯后，對這些電梯進行集中遠程監(jiān)控，并對這些電梯的數(shù)據(jù)資料進行管理、維護、統(tǒng)計、分析、故障診斷及救援。其目的是對在用電梯進行遠程維護，遠程故障診斷及處理，故障的早期診斷與早期排除，以及對電梯的運行性能及故障情況進行統(tǒng)計與分析，并在分析的基礎(chǔ)之上選擇合理的運行方案[4]。總之安全可靠、運行穩(wěn)定、界面友好、管理便捷已經(jīng)日益成為如今電梯監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展的主流方向。</p><p>　　目前國內(nèi)對電梯的維護與管理主要采用的

21、是定期上門保養(yǎng)，發(fā)生故障時電話召修的傳統(tǒng)方式，但這種方式越來越不適應(yīng)時代的發(fā)展要求。由于電梯數(shù)量巨大，分布廣泛，運行資料庫缺乏，遇到故障時只能手動報警，查找分析故障原因，恢復(fù)運行的時間久，有些積累、漸進性的問題沒有被發(fā)現(xiàn)而沒有得到及時有效的處理，積累到最后會產(chǎn)生較嚴重的后果。傳統(tǒng)的定期檢查方法已經(jīng)明顯不符合電梯快速發(fā)展的要求。不能及時地提供對電梯日常運行的記錄和監(jiān)測資料，增加了分析與排除故障的難度，大大延長了維修的時間。電梯的遠程監(jiān)控技

22、術(shù)正是基于以上原因而出現(xiàn)的，電梯遠程監(jiān)控技術(shù)是隨著計算機控制技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生的電梯控制領(lǐng)域的前沿技術(shù)。電梯遠程監(jiān)控則能夠很好的解決這些問題。</p><p>　　電梯遠程監(jiān)控系統(tǒng)充分融合了計算機技術(shù)、通信技術(shù)、智能控制技術(shù)的各項優(yōu)勢，可實現(xiàn)基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的電梯遠程監(jiān)控及故障診斷。通過遠程監(jiān)控，使得現(xiàn)場利用數(shù)據(jù)采集器采集到的數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)進行遠程傳輸，使位于遠程的計算機獲得電梯的運行狀態(tài)參數(shù)，能夠?qū)崟r監(jiān)

23、測電梯的狀態(tài)，采集電梯運行參數(shù)，實現(xiàn)故障的早期預(yù)告和排除[5]。</p><p>　　對電梯發(fā)生的故障及時進行處理，甚至可以根據(jù)電梯運行的狀態(tài)預(yù)測可能出現(xiàn)的故障，提前發(fā)出警告，并將其排除在發(fā)生之前，變被動維護為主動，保證電梯的正常運行[6]。遠程監(jiān)控可以克服地理位置等因素對電梯管理的影響，節(jié)約管理資源，提高維修效率，降低電梯故障發(fā)生率和維保費用。遠程電梯監(jiān)控使得電梯的運行更加人性化，成為安全舒適的交通工具。<

24、;/p><p>　　1.2以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的介紹和應(yīng)用</p><p>　　以太網(wǎng)出現(xiàn)于1975年，于1990年正式成為ISO/IEC8802.3國際標(biāo)準(zhǔn)。在這期間，以太網(wǎng)從最初的10Mbps以太網(wǎng)，發(fā)展到100Mbps快速以太網(wǎng)和交換式以太網(wǎng)，直到發(fā)展到千兆以太網(wǎng)和光纖以太網(wǎng)。開始以太網(wǎng)只有10Mbps的吞吐量，使用的是帶有沖突檢測的載波偵聽多路訪問（CSMA/CD，Carrier Sen

25、se Multiple Access/Collision Detection）的訪問控制方法，這種早期的10Mbps以太網(wǎng)稱之為標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)。以太網(wǎng)可以使用粗同軸電纜、細同軸電纜、非屏蔽雙絞線、屏蔽雙絞線和光纖等多種傳輸介質(zhì)進行連接，并且在IEEE 802.3標(biāo)準(zhǔn)中，為不同的傳輸介質(zhì)制定了不同的物理層標(biāo)準(zhǔn)，在這些標(biāo)準(zhǔn)中前面的數(shù)字表示傳輸速度，單位是“Mbps”，最后的一個數(shù)字表示單段網(wǎng)線長度，基準(zhǔn)單位是100m。</p>&

26、lt;p>　　隨著網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)技術(shù)已難以滿足日益增長的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量的速度需求?？焖僖蕴W(wǎng)與原來在100Mbps帶寬下工作的FDDI相比它具有許多的優(yōu)點，最主要體現(xiàn)在快速以太網(wǎng)技術(shù)可以有效的保障用戶在布線基礎(chǔ)實施上的投資，它支持3、4、5類雙絞線以及光纖的連接，能有效地利用現(xiàn)有的設(shè)施。快速以太網(wǎng)的不足其實也是以太網(wǎng)技術(shù)的不足，那就是快速以太網(wǎng)仍是基于CSMA/CD技術(shù)，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)負載較重時，會造成效率的降低，當(dāng)然這可以使

27、用交換技術(shù)來彌補。 </p><p>　　千兆以太網(wǎng)技術(shù)作為最新的高速以太網(wǎng)技術(shù)，給用戶帶來了提高核心網(wǎng)絡(luò)的有效解決方案，這種解決方案的最大優(yōu)點是繼承了傳統(tǒng)以太技術(shù)價格便宜的優(yōu)點。千兆技術(shù)仍然是以太技術(shù)，它采用了與10M以太網(wǎng)相同的幀格式、幀結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、全/半雙工工作方式、流控模式以及布線系統(tǒng)。由于該技術(shù)不改變傳統(tǒng)以太網(wǎng)的桌面應(yīng)用、操作系統(tǒng)，因此可與10M或100M的以太網(wǎng)很好地配合工作。升級到千兆以太網(wǎng)不

28、必改變網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序、網(wǎng)管部件和網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，能夠最大程度地保護投資。此外，IEEE標(biāo)準(zhǔn)將支持最大距離為550米的多模光纖、最大距離為70千米的單模光纖和最大距離為100米的同軸電纜。千兆以太網(wǎng)填補了802.3以太網(wǎng)和快速以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的不足。</p><p>　　萬兆以太網(wǎng)規(guī)范包含在 IEEE 802.3 標(biāo)準(zhǔn)的補充標(biāo)準(zhǔn) IEEE 802.3ae 中，它擴展了 IEEE 802.3 協(xié)議和 MAC 規(guī)范，使其支持 1

29、0Gbps的傳輸速率。開放的以太網(wǎng)是20多年來發(fā)展最成功的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，并導(dǎo)致了一場信息技術(shù)的革命[7]。</p><p>　　以太網(wǎng)是現(xiàn)有局域網(wǎng)采用的最通用的通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)定義了在局域網(wǎng)中采用的電纜類型和信號處理方法[8]。以太網(wǎng)是建立在CSMA/CD機制上的廣播型網(wǎng)絡(luò)，以太網(wǎng)中節(jié)點都可以看到在網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送的所有信息。當(dāng)以太網(wǎng)中的一臺主機要傳輸數(shù)據(jù)時，它將按如下步驟進行：</p><p>

