物聯(lián)網(wǎng)電梯監(jiān)控傳輸解決方案的研究

薛冠鳴　武傳勝

一、電梯無線視頻傳輸系統(tǒng)概述：

傳統(tǒng)電梯監(jiān)控采用隨纜方案，對(duì)相關(guān)設(shè)備提供電力供應(yīng)、同時(shí)將音視頻監(jiān)控信號(hào)傳輸至監(jiān)控中心，從而實(shí)現(xiàn)一纜多用。但電梯經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間，周期性的往復(fù)上下行機(jī)械運(yùn)動(dòng)過程，隨纜往往容易磨損，甚至斷裂，再次部署隨纜成本雖然不高，但極易再次出現(xiàn)相同后果，使得電梯維護(hù)成本偏高。

在閉路監(jiān)控工程中，電梯監(jiān)控一直是最常見、最難對(duì)付、也是最受關(guān)注的問題之一。電梯井內(nèi)通常布置了動(dòng)力、照明、風(fēng)扇、控制、通信等線纜，各種電纜都會(huì)產(chǎn)生電磁輻射。電梯環(huán)境下的超強(qiáng)低頻動(dòng)力電源干擾，電機(jī)電火花干擾，變頻電機(jī)干擾，控制信號(hào)干擾等幾十千赫以下的干擾十分突出。

由于電梯環(huán)境中干擾現(xiàn)象十分嚴(yán)重，對(duì)此我公司專門設(shè)計(jì)生產(chǎn)了專業(yè)電梯無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)，該無線監(jiān)控系統(tǒng)適合于各類商務(wù)辦公樓、高層住宅電梯。電梯無線監(jiān)控方案可支持單梯監(jiān)控，雙梯監(jiān)控，以及多梯監(jiān)控。

新一代無線視頻監(jiān)控專門針對(duì)電梯監(jiān)控環(huán)境，創(chuàng)新的推出電梯無線視頻監(jiān)控解決方案，其部署靈活，維護(hù)簡(jiǎn)單，受干擾小，外型美觀靈巧，方便安裝。同時(shí)無線的音視頻傳輸方式，有效避免因電梯隨纜故障導(dǎo)致的監(jiān)控畫面及音頻丟失，從根本上改善了電梯監(jiān)控面臨的一系列問題。

電梯專用無線監(jiān)控系統(tǒng)安裝非常間單，將發(fā)射機(jī)放置在轎廂頂部，接收機(jī)置于天井上部（或井的底部，視監(jiān)控室的位置而定，如果監(jiān)控室在頂樓可把接收機(jī)和天線放在井的上部，反之則在井的下部），發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間通過無線方式進(jìn)行信號(hào)傳輸。將接收到的視頻信號(hào)通過視頻電纜送到監(jiān)控室，管理人員就可以實(shí)時(shí)監(jiān)控電梯里的運(yùn)行情況了。

由于采用無線傳輸方式，不存在有線監(jiān)控在電梯運(yùn)動(dòng)過程中對(duì)電纜線的磨損，確保監(jiān)控系統(tǒng)長(zhǎng)期可靠工作。

電梯無線視頻監(jiān)控解決方案為用戶帶來創(chuàng)新的電梯無線監(jiān)控體驗(yàn)，已在國內(nèi)多個(gè)地區(qū)的小區(qū)，大廈的電梯建設(shè)中成功實(shí)施，其穩(wěn)定，可靠，清晰，流暢的監(jiān)控畫面，贏得了用戶的高度認(rèn)可。

二、電梯干擾狀況分析：

電梯目前所受到的干擾主要有：

1、電源干擾：由于電梯攝像頭所采用的電源取自電梯380伏電源，而電梯采用的是變頻電機(jī)，故對(duì)于攝像頭以及傳輸線造成影響；

2、變頻電機(jī)干擾：視頻信號(hào)為0-6兆信號(hào)，而變頻電機(jī)所產(chǎn)生的干擾頻率在0-11兆之間，對(duì)視頻信號(hào)造成直接干擾；

