電梯物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應用

鄭松鶴朱海云劉鳴

(1．日立電梯（中國）有限公司，廣東 廣州 510430；2．中國電信股份有限公司廣東研究院，廣東 廣州 510630；3．廣州體育職業(yè)技術(shù)學院，廣東 廣州 510650)

電梯物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應用

鄭松鶴1朱海云2劉鳴3

(1．日立電梯（中國）有限公司，廣東 廣州 510430；2．中國電信股份有限公司廣東研究院，廣東 廣州 510630；3．廣州體育職業(yè)技術(shù)學院，廣東 廣州 510650)

電梯物聯(lián)網(wǎng)近幾年發(fā)展迅速，已經(jīng)成為電梯技術(shù)的熱點與方向。本文從物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)出發(fā)，介紹電梯物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及其在電梯應急處理、維保、遠程監(jiān)控以及電梯使用上的應用設計。

物聯(lián)網(wǎng)；電梯物聯(lián)網(wǎng)；遠程監(jiān)控

1．引言

當今社會，信息技術(shù)發(fā)展日新月異，物聯(lián)網(wǎng)（The Internet of Things）作為新一代信息技術(shù)的典型代表，是互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、傳感器技術(shù)和射頻識別等技術(shù)的深度融合，得到蓬勃的發(fā)展和廣泛的應用。

電梯物聯(lián)網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)在電梯行業(yè)的應用，是利用信息技術(shù)將電梯接入互聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)電梯與用戶、物業(yè)管理單位、維保單位、制造廠家、檢驗部門和監(jiān)管部門的信息與數(shù)據(jù)交換。電梯物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是現(xiàn)代信息技術(shù)與電梯傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的全面融合，必將深遠影響著電梯行業(yè)的發(fā)展。

2．物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)，顧名思義就是物物相連的互聯(lián)網(wǎng)。這有兩層意思：其一，物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎(chǔ)仍然是互聯(lián)網(wǎng)，是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上延伸和擴展的網(wǎng)絡；其二，其用戶端延伸和擴展到了任何物品與物品之間，進行信息交換和通信[1]。

2．1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展

物聯(lián)網(wǎng)的概念最早由美國麻省理工學院（MIT）的Kevin Ashton教授于1991年提出。1999年麻省理工學院建立了“自動識別中心（Auto-ID）”，提出“萬物皆可通過網(wǎng)絡互聯(lián)”，闡明了物聯(lián)網(wǎng)的基本含義。但是物聯(lián)網(wǎng)的概念當時并沒有引起太大的關(guān)注，直到2005年11月在突尼斯舉行的信息社會世界峰會（WSIS）上，國際電信聯(lián)盟（ITU）發(fā)布《ITU互聯(lián)網(wǎng)報告2005：物聯(lián)網(wǎng)》，引用了“物聯(lián)網(wǎng)”的概念。物聯(lián)網(wǎng)受到世界各國的普遍關(guān)注，日本、韓國、美國和歐盟都提出各自的物聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略。我國也積極發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及應用，繼2009年8月提出建立“感知中國”中心后，又把物聯(lián)網(wǎng)列為國家五大新興戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)之一。

2．2 物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)

物聯(lián)網(wǎng)的價值在于使物體擁有“智慧”，以實現(xiàn)人與物、物與物相連相通。為了實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的價值，物聯(lián)網(wǎng)的體系架構(gòu)包括感知層、網(wǎng)絡層和應用層，如圖1所示。

感知層用于采集物的狀態(tài)信息、運行數(shù)據(jù)，是物聯(lián)網(wǎng)運行的基礎(chǔ)，處于物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)的最底層。感知層由各種傳感器、標簽識別器、智能設備組成，通過藍牙、紅外、ZigBee、工業(yè)現(xiàn)場總線等有線或者無線通信技術(shù)，把物的狀態(tài)信息、運行數(shù)據(jù)傳輸?shù)交ヂ?lián)網(wǎng)的網(wǎng)關(guān)設備。感知層的關(guān)鍵技術(shù)包括傳感器技術(shù)、二維碼技術(shù)、RFID(Radio Frequency IDentification射頻識別)技術(shù)、藍牙技術(shù)、ZigBee技術(shù)、工業(yè)現(xiàn)場總線技術(shù)（如RS485、CAN、Profibus、CC-Link）等。