30、;　　1）監(jiān)聽信道上是否有信號在傳輸。如果有信號在傳輸，表明信道處于忙狀態(tài)，就繼續(xù)監(jiān)聽，直到信道空閑為止； </p><p>　　2）若沒有監(jiān)聽到任何信號，就傳輸數(shù)據(jù) ；</p><p>　　3）傳輸?shù)臅r候繼續(xù)監(jiān)聽，如發(fā)現(xiàn)沖突則執(zhí)行退避算法，隨機等待一段時間后，重新執(zhí)行步驟1）。當(dāng)沖突發(fā)生時，涉及沖突的計算機會發(fā)送返回到監(jiān)聽信道狀態(tài)。每臺計算機一次只允許發(fā)送一個包，一個擁塞序列，以警告所有

31、的節(jié)點；</p><p>　　4）若未發(fā)現(xiàn)沖突則發(fā)送成功，所有計算機在試圖再一次發(fā)送數(shù)據(jù)之前，必須在最近一次發(fā)送后等待9.6微秒（以10Mbps運行為例）。</p><p>　　沖突的產(chǎn)生是限制以太網(wǎng)性能的重要因素，早期的以太網(wǎng)設(shè)備如集線器是物理層設(shè)備，不能隔絕沖突擴散，限制了網(wǎng)絡(luò)性能的提高。而交換機作為一種能隔絕沖突的二層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，極大的提高了以太網(wǎng)的性能。正逐漸替代集線器成為主流的以太

32、網(wǎng)設(shè)備。通過在交換機上劃分VLAN和采用三層的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備－路由器解決了沖突的產(chǎn)生和控制網(wǎng)絡(luò)中廣播流量的問題。以太網(wǎng)支持的傳輸介質(zhì)為粗同軸電纜、細同軸電纜、雙絞線、光纖等，其最大的優(yōu)點是簡單、經(jīng)濟、易被人們所掌握，所以深受廣大用戶歡迎[9]。以太網(wǎng)星型的拓撲結(jié)構(gòu)管理方便、容易擴展，需要專用的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備作為網(wǎng)絡(luò)的核心節(jié)點、需要更多的網(wǎng)線、對核心設(shè)備的可靠性要求高。采用專用的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，如集線器或交換機，作為核心節(jié)點，通過雙絞線將局域網(wǎng)中的各臺主機

33、連接到核心節(jié)點上，這就形成了星型結(jié)構(gòu)。星型網(wǎng)絡(luò)雖然需要的線纜比總線型多，但布線和連接器比總線型的要便宜。此外，星型拓撲可以通過級聯(lián)的方式很方便的將網(wǎng)絡(luò)擴展到很大的規(guī)模，因此得到了廣泛的應(yīng)用，被絕大部分的以太網(wǎng)所采用。</p><p>　　以太網(wǎng)是構(gòu)建電梯遠程監(jiān)控的理想平臺?？焖僖蕴W(wǎng)極大提高了10Base－T以太網(wǎng)的傳輸速率，使得10Base－T以太網(wǎng)現(xiàn)有的應(yīng)用程序和網(wǎng)絡(luò)管理工具能夠在快速以太網(wǎng)上使用[10]。千

34、兆位以太網(wǎng)是一種新型高速局域網(wǎng)，由于千兆以太網(wǎng)采用了與傳統(tǒng)以太網(wǎng)、快速以太網(wǎng)完全兼容的技術(shù)規(guī)范，因此千兆以太網(wǎng)除了繼承傳統(tǒng)以太局域網(wǎng)的優(yōu)點外，還具有升級平滑、實施容易、性價比高和易管理等優(yōu)點。</p><p>　　網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的成熟為電梯遠程監(jiān)控系統(tǒng)創(chuàng)造了很好的平臺，數(shù)據(jù)可以很方便、快捷、安全的進行傳輸。在保證數(shù)據(jù)完整性和安全性方面，提供了很好的平臺，可以很方便的實現(xiàn)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸通信功能。</p>&

35、lt;p><b>　　1.3虛擬儀器介紹</b></p><p>　　虛擬儀器（virtual instrument）是基于計算機的儀器，計算機與儀器之間的密切結(jié)合是現(xiàn)在儀器發(fā)展的一個重要的方向。所謂的虛擬儀器，就是在以通用計算機為核心的硬件平臺上，由用戶自己設(shè)計、定義、具有虛擬面板、測試功能由測試軟件實現(xiàn)的一種計算機儀器系統(tǒng)[11]。常用的虛擬儀器的構(gòu)成方案如圖1-1所示。虛擬儀器的

36、主要特點是可以盡可能采用通用的硬件，各種儀器的差別主要是軟件；可以充分發(fā)揮計算機的能力，具有強大的數(shù)據(jù)處理能力，因而能夠做出具有強大功能的儀器；同時用戶還可以根據(jù)自己的需要定義和設(shè)計各種相應(yīng)的儀器。</p><p>　　圖1-1 常用的虛擬儀器的構(gòu)成方案</p><p>　　LabVIEW(laboratory virtual instrument engineering workbenc

37、h)是一種圖形化的編程語言和開發(fā)環(huán)境，被廣泛的應(yīng)用于研究實驗室、學(xué)術(shù)界和工業(yè)界。LabVIEW 是一個功能強大的軟件，為虛擬儀器設(shè)計者提供了一個便捷、輕松的設(shè)計環(huán)境[12]。LabVIEW盡可能利用工程技術(shù)人員所熟悉的術(shù)語、圖標(biāo)和概念，是一種面向終端用戶的開發(fā)工具，可以增強工程人員構(gòu)建自己的科學(xué)和工程系統(tǒng)的能力，可為儀器編程和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)提供便捷途徑。LabVIEW是一個功能強大且靈活的軟件，利用它可以方便地建立自己的虛擬儀器[13]。

38、本系統(tǒng)使用的軟件平臺為LabVIEW。</p><p>　　LabVIEW軟件具有強大的功能，內(nèi)置了便于應(yīng)用TCP/IP、ActiveX等軟件標(biāo)準(zhǔn)的庫函數(shù)，提供的通信方式有TCP、瀏覽器、RDA、和DataSocket四種方式。TCP/IP協(xié)議是網(wǎng)絡(luò)中使用的基于軟件的通信協(xié)議，包括傳輸控制協(xié)議TCP和網(wǎng)際協(xié)議IP，可使不同環(huán)境下不同節(jié)點之間彼此進行通信，是連入Internet的所有計算機在網(wǎng)絡(luò)上進行各種信息交換和

39、傳輸所必須采用的協(xié)議[14]。而TCP/IP協(xié)議可以被LabVIEW軟件直接應(yīng)用的是傳輸層， LabVIEW提供了與TCP和IP協(xié)議相應(yīng)的功能函數(shù)。這樣用戶可直接調(diào)用TCP模塊中已發(fā)布的TCP VI及相關(guān)的子VI來完成流程的編寫，而無需過多考慮網(wǎng)絡(luò)的底層實現(xiàn)。利用其網(wǎng)絡(luò)通信工具包可以方便的進行網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信，圖形化的編程語言大大減小了系統(tǒng)開發(fā)的難度 [15]。</p><p>　　1.4基于以太網(wǎng)的電梯遠程監(jiān)控系統(tǒng)

