物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)搭建的電梯稱重系統(tǒng)設(shè)計

歐昌濱

摘??要：本文主要研究物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電梯稱重系統(tǒng)中的應(yīng)用，并對所設(shè)計的稱重系統(tǒng)進行了全面的功能測試和性能評估。研究的初衷是解決當(dāng)前傳統(tǒng)的電梯稱重系統(tǒng)存在的精度不高、易受環(huán)境因素影響，以及維護成本高等問題。為了達成這一目標(biāo)，不僅研究了電梯稱重系統(tǒng)的實際需求，還從硬件和軟件兩個方面進行了系統(tǒng)設(shè)計和集成。在系統(tǒng)硬件設(shè)計的過程中，明確了電梯稱重系統(tǒng)的基本組成，選擇了適合的傳感器、控制器和通訊模塊，并對這些硬件設(shè)備進行了深入的調(diào)研和實地考察，提出了創(chuàng)新性的設(shè)計方案。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)???電梯稱重系統(tǒng)???系統(tǒng)設(shè)計???硬件設(shè)計

中圖分類號：U291.61

Design?of?the?Elevator?Weighing?System?Built?by?the?Internet?of?Things

OU?Changbin

（China?Tobacco?Guangxi?Industrial?Co.，?Ltd.，?Liuzhou，??Guangxi?Zhuang?Autonomous?Region，?545006?China）

Abstract：?This?article?mainly?studies?the?application?of?the?Internet?of?Things?in?the?elevator?weighing?system，?and?conducts?the?comprehensive?functional?testing?and?performance?assessment?of?the?designed?weighing?system.?The?original?intention?of?the?study?is?to?solve?the?problems?of?low?accuracy，?susceptibility?to?environmental?factors?and?high?maintenance?costs?in?the?current?traditional?elevator?weighing?system.?In?order?to?achieve?this?goal，?this?paper?not?only?studies?the?actual?requirements?of?the?elevator?weighing?system，?but?also?designs?and?integrates?the?system?from?the?two?aspects?of?hardware?and?software.?In?the?process?of?the?hardware?design?of?the?system，?it?clarifies?the?basic?components?of?the?elevator?weighing?system，?selects?suitable?sensors，?controllers?and?communication?modules，?conducts?the?in-depth?research?and?field?investigation?of?these?hardware?devices，?and?proposes?innovative?design?schemes.

Key?Words：?Internet?of?Things;?Elevator?weighing?system;?System?design;?Hardware?design

在系統(tǒng)軟件設(shè)計的過程中，明確了系統(tǒng)運行的工作流程，指明了各個功能模塊的工作責(zé)任，落實了與物聯(lián)網(wǎng)平臺的通信協(xié)議，并且還給出了相應(yīng)的模塊設(shè)計和接口規(guī)格。在系統(tǒng)設(shè)計和集成完成后，進行了功能測試和性能評估。測試結(jié)果顯示，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的電梯稱重系統(tǒng)不僅大大提高了稱重精度，也增強了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，降低了系統(tǒng)的維護成本。

1??物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及其應(yīng)用概述

物聯(lián)網(wǎng)有著深遠而廣泛的影響，在現(xiàn)如今的時尚科技潮流中，被普遍認為是一種意義非凡，深具創(chuàng)新意義的技術(shù)。為了讓大家更深入地理解該技術(shù)，不妨一起深入探究物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的基本概念、組成要素，以及如何將這樣一種新興技術(shù)運用到生活中的各個領(lǐng)域。

1.1??物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的組成要素

物聯(lián)網(wǎng)是一個多層次、多領(lǐng)域、多技術(shù)的融合體，是由數(shù)碼、網(wǎng)絡(luò)、傳感、智能分析等多種技術(shù)共同構(gòu)成的完全新穎的技術(shù)平臺。以下是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的三個主要組成要素。

