基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的電梯安全實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法淺談

金海

摘要：本文對(duì)電梯的安全監(jiān)測(cè)問(wèn)題進(jìn)行探究，并設(shè)計(jì)了基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的電梯監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，主要由紅外人體傳感器、平層傳感器、壓力傳感器和數(shù)據(jù)收發(fā)等模塊組成，實(shí)現(xiàn)通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)將電梯實(shí)時(shí)運(yùn)行的狀況傳輸?shù)奖O(jiān)測(cè)平臺(tái)，使工作人員能夠及時(shí)了解電梯運(yùn)行中的安全問(wèn)題，防止電梯事故的出現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù);電梯;傳感器;實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)

中圖分類(lèi)號(hào)：TN929.5;TP391.44;TU857 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2019）10-0160-01

0 引言

國(guó)內(nèi)的電梯監(jiān)控技術(shù)正處于初期發(fā)展階段，大部分電梯監(jiān)控仍然采用傳統(tǒng)的人工定期維護(hù)和修理檢查，我國(guó)仍缺少自主研發(fā)的先進(jìn)的智能電梯監(jiān)控系統(tǒng)。目前電梯監(jiān)控管理的現(xiàn)狀是，電梯發(fā)生故障之后由被困人員或者是物業(yè)保安人員通知，該情況會(huì)造成救援時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，對(duì)人員和財(cái)產(chǎn)的危害性較為嚴(yán)重。基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的電梯安全實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的工作原理是，實(shí)時(shí)接收電梯內(nèi)發(fā)出的報(bào)警信號(hào)，并及時(shí)將報(bào)警信號(hào)傳送至電梯管理人員處，能夠有效的縮短電梯故障救援的速度，提高效率。

1 電梯安全實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組成及功能

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的電梯安全實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)共分為兩個(gè)部分，一部分是電梯轎廂內(nèi)數(shù)據(jù)收集部分，另一部分是電梯內(nèi)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)收集部分。電梯轎廂內(nèi)數(shù)據(jù)收集部分負(fù)責(zé)對(duì)電梯內(nèi)報(bào)警信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)并實(shí)時(shí)將數(shù)據(jù)傳送至電梯監(jiān)控室，信號(hào)監(jiān)測(cè)主要是利用人體紅外傳感器、壓力傳感器、門(mén)狀態(tài)傳感器和平層傳感器來(lái)完成，其中平層傳感器監(jiān)測(cè)電梯是否到達(dá)正確的樓層，人體紅外傳感器監(jiān)測(cè)電梯內(nèi)是否有人員搭乘，壓力傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電梯的承重量，這些傳感器會(huì)實(shí)時(shí)將監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)傳送至數(shù)據(jù)傳輸模塊。最后利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將電梯的運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)傳送至電梯監(jiān)控室的數(shù)據(jù)接收模塊，通過(guò)信號(hào)處理之后就會(huì)實(shí)時(shí)將電梯的運(yùn)行狀態(tài)顯示在監(jiān)測(cè)平臺(tái)上，以保證電梯維修管理人員能夠在第一時(shí)間了解電梯的狀況。

2 電梯安全實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1 傳感器模塊

傳感器模塊是整個(gè)電梯安全實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的基礎(chǔ)模塊，該模塊利用多種傳感器共同組成，對(duì)電梯運(yùn)行過(guò)程中的多項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)。例如電梯在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)故障未能達(dá)到正確的樓層，導(dǎo)致電梯內(nèi)人員被困，就能夠通過(guò)平層傳感器定位電梯的位置信息。除此之外，還有門(mén)狀態(tài)傳感器，主要是負(fù)責(zé)檢測(cè)電梯門(mén)的狀態(tài)，電梯發(fā)生故障時(shí)首先需要確定的就是乘坐人員的安全情況，因此在電梯內(nèi)安裝人體紅外傳感器是十分必要的，能夠監(jiān)測(cè)電梯轎廂內(nèi)人員情況。最后，電梯在運(yùn)行過(guò)程中所承載的重量大小也是電梯發(fā)生故障時(shí)必須要考慮的一個(gè)因素，所以需要在電梯轎廂內(nèi)設(shè)置壓力傳感器。

2.2 數(shù)據(jù)傳輸模塊

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的電梯安全實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，利用多種傳感器監(jiān)測(cè)信號(hào)之后，需要實(shí)時(shí)將采集到的數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸至電梯監(jiān)控平臺(tái)，通過(guò)監(jiān)控平臺(tái)顯示電梯的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，以便于電梯維修管理人員能夠及時(shí)對(duì)電梯故障問(wèn)題進(jìn)行處理。電梯運(yùn)行狀態(tài)的數(shù)據(jù)信息收集是在電梯井道內(nèi)完成的，電梯井道具有空間狹小、空間密閉、環(huán)境差等特點(diǎn)，因此電梯井道只適用于小型設(shè)備的安裝，并且數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備需要有能夠?qū)箛?yán)苛環(huán)境條件的能力。所以電梯內(nèi)的數(shù)據(jù)傳輸模塊需要有結(jié)構(gòu)緊湊、堅(jiān)固耐用的特點(diǎn)，同時(shí)也必須要有優(yōu)異的數(shù)據(jù)收集能力，電梯井道內(nèi)的結(jié)構(gòu)大部分都是由金屬構(gòu)成的，這也導(dǎo)致了電梯井道內(nèi)的溫度差異變化較大，因此數(shù)據(jù)收集模塊也必須要能夠抵抗井道內(nèi)的溫度變化范圍。該設(shè)計(jì)使用的傳感器數(shù)據(jù)采集模塊型號(hào)是NI WSN 3202，該模塊具有工業(yè)級(jí)的輸入輸出端口，結(jié)構(gòu)堅(jiān)固耐用，并且對(duì)環(huán)境的接受能力極強(qiáng)，能夠在-40℃至70℃的環(huán)境條件下穩(wěn)定工作，該數(shù)據(jù)采集模塊具有4個(gè)模擬量輸入端口和4個(gè)數(shù)字量輸入輸出端口，并且其采集的數(shù)據(jù)可以是電壓大小或者是開(kāi)關(guān)量，該設(shè)備能夠在5V至30V的電壓變化范圍內(nèi)穩(wěn)定工作，采集信號(hào)的最大輸入電流為1A。