40、應(yīng)用前景</p><p>　　電梯遠程監(jiān)控系統(tǒng)是集地理信息、計算機控制和遠程通訊技術(shù)于一體，通過安裝在電梯現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集器和信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)將分布在各處的電梯運行狀況和故障信息及時傳遞到監(jiān)控中心的監(jiān)視終端或管理層網(wǎng)絡(luò)終端，具有數(shù)據(jù)實時存儲、在線分析、在線干預(yù)與監(jiān)控以及數(shù)據(jù)報告自動生成功能的軟硬件系統(tǒng)[16]，電梯遠程監(jiān)控系統(tǒng)是提高電梯安全運行服務(wù)質(zhì)量的重要工具。計算機技術(shù)及超大規(guī)模集成電路的發(fā)展，傳感器的廣泛應(yīng)用，可以

41、方便的對電梯的運行狀態(tài)數(shù)據(jù)進行測量和采集，使用靈活方便[17]。</p><p>　　電梯遠程監(jiān)控系統(tǒng)本質(zhì)是一個分布式監(jiān)測系統(tǒng)，即以分布在各電梯控制柜處的數(shù)據(jù)采集模塊完成被監(jiān)測電梯數(shù)據(jù)的采集、處理、發(fā)送，以安裝于維護中心的中央管理計算機完成電梯運行狀態(tài)的監(jiān)測及故障診斷。運用數(shù)據(jù)庫技術(shù)將各個采集點采集到的數(shù)據(jù)進行存儲和管理，建立起電梯運行狀態(tài)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，促進電梯系統(tǒng)的規(guī)范化、系統(tǒng)化管理。</p>&l

42、t;p>　　隨著對電梯運行的安全性要求越來越高，集視頻監(jiān)控、報警對講、運行數(shù)據(jù)傳輸為一體的電梯遠程監(jiān)控系統(tǒng)正在逐步發(fā)展完善，電梯遠程監(jiān)控系統(tǒng)將具有廣闊的發(fā)展前景。</p><p>　　1.5本文的主要工作</p><p>　　本檢測系統(tǒng)具體完成硬件上功能有： </p><p>　　1）工業(yè)現(xiàn)場采集到的電梯運行狀態(tài)的數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)進行遠程傳輸。</p>

43、;<p><b>　　軟件上實現(xiàn)功能有：</b></p><p>　　1）遠程計算機利用Labview2010編寫遠程監(jiān)控界面，并將接收到的電梯狀態(tài)的數(shù)據(jù)直觀的顯示出來。</p><p>　　2）制定網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的校驗協(xié)議，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性。</p><p>　　3）遠程服務(wù)器端能通過網(wǎng)絡(luò)成功的發(fā)送數(shù)據(jù)。</p>&

44、lt;p>　　4）利用數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)數(shù)據(jù)的管理和查詢。</p><p>　　本設(shè)計基于以太網(wǎng)將數(shù)據(jù)采集器采集到的電梯的運行狀態(tài)信息進行遠程傳輸，在接收端通過數(shù)據(jù)校驗保證數(shù)據(jù)的正確性，然后將收到的狀態(tài)信息在監(jiān)控界面上進行顯示。</p><p>　　本文完成了利用TCP/IP協(xié)議進行網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送，并通過CRC校驗對接收到的數(shù)據(jù)進行校驗。通過數(shù)據(jù)庫的相關(guān)操作，方便了對電梯信息和數(shù)據(jù)采集

45、器信息的管理和查詢。利用LabVIEW編寫的遠程界面能夠?qū)⒔邮盏降碾娞菪畔⒅庇^的顯示出來。</p><p>　　第二章 電梯遠程監(jiān)控系統(tǒng)硬件概述</p><p><b>　　2.1系統(tǒng)總體概述</b></p><p>　　電梯遠程監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集器是采用傳感器以及采用與電梯控制器通訊來采集電梯的運行數(shù)據(jù)，通過ARM處理器進行非常態(tài)數(shù)據(jù)分析，經(jīng)由

46、以太網(wǎng)傳輸，實現(xiàn)電梯遠程監(jiān)控、故障報警、困人救援、日常管理、質(zhì)量評估、隱患防范等功能的綜合性電梯管理平臺。系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)示意圖如圖2-1所示。</p><p>　　圖2-1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)示意圖</p><p><b>　　2.2系統(tǒng)硬件組成</b></p><p>　　2.2.1電梯PLC控制器</p><p>　　電梯P

47、LC控制器中含有控制電梯運行程序，用于控制電梯的日常運行。</p><p>　　2.2.2電梯運行信息數(shù)據(jù)采集器</p><p>　　電梯運行信息數(shù)據(jù)采集器（以下簡稱：數(shù)據(jù)采集器）：用于采集安裝在電梯轎箱頂部各種傳感器的信號電梯控制器的數(shù)據(jù)信息，分析電梯的當(dāng)前運行狀態(tài)。</p><p>　　2.2.3安裝在轎箱頂部的各種傳感器</p><p>

48、;　　安裝在轎箱頂部的各種傳感器，包括上平層感應(yīng)器、下平層感應(yīng)器、門開關(guān)感應(yīng)器、紅外人體感應(yīng)器、基站感應(yīng)器、上極限感應(yīng)器、下極限感應(yīng)器，用于采集電梯的信號。</p><p>　　2.2.4遠程監(jiān)控端</p><p>　　用于實現(xiàn)電梯的遠程監(jiān)控界面的顯示，進行數(shù)據(jù)的處理和查詢，實現(xiàn)系統(tǒng)的功能。</p><p><b>　　2.3系統(tǒng)功能</b>&

49、lt;/p><p>　　電梯PLC控制器用來控制電梯的運行，通過利用安裝在轎箱頂部的各種傳感器和與電梯控制器通訊來采集電梯運行的相關(guān)信號，數(shù)據(jù)采集器能夠支持單臺電梯和群組電梯的數(shù)據(jù)采集，適用于各種類型電梯，支持多任務(wù)處理，可對255臺電梯編碼并同時進行數(shù)據(jù)采集和處理。具有在線和脫機兩種工作模式，自動切換實時傳輸和本地存儲兩種功能。具有自診斷功能，可判斷采集器自身和所使用故障傳感器的故障信息，實現(xiàn)智能數(shù)據(jù)管理，可存儲故

50、障信息多至500條。輸入接口支持RS485、RS232、CAN 總線。輸出接口支持RJ45有線以太網(wǎng)和GPRS、Wi-Fi無線網(wǎng)絡(luò)?？墒褂肬SB接口外接電腦進行參數(shù)設(shè)置并直觀顯示電梯信息。通過以太網(wǎng)將采集到的信號進行傳輸，傳送到遠程監(jiān)控端進行數(shù)據(jù)的監(jiān)控和處理，從而實現(xiàn)系統(tǒng)的功能。</p><p>　　第三章 電梯遠程監(jiān)控系統(tǒng)軟件設(shè)計</p><p>　　3.1系統(tǒng)軟件總體功能</p&

