基于GPRS和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的電梯遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)

新疆自治區(qū)特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院 伊 新

新疆自治區(qū)計(jì)量測試研究院 宋長亮

1.引言

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作為能夠掀起我國第三次信息革命浪潮，物聯(lián)網(wǎng)(又稱M2M)，是一種以機(jī)器終端智能交互為核心的、網(wǎng)絡(luò)化的應(yīng)用與服務(wù)。它通過在機(jī)器內(nèi)部嵌人無線通信模塊，以光纖、無線通信等為接入手段，為客戶提供綜合的信息化解決方案，以滿足客戶對(duì)監(jiān)控、指揮調(diào)度、數(shù)據(jù)采集和測量等方面的信息化需求。M2M根據(jù)其應(yīng)用服務(wù)對(duì)象可以分為個(gè)人、家庭、行業(yè)三大類。電梯作為現(xiàn)代高層建筑中最常用的一種垂直運(yùn)輸交通工具，不僅極大的節(jié)省了人們的時(shí)間和體力，同時(shí)也為日常生活提供了諸多方便。然而電梯維護(hù)每年都要耗費(fèi)大量的人力、財(cái)力。本文提出了一種基于GPRS和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的電梯遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，主要針對(duì)電梯生產(chǎn)單位、使用單位/用戶、監(jiān)督管理部門及電梯維護(hù)保養(yǎng)單位的不同需求出發(fā)，根據(jù)每個(gè)使用對(duì)象所獲取的信息的側(cè)重點(diǎn)不同，提出了不同的電梯監(jiān)控管理方案。

2.管理方案規(guī)劃

電梯遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)由前端機(jī)、傳輸信道和監(jiān)控終端三部分構(gòu)成。其系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。前端機(jī)主要負(fù)責(zé)采集電梯的運(yùn)行數(shù)據(jù)和故障信息。通過外接傳感器采集電梯的相關(guān)參數(shù)。采取傳感器外接的方式既能解決采集終端的接口通用性問題，又可以避免采集器自身的故障給電梯運(yùn)行帶來影響。

傳輸信道主要是通過GPRS（通用無線分組業(yè)務(wù)）技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。監(jiān)控終端用戶可以通過Internet查詢該用戶監(jiān)控的電梯的運(yùn)行狀況，也可以通過手機(jī)WAP的方式訪問。該系統(tǒng)通過移動(dòng)運(yùn)營商的GSM網(wǎng)絡(luò)組成監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)從而大大的減少了組網(wǎng)時(shí)間，節(jié)約了組網(wǎng)成本，網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)也變得簡單，而且網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展性強(qiáng)。

3.前端信息采集端

前端信息采集端主要是采用多種傳感器采集電梯運(yùn)行數(shù)據(jù)，通過微處理器對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，經(jīng)由GPRS網(wǎng)絡(luò)傳輸、公用電話線傳輸、局域網(wǎng)傳輸與485通訊傳輸多種方式實(shí)現(xiàn)電梯故障報(bào)警、故障預(yù)警、困人救援、日常管理、質(zhì)量評(píng)估、隱患防范等功能的綜合性電梯管理平臺(tái)。

前端信息采集端是電梯遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)的核心。前端信息采集端主要完成電梯監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、故障檢測和判斷并與上位機(jī)進(jìn)行通訊等工作。該系統(tǒng)中前端信息采集端能夠?qū)崿F(xiàn)以下功能：

(1)實(shí)時(shí)采集電梯的運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)（如方向、層站、呼梯、開關(guān)門信號(hào)等）；

(2)實(shí)時(shí)采集電梯的各種故障信號(hào)（電源故障、門鎖故障、安全回路故障、制動(dòng)器故障等）；

(3)實(shí)時(shí)采集的電梯信息在微處理器內(nèi)部進(jìn)行處理，以一定格式存放在指定區(qū)域；

(4)當(dāng)電梯外部按鈕被按下時(shí)，該層門系統(tǒng)外部等待區(qū)域就處于全方位的人像檢測中，在電梯往該層移動(dòng)過程中，若發(fā)現(xiàn)無人乘坐電梯，電梯將取消該停留位置，同時(shí)自動(dòng)響應(yīng)下一個(gè)按鈕；

(5)電梯前端機(jī)采集的信號(hào)采用串行接口方式與上位機(jī)通信。

4.上位機(jī)監(jiān)控平臺(tái)設(shè)計(jì)

當(dāng)上位機(jī)接收到下位機(jī)通過有線或無線方式傳送過來的數(shù)據(jù)信息后，上位機(jī)除了顯示當(dāng)前電梯運(yùn)行狀態(tài)的各采集參數(shù)外，還需要根據(jù)所獲得的采集信號(hào)，建立樣本數(shù)據(jù)庫；同時(shí)，上位機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)在線故障檢測，直接檢測故障信號(hào)或根據(jù)檢測信號(hào)判斷故障，然后進(jìn)行故障報(bào)警。

