馮敏　薛會榮　陰珊珊　宋吾力　彭磊　馮增哲

摘要：隨著社會發(fā)展和科技進步，人們對電梯使用量迅速增加，與之相對，電梯的管控技術發(fā)展卻相對緩慢，電梯事故頻發(fā)。基于此，人們越來越重視電梯的運行安全。本電梯動態(tài)管理系統(tǒng)以已有的物聯(lián)網(wǎng)平臺為基礎，將物聯(lián)網(wǎng)的三大技術：感知終端技術、網(wǎng)絡傳輸技術與智能處理技術運用到電梯動態(tài)管理系統(tǒng)當中，能快速定位故障點并及時傳遞相關數(shù)據(jù)信息，以期盡快解決故障。

關鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)電梯動態(tài)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)挖掘

一、引言

隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展和城市化進程的加快，加之老齡化進程的加快，對電梯的需求迅速增加，當前，我國已經(jīng)成為電梯產(chǎn)銷量第一大國且增速明顯。隨著電梯數(shù)量急劇增加加之電梯年久失修，近年來見諸報端的電梯事故逐漸增多，人員傷亡和財產(chǎn)損失巨大，而這正好反映了我國電梯監(jiān)控管理系統(tǒng)研究的相對滯后?；谖锫?lián)網(wǎng)技術，結(jié)合視頻安防系統(tǒng)，以城域網(wǎng)作為承載，從監(jiān)測、上報、反饋、解決等環(huán)節(jié)所組成的電梯動態(tài)管理系統(tǒng)，結(jié)合了數(shù)字音視頻技術、寬帶網(wǎng)絡傳輸技術、物聯(lián)網(wǎng)技術等，能夠?qū)崿F(xiàn)電梯狀態(tài)監(jiān)控和故障報警、電梯應急安全處理等監(jiān)管功能，能夠減少電梯事故的發(fā)生，節(jié)約人力和財力，使電梯運行安全監(jiān)管更高效、更實用、更可靠。

二、電梯運行監(jiān)控系統(tǒng)簡介

電梯動態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展大體經(jīng)歷了三個階段：“黑匣”階段、有線監(jiān)控階段、遠程無線監(jiān)控階段，它是在寬帶網(wǎng)絡技術、音視頻監(jiān)控技術和傳感器技術的基礎上產(chǎn)生的。當前許多發(fā)達國家和地區(qū)的大型電梯公司，比如：奧的斯、迅達、通力、蒂森、三菱、日立、東芝、富士達等，為了能實時監(jiān)控自己公司的設備運行狀態(tài)，絕大部分都已經(jīng)利用計算機網(wǎng)絡技術等現(xiàn)代科技手段開發(fā)了各自的電梯運行監(jiān)控系統(tǒng)，當電梯設備出現(xiàn)故障或異常時能夠及時的察覺并做出響應，借助網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸技術，相關工程技術人員在監(jiān)控終端可以了解分布在全球各個現(xiàn)場的設備運行情況。相對而言，我國的電梯動態(tài)管理系統(tǒng)起步較晚，但是近年來發(fā)展迅速，已經(jīng)有不少相關機構都投入了大量的人力、財力、物力來開發(fā)設計相關監(jiān)控系統(tǒng)，如中國移動開發(fā)的電梯衛(wèi)士系統(tǒng)等。雖然國外電梯動態(tài)管理系統(tǒng)技術比較成熟，但是他們的電梯管理系統(tǒng)通常是面向本土企業(yè)的，因此所采用的通訊技術、接口技術等都不盡相同，專用性較強，因此只能監(jiān)控本公司的電梯設備，除此之外，監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)成本較高，價格昂貴，不能被般用戶承受，因此開發(fā)基于中國國情的，適合般用戶的電梯動態(tài)管理系統(tǒng)是非常有必要的。

