云計算技術在電梯物聯網中的應用

彭世儀

(福州聯奧電梯工程有限公司,福建 福州 350001)

電梯給人們的生產生活帶來了便利，然而便捷的同時，也時有電梯困人、傷人的事件發生，對于電梯的安全監管與應急救援成為社會安全管理的迫切需要，對電梯的管理也愈加智能化,電梯物聯網應運而生。電梯物聯網是對電梯實物信息實現數據化，將電梯運行過程中的狀況進行智能化管理。為實現對電梯海量數據的管理和分析，需要一個大規模的計算平臺作支撐，云計算技術剛好能夠滿足電梯物聯網的發展需求。本文對電梯物聯網系統的基本架構組成，電梯物聯網系統的云計算技術、云技術在電梯物聯網系統中的應用進行研究，并通過案例應用，來驗證云計算技術在電梯物聯網系統應用的可行性和優越性。

1 電梯物聯網及系統架構

物聯網技術的發展，推動現代信息技術的發展。電梯物聯網就是利用物聯網平臺，建設一個由政府主管部門對城市特種設備電梯的管理和監控平臺。利用無線覆蓋技術，對城市的所有電梯進行網絡連接，并用前端傳感器將電梯的運行數據實時采集并回傳，傳輸到后臺數據中心，利用大數據的分析與外部系統綜合決策，實現對電梯運行情況的遠程安全管理及預測性維護[1]。

電梯物聯網系統是由前端傳感設備、前端數據采集處理器、電梯云數據中心等多個模塊實體組成,各模塊根據功能分布在系統的不同結構中,各個模塊互相協同運作,互為服務支撐[2]。隨著電梯數量的增加,系統需要處理的電梯運行、故障等信息數據也大量增多,急需突破傳統的數據處理模式,創新數據處理技術。

通過云計算技術應用，可建立一整套從電梯端到云端的物聯網系統；在各電梯設備中安裝傳感器與數據采集器，實時采集各個電梯各種運作數據，透過無線網路和專有設備，傳送到電梯云數據中心，進而對數據進行實時的處理分析，時時監測電梯運行狀況，及時對終端電梯做出相應處理，實現物聯對象與應用的組網，提高監測數據傳輸的實時性和靈活性，確保集中監測的有效性和可管理性。電梯物聯網系統如圖1所示，其中，電梯云數據中心是執行電梯日常信息管理、電梯困人救援指揮調度、電梯維保信息管理的基礎,集管理、交換、處理、存儲和轉發于一體。

2 云計算技術定義及特點

云計算是指以互聯網的計算方式為基礎,通過互聯網來提供動態易擴展且經常是虛擬化的資源，從中獲取所需的軟件服務、存儲空間以及計算能力,提高對系統資源的利用效率[2]。

圖1 電梯物聯網系統

云計算技術具有以下四個基本特征：一是大規模，云計算服務具有強大的網絡接入能力，分布在各地的傳感器數據都可以便捷地上傳至云服務數據中心，可快速進行資源擴縮，有效地對資源進行整合；二是虛擬化特征，能夠擴展服務,資源池化管理；三是具有先進的存儲技術，讓使用者可隨時隨地使用，并按照不同時段和不同用量來判定數據價值；四是自助式服務，通過云計算集成的AI和大數據處理能力，很好地充當了“大腦”的角色，能夠從收集到的實物信息中分析出潛在規律并給終端設備發送指令，使物聯網所連接的設備具備自助獲取服務“意識”[2-3]。

3 云計算技術在電梯物聯網中的應用

要了解云計算技術在電梯物聯網系統中的應用，首先對云管理架構的基本模型進行規劃設計。圖2是電梯物聯網云管理架構模型。

圖2 云管理架構模型

電梯云管理的核心是電梯云數據中心，電梯云數據中心包含接口服務器(服務請求操作)、服務創建、部署(狀態信息的創建、存儲、部署及使用頻率等)、IT基礎架構和服務提供(軟件及各種計算基礎架構、自動化管理)。

電梯云數據中心采用云存儲的建設方式(數據進行本地備份)，整個后臺系統采用該云服務，在網絡接入方面沒有任何限制或者阻礙(移動、聯通、電信三網互聯互通)，能夠幫助系統使用單位節約大量的人力和資金投入。電梯公司可以根據自向電梯市場業務不同的發展階段,選擇最合適、最經濟的云服務內容及服務使用周期，有效降低了系統的開發運維難度和整體IT成本，并保障了系統的網絡安全性和穩定性。圖3為電梯云數據中心接口設計。