上位機(jī)的顯示根據(jù)目標(biāo)用戶（電梯生產(chǎn)單位、使用單位/用戶、監(jiān)督管理部門及電梯維護(hù)保養(yǎng)單位）的不同需求可以設(shè)計(jì)了不同的顯示界面。各用戶的需求有很多交叉功能，在這里介紹主要功能。

4.1 電梯生產(chǎn)單位

對(duì)電梯故障的檢修時(shí)間進(jìn)行記錄并進(jìn)行保存，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，以此作為日后對(duì)電梯性能評(píng)價(jià)和改進(jìn)的參考資料。

對(duì)本品牌的電梯出現(xiàn)不同類型的故障發(fā)生的頻率、時(shí)間，對(duì)器件的運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，通過分析結(jié)果不斷提高產(chǎn)品的質(zhì)量，提高產(chǎn)品的客戶滿意度，從而增加市場份額。

4.2 使用單位/用戶

用戶比較關(guān)心的是電梯設(shè)備的使用效果，業(yè)主的滿意度，動(dòng)力費(fèi)用，在這方面系統(tǒng)的平臺(tái)可以從電梯在不同時(shí)段的使用率來為用戶方節(jié)省成本。主要實(shí)現(xiàn)以下功能：

(1)操作人員信息列表功能

可顯示操作人員的基本信息，如操作人員的名稱、密碼、權(quán)限設(shè)置等信息。

(2)編輯操作人員信息功能

可對(duì)操作人員信息進(jìn)行添加、修改、刪除等操作，可設(shè)置操作人員的使用權(quán)限。系統(tǒng)提供了分級(jí)查看、分權(quán)查看等使用模式，只有具備相應(yīng)權(quán)限的操作人員才可以查看符合其權(quán)限的信息。

(3)通過對(duì)電梯外部的監(jiān)控，當(dāng)電梯外部按鈕被按下時(shí)，該層門系統(tǒng)外部等待區(qū)域就處于全方位的人像檢測系統(tǒng)中，在電梯往該層移動(dòng)過程中，若發(fā)現(xiàn)無人乘坐電梯，電梯將取消對(duì)本層的響應(yīng)，而響應(yīng)下一個(gè)按鈕。這樣就大大減少了時(shí)間、能源的消耗以及電梯本身的磨損，既能節(jié)能，又能保障電梯本身的運(yùn)行安全。

圖1 物聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

(4)通過監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)時(shí)了解電梯運(yùn)行狀態(tài)，一旦發(fā)生故障，根據(jù)故障等級(jí)及時(shí)采取措施，確保人員安全。一旦發(fā)生人員被困的情況，可通過視頻系統(tǒng)和語音系統(tǒng)與電梯中的人員進(jìn)行視頻通話，緩解被關(guān)人員的心里壓力，讓被困人員安心等候救援。

4.3 監(jiān)督管理部門

目前，監(jiān)督管理部門都是每月由運(yùn)維單位向他們提供設(shè)備檢測報(bào)告報(bào)表來了解電梯設(shè)備運(yùn)維情況，在接到業(yè)主投訴后再進(jìn)行多方協(xié)調(diào)等工作，不能夠做到及時(shí)、準(zhǔn)確的了解和處理問題。對(duì)質(zhì)檢部門來說，電梯遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)的功能如下：

(1)及時(shí)排除故障，當(dāng)電梯發(fā)生故障時(shí)，可以通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程的故障分析和處理，能和困在轎箱中的用戶進(jìn)行語音視頻通訊，以此來獲得電梯內(nèi)部具體狀況，同時(shí)對(duì)用戶進(jìn)行心理安慰和盡快逃生指導(dǎo)；

(2)監(jiān)控中心通過控制命令可以控制電梯的運(yùn)行狀態(tài)和部分功能，如鎖梯、停梯、樓層屏蔽、樓層召喚、消防保護(hù)等；

(3)通過遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)監(jiān)測，可以實(shí)現(xiàn)故障的早期預(yù)告與排除，把電梯的被動(dòng)保養(yǎng)轉(zhuǎn)化為主動(dòng)保養(yǎng)，使監(jiān)控人員能更好地維護(hù)保養(yǎng)電梯，使用戶電梯的停梯時(shí)間和故障概率降到最低；

(4)進(jìn)行電梯故障的記錄和統(tǒng)計(jì)，并進(jìn)行保存，以便以后能把統(tǒng)計(jì)結(jié)果用于對(duì)電梯產(chǎn)品的性能改進(jìn)和評(píng)價(jià)，也有利于用戶單位能夠根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)而制定不同的電梯故障檢測系統(tǒng)；

(5)通過電梯遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，能實(shí)現(xiàn)故障的應(yīng)急預(yù)案，對(duì)可能發(fā)生的故障采取決策分析；