2.3 數(shù)據(jù)接收模塊

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的電梯安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)需要在工作人員的監(jiān)控室內(nèi)設(shè)置數(shù)據(jù)采集模塊，該模塊的主要作用是接收電梯轎廂內(nèi)傳感器數(shù)據(jù)采集模塊所反饋的數(shù)據(jù)信號(hào)，和電梯轎廂內(nèi)部的數(shù)據(jù)采集模塊的終端節(jié)點(diǎn)互相作用，從而達(dá)到基于物聯(lián)網(wǎng)的電梯實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接收和發(fā)送需求。該系統(tǒng)所使用的數(shù)據(jù)接收模塊型號(hào)是NI 9795，該模塊能夠同時(shí)和36個(gè)WSN測(cè)量節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通訊，利用物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)之后對(duì)測(cè)量節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行采集，將電梯的故障問(wèn)題信息發(fā)送至電梯監(jiān)控室，電量電梯系統(tǒng)的故障指示燈，提示電梯維修管理人員，及時(shí)處理電梯故障。

3 電梯安全實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

在基于物聯(lián)網(wǎng)的電梯監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中軟件設(shè)計(jì)是使用LABVIEW軟件進(jìn)行系統(tǒng)監(jiān)測(cè)和人機(jī)交互，工作人員可以登錄上位機(jī)對(duì)電梯的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)了解。電梯實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)軟件通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)采集模塊反饋過(guò)來(lái)的信號(hào)信息進(jìn)行處理，并且在上位機(jī)顯示界面上表示出相關(guān)傳感器的工作狀態(tài)信息，然后將數(shù)據(jù)信息與正常工作狀態(tài)的電梯信息進(jìn)行對(duì)比，并判斷出電梯是否處于正常運(yùn)行狀態(tài)。

（1）在電梯運(yùn)行的過(guò)程中，若監(jiān)測(cè)到電梯的限位開(kāi)關(guān)處于打開(kāi)狀態(tài)，此時(shí)如果門(mén)狀態(tài)傳感器反饋的數(shù)據(jù)信息表明電梯門(mén)處于打開(kāi)狀態(tài)，則表示電梯門(mén)出現(xiàn)故障，需要電梯維修管理人員及時(shí)查看，防止電梯意外的發(fā)生。（2）例如當(dāng)電梯在運(yùn)行過(guò)程中監(jiān)測(cè)電梯是否處在相關(guān)限位開(kāi)關(guān)位置，在限位開(kāi)關(guān)位置則表明電梯在正確樓層，此時(shí)對(duì)電梯是否運(yùn)行進(jìn)行判斷，若電梯在運(yùn)行過(guò)程，則表示電梯還未達(dá)到平層并不是電梯故障，如果此時(shí)電梯已經(jīng)停止運(yùn)行則檢測(cè)電梯是否已經(jīng)達(dá)到平層，如果未平層則表示電梯出現(xiàn)故障，不能夠安全乘坐。（3）如果電梯在運(yùn)行過(guò)程中突然停止，此時(shí)首先應(yīng)該檢測(cè)的是電梯內(nèi)部是否有人員乘坐，如果人體紅外傳感器反饋的信號(hào)檢測(cè)到電梯內(nèi)部有人，則表示目前電梯內(nèi)部有人員遇困，需要工作人員采取對(duì)應(yīng)的緊急措施及時(shí)救援。如果傳感器反饋的信號(hào)表示電梯內(nèi)部沒(méi)有人員被困，則此時(shí)電梯僅僅為出現(xiàn)故障停運(yùn)，此時(shí)的處理方式可以是封鎖電梯。

4 結(jié)語(yǔ)

電梯是現(xiàn)代工作樓盤(pán)和住宅樓房中主要的代步設(shè)備，電梯的穩(wěn)定運(yùn)行是乘坐人員生命安全的重要保障，設(shè)計(jì)基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的電梯安全實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠有效的對(duì)電梯運(yùn)行過(guò)程中的故障進(jìn)行預(yù)防，大大降低事故問(wèn)題的發(fā)生率，提高電梯使用的安全系數(shù)，該設(shè)計(jì)具有直接的現(xiàn)實(shí)意義。近幾年來(lái)電梯事故的發(fā)生數(shù)量日趨嚴(yán)重，然而國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上并沒(méi)有合適有效的檢測(cè)系統(tǒng)，本設(shè)計(jì)不僅僅能夠提高電梯的運(yùn)行安全系數(shù)，同時(shí)還能夠節(jié)省以往在電梯維護(hù)方面的費(fèi)用，所以該電梯安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)具有廣闊的發(fā)展前景。

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