圖3 電梯云數據中心接口設計

3.1 云計算虛擬化設計

從理論上講，使用傳統的分布存儲和分布計算體系既可以實現將數據分布存于集群中存儲，將運算派發到集群中執行，也可以做到為不同用戶的存儲和計算(或者還包括帶寬)設定容量和計算能力的限制。但是，從運營實際及云計算的工業應用考慮，虛擬化可能是最好的抉擇。在云計算環境中，不同的電梯管理服務器上進行虛擬化分區設計形成云端虛擬服務器,根據不同權限設置，電梯物聯網系統的物理服務器，可以實際使用云端虛擬服務器的數據，實現統一管理和調度。

云數據通過虛擬技術，能夠在云上構建一個隔離的網絡環境，它帶來的優勢是安全可靠、配置靈活、互聯互通,能夠進行混合云的部署。

3.2 云計算中的存儲技術

云計算通過使用分布式的方式，對數據和信息進行存儲，分布式則利用冗余的方式對數據進行存儲。因此，構建一個完整的數據庫，來協調所有的組態活動，數據庫里的所有數據都是自動可得，隨時隨地可使用。為了更安全，服務器上的數據庫也會在其他數據中心再備一份。

3.3 云數據信息風險管理

基于云計算技術的虛擬化技術和其存儲技術，電梯物聯網系統中的數據是存儲在云端的，而云端的網絡安全形勢非常復雜，可以說沒有安全就沒有云。因此，云數據信息風險管理是非常重要的環節。對于云計算來說,可能傳統的就是比較關注像虛擬主機、虛擬設備資源池、網絡的安全，隨著引入容器，容器在比虛擬化更快速便捷的同時，也會帶來一些新的問題，比如說逃逸、容器間的通信等安全問題。在數據管理和維護上的難度也較大，隨著各種應用的增多，數據越來越不安全。

有一種做法是在底層包括終端的安全，還有云平臺自身的安全，所有的這種數據的訪問或者網絡流量，都會進行日志的采集，然后各種數據會進入大數據分析的平臺，然后通過大數據分析技術能夠分析出來各種各樣、潛在的或者說未知的安全危險[4]。同時這些分析出來的結果能夠上報全網的安全云服務中心和危險情報中心，作進一步處理。

4 云操作系統

云操作系統是管理硬件資源、控制程序運行、改善人機界面和為應用軟件提供支持的一種系統軟件，是以云計算、云存儲技術作為支撐的操作系統，是云計算數據中心的整體管理運營系統，是實現云計算的關鍵一步[5]。云操作系統將為分布式應用程序提供分配和撤銷資源,啟動、監視和銷毀進程等功能。通常包含大規模基礎軟硬件管理、分布式文件系統、業務/資源調度管理、安全管理控制以及相關系統調動接口等模塊。

目前國內已經發展到第五代云操作系統Cloudview 5.0。Cloudview 5.0是面向新一代云計算中心綜合化管理的云計算操作系統，能夠提供按需定制、靈活擴展、安全穩定的云計算服務[6]。它不僅實現了云平臺運維和運營管理功能，支持異構云平臺的兼容納管，還可以提供服務目錄定義、申請審批流程管理、資源使用效率管控、多維度計量計費等精細化運營管理能力。

5 案例運用

杭州某公司研制開發的電梯物聯網產品“電梯貓”運用云計算技術,提供功能豐富的電梯物聯網云平臺，可同時對電梯廠家、維保單位、使用單位開放,不同用戶具有不同的操作權限和操作界面。

該云平臺支持分區、分組對電梯進行建檔,根據用戶權限可以及時了解責任范圍內電梯的運行情況,異常情況實時通知使用單位、維保單位,快速響應。同時系統還具有維保預警、故障分析等功能,以便能提前發現事故隱患。云平臺提供呼叫中心功能,支持指揮、調度功能,呼叫、電話安撫、實時畫面監控等功能,便于被困人員安撫和救援工作的快速有效展開。云平臺可以記錄電梯報警發生到解決的全過程,便于事后追溯,及時總結,提高救援效率。云平臺通過IC卡刷卡方式確保每臺電梯維保及時到位,系統同時具有自檢功能,能定期匯報設備本身的健康情況,提高電梯安全系數。