5G技術(shù)在電梯物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用探討

趙結(jié)昂，劉志剛，何國(guó)軍，包俊儀，金嵩

5G技術(shù)在電梯物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用探討

趙結(jié)昂，劉志剛，何國(guó)軍，包俊儀，金嵩

（金華市特種設(shè)備檢測(cè)中心，浙江 金華 321000）

近幾年來(lái)，電梯物聯(lián)網(wǎng)迅速發(fā)展，5G的到來(lái)為電梯物聯(lián)網(wǎng)提供了更強(qiáng)大的功能，使其應(yīng)用更靈活，并為其提供新的發(fā)展思路。隨著5G的發(fā)展，電梯物聯(lián)網(wǎng)也將朝著更高效、更智能、更安全的方向發(fā)展。結(jié)合5G技術(shù)的特點(diǎn)，初步探討了5G技術(shù)在電梯物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用。

電梯物聯(lián)網(wǎng)；5G網(wǎng)絡(luò)；互聯(lián)網(wǎng)；智能化

電梯已成為許多人日常生活中必不可少的交通工具，隨著中國(guó)科技的不斷發(fā)展，電梯物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也取得了極大進(jìn)步，電梯逐漸進(jìn)入智能化時(shí)代。5G網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)作為新一代網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)，將與電梯物聯(lián)網(wǎng)深度融合，為電梯產(chǎn)業(yè)革命和通信技術(shù)創(chuàng)新提供動(dòng)力。在此背景下，深入、系統(tǒng)地研究5G技術(shù)與電梯物聯(lián)網(wǎng)的融合發(fā)展，促進(jìn)中國(guó)電梯行業(yè)的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展，成為了相關(guān)領(lǐng)域工作人員的工作重點(diǎn)之一。

1 5G概述

1.1 5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

5G即第五代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展，信息對(duì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊笤絹?lái)越高，目前的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已無(wú)法滿足，因此，人們迫切需要一種速度更快、成本更低、功耗更小、傳輸更為安全可靠的通信技術(shù)，因此5G應(yīng)運(yùn)而生。與傳統(tǒng)2G、3G、4G網(wǎng)絡(luò)相比，5G網(wǎng)絡(luò)在技術(shù)方面得到了進(jìn)一步的升級(jí)，其性能變得更加優(yōu)異。作為新一代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，5G在設(shè)計(jì)時(shí)就考慮了人與物、物與物之間的互聯(lián)，在與物聯(lián)網(wǎng)的融合中扮演著極其重要的角色。與4G網(wǎng)絡(luò)相比，5G技術(shù)大大減少了使用中的限制，能夠提供密集而高效的網(wǎng)絡(luò)支持，使人與物的聯(lián)通更方便。5G網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)在移動(dòng)通信市場(chǎng)上應(yīng)用會(huì)給各領(lǐng)域帶來(lái)巨大的利益，可以說(shuō)，5G技術(shù)在未來(lái)的應(yīng)用中具有劃時(shí)代意義，它必將為人們帶來(lái)更好的網(wǎng)絡(luò)信息傳輸體驗(yàn)，極大地豐富人們的工作生活、娛樂(lè)體驗(yàn)，未來(lái)5G技術(shù)將與人們的生活與工作緊密融合。

1.2 5G網(wǎng)路技術(shù)的特點(diǎn)

具體來(lái)說(shuō)，5G技術(shù)主要有以下幾個(gè)特點(diǎn)：①更快的傳輸速度。目前4G通信網(wǎng)絡(luò)的傳輸峰值速率達(dá)到100 M/s，而5G的峰值速率將達(dá)到10 Gbps/s以上，大大提升了傳輸速率。5G的端到端時(shí)延達(dá)到毫秒級(jí)，用戶(hù)體驗(yàn)速率達(dá)到100 Mbps/s～1 Gbps/s，可暢快地體驗(yàn)移動(dòng)高清、VR/AR、及時(shí)全息投影等。②極大的容量。5G網(wǎng)絡(luò)可以使每平方千米內(nèi)相關(guān)設(shè)備連接數(shù)量達(dá)100萬(wàn)臺(tái)，每單位面積內(nèi)連接的設(shè)備可達(dá)到4G的100倍，流量密度提升1 000倍，頻譜效率可達(dá)到4G的10倍，能夠在500 km/h的速度下保證用戶(hù)體驗(yàn)，其鏈接能力大大提升。③極低的時(shí)延。目前使用的4G網(wǎng)絡(luò)理想的端到端時(shí)延是10 ms左右，LTE的端到端時(shí)延是50～100 ms，而5G網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)，將會(huì)使網(wǎng)絡(luò)延遲小于1 ms。④高可靠性。相比于4G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，基于物聯(lián)網(wǎng)、多天線等技術(shù)的5G將可以對(duì)安全防護(hù)設(shè)備進(jìn)行升級(jí)，使5G在數(shù)據(jù)通信上具有更高的安全性和可靠性。