1.1.1??感知層

感知層，也被稱為感知設(shè)備或傳感器，其是物聯(lián)網(wǎng)中最基礎(chǔ)的一層，主要由各種傳感器、RFID、二維碼、GPS設(shè)備等構(gòu)成，負責(zé)收集各種數(shù)據(jù)，感知外界的環(huán)境變化。也是物聯(lián)網(wǎng)體系中的基石，它負責(zé)將物理世界中的信息轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，供上層應(yīng)用處理和分析。感知設(shè)備通過部署在各種環(huán)境中的傳感器，能夠?qū)崟r感知溫度、濕度、光照、壓力、速度、位置等各種物理量，從而為我們提供了關(guān)于周圍環(huán)境的詳盡數(shù)據(jù)。

1.1.2??網(wǎng)絡(luò)層

網(wǎng)絡(luò)層是將感知設(shè)備的數(shù)據(jù)信息通過無線或有線方式傳輸?shù)叫畔⑻幚碓O(shè)備的通道。根據(jù)具體情況，可以采用現(xiàn)有的各種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通信協(xié)議，例如Ethernet、Wi-Fi、藍牙、GPRS、LTE等。網(wǎng)絡(luò)層是信息傳輸?shù)年P(guān)鍵環(huán)節(jié)，負責(zé)確保數(shù)據(jù)從源頭到目標(biāo)的安全、準(zhǔn)確和高效傳輸。在這一層中，數(shù)據(jù)被封裝成網(wǎng)絡(luò)協(xié)議規(guī)定的格式，并經(jīng)過路由選擇、轉(zhuǎn)發(fā)等過程，最終到達目的地。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)和實時網(wǎng)絡(luò)狀況，為數(shù)據(jù)包選擇最佳傳輸路徑。這涉及到復(fù)雜的路由算法，以確保數(shù)據(jù)包能夠避開網(wǎng)絡(luò)擁堵和故障區(qū)域，快速到達目的地。在發(fā)送端，網(wǎng)絡(luò)層將上層傳來的數(shù)據(jù)封裝成網(wǎng)絡(luò)協(xié)議規(guī)定的格式，添加頭部信息，如源地址、目的地址等。在接收端，網(wǎng)絡(luò)層將數(shù)據(jù)包解封，還原出原始數(shù)據(jù)，并傳遞給上層處理。網(wǎng)絡(luò)層通過無線或有線方式，將數(shù)據(jù)包從源節(jié)點傳輸?shù)侥康墓?jié)點。在這一過程中，網(wǎng)絡(luò)層需要處理各種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，如TCP/IP、UDP等，確保數(shù)據(jù)包的可靠傳輸。

1.1.3??應(yīng)用層

應(yīng)用層是物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中的最后一層，是所有數(shù)據(jù)的最終處理、分析和顯示地。應(yīng)用層也是與物聯(lián)網(wǎng)互動的地方，它是“物”的智能化的典型表示[1]。應(yīng)用層作為物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的頂層，承載著實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)智能化的核心使命。它是物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的最終歸宿，也是用戶與物聯(lián)網(wǎng)世界交互的橋梁。在這一層，各種高級的應(yīng)用和服務(wù)得以實現(xiàn)，為人們的生活、工作帶來了前所未有的便利和智能化體驗。應(yīng)用層的設(shè)計和實現(xiàn)，涉及到廣泛的技術(shù)領(lǐng)域，如大數(shù)據(jù)分析、云計算、人工智能等。首先，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)需要被有效地收集、存儲和處理，在這一過程中，大數(shù)據(jù)技術(shù)發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。通過分布式存儲和并行處理技術(shù)，大數(shù)據(jù)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對海量數(shù)據(jù)的快速處理和分析，云計算為應(yīng)用層提供了強大的計算能力和彈性可擴展的資源池，通過將應(yīng)用部署在云端，物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)可以實現(xiàn)快速響應(yīng)、高可用性和彈性伸縮，無論是實時數(shù)據(jù)處理、復(fù)雜算法分析，還是大規(guī)模并發(fā)訪問，云計算都能提供強大的支持。