51、gt;<p>　　該系統(tǒng)通過軟件編程要實現(xiàn)遠程計算機上顯示監(jiān)控界面，并將接收到的電梯狀態(tài)的數(shù)據(jù)直觀的顯示出來。為了保證能夠正確顯示電梯的運行狀態(tài)，首先要實現(xiàn)遠程端能夠通過網(wǎng)絡(luò)正確地接收數(shù)據(jù)，并要編寫網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的校驗協(xié)議，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性。同時利用數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)的管理和查詢，從而實現(xiàn)系統(tǒng)的整體功能。</p><p>　　3.2系統(tǒng)軟件總體結(jié)構(gòu)</p><p>　　系統(tǒng)軟件總體

52、結(jié)構(gòu)如圖3-1所示，整個程序是利用LabVIEW進行編程，軟件程序采用模塊化設(shè)計更容易理解和調(diào)試。整個程序除主程序外還有5部分：系統(tǒng)初始化子程序、網(wǎng)絡(luò)連接程序、數(shù)據(jù)庫操作程序、數(shù)據(jù)校驗程序、數(shù)據(jù)處理和顯示子程序。</p><p>　　圖3-1 軟件結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　主程序流程圖如圖3-2所示。按照所需要實現(xiàn)的軟件功能設(shè)計主程序的流程圖。系統(tǒng)運行后首先對系統(tǒng)進行初始化，然后進入主函

53、數(shù)，然后進入循環(huán)，對數(shù)據(jù)庫進行操作，選擇需要監(jiān)控的電梯，進行網(wǎng)絡(luò)連接，然后接收通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送來的所選電梯的運行狀態(tài)信息，通過CRC校驗來檢查數(shù)據(jù)的正確性，然后將接收到的信息進行處理，在遠程監(jiān)控界面上進行顯示。</p><p>　　圖3-2 主程序流程圖</p><p>　　3.3系統(tǒng)子程序流程</p><p>　　3.2.1系統(tǒng)初始化子程序</p>&l

54、t;p>　　系統(tǒng)初始化子程序流程圖如圖3-3所示。系統(tǒng)上電運行后，首先要對系統(tǒng)的一些相關(guān)的參數(shù)進行設(shè)置，然后進行網(wǎng)絡(luò)連接的設(shè)置，對遠程監(jiān)控界面有一個初始化的賦值顯示，然后進行系統(tǒng)的正常運行。</p><p>　　圖3-3 系統(tǒng)初始化子程序流程圖</p><p>　　3.2.2網(wǎng)絡(luò)連接程序</p><p>　　TCP/IP(Transmission Contro

55、l Protocol/Internet Protocol)，傳輸控制協(xié)議/因特網(wǎng)互聯(lián)協(xié)議，又名網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議，是Internet最基本的協(xié)議、Internet國際互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)，由網(wǎng)絡(luò)層的IP協(xié)議和傳輸層的TCP協(xié)議組成。</p><p>　　TCP/IP協(xié)議并不完全符合OSI的七層參考模型。OSI（Open System Interconnect）是傳統(tǒng)的開放式系統(tǒng)互連參考模型，是一種通信協(xié)議的7層抽象的參考模型

56、，其中每一層執(zhí)行某一特定任務(wù)。該模型的目的是使各種硬件在相同的層次上相互通信。這7層是：物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、會話層、表示層和應(yīng)用層。而TCP/IP通訊協(xié)議采用了4層的層級結(jié)構(gòu)：網(wǎng)絡(luò)接口層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、應(yīng)用層，每一層都呼叫它的下一層所提供的網(wǎng)絡(luò)來完成自己的需求。應(yīng)用層是應(yīng)用程序間溝通的層，如簡單電子郵件傳輸（SMTP）、文件傳輸協(xié)議（FTP）、網(wǎng)絡(luò)遠程訪問協(xié)議（Telnet）等；在傳輸層中，它提供了節(jié)點間的數(shù)據(jù)傳送服務(wù)

57、，如傳輸控制協(xié)議（TCP）、用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議（UDP）等，TCP和UDP給數(shù)據(jù)包加入傳輸數(shù)據(jù)并把它傳輸?shù)较乱粚又?，這一層負責(zé)傳送數(shù)據(jù)，并且確定數(shù)據(jù)已被送達并接收。網(wǎng)絡(luò)層負責(zé)提供基本的數(shù)據(jù)封包傳送功能，讓每一塊數(shù)據(jù)包都能夠到達目的主機但不檢查是否被正確接收，如網(wǎng)際協(xié)議（IP）。網(wǎng)絡(luò)接口層：對實際的網(wǎng)絡(luò)媒體進行管理，定義如何使用實際網(wǎng)絡(luò)（如Ethernet、Serial Line等）來傳送</p><p>　　網(wǎng)際協(xié)議

58、IP是TCP/IP的心臟，也是網(wǎng)絡(luò)層中最重要的協(xié)議。IP層接收由更低層發(fā)來的數(shù)據(jù)包，并把該數(shù)據(jù)包發(fā)送到更高層TCP或UDP層；相反，IP層也把從TCP或UDP層接收來的數(shù)據(jù)包傳送到更低層。IP數(shù)據(jù)包是不可靠的，因為IP并沒有做任何事情來確認數(shù)據(jù)包是按順序發(fā)送的或者沒有被破壞。IP數(shù)據(jù)包中含有發(fā)送它的主機的地址和接收它的主機的地址。TCP是為數(shù)不多的運輸協(xié)議，有其自己的擁塞控制和恢復(fù)機制。由于TCP被設(shè)計為運行在一個無連接網(wǎng)絡(luò)層，在TCP

59、層每個連接的端點之間實現(xiàn)擁塞控制 [18]。TCP將它的信息送到更高層的應(yīng)用程序，例如Telnet的服務(wù)程序和客戶程序。應(yīng)用程序輪流將信息送回TCP層，TCP層便將它們向下傳送到IP層，設(shè)備驅(qū)動程序和物理介質(zhì)，最后到接收方。</p><p>　　TCP/IP協(xié)議從各層次提供了保證傳輸可靠性的機制，其中傳輸層的TCP協(xié)議使用了肯定確認機制ACK和“滑動窗口”算法[19]，能夠較好地保證信息高效、準(zhǔn)確、可靠地傳輸。T

60、CP/IP協(xié)議已經(jīng)成為全世界公認的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸交換協(xié)議[20]。</p><p>　　協(xié)議結(jié)構(gòu)上，TCP/IP體系利用基于無連接傳輸?shù)腎P協(xié)議，具體表現(xiàn)為IP地址，來區(qū)分網(wǎng)絡(luò)中不同的數(shù)據(jù)站點。同時提供了兩種傳輸方式：傳輸控制協(xié)議TCP為典型的傳輸大量數(shù)據(jù)或需要接受數(shù)據(jù)許可的應(yīng)用程序提供面向連和可靠的通信；用戶數(shù)據(jù)協(xié)議UDP提供無連接的通信，典型的即時傳輸少量數(shù)據(jù)的應(yīng)用程序使用UDP[21]。</p>