(6)實(shí)現(xiàn)管理的信息化功能；

(7)可顯示維保單位的名稱、聯(lián)系人、地址等檔案信息；

(8)可對(duì)維保單位檔案信息進(jìn)行添加、修改、刪除等操作；

(9)多媒體電梯維保監(jiān)護(hù)功能擴(kuò)展，此擴(kuò)展用于電梯監(jiān)管部門對(duì)電梯維保公司定期維保工作的監(jiān)督和管理，采用先進(jìn)的RFID技術(shù)進(jìn)行設(shè)備設(shè)置、維保記錄、維保情況檢查、電梯檢驗(yàn)記錄等操作，同時(shí)具有視頻播放、視頻更新、電梯銘牌定期顯示、維保超期報(bào)警、檢驗(yàn)超期報(bào)警、緊急信息播報(bào)等功能；

(11)對(duì)電梯故障的檢修時(shí)間進(jìn)行記錄并進(jìn)行保存和統(tǒng)計(jì)，以此作為日后對(duì)電梯性能評(píng)價(jià)的參考資料。

4.4 電梯維護(hù)保養(yǎng)單位

維保單位每月都會(huì)有2次派人上門進(jìn)行電梯巡檢，接到用戶方的故障報(bào)修電話后必須在半小時(shí)內(nèi)趕到并進(jìn)行處理。對(duì)他們來說，電梯遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)如下功能：

(1)電梯檔案信息列表功能

在此列表中可顯示電梯的合格證編號(hào)、使用單位名稱、電梯安裝地址、電梯安裝日期、上次維保日期、維保單位名稱、檢驗(yàn)單位名稱等電梯的基本信息。

(2)編輯電梯檔案信息功能

可對(duì)電梯檔案信息進(jìn)行添加、編輯、修改的操作功能?？蓪?duì)電梯的合格證編號(hào)、使用單位名稱、電梯安裝地址、電梯安裝日期、上次維保日期、維保單位名稱、檢驗(yàn)單位名稱等電梯檔案信息進(jìn)行編輯操作。

(3)電梯檔案信息查詢功能

可對(duì)電梯的檔案信息進(jìn)行查詢、打印操作。提供多種查詢方式，可按照設(shè)備編號(hào)、合格證編號(hào)、維保單位名稱、電梯安裝地址等關(guān)鍵字進(jìn)行查詢操作。

(4)單臺(tái)電梯實(shí)時(shí)運(yùn)行信息在線顯示功能

可查看單臺(tái)電梯的實(shí)時(shí)運(yùn)行情況，包括電梯當(dāng)前所在的樓層、電梯門的開關(guān)狀態(tài)、電梯的基本信息、本臺(tái)電梯故障統(tǒng)計(jì)情況等信息。

(5)多臺(tái)電梯實(shí)時(shí)運(yùn)行信息在線顯示功能

可顯示指定數(shù)量電梯的實(shí)時(shí)運(yùn)行情況?？赏瑫r(shí)查看指定數(shù)量電梯的實(shí)時(shí)運(yùn)行情況，包括電梯的當(dāng)前所在樓層、電梯的門開關(guān)狀態(tài)、電梯的層站數(shù)等電梯信息，并可以動(dòng)態(tài)的觀察電梯的運(yùn)行情況。

(6)故障信息的列表功能

以列表的方式顯示電梯故障的信息。在列表中可顯示電梯故障的發(fā)生時(shí)間、日期、電梯的名稱故障類型等電梯故障的基本信息。

(7)故障信息的查詢功能

可對(duì)電梯故障信息進(jìn)行查詢操作。提供多種查詢方式，可按照電梯故障發(fā)生的時(shí)間、日期、電梯名稱、故障類型等關(guān)鍵字進(jìn)行查詢。

5.結(jié)束語

電梯己經(jīng)成為人們?nèi)粘Ｉ钪兄匾慕煌üぞ?，作為一種特殊的設(shè)備，電梯安全運(yùn)行一直是企業(yè)和使用單位關(guān)心的重點(diǎn)。本文提出的結(jié)合GPRS技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的電梯遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)在智能建筑中的應(yīng)用具有如下特點(diǎn)：

(1)系統(tǒng)具有良好的開放性和兼容性，可以監(jiān)控目前常見的各種品牌、多種型號(hào)的電梯；

(2)電梯運(yùn)行參數(shù)采集、音頻、視頻相互結(jié)合；

(3)結(jié)合了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)不同結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)間的數(shù)據(jù)傳輸，包括互聯(lián)網(wǎng)、3G網(wǎng)、衛(wèi)星通訊網(wǎng)等，確保了在任何時(shí)間和地點(diǎn)都能夠?qū)崿F(xiàn)互聯(lián)互通；

(4)功能全面，將電梯狀態(tài)監(jiān)測、故障診斷、故障預(yù)警、故障報(bào)警、維修保養(yǎng)管理、人員管理、零部件管理等功能有機(jī)地整合在一套系統(tǒng)中，又根據(jù)各用戶的不同需求進(jìn)行有特色的分類，極大地方便了電梯運(yùn)行、維修和維護(hù)管理。

在智能大廈、智能小區(qū)飛速發(fā)展的今天，基于GPRS技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的電梯遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)將具有較高的應(yīng)用價(jià)值和良好的市場前景。

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