網(wǎng)絡層把感知層采集的數(shù)據(jù)高效率、高可靠性、高安全性地實現(xiàn)遠距離傳輸，是連接感知層和應用層的中間層。網(wǎng)絡層的關(guān)鍵技術(shù)包括Wi-Fi無線網(wǎng)絡技術(shù)、Internet互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、2G/3G/LTE移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、無線傳感器網(wǎng)絡技術(shù)等。

圖1 物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)圖

應用層把感知層采集、網(wǎng)絡層傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息進行分析處理，遠程監(jiān)視和控制，實現(xiàn)智能化管理。因此，應用層一般包括兩個子層：應用程序?qū)雍徒K端設備層。應用程序?qū)永脧姶蟮暮笈_服務器，對數(shù)據(jù)進行存儲、分析和處理。終端設備層主要提供人機操作界面，人們通過終端設備監(jiān)視和控制各種物聯(lián)網(wǎng)的物，以及獲取經(jīng)后臺服務器提供的各種應用。應用層的核心關(guān)鍵技術(shù)包括中間件技術(shù)、云計算技術(shù)、數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)、人工智能技術(shù)等。

3．電梯物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

3．1 電梯物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展

目前電梯物聯(lián)網(wǎng)尚處于起步階段，主要用于電梯遠程監(jiān)控?！峨娞葸h程報警系統(tǒng)》國家標準，對電梯遠程監(jiān)控信號提出明確的要求[2]。2012年，北京、杭州、上海、重慶、南京等地方先后啟動電梯物聯(lián)網(wǎng)、電梯遠程監(jiān)控試點工程。2012年5月在廣州召開的中國國際電梯展覽會，電梯物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)產(chǎn)品相繼亮相。

3．2 電梯物聯(lián)網(wǎng)的體系架構(gòu)

電梯物聯(lián)網(wǎng)同樣采用感知層、網(wǎng)絡層和應用層3層體系架構(gòu)，如圖2所示。

現(xiàn)在電梯普遍采用微控制器來控制，電梯本身就是一個智能設備。因此，電梯控制器是電梯物聯(lián)網(wǎng)感知層的重要組成部分。感知層除了電梯控制器外，還包括壓力傳感器、渦流傳感器、視頻傳感器、紅外傳感器、RFID標簽和讀寫器，用于檢測電梯運行狀態(tài)、轎廂的乘客。這些傳感器或直接與網(wǎng)絡路由器連接；或與電梯控制器連接后，再由電梯控制器把數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集通信器。

考慮到電梯控制柜放置于機房或者井道，接入Internet網(wǎng)存在布線的困難，電梯物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡層優(yōu)先考慮使用2G/3G無線互聯(lián)網(wǎng)接入技術(shù)。無線互聯(lián)網(wǎng)接入技術(shù)不僅能夠縮短前期安裝及后期維保成本，還能解決在用電梯快速、便利接入的問題。但視頻的數(shù)據(jù)量大，使用2G/3G無線接入則費用高、速度慢，故視頻數(shù)據(jù)可以考慮使用有線以太網(wǎng)傳輸。

應用層通過對電梯靜態(tài)數(shù)據(jù)、運行動態(tài)數(shù)據(jù)的分析處理，利用網(wǎng)絡管理技術(shù)、WEB服務技術(shù)、智能手機技術(shù)、人工智能技術(shù)，向上層用戶提供困人應急處理、電梯維保、遠程監(jiān)控、預約用梯、自動召梯等應用。