1.2??電梯稱重技術(shù)的挑戰(zhàn)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的普及和發(fā)展已經(jīng)深深地影響了社會生活，改變了人們對世界的理解和認知方式。各領(lǐng)域紛紛開始嘗試運用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，來提升自身的效率，改進工作流程，優(yōu)化服務(wù)體驗，提高生活質(zhì)量。通過以上理解，開始領(lǐng)略到了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)深入應(yīng)用于生活、工作和學(xué)習(xí)等各個層面的強大影響力[2]。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能打破時間和空間的限制，更高效地管理和控制各種物品，尋求更好的生活質(zhì)量和工作效率。對于正在研究的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)搭建的電梯稱重系統(tǒng)而言，可見，這不僅僅是對傳統(tǒng)電梯稱重系統(tǒng)的一種技術(shù)改造，其實也是一次思維的轉(zhuǎn)變，是對現(xiàn)有技術(shù)進步和社會發(fā)展需求的積極響應(yīng)。

2??電梯稱重系統(tǒng)的需求與設(shè)計

為了解決傳統(tǒng)電梯稱重技術(shù)的局限性，我們提出了基于物聯(lián)網(wǎng)平臺搭建的創(chuàng)新觀點和改進方案，以推動電梯稱重技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。以下是幾個創(chuàng)新方案的介紹。

2.1?電梯稱重系統(tǒng)的需求分析

我們?nèi)娣治龊涂偨Y(jié)了電梯稱重系統(tǒng)的需求，這是為了確定設(shè)計目標(biāo)，明確研發(fā)方向。電梯稱重系統(tǒng)應(yīng)具備高精度和穩(wěn)定性，滿足不同環(huán)境條件下的工作需求，具有良好的人機交互性和易于維護的特性。對于電梯稱重系統(tǒng)的精度要求而言，力求將誤差控制在最小范圍內(nèi)。電梯載重的準(zhǔn)確度直接關(guān)系到電梯的安全運行和乘客的舒適體驗。因此，精度是首先關(guān)注的需求點。盲目追求精度會導(dǎo)致其他性能下降，而我們追求的是整體性能的平衡。穩(wěn)定性則是電梯稱重系統(tǒng)能夠在各種環(huán)境條件下，長時間穩(wěn)定、可靠地運行，不易受環(huán)境因素如溫度、濕度等的影響。這是因為電梯的工作環(huán)境復(fù)雜，必須確保該系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。另外，電梯稱重系統(tǒng)需要具有良好的人機交互性質(zhì)，方便檢測人員以及用戶進行資源的管理和操作，提升運營效率。易維護性也是一個重要的考慮因素，以應(yīng)對可能的機械故障或設(shè)備老化問題[3]。

2.2?電梯稱重系統(tǒng)的硬件設(shè)計

根據(jù)前面的需求分析，在硬件設(shè)計環(huán)節(jié)明確了電梯稱重系統(tǒng)的基本組成元素。選用了高精度的傳感器、控制器以及適合的通信模塊，并在設(shè)計過程中充分考慮了相關(guān)硬件設(shè)備的性能和成本。傳感器是稱重系統(tǒng)的核心部分，其尺寸、形狀、工作方式等設(shè)計參數(shù)均與電梯的工作條件，如載重上限、安裝空間等有關(guān)。鑒于傳感器的重要性，研究人員深入研究了各種類型的傳感器，如壓阻式傳感器、光電式傳感器、應(yīng)變式傳感器等，最終選擇了應(yīng)變式傳感器。其主要原因是應(yīng)變式傳感器具有高精度、高穩(wěn)定性，并且易于安裝，符合硬件設(shè)計的需求[4]。其次是控制器和通信模塊的選擇，研究人員選用了高性能的控制器，用于實時解析傳感器的數(shù)據(jù)；并選用了符合物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的通信模塊，用于將數(shù)據(jù)傳輸至物聯(lián)網(wǎng)平臺。

