智能無障礙樓梯升降系統--華南理工大學

智能無障礙樓梯升降系統--華南理工大學

簡介：

本系統主要服務殘障人士，解決殘障人士在公共場所上下樓梯的不便問題。利用RFID技術進行身份識別進而啟動整個系統運作,采用一系列傳感器進行實時監測運行負荷等狀態，整合太陽能技術和壓電陶瓷發電技術實現對系統進行清潔能源供電效果，利用QT技術設計了監控界面，安裝入PC機和利用ARM9搭建的手持移動設備，結合無線通信技術實現整個區域的升降設備進行統一遠程監控管理。

詳細介紹：

第1章 作品總論 1.1 目的和意義 1.2 國內外研究現況 1.3 現有產品存在的主要問題 1.4 完成作品中遇到的關鍵問題 1.5 作品基本介紹 第2章 系統功能與方案設計 2.1 系統功能簡介 2.1.1 系統功能 2.1.2 系統創新性及特色： 2.1.3 實現原理 2.1.4 功能指標 2.2 系統硬件設計 2.2.1 系統硬件總體設計 2.2.2 RFID識別模塊 2.2.3 電機驅動模塊 2.2.4 限重模塊 2.2.5 安全監測模塊 2.2.6 無線通信模塊 2.2.7 系統電源模塊 2.2.8 清潔能源系統模塊: 2.3 系統軟件設計 2.3.1 主從機軟件流程圖 2.3.2 監控軟件流程圖 第3章 系統功能與測試 3.1 主從機測試方法及測試現象 3.2 遙控測控系統界面的測試方法及測試現象