3、控制器對(duì)視頻信號(hào)的干擾：電梯內(nèi)部的控制部分（包括上下開門關(guān)門等動(dòng)作）為11兆左右的控制器，一旦其啟動(dòng)，就會(huì)不斷的發(fā)送控制信號(hào)和11兆的控制波，該控制信號(hào)會(huì)對(duì)視頻隨行電纜產(chǎn)生干擾；（這就是電梯一旦工作干擾就會(huì)加大的原因）；

4、電風(fēng)扇以及燈光對(duì)視頻信號(hào)的干擾：電梯內(nèi)部的燈光采用的是電子振蕩燈管，該燈管的工作會(huì)導(dǎo)致50hz以及衍生的多種頻率干擾，該干擾會(huì)對(duì)視頻圖像產(chǎn)生干擾；

5、距離：由于視頻圖像按照國家標(biāo)準(zhǔn)，如果采用75-5線纜傳輸距離應(yīng)該在167米左右，而現(xiàn)場(chǎng)的傳輸距離達(dá)到600多米，這樣使得視頻信號(hào)的強(qiáng)度大大降低，從而使得干擾信號(hào)對(duì)視頻信號(hào)產(chǎn)生強(qiáng)烈的干擾。

三、設(shè)備參數(shù)：

JBA-601T無線影音傳輸系統(tǒng)因體積小，安裝簡(jiǎn)單，不用布線，廣泛應(yīng)用于公安刑偵、記者暗訪、法律取證、油田、文物基地、商場(chǎng)超市、工廠、車間、車庫、汽車、珠寶店、娛樂場(chǎng)所、家庭別墅等場(chǎng)所。即可固定使用也可移動(dòng)使用。該設(shè)備工作在2.4G頻段，具有較好的抗干擾能力，運(yùn)行穩(wěn)定，圖像清晰。

四、方案說明

在電梯相關(guān)部位安裝電梯運(yùn)行數(shù)據(jù)采集的前端傳感器，具體包括：平層及方向傳感器、人體感應(yīng)探頭、門開關(guān)傳感器、極限傳感器、基站傳感器、前端傳感器采集的各類電梯運(yùn)行數(shù)據(jù)，統(tǒng)一上傳到安裝于轎頂?shù)碾娞輸?shù)據(jù)采集儀；

在電梯的轎廂安裝電梯遠(yuǎn)程監(jiān)控多媒體一體機(jī)，一體機(jī)和電梯數(shù)據(jù)采集儀之間用RS485/232方式連接，電梯遠(yuǎn)程監(jiān)控一體機(jī)具有數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)預(yù)處理、協(xié)議轉(zhuǎn)換等功能，將電梯數(shù)據(jù)采集儀采集到的電梯數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成TCP/IP網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議，結(jié)合以太網(wǎng)高速傳輸?shù)姆绞竭M(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，安全傳輸?shù)诫娞葸h(yuǎn)程監(jiān)控中心。

安裝RFID讀卡器通過RS485/232連接到電梯遠(yuǎn)程監(jiān)控多媒體一體機(jī)，并為每個(gè)維保人員配備EM ID卡/ MF1 IC卡，維保人員進(jìn)行維保工作的同時(shí)打卡簽到，記錄并上傳維保記錄，準(zhǔn)確掌控哪個(gè)維保人員在什么時(shí)候維保了哪部電梯，強(qiáng)化了對(duì)電梯維保工作的監(jiān)督管理。

在監(jiān)控中心機(jī)房部署服務(wù)器，安裝電梯遠(yuǎn)程監(jiān)控與緊急救援系統(tǒng)。電梯遠(yuǎn)程監(jiān)控多媒體一體機(jī)把接收到的電梯日常運(yùn)行數(shù)據(jù)、電梯維保記錄、音視頻信息傳輸?shù)奖O(jiān)控機(jī)房中的電梯遠(yuǎn)程監(jiān)控與緊急救援系統(tǒng)上，系統(tǒng)以web瀏覽器的方式向用戶展示各類電梯數(shù)據(jù)、音視頻信息、維保記錄、故障搶修記錄等 。