三、基于物聯(lián)網(wǎng)的電梯動態(tài)管理系統(tǒng)簡介

（）系統(tǒng)架構

基于物聯(lián)網(wǎng)的電梯動態(tài)管理系統(tǒng)架構分為三層：終端感知層、網(wǎng)絡傳輸層和應用層。其中，應用層包含數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)模塊、節(jié)點維護模塊和監(jiān)控模塊；感知終端與電梯控制器相連，用于接收電梯運行狀態(tài)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)模塊接收到數(shù)據(jù)之后進行分析處理將SM（Sensor Module），SSN（Simple SensorNode）狀態(tài)數(shù)據(jù)發(fā)送給節(jié)點維護模塊，然后將狀態(tài)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存到電梯監(jiān)控數(shù)據(jù)庫中，最終提供給WEB終端設備或者智能手機終端進行訪問查詢或者操控。

（二）具體設計

1.數(shù)據(jù)采集模塊

采集的數(shù)據(jù)主要有SM和SSN，其中SM進行狀態(tài)數(shù)據(jù)采集、狀態(tài)數(shù)據(jù)實時發(fā)送、監(jiān)測設備故障數(shù)據(jù)包并進行數(shù)據(jù)解析；SSN將電梯刷卡數(shù)據(jù)打包上傳，并能進行斷電檢測，上傳SM數(shù)據(jù)包到數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)模塊并能解析數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)模塊下發(fā)的數(shù)據(jù)包協(xié)議。SSN與數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)模塊之間通過4G網(wǎng)絡進行數(shù)據(jù)通信，將鄰近電梯采集節(jié)點SM收集到的電梯狀態(tài)信息匯集到同一個SSN，再由SSN傳輸?shù)綌?shù)據(jù)中轉(zhuǎn)中心，SSN每隔定時間向數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)中心發(fā)送數(shù)據(jù)包，以確保數(shù)據(jù)鏈路不會中斷。每臺電梯至少需要安裝個SM來采集運行狀態(tài)數(shù)據(jù)，然后傳輸給SSN，一片區(qū)域內(nèi)的多個SM由一個SSN統(tǒng)管理。一個SSN所管理區(qū)域內(nèi)的所有電梯在服務器端注冊后，就可以及時進行電梯故障的處理、狀態(tài)數(shù)據(jù)上傳和數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)更新等操作。移動感知節(jié)點SM通電后會迅速搜索附近的SSN，然后注冊到最近的感知節(jié)點，一個SM只能在一個SSN上注冊；SSN完成SM注冊表的更新之后將自己節(jié)點下的SM組網(wǎng)信息上傳到服務器。

數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)模塊通過接收到的電梯狀態(tài)監(jiān)控平臺服務器發(fā)送的連接請求，存儲連接指令，SSN發(fā)送數(shù)據(jù)包來檢查前端網(wǎng)頁指令，在規(guī)定的響應時間內(nèi)每隔幾秒向SM請求電梯實時狀態(tài)數(shù)據(jù)信息并把數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)模塊，監(jiān)控平臺把數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)中心轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)存儲到狀態(tài)數(shù)據(jù)庫中，客戶通過前端網(wǎng)頁查看數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)。前端網(wǎng)頁每隔幾秒發(fā)送連接請求指令，SSN源源不斷地上傳電梯狀態(tài)數(shù)據(jù)，如果連接詰求時間超常，終止監(jiān)控，電梯狀態(tài)數(shù)據(jù)不再上傳。

2.數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)模塊

在電梯動態(tài)管理系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)模塊首先解析接收到的數(shù)據(jù)包中的目標端口號，然后將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給電梯管理應用程序，該程序從數(shù)據(jù)包中的用戶數(shù)據(jù)部分解析出電梯的實時運行狀態(tài)信息。在判定電梯故障類型時，規(guī)定協(xié)議信息數(shù)據(jù)區(qū)中的兩個字節(jié)來標示電梯可能出現(xiàn)的故障類型：蹲底、沖頂、停電關人等，電梯狀態(tài)數(shù)據(jù)包被直接傳送到監(jiān)控平臺顯示，電梯故障包通過比對故障代碼來確定故障類型。