第1章 作品總論 1.1 目的和意義 在現實環境中，由于地理環境、結構等原因，出現了地勢明顯差異，給一些行動不便的人群（如殘疾人、老人）的出行造成很大的困難。我國殘疾人數量多、分布廣，并且老年人數量快速增加，對于這些弱勢群體，首先要解決的就是他們的基本生活問題就是出行，此我們設計制作智能無障礙樓梯升降機。該系統可以解決這些人群在公共場所中因地勢差異給他們造成的出行問題，并且智能化的系統方便了殘障認識的使用和工作人員的管理。 1.2 國內外研究現況 國內尚無樓梯移動類輔助產品的研制、開發與生產，只有個別機構代理國外產品進口，價格較高，不能適合國內市場。國人對無障礙設施的認識還很薄弱，殘障人對我國已經建成的無障礙設施沒有使用意識，而且有些進口產品不符合我國殘障人的使用習慣，造成了設施的使用率低等問題。我國政府一直在努力推動無障礙城市的建設， 2006年通過了國家標準《殘疾人運送升降架技術要求和測試方法》（ISO10535:1998,IDT），對我國公共場所無障礙殘障設施的發展起到了重大的推動作用，滿足殘障人渴望，以后我國的無障礙設施將越來越普及。 1.3 現有產品存在的主要問題 1、鑰匙開關需要使用者取還鑰匙，使用升降機需要等待服務人員的幫助，使用完后還要歸還鑰匙，這樣給使用者和工作人員造成麻煩和不便，并且要耗費很多時間。 2、現有的樓梯升降機運動起來都是通過使用者自己操作，運作起來的通暢與安穩這就需要使用者有一定的操作經驗，會給第一次使用者造成一些困難，給未使用者造成心理壓力。 3、現有的樓梯升降機缺少關鍵器件故障自動報警，無法通知管理人員，這會加快升降機的損壞，減少設備的使用時間并且有可能危害到乘客的安全。 4、管理起來還不夠方便，管理中心沒有軟件平臺進行管理，管理人員無法了解到各個樓梯升降機的情況，增加了工作量和管理的難度并且管理人員無法進行區域管理多臺升降機。 5、現有的樓梯升降機只能建設在有穩定供電的地方，對升降機的適用面受到很大限制，難以對升降機建設進行普及，達不到構建無障礙城市的要求。 1.4 完成作品中遇到的關鍵問題 從提出設想到完成作品遇到了不少的問題，以下是我們在完成作品的過程中遇到的關鍵問題和解決方法： 問題一：一塊單片機在和上位機以及ARM端不斷通訊環境下，難以較好地向步進電機發送脈沖，致使步進電機不能順利運轉。 解決辦法：控制模塊采用主從機模式，每一控制檢測模塊都歸一化，由STC12C5A60S2單片機作為主機，通過控制另外三個從機間接實現底層每一模塊驅動，這樣步進電機脈沖可以由一塊單片機單獨發送，結果步進電機能順暢驅動移動平臺運動，同時由于每一控制檢測模塊都歸一化，作品的性能也得到了較大的提升。 問題二：多機通訊的通訊效率以及準確度是整個系統運行關鍵環節，如何提高其準確度及效率，從而不會導致非呼叫從機與主機進行誤通訊操作。 解決辦法：給每一個從機編寫一個地址，主機通過尋址來呼叫相關從機，非呼叫從機會直接丟棄主機的數據，同時對主機發出去的命令代碼進行細分，0x01代表從機向主機發送數據，0x00代表從機接收主機數據，而且在從機在向主機接收或者傳送數據前，都會詢問從機機是否做好接收或者發送數據的準備，只有從機準備好前提下，才能與主機進行數據傳送。通過這樣一個握手過程提高了主從機的效率和準確度。 問題三：如果升降機在運行過程中遇到突然停電的情況，升降機會停在中途，此時使用者既不能上去，也不能下去，這樣會給使用者帶來更大的麻煩，該如何解決斷電問題。 解決辦法：采用一個24v的備用電池和一個繼電器，在停電后，繼電器自動切換到電池供電，電池足夠整個系統在停電下運行一個小時。如果僅提供備用電池，還是不能完全解決停電帶來的一系列問題的，因為單片機在停電后再上電會復位的，一旦單片機復位，必須再進行刷卡，才能使用，此時升降機已經停在中途，使用者不可能再回到始端進行刷卡，也沒有這個必要，我們的解決辦法是：利用單片機自帶的eeprom進行斷電數據保護，在停電瞬間，eeprom會保存當前程序運行狀態，在切換到電池供電后，整個系統會接著斷電前位置繼續執行下去，升降機繼續上升。從而避免了斷電給使用者帶來的麻煩。 1.5 作品基本介紹 升降機靠導軌上安裝的步進電機來驅動的，升降機的踏板由一個直流電機來驅動。 下位機的主控制板：主控制板由4個單片機組成的主從機模式，一個單片機作為主機控制其他的三個單片機，主機還控制著RFID模塊和通過SM42無線通信和上位機無線通信，3個從機分別控制著限重模塊、直流電機驅動模塊、電流監測模塊、步進電機驅動模塊和接近開關模塊。 上位機部分：通信板是利用MAX232和SM42無線通信實現軟件平臺和下位機的通信，軟件平臺上可以實時的顯示出當前升降機系統的情況。