圖2 電梯物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)圖

4．電梯物聯(lián)網(wǎng)的應用設計

4．1 電梯物聯(lián)網(wǎng)感知層的總體設計

電梯物聯(lián)網(wǎng)感知層由各種檢測開關(guān)、傳感器、電梯控制器和數(shù)據(jù)采集通信器等組成，如圖3所示。

電梯控制系統(tǒng)本身包括各種檢測開關(guān)、傳感器，用于電梯控制器控制電梯運行。電梯控制器利用這些檢測裝置，可以得知電梯的位置、運行速度、運行振動、開關(guān)門狀態(tài)、乘客數(shù)量、乘客身份等信息。電梯控制器把檢測開關(guān)、傳感器的信息采集和處理后，經(jīng)過RS485串行通信，把數(shù)據(jù)傳給無線通信器，再由無線通信器經(jīng)過2G/3G無線網(wǎng)絡把數(shù)據(jù)傳給后臺服務器。視頻傳感器是獨立于電梯控制系統(tǒng)的，主要用于小區(qū)監(jiān)控中心視頻監(jiān)視轎廂情況。由于視頻的數(shù)據(jù)量大，可以通過小區(qū)的現(xiàn)場總線傳到小區(qū)監(jiān)控中心以太網(wǎng)路由器，再通過以太網(wǎng)把數(shù)據(jù)傳到后臺服務器。

圖3 電梯物聯(lián)網(wǎng)感知層系統(tǒng)圖

4．2 電梯物聯(lián)網(wǎng)應用層總體設計

電梯物聯(lián)網(wǎng)應用層是基于Windows Server 2008、Windows SQL Server 2008、Windows Visual Studio 2008平臺，采用C#語言開發(fā)的。

電梯物聯(lián)網(wǎng)的用戶包括物業(yè)管理單位、維保單位、檢驗單位、監(jiān)督單位、制造廠家、乘客用戶。他們在電梯應急處理、維保、遠程監(jiān)控、自動識別召梯和電梯分配調(diào)度等方面有使用需求。物聯(lián)網(wǎng)用戶與物聯(lián)網(wǎng)應用的需求關(guān)系圖如圖4所示。

圖4電梯物聯(lián)網(wǎng)用戶與應用需求關(guān)系圖

根據(jù)用戶需求，電梯物聯(lián)網(wǎng)應用層設計包括應急處理模塊、維保模塊、遠程監(jiān)控模塊、自動識別召梯模塊和電梯分配調(diào)度模塊五大模塊。電梯物聯(lián)網(wǎng)應用層軟件設計模塊圖如圖5所示。應急處理模塊滿足用戶在電梯困人時，緊急救人處理方面的需求。維保模塊滿足用戶維修、保養(yǎng)電梯方面的需求。遠程監(jiān)控模塊滿足用戶監(jiān)控電梯、收集電梯數(shù)據(jù)、跟蹤和處理故障方面的需求。自動識別召梯模塊和電梯分配調(diào)度模塊滿足用戶在乘坐使用電梯方面的需求。

圖5 電梯物聯(lián)網(wǎng)應用層總體模塊圖

4．3 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電梯應急處理的應用

電梯應急處理是建立在電梯監(jiān)控和緊急呼叫系統(tǒng)的基礎(chǔ)上的。通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，把出現(xiàn)困人或者有緊急呼叫的電梯的位置信息，通過短信的方式告知維保人員，調(diào)度距離需緊急處理電梯最近的維保人員前往救援。同時電梯顯示屏顯示電梯狀態(tài)信息、播放安撫被困人員的語音提示，避免被困人員驚慌，或者擅自打開轎門尋求逃生。

4．4 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電梯維保上的應用

電梯作為特種設備，需要每15天進行一次維保，以保證電梯的安全運行。但是如今的電梯維保市場混亂，缺乏有效的管理和監(jiān)督，不少維保單位或維保人員沒有嚴格按規(guī)定對電梯進行維保，直接導致電梯困人、甚至傷人事故的發(fā)生。利用電梯物聯(lián)網(wǎng)維保日歷管理、電子簽到和遠程監(jiān)控應用，能夠管理、監(jiān)督電梯維保的執(zhí)行。后臺服務器把各個聯(lián)網(wǎng)電梯的數(shù)據(jù)錄入，生成電梯維保日歷，結(jié)合電梯位置信息、維保人員信息，每天生成維保工作清單表，發(fā)到維保人員智能手機終端上。維保人員根據(jù)維保工作清單表對電梯維保，需要和電梯控制器通信連接簽到、對電梯部件的二維碼掃描確認。物業(yè)單位、監(jiān)督單位可以通過電腦、手機等終端查看電梯的維保情況。