61、<p>　　根據(jù)IP協(xié)議內(nèi)容和TCP的報文格式，數(shù)據(jù)傳輸需要確定各主機的IP地址及通信的源端口號、目標(biāo)端口號，也即通常所稱的套接字Socket，從而實現(xiàn)端口對端口基礎(chǔ)上的面向連接的數(shù)據(jù)通信[22]。</p><p>　　LabVIEW不但提供了高效、易用的網(wǎng)絡(luò)開發(fā)工具，也提供了TCP、IP、UDP、ActiveX 等功能模塊板進行網(wǎng)絡(luò)連接和進程通訊，編程時擺脫了傳統(tǒng)語言中煩瑣的底層命令函數(shù)，只需從功能

62、模板中選用有關(guān)的函數(shù)圖標(biāo)連線而成。在用TCP 節(jié)點進行通信時，需要在服務(wù)器框圖程序中指定網(wǎng)絡(luò)通信端口( Port ) ，客戶機也要指定相同的端口才能與服務(wù)器之間進行正確的通信。端口值由用戶任意指定，只要服務(wù)器與客戶機的端口保持一致即可。在一次通信連接建立后，就不能更改端口的值了。如需要改變端口值,則必須首先斷開連接才能重新設(shè)置端口值[23]。</p><p>　　在數(shù)據(jù)傳輸中，TCP /IP 網(wǎng)絡(luò)通過提供通用網(wǎng)絡(luò)

63、服務(wù)，使得具體網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對用戶或應(yīng)用程序透明，從而將具體通信問題從網(wǎng)絡(luò)細節(jié)中解放出來，使網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用更加靈活方便[24]。接收端網(wǎng)絡(luò)連接流程圖如圖3-4所示。</p><p>　　圖3-4 接收端網(wǎng)絡(luò)連接流程圖</p><p>　　本遠程監(jiān)控系統(tǒng)使用客戶機/服務(wù)器模型即一組進程（客戶機）向一組進程（服務(wù)器）請求服務(wù)[25]，采用的信號來自于電梯運行現(xiàn)場的電梯運行狀態(tài)的各項參數(shù)，經(jīng)數(shù)據(jù)采集器通過T

64、CP/IP 協(xié)議經(jīng)由通訊電纜將信號傳送給服務(wù)器。接收端讀取數(shù)據(jù)的程序框圖如圖3-5所示。</p><p>　　圖3-5 接收端讀取數(shù)據(jù)程序框圖</p><p>　　服務(wù)器端使用監(jiān)聽Telnet Listen.vi，客戶端使用打開連接Telnet Open Connection.vi。都是服務(wù)器處于監(jiān)聽狀態(tài)，監(jiān)聽客戶機是否發(fā)出請求，服務(wù)器可以是發(fā)送信息，也可以是接收信息，客戶機也可以是發(fā)送端

65、，也可以是接收端，但都是由客戶端使用打開連接Telnet Open Connection.vi，如圖3-6所示，服務(wù)器使用監(jiān)聽Telnet Listen.vi，如圖3-7所示，因此編程時要注意。 </p><p>　　圖3-6 Telnet Open Connection.vi 圖3-7 Telnet Listen.vi</p><p>　　遠程監(jiān)控的計算機

66、處于Server模式，服務(wù)器端程序中，首先利用節(jié)點函數(shù)Telnet Listen.vi 監(jiān)聽網(wǎng)絡(luò)中的指定端口是否有連接請求。延時時間設(shè)置為-1，是說明等待的時間間隔是隨機的，沒有設(shè)定要在固定的時間間隔內(nèi)監(jiān)聽到連接就要提示錯誤。利用節(jié)點函數(shù)Telnet Read.vi 接收客戶端發(fā)送來的數(shù)據(jù)，利用String Subset將代表不同信息的字符串提取出來進行不同的分析和處理。有一點需要注意的是，客戶機端框圖程序中首先要指定服務(wù)器的名稱才能與

67、服務(wù)器之間建立連接。服務(wù)器的名稱是指計算機名。若服務(wù)器和客戶機程序在同一臺計算機上同時運行，客戶機框圖程序中輸入的服務(wù)器的名稱可以是localhost，也可以是這臺計算機的計算機名，或者以一個空字符串代替[26]。</p><p>　　數(shù)據(jù)采集器處于Client模式，客戶端程序中，利用Telnet Open Connection.vi打開與服務(wù)器之間的連接。建立TCP 連接后，利用節(jié)點函數(shù)Telnet Write

68、.vi 把需傳輸?shù)臄?shù)據(jù)( 電梯的樓層、上行、下行、電梯門的開關(guān)等) 通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送出去。數(shù)據(jù)采集器發(fā)送端的程序框圖如圖3-8所示。</p><p>　　圖3-8 發(fā)送數(shù)據(jù)的程序框圖</p><p>　　3.2.3 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)介紹</p><p>　　為了便于信息的管理和查詢，需要進行信息的存儲和管理。一幢建筑物中有多臺電梯，一個數(shù)據(jù)采集器可以采集多臺電梯的運行狀態(tài)。為了

69、方便該信息的管理和查詢，因此利用數(shù)據(jù)庫來實現(xiàn)該功能。將電梯的編號、數(shù)據(jù)采集器的地址和建筑物的地址作為數(shù)據(jù)庫表格的屬性，通過數(shù)據(jù)插入的方式進行信息的存儲；利用數(shù)據(jù)庫的查詢功能可以對要監(jiān)控的電梯的數(shù)據(jù)采集器和建筑物的地址進行查詢，對于不需要的記錄可以利用數(shù)據(jù)庫的刪除功能進行刪除。其中電梯的地址屬性是唯一的，即電梯的編號是不允許重復(fù)的，可以利用該屬性進行相應(yīng)的操作。</p><p>　　3.2.4數(shù)據(jù)庫操作程序<

70、/p><p>　　由于電梯分布的分散性，為了方便電梯監(jiān)控的查詢和管理，在畢業(yè)設(shè)計中引入了數(shù)據(jù)庫的概念。數(shù)據(jù)庫中包含有建筑物的編號，數(shù)據(jù)采集器的編號和電梯的編號，方便了電梯的管理和查詢。通過相應(yīng)的插入、刪除、查詢等操作，可以對實際中的變化對數(shù)據(jù)庫信息進行更改，保證了信息的準(zhǔn)確性[27]。</p><p>　　LabVIEW軟件提供了Database工具包，直接使用工具包提供的函數(shù)可以方便的訪問數(shù)

71、據(jù)庫，避免了使用數(shù)據(jù)庫操作語言的麻煩，可以方便地實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的插入、刪除、查詢等操作。創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫表格的流程圖如圖3-9所示。</p><p>　　圖3-9 創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫表格流程圖</p><p>　　利用Get UDL File Path.vi來尋找后綴名為udl的名字為LabVIEW的通用數(shù)據(jù)連接文件，利用LabVIEW.udl提供的連接信息和路徑從而建立與OLE DB的連接。使用DB To