第2章 系統功能與方案設計

2.1 系統功能簡介 2.1.1 系統功能 本系統主要服務殘障人士，解決殘障人士在公共場所上下樓梯的不便，同時實現工作人員對多臺升降機的進行區域管理。 殘障人士刷卡后升降機踏板自動展開，即可進入升降機，在使用過程中系統會自動的檢測相關的參數是否在合理范圍，若超出會自動報警，并且軟件平臺的界面會顯示樓梯升降機的當前狀態數據，并且可以通過軟件平臺和嵌入式搭建的手持移動設備對升降機進行遠程操控。 1、RFID射頻識別功能 為了使乘客使用升降平臺更加方便和易操作，我們在升降平臺上設置了RFID射頻識別功能，乘客可以通過手持帶有殘障人事身份識別的信息卡（例如羊城通等可以方便建立網絡錄入殘障個人信息）直接刷卡自主使用升降機，并且使用者刷卡后在終端監控平臺上會顯示使用者得基本信息。 2、全程自動控制功能 從使用者刷卡使用到升降機復位，整個過程全部由系統自動控制運行，減少了使用者的操作避免了由于不會使用等原因造成設備的使用率低，同時也減少了管理人員的工作量。 3、檢測功能 限重模塊檢測踏板上的重量，一旦超出設定的數據范圍就會自動報警；電流傳感器檢測電流的大小，一旦超出也會報警，保護了電路；接近開關檢測移動平臺的位置，一旦檢測到平臺到達樓梯末端時就會反饋信息給控制板，進而使得移動平臺停止。 4、信息監控功能： 對于升降機的運行狀態、步進電機電流狀態、平臺狀態等狀態數據都會在軟件平臺上顯示，這樣大大方便了管理人員對區域內多臺升降機的管理和維護人員對升降機的檢修。 5、急停功能 若遇突發情況，乘客只要按下急停開關，整臺升降平臺就會立刻鎖死不動，并且工作人員可以通過軟軟件平臺看到升降機停止運動和所處位置，方便工作人員迅速趕赴現場解決。 6、遠程控制功能 通過手持的移動設備和筆記本上的軟件平臺可以遠程控制升降機的展開、折疊、上升、停止等狀態。 7、電源切換功能 若遇突然斷電的情況，供電會切換到升降機自帶的后備電源，使平臺繼續正常運行，防止出現升降機停在中途殘疾人無法移動造成的尷尬。 8、清潔能源儲存功能 作品設計了太陽能電池板模塊和壓電陶瓷片模塊，系統采集太陽能和行人上樓梯踩在壓電陶瓷上的能量為蓄電池充電，蓄電池為升降機供能。 2.1.2 系統創新性及特色： 1、現在很多城市如廣州在地鐵等公共場所已經安裝了殘障升降機，因此本系統可在原有升降機的基礎上進行升級改造。 2、安全數據的檢測 載重檢測：在乘客進入升降機后，系統會自動進行載重檢測，載重檢測防止在超重的情況下對升降機平臺造成的機械結構損耗、電機過載運行的損壞同時保證了使用者的安全。 電流檢測：若遇因機械原因造成的升降機卡死，檢測到步進電機的電流超過上限值，步進電機會立刻停止運行，從而防止對步進電機的損害。 3、身份識別 使用RFID技術進行刷卡使用和身份識別，由于現階段的樓梯升降機使用起來往往都是要用鑰匙開關，這樣使用起來就顯得比較麻煩和不便，因此我們的智能樓梯升降機設計了RFID刷卡識別，采用RFID進行身份識別，代替傳統的工作人員親自采用鑰匙開啟方式，只要RFID身份識別正確，即可啟動整個升降機系統。并且我們設想將設備和羊城通的卡兼容起來，將羊城通中記錄如殘障人士的身份信息，這樣子既方便又能避免一些普通乘客因為好奇而亂用損壞設備。 4、PC機端人機交互界面 我們基于多臺升降機集成管理與監控，利用QT開發了一個人機交互界面，界面主要分為用戶信息區、升降機操作區、升降機狀態區三大界面區域。 5、手持移動設備（ARM端） 為方便工作人員的定期檢修工作，我們在ARM9開發板上開發了一個檢修人機交互界面。主要分為操作區及狀態區。 6、主從機模式 為了提高控制系統的性能以及運行效率，我們采用主從機模式進行控制，由一塊單片機及三塊從機組成。一塊STC12C5A0S2單片機作為主機，通過控制從機去驅動相關功能實現整個升降機系統的流程，也負責RFID身份識別，同時作為單片機端與PC機端及ARM端的通訊樞紐，1號從機STC89C52負責限重，2號從機STC12C5A0S2負責直流電機進行踏板驅動，同時負責步進電機的電流檢測，3號從機STC12C5ALE60S2負責步進電機對升降機進行驅動。三塊從機分工明確，統一由主機控制，大大提高了整個系統的性能。 7、無線數據傳輸 我們采用無線數據SM42模塊，實現單片機端與PC機端及ARM端之間的數據傳輸。