2 電梯物聯(lián)網(wǎng)概述

物聯(lián)網(wǎng)即物物相連的互聯(lián)網(wǎng)。電梯物聯(lián)網(wǎng)是指通過(guò)分布在電梯上的各種信息傳感器實(shí)時(shí)采集電梯的相關(guān)數(shù)據(jù)及故障信號(hào)，并將采集的數(shù)據(jù)利用信息技術(shù)接入互聯(lián)網(wǎng)，統(tǒng)計(jì)分析電梯的各個(gè)參數(shù)和電梯故障，實(shí)現(xiàn)電梯與使用單位、維保單位、制造單位、檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)、物業(yè)及監(jiān)管部門(mén)的數(shù)據(jù)與信息交換。電梯物聯(lián)網(wǎng)有利于加強(qiáng)對(duì)電梯安全性能的監(jiān)管，提高監(jiān)管前瞻性，有利于電梯安全隱患的排查，消除事故隱患，落實(shí)企業(yè)主體責(zé)任，提升行業(yè)管理水平，提高電梯運(yùn)行安全性和可靠性，讓群眾放心乘梯、安全乘梯。

電梯物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)主要分為三部分，分別是感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。其中，感知層主要是借助于一定的設(shè)備實(shí)現(xiàn)電梯數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、信息獲取和識(shí)別。網(wǎng)絡(luò)層作為紐帶，連接著感知層和應(yīng)用層，通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)將感知層獲取的信息安全、可靠地傳輸?shù)綉?yīng)用層。應(yīng)用層負(fù)責(zé)根據(jù)不同的應(yīng)用需求對(duì)感知層采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，將該系統(tǒng)底層提供的服務(wù)與其他一些行業(yè)結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)電梯物聯(lián)網(wǎng)與行業(yè)智能化。

電梯物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展需要有完整的網(wǎng)絡(luò)體系、通信協(xié)議和高度的安全性。信息要高速、可靠地傳輸，就要求電梯物聯(lián)網(wǎng)具有更成熟的傳感器技術(shù)、更準(zhǔn)確的識(shí)別能力和更快速的數(shù)據(jù)處理能力。因此，5G時(shí)代的到來(lái)，能有效促進(jìn)電梯物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，使萬(wàn)物互聯(lián)成為可能。

3 5G技術(shù)在電梯物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用場(chǎng)景

5G在電梯物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用主要有以下幾個(gè)方面。

3.1　完善電梯應(yīng)急救援系統(tǒng)

電梯物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控平臺(tái)可以實(shí)時(shí)監(jiān)控到電梯內(nèi)的任何狀況，電梯上安裝的智能物聯(lián)終端在遇到電梯故障或其他緊急突發(fā)的事件時(shí)，能夠運(yùn)用5G技術(shù)與云終端將消息通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備及時(shí)發(fā)送到救援中心。5G低時(shí)延的特點(diǎn)會(huì)讓信息的傳達(dá)更快速、準(zhǔn)確，維保人員的手機(jī)會(huì)在第一時(shí)間收到警報(bào)，自動(dòng)識(shí)別被困人員所在樓層，從而快速地救出被困者，使救援更加快速、精準(zhǔn)，大大降低事故造成的損失。

5G網(wǎng)絡(luò)的基站不再是以往的大基站，而是很多很多小基站，基本上每相隔250 m就會(huì)有一個(gè)小基站，而且以前的大基站最多只有十幾個(gè)天線，而這些小基站會(huì)有上百個(gè)天線，所以天線的密度和數(shù)量大大增加，可以使封閉的電梯里仍然可以連接到5G信號(hào)，大大減少了電梯智能物聯(lián)終端由于信號(hào)不穩(wěn)定而產(chǎn)生誤報(bào)、漏報(bào)的問(wèn)題。

3.2 提升電梯維修保養(yǎng)水平

電梯數(shù)量增長(zhǎng)迅速，但政府監(jiān)管人員有限，利用電梯物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，政府監(jiān)管人員可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電梯維保記錄的查詢(xún)和遠(yuǎn)程監(jiān)控，從而管理和監(jiān)督電梯維保工作的進(jìn)行。在日常維保過(guò)程中，維保人員可以利用5G技術(shù)的可穿戴設(shè)備平臺(tái)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)、設(shè)備檢查、維護(hù)等工作，使電梯維保人員在維保過(guò)程中得到全方位的指導(dǎo)，從而使維保作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化、專(zhuān)業(yè)化。通過(guò)使用該系統(tǒng)，電梯維保人員可以進(jìn)行更精確和詳細(xì)的安全檢查，確保每個(gè)電梯使用者的安全。