72、ols Open Connection.vi打開數(shù)據(jù)庫連接，利用DB Tools Create Table.vi建立數(shù)據(jù)庫表格，利用提示用戶輸入的Express VI來提示用戶輸入要建立數(shù)據(jù)庫表格的名稱，其程序框圖如圖3-10所示。運行程序，建立出來的數(shù)據(jù)庫表格的部分截圖如圖3-11所示，表格的名稱為ele1。</p><p>　　圖3-10 建立數(shù)據(jù)庫表格程序框圖</p><p>　　圖

73、3-11 建立好的數(shù)據(jù)庫表格</p><p>　　對ele1數(shù)據(jù)庫表格輸入數(shù)據(jù)，可以直接利用Access數(shù)據(jù)庫進行插入，也可以利用LabVIEW編寫插入數(shù)據(jù)的程序進行數(shù)據(jù)的輸入。利用LabVIEW編寫的插入數(shù)據(jù)的程序框圖如圖3-12所示。</p><p>　　圖3-12插入數(shù)據(jù)程序框圖</p><p>　　程序的前面板如圖3-13所示。運行程序，向數(shù)據(jù)庫表格中插入圖

74、3-13中的數(shù)據(jù)，會相應(yīng)的對數(shù)據(jù)庫表格進行操作，其結(jié)果如圖3-14所示。</p><p>　　圖3-13 插入數(shù)據(jù)的前面板</p><p>　　圖3-14 插入數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫表格</p><p>　　依次進行相應(yīng)的操作可以插入多組數(shù)據(jù)。圖3-15為數(shù)據(jù)查詢的程序框圖，利用工具包提供的DB Tools Select Data.vi來實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的查詢，利用Database

75、 Variant To Data將數(shù)據(jù)庫變量轉(zhuǎn)換為LabVIEW數(shù)據(jù)進行顯示，操作結(jié)束后使用DB Tools Close Connection.vi來關(guān)閉數(shù)據(jù)庫連接。</p><p>　　圖3-15 數(shù)據(jù)查詢程序框圖</p><p>　　通過對話框提示輸入要查詢的電梯的編號，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的查詢。對話框的使用，使操作人員不需要記住嚴格的數(shù)據(jù)庫操作語言的格式，方便了操作人員，更具人性化。屬性節(jié)點的

76、使用對相應(yīng)的文字的屬性進行編輯，使界面更加美觀。</p><p>　　利用Database工具包提供的DB Tools Delete Data.vi和DB Tools Drop Table.vi來實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫表格中數(shù)據(jù)的刪除、數(shù)據(jù)庫表格刪除，圖3-16為刪除數(shù)據(jù)庫表格的程序框圖，圖3-17為刪除數(shù)據(jù)庫表格中數(shù)據(jù)的程序框圖。</p><p>　　圖3-16 刪除數(shù)據(jù)庫表格的程序框圖</p

77、><p>　　圖3-17 刪除數(shù)據(jù)庫表格中數(shù)據(jù)的程序框圖</p><p>　　3.2.5數(shù)據(jù)校驗程序</p><p>　　在網(wǎng)絡(luò)通信中，由于各種噪音干擾使數(shù)據(jù)傳輸產(chǎn)生未知差錯，為保證通信的正確性，需要一種檢錯機制來判斷接收到的數(shù)據(jù)是否正確。循環(huán)冗余校驗CRC(Cyclic Redundancy Code)由于其具有檢錯效率高、原理簡單、易于實現(xiàn)的特點得到了廣泛的應(yīng)用[2

78、8]。</p><p>　　在這些檢錯機制中，循環(huán)冗余校驗即CRC 校驗，是最常用最有效的差錯檢測編碼。其特征是信息字段和校驗字段的長度可以任意選定[29]。</p><p>　　循環(huán)冗余校驗碼（CRC）的基本原理是：在K位信息碼后再拼接R位的校驗碼，整個編碼長度為N位，因此，這種編碼又叫（N，K）碼。對于一個給定的（N，K）碼，可以證明存在一個最高次冪為N-K=R的多項式G(x)。根據(jù)G

79、(x)可以生成K位信息的校驗碼，而G(x)叫做這個CRC碼的生成多項式。生成多項式是接受方和發(fā)送方的一個約定，也就是一個二進制數(shù)，在整個傳輸過程中，這個數(shù)始終保持不變。校驗碼的具體生成過程為：假設(shè)發(fā)送信息用信息多項式C(x)表示，將C(x)左移R位，則可表示成C(x)*2的R次方，這樣C(x)的右邊就會空出R位，這就是校驗碼的位置。通過C(x)*2的R次方除以生成多項式G(x)得到的余數(shù)就是校驗碼。</p><p&g

80、t;　　CRC差錯校驗碼是根據(jù)循環(huán)碼的編譯碼原理進行檢錯的，其生成多項式G（x）可以根據(jù)實際需要選擇以下具有國際標(biāo)準(zhǔn)中的一個[30]：</p><p>　　CRC-12：X12+X11+X3+X+1</p><p>　　CRC-16：X16+X15+X2+1</p><p>　　CRC-16： X16+X12+X5+1</p><p>　　C

81、RC-8：X8+X2+X+1</p><p>　　根據(jù)生成校驗碼的位數(shù)不同，CRC 校驗可分為最常用的CRC8 校驗、CRC16校驗、CRC32 校驗等。</p><p>　　并不是任何一個多項式都可以作為生成多項式的，從檢錯與糾錯的要求出發(fā)，生成多項式應(yīng)能滿足下列要求：任何一位發(fā)生錯誤都應(yīng)使余數(shù)不為0；不同位發(fā)生錯誤應(yīng)當(dāng)使余數(shù)不同；應(yīng)滿足余數(shù)循環(huán)規(guī)律。CRC算法可以檢測被校驗數(shù)據(jù)所有的一

82、位或兩位錯誤；所有具有奇數(shù)位的錯誤；所有低于16位的突發(fā)性錯誤；且對大于16位的突發(fā)性錯誤檢測出的概率為99.9%。這種級別的錯誤檢測正是計算機網(wǎng)絡(luò)通信信息傳輸所需要的[31]。</p><p>　　多項式和二進制數(shù)有直接對應(yīng)關(guān)系：x的最高次冪對應(yīng)二進制數(shù)的最高位，以下各位對應(yīng)多項式的各冪次，有此冪次項對應(yīng)1，無此冪次項對應(yīng)0?？梢钥闯觯簒的最高冪次為R，轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的二進制數(shù)有R+1位。</p>&

83、lt;p>　　CRC碼的生成步驟： </p><p>　　(1)、將x的最高冪次為R的生成多項式G(x)轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的R+1位二進制數(shù)。 </p><p>　　(2)、將信息碼左移R位，相當(dāng)于對應(yīng)的信息多項式C(x)*2的R次方 。</p><p>　　(3)、用生成多項式對應(yīng)的二進制數(shù)對信息碼做除，得到R位的余數(shù)。 </p><p>　