SM42半雙工無線通信，實時收發通信，完善的通訊協議，數據實時通信，可靠傳輸離距>400m（BER=10 /9600bps）。 2.1.3 實現原理 在整個樓梯升降機系統中，我們使用步進電機作為驅動移動載臺的動力，并且在踏板上安裝了直流電機作為踏板放下折疊的動力，使用了兩款單片機STC12C5A60S2和STC12C89C52組成本系統的處理中樞，對電機進行驅動和對限重模塊、安全檢測模塊的傳感器傳輸來的數據進行處理和判斷，最后通過無線模塊把樓梯升降機的狀態數據發送給軟件平臺，使得管理人員能夠快速的了解樓梯升降機整個系統的情況。 2.1.4 功能指標 1、升降機平臺能平穩地進行上升、下降。 2、升降機平臺能在指定位置剎車停止。 3、升降機踏板能正常平穩地進行折疊、展開。 4、超重報警燈及蜂鳴器會進行報警。 5、刷卡成功后測控系統界面上顯示用戶信息。 6、SM42的通訊燈閃爍及串口調試助手正常接收數據。 2.2 系統硬件設計 2.2.1 系統硬件總體設計 本系統電路分為兩個板子的電路，分別為主控制板和通信板。由于我們的系統比較復雜，電路模塊比較多，為了簡化電路和使電路更加高效化，我們除了選用普通常用的STC12C89C52單片機外，還選用了有自帶AD轉換功能的STC12C5A60S2單片機這兩款單片機組成樓梯升降機系統的處理器。 （1）主控制板：采用了主從機模式，主機的單片機與從機的3個單片機組成主從機模式。主機里有RFID刷卡識別，使用者只要刷卡就能啟動平臺工作，此外還可以識別電源狀態和進行無線通信；從機1主要負責控制步進電機的轉速和轉向，以實現樓梯平臺的上下運動，并且通過接近開關反饋回來的信號，來實現平臺的啟動和停止；從機2通過控制直流電機來實現平臺踏板的放下和折疊，并且通過電流傳感器實時感應電流大小，達到了保護電路的作用；從機3主要負責稱重限重，如果踏板上超重，就會啟動蜂鳴器報警。 （2）通信板：是電腦軟件控制平臺和主控制板之間的橋梁，由SM42和MAX232轉串口組成。 2.2.2 RFID識別模塊 我們使用的RFID模塊是MF522-AN模塊，其中模塊的主芯片是MF RC522，MF RC522是應用于13.56MHz非接觸式通信中高集成度的讀寫卡芯片。采用電壓為3.3V,通過SPI接口簡單的幾條線就可以直接與用戶任何CPU主板相連接通信,可以保證模塊穩定可靠的工作、讀卡距離遠。 2.2.3 電機驅動模塊 1、器件選擇： (1)移動平臺驅動：移動平臺是在載重環境下進行的，電動機是升降機系統的直接動力來源，整個系統性能的好壞與電動機的性能優劣緊密相關。有軌式升降機要求電動機低轉速、大扭矩、波動小、轉動慣量小、質量輕、可靠性高、易控制等性能，因此一般選用混合式步進電動機。我們選用兩相混合式的步進電機。 (2)升降機踏板驅動：電動機是踏板的直接動力來源，踏板是在空載情況下進行折疊與展開的，對電機的扭矩要求一般即可，為方便控制，同時也出于機械因素考慮，我們選取12V的直流電機， 2、關鍵器件安裝位置： 兩相混合式步進電機作為整個平臺的動力裝置，安裝在升降機運動導軌頂端，負責驅動升降機上下運動。12V直流電機安裝在升降機踏板附近，負責驅動踏板折疊與展開。 3、關鍵電路構建： 采用H 橋雙極恒流電路結構，輸入信號光電隔離，標準共陽極單脈沖，寬電壓輸入12～40VDC，電流輸出2A，峰值可調相電流，指令實時調整，微步1～16細分，在線可控脫機/使能，自動電流減半， 2.2.4 限重模塊 （1）限重模塊里主要應用的器件有懸臂梁傳感器和A/D轉換芯片HX711，懸臂梁傳感器感受到壓力時就會輸出一個微弱的電壓信號，接著這微弱的信號經過A/D轉換芯片HX711就會進行放大和轉化為數字信號。 （2）懸臂梁傳感器：我們的懸臂梁傳感器選用的是量程為2KG，精度0.1g，它的原理是靠中間 Ｅ之型的結構發生彎曲。雖然它的變化我們的肉眼是看不到的，不過這里面的應力電阻足以感知到了，值得一提的是，如果直接平平的放置，不管你怎么壓到傳感器上面，中間的E字型結構都不會變化的，為了解決這個問題，我們通常都會在傳感器的一端墊些東西，是另外一端懸空。 2.2.5 安全監測模塊 （1）接近開關模塊：我們用的是滬豐牌的LJ12A3-4-Z型號的接近開關，屬于電感式三線NPN常開型的接近開關。 工作原理是：傳感器內部產生一個磁場，當有金屬物體靠近這個磁場時，就會產生渦流，從而是使這個磁場發生變化，這一變化就能轉化成檢測的信號。