無線傳感網(wǎng)絡(luò)在電梯中的應(yīng)用研究

譚媛

摘 要：城市快速的發(fā)展帶來了鱗次櫛比的高樓大廈，而電梯的作用也日漸凸顯。目前，單靠電梯專職維修人員對電梯運行中出現(xiàn)的問題進行處理，甚至在第一時間解救電梯中被困人員都存在很大難度。因此，利用電子科技下的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）來應(yīng)對不斷涌現(xiàn)出的電梯應(yīng)用難題已成為一種新的趨勢。本文利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中高可靠性、可動態(tài)組網(wǎng)等特點，來探討WSN對電梯運行實現(xiàn)實時監(jiān)測的可行性。

關(guān)鍵詞：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)；電梯；實時監(jiān)測

電梯在城市化的進程中日益扮演著越來越重要的角色，電梯的正常運行也是確保生活工作秩序的關(guān)鍵因素之一。因此，電梯中各個部件的穩(wěn)定性、使用壽命和協(xié)調(diào)運轉(zhuǎn)對于任意一部電梯來說都是至關(guān)重要的。如若在電梯的各部件節(jié)點中利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)安置相應(yīng)的傳感器，進行實時監(jiān)測，并將數(shù)據(jù)匯集至整個控制系統(tǒng)。當發(fā)生緊急情況時，控制系統(tǒng)便會及時向電梯管理人員發(fā)出警報提醒，第一時間找出解決方案，確保電梯的正常運行和乘梯人的人身安全。因此，利用WSN的應(yīng)用特點與當下電梯常用的檢測方法，研制可實現(xiàn)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在電梯中應(yīng)用的相關(guān)硬軟件來大大提高電梯的使用效率和安全性[ 1 ]。

1 無線傳感網(wǎng)絡(luò)（WSN）簡介

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（Wireless Sensor Networks，WSN）是一種集合數(shù)據(jù)的感知、采集、處理和傳輸功能的分布式傳感網(wǎng)絡(luò)。在該網(wǎng)絡(luò)的各個末梢節(jié)點均是具有感知檢查外部功能的傳感器，利用無線的方式進行信息的傳遞和交流。這種傳感器的類型多種多樣，包括聲、光、電、溫度、濕度屬性等多種方面。將其應(yīng)用到軍事領(lǐng)域、生活生產(chǎn)領(lǐng)域等更是當下無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的潛在生命力所在。

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的主要特點可分為以下幾個方面：

1）規(guī)模大。傳感器的節(jié)點可廣泛分布在大面積或小范圍高密集的領(lǐng)域中，進行實時動態(tài)監(jiān)測；

2）自組織。自組織能力是指傳感器能夠自動進行傳感器節(jié)點的調(diào)配和管理，彌補由于外部環(huán)境或自身節(jié)點能量消耗所帶來的分布不均勻情況，確保監(jiān)測正常進行[ 2 ]。

3）可靠性。在惡劣天氣或人為破壞等極端條件下，傳感器節(jié)點的抗損壞性較強，更好的保障了自身工作的正常進行。

4）數(shù)據(jù)型。無線網(wǎng)絡(luò)傳感器節(jié)點采用的是編號標識，并保持動態(tài)聯(lián)系，在問題反饋中更接近于自然的語言交流。

在電梯中可應(yīng)用的傳感器種類較多，如位移傳感器、稱重傳感器、光幕傳感器、平層傳感器及速度編碼器等等。其中，平層傳感器與位移傳感器是電梯平層控制調(diào)整的裝置，均能實現(xiàn)自動平層，且平層必須精準；稱重傳感器則是測量電梯載荷的一種傳感裝置，為控制系統(tǒng)提供有關(guān)電梯的載荷信號。光幕傳感器是應(yīng)用于門機上能夠保護人或物體避免夾傷的傳感裝置。速度編碼器可以檢測電梯的實時位置與實時速度。