給天益SSL/IPsec VPN網(wǎng)關(guān)一個(gè)公網(wǎng)地址，用于外部用戶安全接入訪問；

如果電梯運(yùn)行過程出現(xiàn)故障，安裝在電梯轎頂?shù)臄?shù)據(jù)采集儀采集到非正常數(shù)據(jù)，隨易聯(lián)工業(yè)適配器收集到這些數(shù)據(jù)傳輸?shù)诫娞葸h(yuǎn)程監(jiān)控與緊急救援系統(tǒng)，處理后匹配故障數(shù)據(jù)，然后預(yù)計(jì)出故障問題，系統(tǒng)告警，發(fā)送短信到指定的維保人員，告知XX電梯XX時(shí)間出現(xiàn)XX問題；

用戶通過使用USBKEY或者用戶名和密碼登陸電梯遠(yuǎn)程監(jiān)控與緊急救援系統(tǒng)，對(duì)電梯運(yùn)行和維保工作進(jìn)行監(jiān)督管理。

五、電梯監(jiān)控?zé)o線傳輸可行性：

頻段上采用2.4G微波擴(kuò)頻設(shè)備，這種設(shè)備采用上變頻，特殊的調(diào)制技術(shù)。 （這種頻段設(shè)備避開了電梯的干擾頻率，故不會(huì)產(chǎn)生干擾）

擴(kuò)頻技術(shù)的基本特征是：使用比發(fā)送的信息數(shù)據(jù)速率高許多倍的偽隨機(jī)碼，把載有信息數(shù)據(jù)的基帶信號(hào)的頻譜進(jìn)行擴(kuò)展，形成寬帶的低功率譜密度的信號(hào)來發(fā)射。

微波擴(kuò)頻技術(shù)在發(fā)射端進(jìn)行擴(kuò)頻調(diào)制，在接收端以相關(guān)解調(diào)技術(shù)收信，和傳統(tǒng)的布線相比較，具有諸多的優(yōu)良特性，最主要有：

1、抗干擾能力強(qiáng)。表示擴(kuò)頻通信特性的一個(gè)重要參數(shù)是擴(kuò)頻增益G SpreadingGain，G=B2 B1。擴(kuò)頻通信中，接收端對(duì)接收到的信號(hào)做擴(kuò)頻解調(diào)，只提取擴(kuò)頻編碼相關(guān)處理后帶寬為B1的信號(hào)成分，而排除了擴(kuò)展到寬帶B2中的干擾、噪聲和其他用戶通信的影響，相當(dāng)于把接收信噪比提高了G倍。考慮到輸出端的信噪比和接收系統(tǒng)損耗，可以認(rèn)為實(shí)際的擴(kuò)頻增益帶來的信噪比的改善為：M=G-輸出端信噪比-系統(tǒng)損耗，公式中的M叫做抗干擾容限。實(shí)際上，輸出端信噪比和系統(tǒng)損耗都比較小，所以M近似等于G。

2、隱蔽性強(qiáng)、干擾小。因信號(hào)在很寬的頻帶上被擴(kuò)展，則單位帶寬上的功率很小，即信號(hào)功率譜密度很低。信號(hào)淹沒在白噪聲之中，別人難于發(fā)現(xiàn)信號(hào)的存在，再加之不知擴(kuò)頻編碼，就更難拾取有用信號(hào)。而極低的功率譜密度，也很少對(duì)其他電訊設(shè)備構(gòu)成干擾。

3、易于實(shí)現(xiàn)碼分多址。擴(kuò)頻通信占用寬帶頻譜資源通信，改善了抗干擾能力，提高了頻帶的利用率。正是由于擴(kuò)頻通信要用擴(kuò)頻調(diào)制發(fā)送，而信號(hào)接收需要用相同的擴(kuò)頻之間的相關(guān)解擴(kuò)才能得到，這給頻率復(fù)用和多址通信提供了基礎(chǔ)。

4、抗多徑干擾。在無線通信中，抗多徑干擾問題一直是難以解決的問題，利用擴(kuò)頻之間的相關(guān)特性，在接收端可以用相關(guān)技術(shù)從多徑信號(hào)中提取分離出最強(qiáng)的有用信號(hào)，出可把多個(gè)路徑來的同一碼序列的波形相加使之得到加強(qiáng)，從而達(dá)到有效的抗多徑干擾。