當平臺接近時，就會輸出一個低電平的信號給單片機的中斷管腳，遠離時則輸出高電平，再通過微機處理實現感知位置的功能。 我們在導軌的起始端和末都安裝金屬觸發端，升降平臺走到末端時就會有一個信號傳遞給控制板，從而使平臺停止運動，除此之外，我們還可以記錄平臺整個運行的時間，一旦超出正常范圍就會自動發出報警。 （2）電流監測模塊：該模塊的核心是霍爾電流傳感器ACS712芯片，該芯片可以測量交直流電流，單電源供電，帶抑制干擾的特殊封裝工藝。 工作原理：當芯片串聯在電路中時，因為電流的流過會產生一個磁場，霍爾元件根據磁場感應出一個線性的電壓信號，經過內部的放大、濾波、與斬波電路，輸出一個電壓信號。 我們就把輸出的電壓信號進行模數轉換，再經過單片機的處理，判斷電流是否在正常范圍內，一旦超出就會立即報警. 2.2.6 無線通信模塊 無線通信模塊，我們使用的是SM42型微功率無線通信模塊，SM42型微功率無線數傳模塊是一款具有高性價比，高速率，高接收靈敏度集成RF無線模塊，采用無鉛環保生產工藝，內置糾錯信道編碼通信技術，ISM全頻段，無需頻率使用費用，可用于各種場合的短距離無線通信領域。我們通過串口的方式使總服臺板或者手持移動設備和控制板之間進行信息的交流，從而實現遠程對升降平臺進行控制、監控等操作，并且方便快捷地從總服臺板或者手持移動設備上了解到平臺的運行情況。 SM42無線模塊，SM-42型微功率無線通信模塊提供標準RS-232，RS485和UART（TTL電平）3種接口方式，可與計算機、用戶的RS-485設備、單片機或其他UART器件直接連接使用。 2.2.7 系統電源模塊 我們為了使系統的運作更加穩定，特別是步進電機的驅動，因此我們采用了現成的24V大功率開關電源。 系統的電壓比較多，分別有24V、12V、5V、3.3V。12V通過線性穩壓芯片LM7812從24V降壓得到；5V則是通過LM2940從LM7812的12V電壓再降壓得到；最后的3.3V是通過LM1117從5V降壓得到。 切換電源電路：因為在現實生活中，往往會發生供電突然中斷的情況，因此我們設計了備用電源的電路。正常情況下系統采用的是開關電源的電壓，一旦出現突然斷電的情況，就會通過一個24V的繼電器，自動的切換到備用電源，保證系統的繼續正常運行。 2.2.8 清潔能源系統模塊: 本電源系統與綠色節能為原則，采用太陽能和壓電陶瓷發電的方式給系統供電，是只能無障礙升降機系統的一個創新點和主要技術點。主要由太陽能電池板模塊、壓電陶瓷片模塊、市電系統、充放電控制器及蓄電池組成。太陽能電池板模塊放在室外進行光能與電能轉換,壓電陶瓷片模塊主要埋放在樓梯通道，利用人們步行時產生的動能轉化為電能，充放電控制器主要負責蓄電池的過充過放保護，市電主要在太陽能和壓電陶瓷沒法滿足電池充電時，自動給蓄電池進行充電。 （1）壓電陶瓷發電: 1、壓電陶瓷發電原理：壓電陶瓷在外力的作用下能夠產生電荷，當所生成的電荷量較大時，可用來構造壓電發電裝置或直接為電子器件提供動力供應。可以利用環境中的振動和沖擊來激勵壓電振子進行彎曲振動，壓電陶瓷發電特性及其應用研究完成機械能到電能的轉化。這種發電方式易于實現體積的微小化和集成化，適用于不同的工作環境，其優點是顯而易見的。和以往的發電裝置相比，壓電發電技術是一個新的研究領域,于是本系統也采用壓電陶瓷發電來提供動力. 2、壓電陶瓷發電核心元件: 壓電振子, 能受外加交變信號的激勵而形成振動的壓電晶體或壓電晶體與彈性體的連接體稱為壓電振子。壓電振子是壓電發電裝置的核心元件，起著將機械能轉換為電能的作用。由于壓電陶瓷本身硬且脆，所產生的位移很小，因而一般不把壓電陶瓷本身作為壓電振子直接使用，通常是把壓電陶瓷與某種金屬彈性體連接在一起共同構成壓電振子. 多片壓電振子的連接方式對于特定的外部激勵，為了提高壓電振子的發電能力，可以采用多片壓電振子發電，其聯接方式分并聯和串聯兩種。 （2）太陽能發電: 控制器電路結構與功能實現：主控芯片片采用AT89C2051，采用的 感光元件（光敏電阻）是一個電阻型元件，有光則阻值小1千歐姆左右，無光則阻值很大。 LM317是電壓調整管，得到8V電壓。 LM393是比較器，過壓，欠壓兩路比較。主要通過AT89C2051第8腳是過壓檢查腳，當蓄電池充電電壓高于26.5V,該腳從5V變為0V.