2 應(yīng)用設(shè)計分析

在應(yīng)用中，整個體系將嚴格按著以下三個步驟來進行：

（1）傳感器節(jié)點的設(shè)置；

（2）系統(tǒng)軟件的安插；

（3）數(shù)據(jù)信息的采集處理。

首先，在已設(shè)定的網(wǎng)絡(luò)區(qū)域內(nèi)，合理安排傳感器節(jié)點，并充分高效的加以利用。在設(shè)置后通過控制系統(tǒng)采集節(jié)點信號，并對電梯運行中的速度、溫度、電壓、門鎖閉合情況等相關(guān)屬性進行實時的檢測，在獲得數(shù)據(jù)后進行資料匯集，最終傳輸回控制中心。在控制中心對已獲得的實時情況進行數(shù)據(jù)分析，對出現(xiàn)超出正常范圍值得數(shù)據(jù)進行特殊的存儲，并提出初步診斷以供專業(yè)人員處理參考。通常情況下，專業(yè)人員將參數(shù)值分為一般、重要兩類，無線傳感網(wǎng)絡(luò)將會根據(jù)獲得的數(shù)據(jù)信號自動決定是否向維護管理人員發(fā)出警報信號。當發(fā)生人員被困情況時，可通過電梯轎廂內(nèi)的對講系統(tǒng)和營救人員進行及時聯(lián)系，確保電梯的安全性[ 3 ]。

其次，在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)計中將其分為控制系統(tǒng)和傳感器兩部分。其中控制系統(tǒng)主要負責對電梯運行中的數(shù)據(jù)信息進行處理、存儲，并結(jié)合已設(shè)定的參數(shù)進行圖像繪畫分析，在緊急情況下可發(fā)出警報提醒。而無線傳感器則主要控制各個相關(guān)節(jié)點的數(shù)據(jù)采集工作，并集中發(fā)送到控制節(jié)點，最終傳輸回控制系統(tǒng)中。當網(wǎng)絡(luò)開啟時，負責感應(yīng)功能的節(jié)點將會執(zhí)行問詢工作，并形成樹狀結(jié)構(gòu)圖以供分析。

在設(shè)置軟件時，應(yīng)考慮到在節(jié)點設(shè)置時容易出現(xiàn)過度依賴傳感器執(zhí)行，數(shù)據(jù)采集速度過慢的情況。而在實際系統(tǒng)應(yīng)用中，可能由于覆蓋面積廣泛，覆蓋范圍密度過高等原因造成的節(jié)點數(shù)量過多，設(shè)置位置松散，電量消耗補充不及時等因素造成了對系統(tǒng)運行準確性的影響。因此，在利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)計軟件時可采取深眠—喚醒的高效節(jié)能方案，以此來降低對傳感器的能源消耗，潛在的延長了系統(tǒng)的使用壽命，提高了系統(tǒng)的使用質(zhì)量[ 4 ]。當系統(tǒng)處于深眠程序下，可以斷開單片機中沒有處于工作狀態(tài)下的版塊，從而在數(shù)量方面的減少也促進了節(jié)約能源的實現(xiàn)。在使用芯片的使用方面，可采用具有超低功耗的類型，并能夠在多種模式切換中，保持能源的高效利用。通過設(shè)置不同檔位的睡眠模式來進行外部中斷、睡眠定時的程序操作。

當執(zhí)行任務(wù)結(jié)束后，傳感器都會在程序作用下自動切換入深眠模式，減少了能源消耗的浪費。如若遇到任務(wù)開啟時，將會在內(nèi)部的定時器喚醒作用下，重新開啟快速的進入工作狀態(tài)中。這不僅減少了傳感器的能源消耗，也能在一定程度上延長了傳感器各個節(jié)點的使用壽命，確保工作的順利進行。因此，設(shè)計系統(tǒng)軟件時，對模塊化程序的充分利用將可以充分滿足對各個節(jié)點的實時利用以及網(wǎng)絡(luò)通信的精準要求[5]。對系統(tǒng)各個模塊的合理設(shè)定，區(qū)域功能的強化也將有助于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在電梯中的高效利用。

3 結(jié)語

對電梯的實時監(jiān)控和及時維護一直確保電梯正常運行工作的重中之重。利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)置的節(jié)點，實時收集各項相關(guān)運行數(shù)據(jù)信息，集中匯集反饋，將有助于電梯的安全高效運行，這在未來電梯領(lǐng)域的監(jiān)管革新中將扮演重要角色。隨著科技領(lǐng)域的不斷更新發(fā)展，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用成本也會逐步降低，而其在電梯中的應(yīng)用也將會帶來更大的經(jīng)濟效益和社會便捷。

參考文獻：

[1] 李葳.基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計[D].上海交通大學(xué)，2010.

[2] 程永輝.無線傳感器的研究與實現(xiàn)[D].武漢理工大學(xué)，2010.

[3] 王戈，張效義.可用于環(huán)境監(jiān)測的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的設(shè)計[J].傳感器與微系統(tǒng)，2007，（10）.

[4] 楊福寶.基于Zigbee的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的研究設(shè)計[J].制造業(yè)自動化，2011（02）.