84、　(4)、將余數(shù)拼到信息碼左移后空出的位置，得到完整的CRC碼。</p><p>　　在清楚CRC校驗的基本原理之后，如何用編程軟件簡便高效的實現(xiàn)，這就涉及到算法的問題。在CRC 校驗算法方面，較早應(yīng)用的是以多項式除法電路為基礎(chǔ)的串行算法。這種算法代碼簡單，所占用的存儲空間較少，故廣泛應(yīng)用于單片機嵌入系統(tǒng)。在該程序設(shè)計中我使用的是CRC8，其生成多項式為CRC-8：X8+X2+X+1，其中X的值為2。</p

85、><p>　　首先CRC校驗是基于二進制的算法，因此要將要傳輸?shù)淖址幊剔D(zhuǎn)變?yōu)槎M制數(shù)字。由于受到LabVIEW中數(shù)據(jù)位數(shù)的限制，因此在編程時我以4個字符為單位進行校驗。首先利用String To Byte Array將字符串轉(zhuǎn)換為不帶符號字節(jié)的數(shù)組，利用Number To Decimal String將數(shù)字轉(zhuǎn)換為十進制數(shù)的ASCII碼組成字符串，程序框圖如圖3-18所示；通過Decimal String To Nu

86、mber將ASCII碼字符串用二進制數(shù)字進行顯示，其程序框圖如圖3-19所示；然后將四個字符的二進制顯示的ASCII碼組成32位的二進制數(shù)，從而實現(xiàn)了字符串到二進制數(shù)的轉(zhuǎn)換。其程序框圖如圖 3-20所示。</p><p>　　圖3-18 字符串至ASCII碼十進制字符串?dāng)?shù)組程序框圖</p><p>　　圖3-19 字符串?dāng)?shù)組變?yōu)閿?shù)字數(shù)組程序框圖</p><p>　　

87、圖3-20 將4個字符轉(zhuǎn)換成32位二進制數(shù)程序框圖</p><p>　　將要校驗的字符信息轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)之后，利用模2除法求校驗碼。多項式除法電路本質(zhì)上是一個線性反饋移位寄存器，每拍中，寄存器的最后一位內(nèi)容在輸出的同時反饋回寄存器各位，反饋線的連接由除數(shù)的系數(shù)決定。若系數(shù)為1，相應(yīng)位置上有反饋線接入；若系數(shù)為0，則無反饋線接入。因為數(shù)字與0異或還是數(shù)字本身。例如被除數(shù)A(X) = X 6+ X 4+ X 2+ X

88、+ 1，除數(shù)B(X) = X3+X+1，分別表示為數(shù)字系數(shù)為{ 1010111} 和{ 1011}，其除法電路如圖3-21所示，其中b2為高位，D3為高位。</p><p>　　圖3-21 多項式除法電路</p><p>　　為了計算A ( X ) / B( X )，其工作過程如下：</p><p>　　初始狀態(tài)：移位寄存器各位均為0。</p><

89、;p>　　前3 拍：順序輸入被除數(shù)的最高3 位101，輸出與反饋輸入均為000。3 拍結(jié)束時，移位寄存器各位為101。</p><p>　　第4 拍：輸入0 到D1，此位原來的值與反饋值相異或移入D2，D2 原來的值直接向右移入D3，D3 原來的值作為反饋電路輸入。完成后，寄存器各位為100。</p><p>　　第5-7 拍：以此類推，依次輸入111 到D1，方法同第4 拍。<

90、;/p><p>　　第7拍完成后寄存器各位為001。把寄存器各位顛倒以后的100 就是A ( X ) / B(X) 的余數(shù)。而商的各位恰好是各拍運算反饋電路的輸入值[32]。</p><p>　　CRC8 串行算法的基本原理就基于上述的多項式除法電路，移位寄存器的位數(shù)為8 位，除法電路的結(jié)構(gòu)由生成多項式G(X) 決定，將待校驗的數(shù)據(jù)從高位到低位依次從移位寄存器的最左端輸入，根據(jù)電路結(jié)構(gòu)運算移位

91、，直到待校驗的最后一位輸入為止，寄存器的內(nèi)容顛倒過來就是生成的CRC8 校驗碼。畢業(yè)設(shè)計項目所約定的CRC8 生成多項式碼為100000111。運算電路圖如圖3-22所示。CRC串行算法求校驗碼的流程圖如圖3-23所示。</p><p>　　圖3-22串行電路模型</p><p>　　圖3-23 CRC串行算法求校驗碼的流程圖</p><p>　　根據(jù)該流程圖編寫的

92、模2除法求8位校驗碼的程序框圖如圖3-24所示。</p><p>　　圖3-24 模2除法程序框圖</p><p>　　程序執(zhí)行，首先要對移位寄存器進行初始化賦值。取布爾數(shù)組的高8位，作為移位寄存器的初始值，進入第一次循環(huán)，通過Case結(jié)構(gòu)判斷是否是第一次循環(huán)，若i=0，則是第一次循環(huán)，直接將高8位的值送入后面進行運算，并且每一位都和0相異或，結(jié)果還是本身。進入到下一次循環(huán)式，通過利用數(shù)組

93、子集Array Subset函數(shù)取上次循環(huán)結(jié)果的低7位，利用數(shù)據(jù)插入Insert to Array函數(shù)將布爾數(shù)組第25-i位插入到7位數(shù)組的最低位，組成8位的數(shù)組進行后續(xù)的運算。</p><p>　　通過該程序可以求出八位的校驗碼，將信息碼左移8位，然后加上8位的校驗碼，構(gòu)成帶校驗位的發(fā)送信息。圖3-25為在32位二進制數(shù)后面添加8位二進制數(shù)的程序框圖。由于可以將布爾數(shù)組轉(zhuǎn)換為數(shù)值，而數(shù)值的最大位數(shù)為32，因此將

94、元素個數(shù)大于32的數(shù)組轉(zhuǎn)換為數(shù)值時，并不能得出正確的結(jié)果。所以需要對數(shù)組元素分塊進行計算。編程時要注意數(shù)據(jù)的類型，明確各操作函數(shù)對運算數(shù)據(jù)的要求，只有滿足輸入數(shù)據(jù)的格式要求時，才能輸出正確的結(jié)果。</p><p>　　圖3-25 在32位二進制數(shù)后面添加8位二進制數(shù)的程序框圖</p><p>　　在接收端，將接收到的二進制用同樣的生成多項式進行模2除法，如果余數(shù)為0，則說明數(shù)據(jù)正確，余數(shù)不

95、為0則數(shù)據(jù)傳輸錯誤，從而實現(xiàn)的校驗的功能。圖3-26為接收端程序框圖。圖3-27為發(fā)送端的程序框圖。</p><p>　　圖3-26 接收端程序框圖</p><p>　　圖3-27發(fā)送端程序框圖</p><p>　　3.2.6基于云計算的安全問題解決對策</p><p>　　以往的一些監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控點大多是唯一的，所采集到的信息量極為有限，并