由芯片延遲1分鐘后關閉蓄電池充電。由AT89C2051第9腳是欠壓檢查腳，當蓄電池放電電壓低于22V,該腳從0V變為5V.由芯片延遲1分鐘后關閉負載放電。蓄電池充電和放電是由兩個繼電器控制的。 2.3 系統軟件設計 2.3.1 主從機軟件流程圖 (1) 主機流程圖： 主機最初等待遙控信號或者殘疾人刷卡，如果接收到PC機端和ARM端發來的遙控信號，主機會命令相關從機執行對應的命令操作，同時會通過從機獲取升降機的狀態。如果是殘疾人刷卡成功，一切功能流程就會進入自動模式，即主機通過命令從機執行一系列操作，把殘疾人送到目的地，同時把升降機系統所有狀態數據發送到PC機端和ARM端，到達目的地后，升降機會自動復位。 (2) 1號從機流程圖： 1號從機一直在等待主機的命令代碼，一旦接受到0x00及稱重命令，從機立即進行稱重，過載會進行報警。如果接收到0x01，從機會判別目前載重狀態處于過載、正常、空載的其中一種，再把狀態發到主機。 (3) 2號從機流程圖： 2號從機一直在等待主機的命令代碼，一旦接受到0x00及操作命令，從機會執行相關操作，例如：折疊、展開、檢測步進電機電流。如果接收到0x01，主機會獲取當前踏板狀態和步進電機電流狀態，再把狀態發送到主機。 (4) 3號從機流程圖： 3號從機一直在等待主機的命令代碼，一旦接受到0x00及操作命令，從機會執行相關操作。如果接收到0x01，主機會獲取升降機相關狀態，再把狀態發送到主機。 2.3.2 監控軟件流程圖 人機交互界面始終在等待點擊按鈕和接收狀態數據，點擊操作區的按鈕，人機交互界面立即向單片機端發送相關命令操作代碼，如果點擊用戶信息區，會彈出用戶信息對話框，顯示用戶相關信息，如果接收到狀態數據，人機交互界面會在狀態區顯示升降機相關狀態。 ARM觸摸界面一直在等待點擊按鈕和接收狀態數據，一旦存在點擊操作區的按鈕，ARM觸摸界面立即向單片機端發送相關命令操作代碼，如果點擊用戶信息區，會彈出用戶信息對話框，顯示用戶相關信息，如果接收到狀態數據，ARM觸摸界面會在狀態區顯示升降機相關狀態。 第3章 系統功能與測試 3.1 主從機測試方法及測試現象 （1） 1號從機測試方法及測試現象 1號從機負責控制步進電機 測試方法：讓主機發送正轉、反轉命令到1號從機，步進電機會在1號從機控制下進行正反轉，同時觀察升降機平臺到達接近開關敏感處，步進電機能否及時停下來。 測試現象：通訊指示燈在主從機收發命令狀態下閃爍，說明主機能準確正常地發送命令給1號從機，升降機平臺能平穩地進行上升、下降，說明步進電機能很好地在1號從機的控制下進行正反轉，升降機平臺只要運行到接近開關有效距離，能及時停下來，說明在接近開關的信號下，1號從機也能很好控制步進電機的剎車功能。 （2） 2號從機測試方法及測試現象 2號從機負責控制直流電機運轉及步進電機的電流檢測 測試方法：2號從機收到主機的正轉、反轉及剎車命令后，立即控制直流電機驅動器，使直流電機實現主機發來的相關命令，主要觀察升降機踏板能否正常平穩地進行折疊、展開。啟動步進電機，讓升降機平臺運行，使主機發送電流檢測命令到2號從機，在串口調試助手上觀察電流檢測發來的電流值。 測試現象：從通訊指示燈閃爍，知道2號從機能正常接收到主機發來的命令。升降機踏板能正常平穩地進行折疊、展開，說明2號從機能順利控制直流電機的正反轉及剎車。觀察到串口調試助手的一系列數據，能清晰了解到升降機平臺在運行過程中，步進電機一直在1.7A附近，能保持在2A安全上限范圍內。 （3） 3號從機測試方法及測試現象 3號從機負責控制限重模塊 測試方法：展開升降機踏板，把一定重量的物體放上去，3號從機收到主機的載荷檢測命令后，立即開始稱重，并把重量顯示到數碼管上，一旦超重，報警燈及蜂鳴器會進行報警。 測試現象：放一個500g的物體上去，數碼管實時顯示相應重量，放一個超過2kg的物體上去，報警燈亮，蜂鳴器報警。 3.2 遙控測控系統界面的測試方法及測試現象 測試方法：打開系統，先測試操作界面以及電機檢測，點擊展開、上升、載重檢測等按鈕，觀察樓梯升降機能否正常執行相關命令，然后讓升降機MCU獲取相關狀態，再發到升降機遙控測控系統界面，觀察狀態欄顯示是否正常。 測試現象：在點擊操作界面和電機檢測的相關按鈕后，升降機能正常執行相關命令，同時主控MCU發來的狀態也能在狀態欄正常顯示出來。