2.3??電梯稱重系統(tǒng)的軟件設(shè)計

在電梯稱重系統(tǒng)的軟件設(shè)計部分，依據(jù)需求分析確定了基礎(chǔ)功能和高級功能兩個級別的目標(biāo)。這里的基礎(chǔ)功能包括電梯載重的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)傳輸；高級功能包括數(shù)據(jù)展示、數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)存儲等[5]。在數(shù)據(jù)采集功能設(shè)計中，采用了多線程技術(shù)，為每個傳感器分配一個數(shù)據(jù)采集線程，使得數(shù)據(jù)采集過程不會受其他過程的影響，確保了數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性和實時性。在數(shù)據(jù)處理功能設(shè)計中，首先對采集到的原始數(shù)據(jù)進行了預(yù)處理，包括去噪、平滑處理等，以提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。然后使用了多項式回歸算法，對預(yù)處理后的數(shù)據(jù)進行精確轉(zhuǎn)換，以便獲取準(zhǔn)確的電梯載重。緊接著，在數(shù)據(jù)傳輸功能設(shè)計中，設(shè)計了專門的數(shù)據(jù)傳輸模塊，用于將處理后的數(shù)據(jù)打包，并通過物聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議，將數(shù)據(jù)安全快速地傳輸?shù)皆贫朔?wù)器[6]。再者，在數(shù)據(jù)展示、分析和存儲設(shè)計中，使用了高效的服務(wù)器端技術(shù)，為用戶提供了友好的數(shù)據(jù)交互界面，并為電梯運行狀態(tài)的歷史數(shù)據(jù)提供了存儲和分析功能。

2.4??電梯稱重系統(tǒng)的功能測試

在完成系統(tǒng)集成后，進行了嚴(yán)格的功能測試。首先對系統(tǒng)進行了運行穩(wěn)定性測試，然后，對系統(tǒng)的特性進行了性能測試，進一步對電梯稱重系統(tǒng)在不同環(huán)境、不同載重條件下的響應(yīng)進行了考察和評估（如表1所示）。

測試結(jié)果表明，電梯稱重系統(tǒng)在持續(xù)運行72?h后仍能保持穩(wěn)定的工作狀態(tài)，沒有出現(xiàn)任何故障。此外，系統(tǒng)的抗干擾能力和數(shù)據(jù)傳輸效率也達到了預(yù)期目標(biāo)，其稱重準(zhǔn)確度誤差范圍在±2%以內(nèi)，可以說，功能測試的結(jié)果驗證了設(shè)計的正確性和實用性。

3??結(jié)語

研究結(jié)果表明，基于新型傳感器和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的創(chuàng)新觀點在電梯稱重技術(shù)中具有創(chuàng)新性和應(yīng)用性。這些新穎觀點和改進方案有助于提高電梯稱重技術(shù)的性能，并在電梯行業(yè)中擁有廣闊的應(yīng)用前景。通過對電梯稱重技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展和應(yīng)用前景的探討，本論文為電梯行業(yè)提供了新的思路和方法，有助于實現(xiàn)更準(zhǔn)確、穩(wěn)定和智能化的電梯稱重技術(shù)。這將推動電梯行業(yè)的創(chuàng)新和發(fā)展，提升電梯運行的安全性和效率。本論文通過對電梯稱重技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展和應(yīng)用的探討，提出了基于新型傳感器和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的創(chuàng)新觀點和改進方案。這些創(chuàng)新觀點具有很大的創(chuàng)新性和應(yīng)用性，在解決電梯稱重技術(shù)痛點和提升傳統(tǒng)電梯性能方面具有巨大的潛力。

參考文獻

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