3.3 電梯調(diào)度管理優(yōu)化

在電梯調(diào)度管理方面，5G網(wǎng)絡(luò)的高傳輸速率可以實(shí)時(shí)獲取大樓內(nèi)安裝傳感器的數(shù)據(jù)，收集電梯等待人數(shù)及樓層、載客人數(shù)、時(shí)間等信息，通過(guò)人工智能技術(shù)對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得到各個(gè)信息的大概變化趨勢(shì)，再結(jié)合系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)，更為精準(zhǔn)地管理調(diào)度電梯，提高調(diào)度系統(tǒng)的總體效率。5G的到來(lái)使得電梯物聯(lián)網(wǎng)可以與智能電網(wǎng)、智慧樓宇、智能交通等進(jìn)行信息交互，實(shí)現(xiàn)在乘客進(jìn)入樓宇范圍前電梯就開(kāi)始工作，用戶(hù)也可以通過(guò)智能終端遠(yuǎn)程向電梯發(fā)送乘梯請(qǐng)求，使電梯調(diào)度系統(tǒng)可以提前反應(yīng)，大大減少用戶(hù)等待時(shí)間。

3.4 電梯的節(jié)能優(yōu)化

由于5G網(wǎng)絡(luò)通信帶寬大幅提高，5G網(wǎng)絡(luò)可以支持海量終端接入，實(shí)現(xiàn)大量無(wú)線設(shè)備組網(wǎng)通信。現(xiàn)有電梯中，通過(guò)有線連接組網(wǎng)的設(shè)備，部分可以改為無(wú)線組網(wǎng)方式，從而減少大量的布線和能耗。例如，可以通過(guò)無(wú)線組網(wǎng)大大減少電梯轎廂中的隨行電纜和電梯機(jī)房中的布線，同時(shí)還可以減少電纜所消耗的能源。通過(guò)5G網(wǎng)絡(luò)，還可以實(shí)現(xiàn)轎廂的智能照明、電梯的智能調(diào)度，從而實(shí)現(xiàn)電梯的節(jié)能優(yōu)化。

3.5 使電梯更加智能安全

目前，5G的UNB-IOT技術(shù)已成功實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品化。UNB具有信號(hào)傳輸能力強(qiáng)、可實(shí)現(xiàn)廣域鏈接、邊緣計(jì)算能力強(qiáng)的特點(diǎn)，因此，可以在電梯的主要的核心部件中植入U(xiǎn)NB檢測(cè)芯片，從而使得這些電梯部件都可以實(shí)現(xiàn)智慧通訊。例如，在曳引機(jī)中植入U(xiǎn)NB檢測(cè)芯片，可以實(shí)時(shí)檢測(cè)曳引機(jī)的轉(zhuǎn)速、溫度、抱閘力矩等，通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的大數(shù)據(jù)比對(duì)和邊緣計(jì)算，判斷電梯是否處于正常運(yùn)行中；在限速器中植入U(xiǎn)NB檢測(cè)芯片，可以實(shí)時(shí)獲取電梯運(yùn)行參數(shù)；在電梯的層門(mén)植入U(xiǎn)NB檢測(cè)芯片，可以隨時(shí)了解層門(mén)是否短接、門(mén)區(qū)是否正常等。所有這些部件數(shù)據(jù)的匯總，使電梯更加智能化，安全性自然會(huì)得到極大的提高。

3.6 自然災(zāi)害場(chǎng)景的應(yīng)用

4G網(wǎng)絡(luò)的通信基礎(chǔ)設(shè)施在遭到臺(tái)風(fēng)、地震等自然災(zāi)害破壞時(shí)，無(wú)法為電梯應(yīng)急救援系統(tǒng)提供通信服務(wù)，但5G技術(shù)在基礎(chǔ)設(shè)施遭到破壞時(shí)，5G設(shè)備之間仍然可以通過(guò)單跳或多跳的端對(duì)端方式實(shí)現(xiàn)通訊，它也可以作為通信中繼，與附近的5G電梯智能物聯(lián)終端交互信息，提高人們安全撤離的可能性，大大減少自然災(zāi)害造成的損失。

4　結(jié)束語(yǔ)

5G時(shí)代來(lái)臨，萬(wàn)物互聯(lián)有了通訊基礎(chǔ)，電梯物聯(lián)網(wǎng)和智慧電梯必將進(jìn)入實(shí)質(zhì)性階段。5G為電梯物聯(lián)網(wǎng)提供了更強(qiáng)大的功能、更靈活的應(yīng)用，為電梯物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展提供了新的思路。隨著5G的發(fā)展，電梯也將朝著更高效、更智能、更安全的方向發(fā)展，最終成為萬(wàn)物互聯(lián)的一部分，成為智慧城市的一員。

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A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.15.067

2095－6835（2019）15－0160－02

〔編輯：王霞〕