數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)模塊可以在系統(tǒng)中的應用層區(qū)分外部的數(shù)據(jù)，如果該數(shù)據(jù)與傳感節(jié)點管理和維護相關則將就會被轉(zhuǎn)存到節(jié)點的運行維護模塊中，如果是具體的電梯應用數(shù)據(jù)，則根據(jù)數(shù)據(jù)包信息把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存到電梯應用服務器中。數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)模塊的功能主要包括lD身份核查，節(jié)點運維數(shù)據(jù)發(fā)送，電梯應用數(shù)據(jù)發(fā)送，行業(yè)用戶指令發(fā)送等。

3.節(jié)點運維模塊

通過傳感器采集大量電梯實時狀態(tài)數(shù)據(jù)，隨著應用范圍的擴大，傳感器的數(shù)量大幅增加，因此開發(fā)專門的節(jié)點運維平臺非常重要，此模塊遵照標準為物聯(lián)網(wǎng)中的每個終端設備提供唯標識，能夠監(jiān)測到物品的在線實時運行狀態(tài)參數(shù)，從而定位物品，進而把用戶終端和傳感器節(jié)點的數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)中心，然后按照網(wǎng)絡協(xié)議進行解析，用戶通過查詢終端了解其運營狀況。此運維模塊平臺還能夠遠程配置SSN，SM等傳感節(jié)點，使用戶可以遠程修正異常參數(shù)，遠程配置傳感器節(jié)點，系統(tǒng)能夠驗證用戶身份，防止非法用戶的操作，保證節(jié)點安全，不被非法利用，監(jiān)測網(wǎng)絡故障并做出相應的反應，縮短排除故障的時間，從而提高服務質(zhì)量。

4.系統(tǒng)監(jiān)控平臺

系統(tǒng)監(jiān)控平臺采用B/S架構。當前Internet迅速發(fā)展，因為B/S架構具有很強的可共享性，并且開發(fā)運行維護簡單，使其逐漸流行，它具有典型的三層結(jié)構：表示層、處理層、數(shù)據(jù)層。其中，表示層中的瀏覽器通過超文本格式瀏覽和輸入信息，但是不能夠處理具體業(yè)務，功能層服務器不僅能夠存儲管理頁面，也能夠處理邏輯業(yè)務，通過相應的應用程序來響應用戶終端發(fā)送的任務請求，數(shù)據(jù)庫服務器通過執(zhí)行增、刪、改、查等操作進行數(shù)據(jù)處理，然后把處理結(jié)果提交給服務器。B/S結(jié)構的優(yōu)勢是：使用簡單、維護升級方便、維護成本低；在任何地方只需要臺能上網(wǎng)的PDA設備，比如智能手機，在獲得系統(tǒng)管理員的授權之后，在本地不需要下載任何應用程序，只需要通過瀏覽器這個客戶端就可以進行操作；系統(tǒng)進行維護升級等操作時不需要考慮其它因素的干擾，比如用戶規(guī)模擴大、分支機構增多等，服務器接入專網(wǎng)之后，在異地工程技術人員就可進行操作，也可以十分方便地對服務器進行升級和維護操作；另外，B/S結(jié)構在系統(tǒng)配置和性能要求方面沒有過高的要求，可運行于多種操作系統(tǒng)和瀏覽器，用戶選擇多樣化。

四、結(jié)束語

近年來，電梯數(shù)量猛增，雖然臺電梯產(chǎn)生的狀態(tài)數(shù)據(jù)并不多，但個地區(qū)的所有電梯加起來，其監(jiān)控系統(tǒng)所需的數(shù)據(jù)量就太大了，在如此大規(guī)模的數(shù)據(jù)上進行各種智能分析、數(shù)據(jù)挖掘，需要新技術的不斷出現(xiàn)，比如云計算、并行計算的處理平臺等。基于物聯(lián)網(wǎng)的電梯動態(tài)管理系統(tǒng)可以利用終端感知層數(shù)據(jù)采集節(jié)點實時監(jiān)測到電梯故障信息并上傳到監(jiān)控中心，及時通知相關人員，極大的提高維保效率，應用層監(jiān)控平臺可以為維保單位、物業(yè)單位、相關政府部門提供電梯運行狀態(tài)數(shù)據(jù)，更好地維護電梯運行安全。