無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)在電梯中的應(yīng)用研究

譚媛

摘 要：城市快速的發(fā)展帶來(lái)了鱗次櫛比的高樓大廈，而電梯的作用也日漸凸顯。目前，單靠電梯專(zhuān)職維修人員對(duì)電梯運(yùn)行中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行處理，甚至在第一時(shí)間解救電梯中被困人員都存在很大難度。因此，利用電子科技下的無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）來(lái)應(yīng)對(duì)不斷涌現(xiàn)出的電梯應(yīng)用難題已成為一種新的趨勢(shì)。本文利用無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中高可靠性、可動(dòng)態(tài)組網(wǎng)等特點(diǎn)，來(lái)探討WSN對(duì)電梯運(yùn)行實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的可行性。

關(guān)鍵詞：無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)；電梯；實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)

電梯在城市化的進(jìn)程中日益扮演著越來(lái)越重要的角色，電梯的正常運(yùn)行也是確保生活工作秩序的關(guān)鍵因素之一。因此，電梯中各個(gè)部件的穩(wěn)定性、使用壽命和協(xié)調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)對(duì)于任意一部電梯來(lái)說(shuō)都是至關(guān)重要的。如若在電梯的各部件節(jié)點(diǎn)中利用無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)安置相應(yīng)的傳感器，進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并將數(shù)據(jù)匯集至整個(gè)控制系統(tǒng)。當(dāng)發(fā)生緊急情況時(shí)，控制系統(tǒng)便會(huì)及時(shí)向電梯管理人員發(fā)出警報(bào)提醒，第一時(shí)間找出解決方案，確保電梯的正常運(yùn)行和乘梯人的人身安全。因此，利用WSN的應(yīng)用特點(diǎn)與當(dāng)下電梯常用的檢測(cè)方法，研制可實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)在電梯中應(yīng)用的相關(guān)硬軟件來(lái)大大提高電梯的使用效率和安全性[ 1 ]。

1 無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)（WSN）簡(jiǎn)介

無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)（Wireless Sensor Networks，WSN）是一種集合數(shù)據(jù)的感知、采集、處理和傳輸功能的分布式傳感網(wǎng)絡(luò)。在該網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)末梢節(jié)點(diǎn)均是具有感知檢查外部功能的傳感器，利用無(wú)線(xiàn)的方式進(jìn)行信息的傳遞和交流。這種傳感器的類(lèi)型多種多樣，包括聲、光、電、溫度、濕度屬性等多種方面。將其應(yīng)用到軍事領(lǐng)域、生活生產(chǎn)領(lǐng)域等更是當(dāng)下無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的潛在生命力所在。

無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的主要特點(diǎn)可分為以下幾個(gè)方面：

1）規(guī)模大。傳感器的節(jié)點(diǎn)可廣泛分布在大面積或小范圍高密集的領(lǐng)域中，進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)；

2）自組織。自組織能力是指?jìng)鞲衅髂軌蜃詣?dòng)進(jìn)行傳感器節(jié)點(diǎn)的調(diào)配和管理，彌補(bǔ)由于外部環(huán)境或自身節(jié)點(diǎn)能量消耗所帶來(lái)的分布不均勻情況，確保監(jiān)測(cè)正常進(jìn)行[ 2 ]。

3）可靠性。在惡劣天氣或人為破壞等極端條件下，傳感器節(jié)點(diǎn)的抗損壞性較強(qiáng)，更好的保障了自身工作的正常進(jìn)行。

4）數(shù)據(jù)型。無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳感器節(jié)點(diǎn)采用的是編號(hào)標(biāo)識(shí)，并保持動(dòng)態(tài)聯(lián)系，在問(wèn)題反饋中更接近于自然的語(yǔ)言交流。

在電梯中可應(yīng)用的傳感器種類(lèi)較多，如位移傳感器、稱(chēng)重傳感器、光幕傳感器、平層傳感器及速度編碼器等等。其中，平層傳感器與位移傳感器是電梯平層控制調(diào)整的裝置，均能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)平層，且平層必須精準(zhǔn)；稱(chēng)重傳感器則是測(cè)量電梯載荷的一種傳感裝置，為控制系統(tǒng)提供有關(guān)電梯的載荷信號(hào)。光幕傳感器是應(yīng)用于門(mén)機(jī)上能夠保護(hù)人或物體避免夾傷的傳感裝置。速度編碼器可以檢測(cè)電梯的實(shí)時(shí)位置與實(shí)時(shí)速度。

