物聯網技術在電梯監測方面的應用

摘 要：文章從電梯安全檢驗系統的功能定位出發，構建物聯網的電梯安全檢驗網絡結構，并采用紅外線傳感器、位移檢測等設計電梯在線監測傳感技術系統，實現電梯關人、超速等故障檢測。本系統能實現電梯傳感器信息的傳輸和安全檢驗工作，預防電梯事故的發生并提高電梯安全水平。

關鍵詞：物聯網；電梯監測；電梯常用傳感器

目前電梯安全運行是通過維護維保單的維護保養與電梯檢測檢驗機構的定期檢驗。隨著電梯數量的增加，維修維護人員短缺，電梯的維護保養工作越難真正地做到位，而與故障的提前有效的預防更難實現。探討如何將物聯網技術應用到電梯監查與檢測方面是十分必要的。

1 何謂物聯網及應用物聯網的電梯

將互聯網、傳感器、射頻識別技術等深入融合的新一代信息技術，稱為物聯網技術；作為新一代信息技術得到了迅速的發展和廣泛地應用。

將具備物聯網技術進行電梯安全監測與控制的管理系統，成為應用物聯網的電梯；電梯需要安裝用于采集電梯運行過程、出現的故障以及維護維保信息的傳感器，傳感器的信息需要經過網絡傳送到電梯控制與管理系統。物聯網電梯將能實現實時監測與監控、故障信息存儲與判別、電梯維護保養、電梯困人營救方案的優化等功能，必將提高安全性、維護保養的適時性、困人營救的優化與及時性。

如何將電梯監測系統及傳感器與網絡的良好地結合是核心技術，必將是電梯行業未來發展的方向。

2 如何構建電梯物聯網體系

構建基于物聯網技術的電梯監測管理系統，電梯物聯網的體系架構由感知層、網絡層和應用層組成。

電梯物聯網的感知層由各種傳感器、智能管理設備構成，利用藍牙技術、ZigBee、紅外技術、工業現場總線等技術，通過有線或者無線通信的方式把采集電梯的運行狀態、運行數據信息傳送到互聯網的網絡設備。電梯物聯網的感知層需要的關鍵技術有傳感器技術、射頻識別技術、藍牙技術以及工業現場總線技術、二維碼識別技術等等。隨著技術的發展，電梯物聯網的技術必將得到更為普遍的應用。

電梯物聯網網絡層需要采集感知層的數據，并且將數據快速可靠安全地進行遠距離傳送，是電梯物聯網感知與應用層的中間層。電梯物聯網網絡層需要的關鍵技術有互聯網技術、無線網絡技術、移動互聯網技術以及無線傳感網絡技術等等。

電梯物聯網應用層需要將物聯網感知層傳感器采集的信息，經過物聯網網絡層傳送后的數據信息進行分析并處理后，進行遠程監測與控制，并實現其智能管理。電梯物聯網應用層由兩個子層組成：分別為電梯物聯網應用程序層和電梯物聯網終端設備層。電梯物聯網應用程序層充分利用服務器，將數據儲備、分析及處理；電梯物聯網終端設備需要提供人機交互操作界面，利用終端設備監測和處理控制物聯網各個層的設備，將獲取的信息經過服務器提供的各種靈活的應用。電梯物聯網應用層需要的關鍵技術有大數據云計算技術、大數據挖掘技術、人工智能運算技術等等。

圖1 電梯監測系統原理圖

3 電梯物聯網監測常用傳感器

若電梯發生沖頂、蹲底、關人、停機、卡門、墜落等故障時，各傳感器采集的數據立刻傳輸到平臺，并依據分級響應發出預警，將事故現場語音和視頻信息及時傳輸到遠程監控平臺。故障電梯使用單位的管理人員、電梯維保單位的工作人員、質監部門監管人員的手機都會同時收到警示信息，及時實施救援和維修。

常用傳感器可探測的狀態包括：總接觸器狀態、運行接觸器狀態、安全回路狀態、運行狀態、門狀態（轎廂狀態、平層狀態、上極限、下極限、報警按鈕狀態）。可以判斷的異常情況包括：安全回路短路、長時間開門、沖頂、不平層、蹲底、報警按鈕按下、開門走梯、困人、運行超時、超速、反復開關門等。

監測前端設備和管理服務平臺需要聯動作用，可實現的功能包括：電梯狀態實時監測、電梯故障前運行狀態追蹤、前端設備狀態自診斷、轎廂有人探測、電梯故障主動報警、維保到場電子記錄、故障發生地GIS定位、轎廂困人安撫。前端設備信息發布、轎廂困人語音對講、維保信息統計與管理、轎廂困人視頻對講、電子工單、短信報警、年檢信息統計與管理、自動撥打電話報警。

4 電梯物聯網監測系統軟件部分

電梯物聯網監測系統除了硬件系統外，監測系統軟件部分需要進行程序設計，其設計應包括電梯運行異常檢測、系統數據處理、中斷判斷等內部的調整。系統軟件編程流程圖如圖2所示。

系統軟件編程包括：到達目的樓層的選擇；門開關及開關到位檢測包括：目的樓層的確定，轎廂門正常關閉檢測，正常關閉轎門則啟動，未完全關閉則禁止啟動并且自動報警。若電梯正常啟動，實時采集檢測電梯運行中的距離、速度、加速度信號，將采集的信號與電梯正常安全運行的距離、速度、加速度信號進行對比，若數據有差異需要進行故障預警以及同時發送信息通知相關的部門進行及時處理。若電梯抵達到相應的樓層停止時，檢測電梯轎門是否正常開門，若超時不開門，需要自動報警并及時通知相關部門進行后續的處理，并且啟動設備對被困人員進行安撫。

電梯運行狀態需要進行異常檢測與判斷，比如層轎門開關情況監測、門機系統及控制系統的運行速度與加速度檢測等等；若出現異常，需要立即處理并報警，同時自動發短信預警，各種信息需要在人機界面進行顯示。

圖2 基本程序流程圖

5 預期電梯物聯網的發展趨勢

目前國內外主要的電梯企業都在進行電梯物聯網的構建，隨著大數據、社會計算等信息技術的發展，普遍采用物聯網的智能電梯必將替代傳統的電梯。必將在運行安全系數，節約管理，更智慧化服務等方面有飛躍發展。

參考文獻

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[2]張德民，李蓮.基于CANBus的電梯物聯網監控系統設計[J].自動化與儀表，2012，27（8）：38-41.

作者簡介：竇巖（1980-），女，江蘇蘇州人，碩士，副教授，研究方向：電梯控制系統研究。