96、且數(shù)個系統(tǒng)之間不能對信息資源進行共享。隨著近些年來云計算技術(shù)的迅速發(fā)展，電梯遠程監(jiān)控系統(tǒng)可以借助管理型軟件即服務(wù)形式來提供基于云計算的電梯遠程監(jiān)控的整體設(shè)計，使得電梯的監(jiān)控系統(tǒng)逐步邁向標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化。</p><p>　　云計算（cloud computing）是基于互聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)服務(wù)的增加、使用和交付模式，是一種動態(tài)的易擴展的且通常是通過互聯(lián)網(wǎng)提供虛擬化的資源計算方式，用戶不需要了解云內(nèi)部的細節(jié)，也不必具

97、有云內(nèi)部的專業(yè)知識，或直接控制基礎(chǔ)設(shè)施。狹義云計算指IT基礎(chǔ)設(shè)施的交付和使用模式，指通過網(wǎng)絡(luò)以按需、易擴展的方式獲得所需資源；廣義云計算指服務(wù)的交付和使用模式，指通過網(wǎng)絡(luò)以按需、易擴展的方式獲得所需服務(wù)。這種服務(wù)可以是IT和軟件、互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)，也可是其他服務(wù)。它意味著計算能力也可作為一種商品通過互聯(lián)網(wǎng)進行流通。</p><p>　　云計算可以認為包括以下幾個層次的服務(wù)：基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)，平臺即服務(wù)和軟件即服務(wù)?；A(chǔ)設(shè)

98、施即服務(wù)IaaS(Infrastructure-as-a- Service)作為最底層，能夠作為標(biāo)準(zhǔn)化服務(wù)在網(wǎng)上提供基本的存諸和計算能力的手段，消費者通過Internet可以從完善的計算機基礎(chǔ)設(shè)施獲得服務(wù)。平臺即服務(wù)PaaS(Platform-as-a- Service)為中間層，PaaS實際上是指將軟件研發(fā)的平臺作為一種服務(wù)，對開發(fā)環(huán)境抽象的封裝和對有效服務(wù)負載的封裝。軟件即服務(wù)SaaS(Software-as-a- Service)

99、作為最高層，其特點是根據(jù)需要，作為一項服務(wù)提供一套完整的應(yīng)用程序，程序是可以多重租用的。</p><p>　　云計算平臺是一個強大的“ 云”網(wǎng)絡(luò)，連接了大量并發(fā)的網(wǎng)絡(luò)計算和服務(wù)，可利用虛擬化技術(shù)擴展每一個服務(wù)器的能力，將各自的資源通過云計算平臺結(jié)合起來，提供超級計算和存儲能力[33]。 這種方式與傳統(tǒng)方式最大的不同，如隨時取用、超級計算、平臺無關(guān)、易部署、易擴展、按需支付等[34]。</p><

100、;p>　　云計算使計算服務(wù)的使用方式發(fā)生了改變，在是否采用云計算上用戶考慮的最重要的因素就是安全問題。云計算中，用戶將數(shù)據(jù)存儲在云端，因而不再擁有對自己數(shù)據(jù)的完全控制能力，要求云服務(wù)商( Cloud Service Provider，CSP) 提供有效的安全保障，使其能夠信任新環(huán)境下的數(shù)據(jù)安全及完整性。相比于傳統(tǒng)計算，這種數(shù)據(jù)新的訪問和控制模式帶來了新的安全挑戰(zhàn)[35]。云計算安全性問題無法回避，實際上這也是目前云計算推廣應(yīng)用過程

101、中所遇到的最大難題。云計算在應(yīng)用中主要存在缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)的安全性問題和云計算服務(wù)提供商所存在的問題等相應(yīng)的問題，因此要想使得云計算能夠得到更為廣泛的應(yīng)用，就必須要有相應(yīng)的對策來解決在使用中遇到的這些問題。</p><p>　　云計算安全的技術(shù)問題可以概括為如幾個方面。對數(shù)據(jù)的訪問需要進行權(quán)限控制。每次對數(shù)據(jù)進行訪問時需要進行用戶認證與授權(quán)，并對用戶的訪問情況進行審計，并保存?zhèn)洳?；?shù)據(jù)在存儲上的私密性。用戶存

102、儲在云上的數(shù)據(jù)不能被其他人，包括服務(wù)提供商查看或更改。對數(shù)據(jù)進行存儲隔離、存儲加密、文件系統(tǒng)加密；數(shù)據(jù)在運行時的私密性。數(shù)據(jù)在運行時（加載到系統(tǒng)內(nèi)存）不會被其他人查看或更改。進行虛擬機隔離、操作系統(tǒng)隔離；數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)傳輸時的私密性。數(shù)據(jù)在互聯(lián)網(wǎng)上以及在云計算中心內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)中傳輸中不會被其他人查看或更改。進行傳輸層加密、網(wǎng)絡(luò)加密；數(shù)據(jù)的完整性。在任何時候，用戶存儲的數(shù)據(jù)都保持不變，不會隨著時間的變化而發(fā)生破壞。進行校驗，數(shù)據(jù)的持久可用性。即使

103、發(fā)生各種突發(fā)事件和災(zāi)難時，用戶也可以隨時獲得自己的數(shù)據(jù)。對數(shù)據(jù)進行備份、數(shù)據(jù)鏡像、分布式存儲；數(shù)據(jù)訪問速度。在數(shù)據(jù)量很大時，用戶也能夠較快地進行訪問。使用高速網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)緩存、內(nèi)容分發(fā)與復(fù)制技術(shù)[36]。</p><p>　　針對云計算中存在的安全問題，主要提出以下幾點對策。首先，對于傳輸過程中的數(shù)據(jù)要進行加密，保證數(shù)據(jù)的完整性和正確性，即使是對服務(wù)提供商也是加密的，從而保證了數(shù)據(jù)在傳輸過程中的準(zhǔn)確性。其次，要設(shè)定

104、相應(yīng)的訪問權(quán)限，進行用戶身份管理，或者設(shè)定用戶的使用時間限制，避免一些非正常使用用戶通過相應(yīng)的接口進入系統(tǒng)，進行信息的讀取和修改，從而降低信息泄露的風(fēng)險。再次，云計算已經(jīng)成為今后的一種發(fā)展趨勢，要制定相應(yīng)的法律對相關(guān)方面進行制約，對一些惡意更改和破壞的使用者進行相應(yīng)的制約和懲罰，從而保證良好的使用環(huán)境。</p><p>　　可以建立云計算環(huán)境下的隱私管理器[37]。在該體系結(jié)構(gòu)中，用戶私有數(shù)據(jù)以加密形式通過隱私管

105、理器提供給云?；谝粋€用戶和隱私管理器共有的密鑰，隱私管理器對數(shù)據(jù)進行混淆和解混，以便在云端隱藏數(shù)據(jù)真實內(nèi)容，在客戶端給用戶顯示真實結(jié)果。</p><p>　　要縮短個人數(shù)據(jù)管理所投入的時間、提高其管理效率，進行數(shù)據(jù)庫的優(yōu)化，最重要的就是對系統(tǒng)的內(nèi)部資源進行合理的優(yōu)化和分配，要取得數(shù)據(jù)庫執(zhí)行性能實質(zhì)性的提升和系統(tǒng)管理有效的簡化，關(guān)鍵在云計算的運用。只有這樣才能更加充分的應(yīng)用到管理系統(tǒng)，為人們提供科學(xué)高效的服務(wù)[3