設計、發明的目的和基本思路、創新點、技術關鍵和主要技術指標

目的：本系統主要服務殘障人士，解決殘障人士在公共場所上下樓梯的不便問題。同時實現工作人員對整個區域升降設備遠程監控管理 基本思路： 1、整體構想： （1）驅動部分升降機導軌上安裝的步進電機來驅動，升降機的踏板由一個直流電機來驅動。 （2）下位機的主控制板：主控制板由4個單片機組成的主從機模式，一個單片機作為主機控制三個從機，主機還控制著RFID模塊和通過SM42無線通信和上位機無線通信，3個從機分別控制著限重模塊、直流電機驅動模塊、電流監測模塊、步進電機驅動模塊和接近開關模塊。 （3）上位機部分：利用QT開發監控界面，通信板是利用MAX232和SM42無線通信實現軟件平臺和下位機的通信，軟件平臺上可以實時的顯示出當前升降機系統的情況。 （4）手持移動設備，采用ARM9搭建。 2、研究過程：第一階段，我們已經和企業進行同類產品的升級改造，發現存在不少缺點，同時結合我們的新想法，制定智能無障礙升降系統方案。第二階段，采用模型系統進行方案實施 創新點：1、RFID身份識別2、遠程監控3、全程自動化4、清潔能源供電 功能指標: 1、太陽能以及壓電陶瓷發電至少能保證升降機正常運行一個周期 2、刷卡成功后測控系統能實時準確監測升降機狀態元素。 3、底層控制器采用的多機通訊準確無誤發送接收數據。 4、升降機平臺能平穩地進行上升、下降。 5、升降機平臺能在指定位置剎車停止。 6、升降機踏板能正常平穩地進行折疊、展開。