4．5物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電梯遠程監(jiān)控上的應用

電梯物聯(lián)網(wǎng)把電梯靜態(tài)數(shù)據(jù)、運行動態(tài)數(shù)據(jù)傳輸?shù)胶笈_服務器，通過WEB服務技術(shù)、移動終端技術(shù)，物業(yè)單位、維保單位、監(jiān)督單位通過電腦、手機監(jiān)控電梯的運行情況。當發(fā)生故障時，電梯通過物聯(lián)網(wǎng)把故障信息傳到后臺服務器，后臺通過短信的方式通知物業(yè)管理人員、維保人員。應用程序服務器故障專家處理系統(tǒng)進一步收集故障電梯信息，分析電梯故障部件和原因，把分析結(jié)果及解決故障建議發(fā)給維保人員，以幫助維保人員到達現(xiàn)場后能夠迅速解決故障，恢復電梯運行。

4．6 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電梯使用上的應用

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電梯使用上的應用包括自動識別召梯、大樓電梯分配調(diào)度等方面。電梯物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控、分析電梯使用情況，通過服務器“云計算”合理調(diào)配大樓電梯、疏導乘客，縮短用戶候梯時間。如果用戶隨身攜帶RFID射頻識別鑰匙，用戶進入大樓的瞬間，電梯便自動到達基站開門等候。待用戶進入電梯后，無需用戶按鍵，自動將用戶送至目標層。

5．結(jié)束語

本文所述電梯物聯(lián)網(wǎng)的應急處理、電梯維保、遠程監(jiān)控應用，已在我司大客戶推廣使用。經(jīng)過將近1年的使用，有效地縮短了電梯困人救援時間，提高了維保效率和質(zhì)量，降低了電梯故障發(fā)生率。在自動識別召梯、大樓電梯分配調(diào)度等應用方面，處于應用技術(shù)研究階段。物聯(lián)網(wǎng)在電梯行業(yè)應用推廣雖然存在市場動力不足、移動通信數(shù)據(jù)業(yè)務收費較高等困難，但是應用前景廣闊，是行業(yè)發(fā)展的熱點與方向。

[1]張春紅，裘曉峰，夏海輪等編著．物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應用[M]．北京：人民郵電出版社，2011．

[2]GB/T 24475-2009，電梯遠程報警系統(tǒng)[S]．

[3]崔世坤，陳繼文，楊紅娟．物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及其在電梯中的應用[J]．中國電梯，2013(21)：6-10．

[4]劉遠天，王鵬，方啟宗等．電梯物聯(lián)網(wǎng)及其帶給行業(yè)各相關(guān)部門的影響[J]．中國電梯，2013(21)：19-23．

[5]李昆侖，繆澤峰，章劍雄．物聯(lián)網(wǎng)的研究現(xiàn)狀及其產(chǎn)業(yè)化[J]．單片機與嵌入式系統(tǒng)應用，2011(2)：1-4．

Application of the Elevator Internet of Things

Zheng Songhe1Zhu Yunhai2Liu Ming3
(1.Hitachi Elevator(China)Co.,Ltd.,Guangzhou 510430,Guangdong; 2.Guangdong Institute,China telecom co.,LTD.Guangzhou 510630,Guangdong; 3.Guangdong Vocational Institute of Sport,Guangzhou 510650,Guangdong)

The elevator Internet of Things is developing rapidly in recent years,which have already become the focus and direction of elevator technology.Starting from technology of the Internet of Things,this paper introduces the elevator Internet of Things technology,and the application design of the elevator Internet of Things in elevator emergency treatment,maintenance,remote monitoring,and elevator using.

Internet of Things(IoT);elevator IoT;remote monitoring

鄭松鶴，男，廣東東莞人，本科，工程師，研究方向：電梯嵌入式控制系統(tǒng)開發(fā)。