分析電梯物聯網智能網關設計

沈凌

摘 要：電梯物聯網的興起與發展，參照其他行業的智能化發展進程，發現其在運行過程中暴露很多問題，比如很多感知層的通訊接口及協議之間缺乏統一性，難以把不同接口的感知設備整合至互聯網系統中，且伴隨物聯網技術的改進，系統建設成本也相應提升，以上問題在很多智能子系統中均有體現。本課題以電梯系統為背景，規劃了一個拓展的分布式物聯網網關系統，以應對電梯系統內不同傳感層設備對接入互聯網或其他網絡的要求。

關鍵詞：電梯;物聯網;智能網關;設計研究

1 電梯物聯網智能網關結構

為實現統一管理數據、全面貫徹落實安全法、多角色共同管理電梯等多項功能，在設計電梯物聯網平臺結構時，應涵蓋諸多門戶，比如整體企業、物業企業、維保企業等，并且該系統對整個底層到應用層進行有效分割。

本文主要涉及到小區網絡層內通訊網關與DTU的創新涉及，其是通訊網關與DTU的整合體，更具智能性。在電梯物聯網系統中，通訊網關與DTU扮演“大腦”角色，其安穩性決定著整個系統運行的可靠性。

2 分布式冗余網關

分布式系統是由數個相互銜接的處理資源構成的計算機系統，其能夠在整個系統的調控下共同執行相同任務，很少依賴于集中式的流程、數據或硬件進行。以上資源在地理上是呈相鄰式或零散化分布。分布式系統潛在的共同特征是場地分布、數據分布、硬件平臺與應用平臺多元化。

以上是分布式的一般概念，屬于較為廣義的概念。而對于相同電梯機房兩臺或數臺并聯的電梯而言，分布式的概念則更為局域化，且具有相對獨立性[1]。局域化是指分布式數據的傳導只限于相同機房中兩臺或數臺設備之間;相對獨立性是指在同一機房內數臺網關設備功能均無異常時，每臺設備核心工作均是獨立的，核心工作的內容有采集電梯主板數據、和云平臺數據集進行交互及不同節點間的數據交互等。

3 電梯物聯網智能網關設計

3.1 總電源

在分布式智能網關中，設計總供電電源是關鍵一項，動態屬性與溫度特性是設計過程的重要內容。良好的動態屬性是指在負載指標發生變動時，電源依然能維持相對穩定的輸出能力;良好的溫度特性是指供電電源能在較寬的溫度范圍中為能維持正常而穩定的輸出能力。本分布式智能網關的總供電電源采用24V轉5V的電路設計，主電源芯片應用了砍力杰公司生產的電源芯片，實踐證明該芯片具有3A的電流輸出能力與優良的動態性能。為進一步增強電源輸入的防護能力，擬定將一個TVS管裝設在輸入端，以實現對電源輸入過程的有效維護。

3.2 主控核心板

本網關主控核心板的主控ARM使用了飛思卡爾公司生產的IMX287，其主頻能達到484MHz，其采用外擴DDR與FLASH的形式能促進LINUX操作系統安穩運行過程。在設計核心板過程中，應預留出RS232、RS485、CAN、USB、網口等外部接口，待核心板設計工作結束后應使用焊接技術將其焊接在底板上部。

3.3 GSM模塊板

GSM模塊板是智能網關和云平臺實現數據交換的重要媒介。GSM模塊芯片選用了移遠公司生產的M35 2G模塊。在設計模塊供電電源時，考慮到M352G模塊在開啟與數據接收、發送過程中需抵達1.6A峰值電流，因此在設計電源時候應考慮到裕量的充足性，故而本文設計中擬定選用的電源狂片為MPS的MP2143，電流輸出能力是3A。

3.4 模塊外圍電路

首先，開機與復位控制。因為M35模塊上的PWRKEY和EMERGE_0FF引腳對其開關機及復位等起到決定性作用，故而擬定應用開漏輸出的MOS管控制方式。其次，M35模塊的天線輸出電路是歷經一個CLC濾波器銜接SMA端子實現輸出的。最后，SM卡電路使用的是移動公司標準的物聯網專用卡，其能較有效規避由干擾而引起的數據傳導偏差問題，且還能實現對模塊的有效保護。

3.5 USB接口

本文設計的智能網關的USB接口應用了單MINIUSB接口達到了OTG程序下載以及HOST外接USB設備的兩個功能，而以上功能的實現，需應用插入不同的USB線去進行[2]。5V、USB_DM、USB_DP等是幾個關鍵網絡，單一接口的雙功能設計能以ID為檢測對象，ID信號在不同的外接線內部應用不同的連接方法，圖1 為USB接口識別電路的結構示意圖。

4 結束語

最近幾年中，物聯網快速發展并在各個行業得到較廣泛應用，電梯是人們日常生活中的重要構成，物聯網技術逐年拓展至電梯領域中。物聯網網卡是電梯物聯網系統中的重要構成，也是核心部件，本文對主要硬件與軟件設計要點作出分析，希望對電梯系統智能化、模塊化與操作簡易化發展進程有促進作用。

參考文獻：

[1]馬亮，陳君.電梯應急處置公共服務平臺的設計與實現[J].信息通信，2019（06）：136-138.

[2]鄭偉，吳昌磊，田清和.一種基于2G模塊的電梯物聯網監控系統終端[J].中國電梯，2019，30（11）：70-72.