獲獎情況及鑒定結果

（1）2012年9月23日在華南理工大學參加由廣東省教育廳主辦的廣東省電子設計大賽并獲得一等獎 （2）2012年11月16日在順德受邀參加由廣東省經濟和信息化委員會、順德區人民政府主辦的國家裝備工業兩化深度融合暨智能制造試點成果展示會 （3）2013年3月18日參加“挑戰杯”大學生課外科技作品競賽校內終審決賽，并獲得發明制作A類一等獎 （4）2013年5月21日在暨南大學獲得由團省委、省教育廳、省科技廳、省科協、省學聯聯合舉辦的第十二屆“挑戰杯”廣東大學生課外學術科技作品競賽信息技術類特等獎

作品所處階段

作品正處于中試階段，作品中的限重模塊和無線通訊模塊已經應用到實際產品中。

技術轉讓方式

一種樓梯升降機防逆行安全載重系統專利為專利申請權轉讓 一種智能無障礙樓梯升降系統專利為專利實施許可

作品可展示的形式

可進行模型、現場演示、視頻、圖片展示的展示形式

使用說明,技術特點和優勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經濟效益預測

使用說明： 具有乘客使用模式和管理人員遙控使用模式 技術特點和優勢： RFID技術易于操控，適用于自動化控制的靈活性應用技術，無需人工干預，支持讀寫操作，無需接觸瞄準，并可在惡劣環境下工作，太陽能和壓電發電技術的最大特點是節能環保。自動控制技術在工業已經普及，可節省人工操作，自動完成一系列處理。 作品適應范圍： 本作品應用領域廣泛，最主要應用在公共場所，例如車站、地鐵站、公園、學校等，也可以應用在家居，其主要為殘疾人和老年人服務。 推廣前景： 于本作品采用遠程實時監控系統，具有故障自動報警功能，同時采用清潔能源供電，具有環保效果，既方便我們管理，安全性也很高，會得到社會的大力推廣。 市場分析和經濟效益預測： 隨著社會進步，無障礙服務會更得到大家的重視，由本產品能幫助殘障人事共享社會的發展成果，更好的體現和諧社會，以及智慧城市對每一個社會人士的關懷和必要性，未來這種設施必有較大的市場。

同類課題研究水平概述

自上世紀70年代后期發達國家開始研究室移動類輔助器具，現歐美、韓國、日本等國家移動類運送升降機產品已比較成熟，科技界、產業界已基本上形成共識，基本形成了系列化、產業化。 我國無障礙設施建設在起步晚、起點低的情況下近年來取得了較大的發展，有著顯著成績。多數城市的干道、主要商業街、廣場、醫院等建筑，程度不同地建設了無障礙設施，城市住宅小區的無障礙設施也開始起步。特別是由于2008年北京奧運會和2010年廣州亞運會等國際性盛會的召開，對我國無障礙建設將產生深遠影響。國家日益重視，社會認知度不斷提高，無障礙設施建設已成為新建項目、建筑樓盤必需的驗收內容之一。同時，“建筑物無障礙改造”、“無障礙進家庭”等政府事實工程也不斷推進。 國內盡管在自主開發研究同類殘障設施上有所進展，如TRE-52型輪椅電動爬樓車、SL型電動升降平臺等等，但產品多智能化程度低、無創新開發點，沒有競爭力，無法達到我國國情所需。國人對無障礙設施的認識還很薄弱，殘障人對我國已經建成的無障礙設施沒有使用意識，不懂得如何使用而且有些進口產品不符合我國殘障人的使用習慣，造成了設施的使用率低等問題。我國政府一直在努力推動無障礙城市的建設，我國國民經濟和社會發展第十二個五年(2011-2015)規劃綱要中明確提出要加快殘疾人事業發展，我國2006年通過了國家標準《殘疾人運送升降架技術要求和測試方法》（ISO10535:1998,IDT），對我國公共場所無障礙殘障設施的發展起到了重大的推動作用，滿足殘障人渴望，以后我國的無障礙設施將越來越普及。