基于GPRS和物聯網技術的電梯遠程監控系統

新疆自治區特種設備檢驗研究院 伊 新

新疆自治區計量測試研究院 宋長亮

1.引言

物聯網技術作為能夠掀起我國第三次信息革命浪潮，物聯網(又稱M2M)，是一種以機器終端智能交互為核心的、網絡化的應用與服務。它通過在機器內部嵌人無線通信模塊，以光纖、無線通信等為接入手段，為客戶提供綜合的信息化解決方案，以滿足客戶對監控、指揮調度、數據采集和測量等方面的信息化需求。M2M根據其應用服務對象可以分為個人、家庭、行業三大類。電梯作為現代高層建筑中最常用的一種垂直運輸交通工具，不僅極大的節省了人們的時間和體力，同時也為日常生活提供了諸多方便。然而電梯維護每年都要耗費大量的人力、財力。本文提出了一種基于GPRS和物聯網技術的電梯遠程監控系統，主要針對電梯生產單位、使用單位/用戶、監督管理部門及電梯維護保養單位的不同需求出發，根據每個使用對象所獲取的信息的側重點不同，提出了不同的電梯監控管理方案。

2.管理方案規劃

電梯遠程監控系統由前端機、傳輸信道和監控終端三部分構成。其系統總體結構圖如圖1所示。前端機主要負責采集電梯的運行數據和故障信息。通過外接傳感器采集電梯的相關參數。采取傳感器外接的方式既能解決采集終端的接口通用性問題，又可以避免采集器自身的故障給電梯運行帶來影響。

傳輸信道主要是通過GPRS（通用無線分組業務）技術實現的。監控終端用戶可以通過Internet查詢該用戶監控的電梯的運行狀況，也可以通過手機WAP的方式訪問。該系統通過移動運營商的GSM網絡組成監控網絡從而大大的減少了組網時間，節約了組網成本，網絡的維護也變得簡單，而且網絡的擴展性強。

3.前端信息采集端

前端信息采集端主要是采用多種傳感器采集電梯運行數據，通過微處理器對采集的數據進行分析，經由GPRS網絡傳輸、公用電話線傳輸、局域網傳輸與485通訊傳輸多種方式實現電梯故障報警、故障預警、困人救援、日常管理、質量評估、隱患防范等功能的綜合性電梯管理平臺。

前端信息采集端是電梯遠程監控系統功能實現的核心。前端信息采集端主要完成電梯監控系統的數據采集、故障檢測和判斷并與上位機進行通訊等工作。該系統中前端信息采集端能夠實現以下功能：

(1)實時采集電梯的運行狀態信號（如方向、層站、呼梯、開關門信號等）；

(2)實時采集電梯的各種故障信號（電源故障、門鎖故障、安全回路故障、制動器故障等）；

(3)實時采集的電梯信息在微處理器內部進行處理，以一定格式存放在指定區域；

(4)當電梯外部按鈕被按下時，該層門系統外部等待區域就處于全方位的人像檢測中，在電梯往該層移動過程中，若發現無人乘坐電梯，電梯將取消該停留位置，同時自動響應下一個按鈕；

(5)電梯前端機采集的信號采用串行接口方式與上位機通信。

4.上位機監控平臺設計

當上位機接收到下位機通過有線或無線方式傳送過來的數據信息后，上位機除了顯示當前電梯運行狀態的各采集參數外，還需要根據所獲得的采集信號，建立樣本數據庫；同時，上位機進行實時在線故障檢測，直接檢測故障信號或根據檢測信號判斷故障，然后進行故障報警。

上位機的顯示根據目標用戶（電梯生產單位、使用單位/用戶、監督管理部門及電梯維護保養單位）的不同需求可以設計了不同的顯示界面。各用戶的需求有很多交叉功能，在這里介紹主要功能。

4.1 電梯生產單位

對電梯故障的檢修時間進行記錄并進行保存，進行統計，以此作為日后對電梯性能評價和改進的參考資料。

對本品牌的電梯出現不同類型的故障發生的頻率、時間，對器件的運行狀態數據進行統計分析，通過分析結果不斷提高產品的質量，提高產品的客戶滿意度，從而增加市場份額。

4.2 使用單位/用戶

用戶比較關心的是電梯設備的使用效果，業主的滿意度，動力費用，在這方面系統的平臺可以從電梯在不同時段的使用率來為用戶方節省成本。主要實現以下功能：

(1)操作人員信息列表功能

可顯示操作人員的基本信息，如操作人員的名稱、密碼、權限設置等信息。

(2)編輯操作人員信息功能

可對操作人員信息進行添加、修改、刪除等操作，可設置操作人員的使用權限。系統提供了分級查看、分權查看等使用模式，只有具備相應權限的操作人員才可以查看符合其權限的信息。

(3)通過對電梯外部的監控，當電梯外部按鈕被按下時，該層門系統外部等待區域就處于全方位的人像檢測系統中，在電梯往該層移動過程中，若發現無人乘坐電梯，電梯將取消對本層的響應，而響應下一個按鈕。這樣就大大減少了時間、能源的消耗以及電梯本身的磨損，既能節能，又能保障電梯本身的運行安全。