2 應(yīng)用設(shè)計(jì)分析

在應(yīng)用中，整個(gè)體系將嚴(yán)格按著以下三個(gè)步驟來(lái)進(jìn)行：

（1）傳感器節(jié)點(diǎn)的設(shè)置；

（2）系統(tǒng)軟件的安插；

（3）數(shù)據(jù)信息的采集處理。

首先，在已設(shè)定的網(wǎng)絡(luò)區(qū)域內(nèi)，合理安排傳感器節(jié)點(diǎn)，并充分高效的加以利用。在設(shè)置后通過(guò)控制系統(tǒng)采集節(jié)點(diǎn)信號(hào)，并對(duì)電梯運(yùn)行中的速度、溫度、電壓、門(mén)鎖閉合情況等相關(guān)屬性進(jìn)行實(shí)時(shí)的檢測(cè)，在獲得數(shù)據(jù)后進(jìn)行資料匯集，最終傳輸回控制中心。在控制中心對(duì)已獲得的實(shí)時(shí)情況進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，對(duì)出現(xiàn)超出正常范圍值得數(shù)據(jù)進(jìn)行特殊的存儲(chǔ)，并提出初步診斷以供專(zhuān)業(yè)人員處理參考。通常情況下，專(zhuān)業(yè)人員將參數(shù)值分為一般、重要兩類(lèi)，無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)將會(huì)根據(jù)獲得的數(shù)據(jù)信號(hào)自動(dòng)決定是否向維護(hù)管理人員發(fā)出警報(bào)信號(hào)。當(dāng)發(fā)生人員被困情況時(shí)，可通過(guò)電梯轎廂內(nèi)的對(duì)講系統(tǒng)和營(yíng)救人員進(jìn)行及時(shí)聯(lián)系，確保電梯的安全性[ 3 ]。

其次，在無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中將其分為控制系統(tǒng)和傳感器兩部分。其中控制系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)對(duì)電梯運(yùn)行中的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理、存儲(chǔ)，并結(jié)合已設(shè)定的參數(shù)進(jìn)行圖像繪畫(huà)分析，在緊急情況下可發(fā)出警報(bào)提醒。而無(wú)線(xiàn)傳感器則主要控制各個(gè)相關(guān)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集工作，并集中發(fā)送到控制節(jié)點(diǎn)，最終傳輸回控制系統(tǒng)中。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)開(kāi)啟時(shí)，負(fù)責(zé)感應(yīng)功能的節(jié)點(diǎn)將會(huì)執(zhí)行問(wèn)詢(xún)工作，并形成樹(shù)狀結(jié)構(gòu)圖以供分析。

在設(shè)置軟件時(shí)，應(yīng)考慮到在節(jié)點(diǎn)設(shè)置時(shí)容易出現(xiàn)過(guò)度依賴(lài)傳感器執(zhí)行，數(shù)據(jù)采集速度過(guò)慢的情況。而在實(shí)際系統(tǒng)應(yīng)用中，可能由于覆蓋面積廣泛，覆蓋范圍密度過(guò)高等原因造成的節(jié)點(diǎn)數(shù)量過(guò)多，設(shè)置位置松散，電量消耗補(bǔ)充不及時(shí)等因素造成了對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行準(zhǔn)確性的影響。因此，在利用無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)軟件時(shí)可采取深眠—喚醒的高效節(jié)能方案，以此來(lái)降低對(duì)傳感器的能源消耗，潛在的延長(zhǎng)了系統(tǒng)的使用壽命，提高了系統(tǒng)的使用質(zhì)量[ 4 ]。當(dāng)系統(tǒng)處于深眠程序下，可以斷開(kāi)單片機(jī)中沒(méi)有處于工作狀態(tài)下的版塊，從而在數(shù)量方面的減少也促進(jìn)了節(jié)約能源的實(shí)現(xiàn)。在使用芯片的使用方面，可采用具有超低功耗的類(lèi)型，并能夠在多種模式切換中，保持能源的高效利用。通過(guò)設(shè)置不同檔位的睡眠模式來(lái)進(jìn)行外部中斷、睡眠定時(shí)的程序操作。

當(dāng)執(zhí)行任務(wù)結(jié)束后，傳感器都會(huì)在程序作用下自動(dòng)切換入深眠模式，減少了能源消耗的浪費(fèi)。如若遇到任務(wù)開(kāi)啟時(shí)，將會(huì)在內(nèi)部的定時(shí)器喚醒作用下，重新開(kāi)啟快速的進(jìn)入工作狀態(tài)中。這不僅減少了傳感器的能源消耗，也能在一定程度上延長(zhǎng)了傳感器各個(gè)節(jié)點(diǎn)的使用壽命，確保工作的順利進(jìn)行。因此，設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件時(shí)，對(duì)模塊化程序的充分利用將可以充分滿(mǎn)足對(duì)各個(gè)節(jié)點(diǎn)的實(shí)時(shí)利用以及網(wǎng)絡(luò)通信的精準(zhǔn)要求[5]。對(duì)系統(tǒng)各個(gè)模塊的合理設(shè)定，區(qū)域功能的強(qiáng)化也將有助于無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)在電梯中的高效利用。

3 結(jié)語(yǔ)

對(duì)電梯的實(shí)時(shí)監(jiān)控和及時(shí)維護(hù)一直確保電梯正常運(yùn)行工作的重中之重。利用無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)置的節(jié)點(diǎn)，實(shí)時(shí)收集各項(xiàng)相關(guān)運(yùn)行數(shù)據(jù)信息，集中匯集反饋，將有助于電梯的安全高效運(yùn)行，這在未來(lái)電梯領(lǐng)域的監(jiān)管革新中將扮演重要角色。隨著科技領(lǐng)域的不斷更新發(fā)展，無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用成本也會(huì)逐步降低，而其在電梯中的應(yīng)用也將會(huì)帶來(lái)更大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)便捷。

參考文獻(xiàn)：

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