圖1 物聯網的系統結構圖

(4)通過監控系統，實時了解電梯運行狀態，一旦發生故障，根據故障等級及時采取措施，確保人員安全。一旦發生人員被困的情況，可通過視頻系統和語音系統與電梯中的人員進行視頻通話，緩解被關人員的心里壓力，讓被困人員安心等候救援。

4.3 監督管理部門

目前，監督管理部門都是每月由運維單位向他們提供設備檢測報告報表來了解電梯設備運維情況，在接到業主投訴后再進行多方協調等工作，不能夠做到及時、準確的了解和處理問題。對質檢部門來說，電梯遠程監控系統主要實現的功能如下：

(1)及時排除故障，當電梯發生故障時，可以通過網絡進行遠程的故障分析和處理，能和困在轎箱中的用戶進行語音視頻通訊，以此來獲得電梯內部具體狀況，同時對用戶進行心理安慰和盡快逃生指導；

(2)監控中心通過控制命令可以控制電梯的運行狀態和部分功能，如鎖梯、停梯、樓層屏蔽、樓層召喚、消防保護等；

(3)通過遠程數據監測，可以實現故障的早期預告與排除，把電梯的被動保養轉化為主動保養，使監控人員能更好地維護保養電梯，使用戶電梯的停梯時間和故障概率降到最低；

(4)進行電梯故障的記錄和統計，并進行保存，以便以后能把統計結果用于對電梯產品的性能改進和評價，也有利于用戶單位能夠根據相關數據而制定不同的電梯故障檢測系統；

(5)通過電梯遠程監控系統，能實現故障的應急預案，對可能發生的故障采取決策分析；

(6)實現管理的信息化功能；

(7)可顯示維保單位的名稱、聯系人、地址等檔案信息；

(8)可對維保單位檔案信息進行添加、修改、刪除等操作；

(9)多媒體電梯維保監護功能擴展，此擴展用于電梯監管部門對電梯維保公司定期維保工作的監督和管理，采用先進的RFID技術進行設備設置、維保記錄、維保情況檢查、電梯檢驗記錄等操作，同時具有視頻播放、視頻更新、電梯銘牌定期顯示、維保超期報警、檢驗超期報警、緊急信息播報等功能；

(11)對電梯故障的檢修時間進行記錄并進行保存和統計，以此作為日后對電梯性能評價的參考資料。

4.4 電梯維護保養單位

維保單位每月都會有2次派人上門進行電梯巡檢，接到用戶方的故障報修電話后必須在半小時內趕到并進行處理。對他們來說，電梯遠程監控系統主要實現如下功能：

(1)電梯檔案信息列表功能

在此列表中可顯示電梯的合格證編號、使用單位名稱、電梯安裝地址、電梯安裝日期、上次維保日期、維保單位名稱、檢驗單位名稱等電梯的基本信息。

(2)編輯電梯檔案信息功能

可對電梯檔案信息進行添加、編輯、修改的操作功能。可對電梯的合格證編號、使用單位名稱、電梯安裝地址、電梯安裝日期、上次維保日期、維保單位名稱、檢驗單位名稱等電梯檔案信息進行編輯操作。

(3)電梯檔案信息查詢功能

可對電梯的檔案信息進行查詢、打印操作。提供多種查詢方式，可按照設備編號、合格證編號、維保單位名稱、電梯安裝地址等關鍵字進行查詢操作。

(4)單臺電梯實時運行信息在線顯示功能

可查看單臺電梯的實時運行情況，包括電梯當前所在的樓層、電梯門的開關狀態、電梯的基本信息、本臺電梯故障統計情況等信息。

(5)多臺電梯實時運行信息在線顯示功能

可顯示指定數量電梯的實時運行情況。可同時查看指定數量電梯的實時運行情況，包括電梯的當前所在樓層、電梯的門開關狀態、電梯的層站數等電梯信息，并可以動態的觀察電梯的運行情況。

(6)故障信息的列表功能

以列表的方式顯示電梯故障的信息。在列表中可顯示電梯故障的發生時間、日期、電梯的名稱故障類型等電梯故障的基本信息。

(7)故障信息的查詢功能

可對電梯故障信息進行查詢操作。提供多種查詢方式，可按照電梯故障發生的時間、日期、電梯名稱、故障類型等關鍵字進行查詢。

5.結束語

電梯己經成為人們日常生活中重要的交通工具，作為一種特殊的設備，電梯安全運行一直是企業和使用單位關心的重點。本文提出的結合GPRS技術、物聯網技術的電梯遠程監控系統在智能建筑中的應用具有如下特點：

(1)系統具有良好的開放性和兼容性，可以監控目前常見的各種品牌、多種型號的電梯；

(2)電梯運行參數采集、音頻、視頻相互結合；

(3)結合了物聯網技術的遠程監控系統，可以實現不同結構網絡間的數據傳輸，包括互聯網、3G網、衛星通訊網等，確保了在任何時間和地點都能夠實現互聯互通；

(4)功能全面，將電梯狀態監測、故障診斷、故障預警、故障報警、維修保養管理、人員管理、零部件管理等功能有機地整合在一套系統中，又根據各用戶的不同需求進行有特色的分類，極大地方便了電梯運行、維修和維護管理。

在智能大廈、智能小區飛速發展的今天，基于GPRS技術和物聯網技術的電梯遠程監控系統將具有較高的應用價值和良好的市場前景。

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