电梯在线信息获取模式探讨

黎秀龙

江苏省特种设备安全监督检验研究院无锡分院 江苏 无锡 214000

摘要

近年来伴随着我国城镇化的提高，电梯作为高层楼宇的交通工具，在给人们出行带来便捷的同时也爆发出诸多问题，电梯在线监控和安全智能化成为电梯行业的创新发展方向。由于电梯的分散特性，如何获取在线状态信息成为当前创新研究的难点和重要制约因素，本文通过对当前研究现状的分析，得出主流的电梯在线信息的获取和传输模式；阐述了接口获取、传感器获取和有线传输、无线传输方式应用于电梯在线信息获取的原理、特点以及适用场景，并对电梯物联网体系的发展作出展望。

关键字：在线监控 无线传输 实时采集

伴随着我国城市化进程推进和国民经济的高速发展，电梯作为现代化楼宇的标配，成为人们生活出行的重要交通方式。电梯的高频广泛使用，当前维保状况良莠不齐，电梯故障事故频发，人们对电梯的安全性、舒适性、便利性的追求日益提高，导致近年来电梯引发了较多的社会民生问题和广泛的社会关注度；得益于物联网等信息技术的发展和普及，电梯安全监控、运行优化和智能化成为当前电梯行业的创新发展方向；由于电梯的分散特性，对现有电梯信息的在线获取成为当前电梯创新发展研究的前提的重要制约因素。通过对电梯安全状态、运行状态以及能耗等信息的在线获取，实现电梯数据分析挖掘和反馈从而实现在线监控和智能化诊断，快速消除故障危险和安全预警。因此，本文通过对电梯信息获取模式的分析和对比，以及对获取新方式的展望，有助于大家结合特定的使用环境和研究目的，设计最佳在线信息获取模式，促进电梯的智能化创新发展。^[1]

1. 研究现状

电梯由于其结构和使用场景，具有较大的分散性，垂直空间跨度大，数量多，使用环境复杂，传统的有线监控方式很难布线，无线监控成为研究的重点。早在移动网络兴起时就有研究通过数据采集卡获取电梯控制器信息并经移动网络GPRS接入互联网实现电梯状态监控，西安电子科技大学的张晓奇等人通过在电梯上加装监测传感器和音视频采集装置获取电梯信息，经过商用移动网络接入互联网^[2]，苏州大学的秦梦阳等人采用WIFI无线通讯技术来采集电梯的视频信号，对电梯轿厢实现画面监控^[3]。同时新一代高速移动网络、Zigbee组网等通讯技术也被广泛应用于电梯的分布式信息采集中。上海三菱电梯公司的SMOS-II电梯综合监控系统在电梯加装数据采集部件解析控制系统协议栈获取电梯数据，日立电梯通过在电梯控制柜安装采集卡的方式直接解析读取本电梯的所有运行和状态数据，并嵌入到智能建筑和消防控制系统形成楼宇智能化。

2. 获取模式分析

对于电梯信息的获取包括信息采集和信息传输。采集方式大体上分为二种：一种是读取电梯控制柜数据接口，解析协议格式获得电梯本身的运行数据，另一种就是加装特定的采集传感器来获得目标信息。传输方式分为有线和无线传输，有线主要通过串口网线等方式接入互联网，无线采用现代化的无线通讯技术如移动网络、WIFI、Zigbee组网等方式汇集数据到网络目标服务器。图1所示是一种典型的通过Zigbee无线组网方式，加装电梯传感器采集小区多部电梯的运行状态信息，实现在线监控分析。^[4]

图1 基于ZigBee无线通讯的电梯安全信息获取及故障诊断系统

3. 采集模式

从电梯控制柜数据接口读取电梯信息的方式操作简单，成本也较低，但其权限限制严格，采集的数据范围有限。对于配置了物联网数据采集功能的电梯，可以直接从控制系统的数据接口获取电梯数据，否则需要对每台电梯加装一块数据采集装置。目前国内部分市推进了电梯物联网工程，对于新装电梯物联网模块作为必要的标准配置，为后续的智慧电梯工程奠定基础。同时这种方式要求电梯公司公开其数据通信协议格式，才能从电梯的控制系统中解析协议数据帧，得到电梯控制系统中的层站、速度、回路状态等信息。

加装采集传感器需要专门设备，成本相对较高，其优点是不受外界限制，能够获取的数据范围广泛。通过加装特定的传感器，可以获取轿厢的振动信号、装载物识别、底坑湿度、机房温度以及电梯的各种运行状态等信息，广泛应用于电梯物联网监控和故障预警。由此可见二种采集模式具有互补性，实际应用中针对不同的需求目标和使用环境，可采用单一或者二者相结合的获取方式。^[5]

4. 传输模式

由于电梯的结构的分散性和分布的集群性以及使用环境的复杂性，导致其数据传输方式的多样化。有线传输的方式适用于较少采集点且布线方便的场景，例如从电梯机房控制器直接获取电梯的运行信息，无需增加额外的装置，成本较低。电梯的分散性不仅包括一台电梯自身各个部件的分散，多台电梯的地域分布也呈现分散的特点，故无线通讯技术在电梯信息传输具有独特的优势，不存在复杂布线等问题。其缺点是需要额外的通讯装置来实现，成本相对较高。目前应用于电梯数据传输的主要通信方式有运营商移动通信网络、WIFI和lora无线局域网以及Zigbee组网等方式。运营商移动通信网络技术较成熟但后期使用价格较高，WIFI和lora无线局域网适合稳定供电环境的大数据流量，Zigbee组网数据传输速度较低，但功耗成本都较低，组网灵活方便。

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图2 杭州海康睿和物联网技术有限公司的电梯实时监控系统与现场维护系统

5. 结论和展望

针对电梯的特点，我们论述了二种在线采集模式和传输模式，接口数据获取和传感器采集获取各有优势，互补性较高，在传输模式上由于电梯的分散特点，无线传输占据了主流。从整个电梯市场来看，目前对于电梯的在线信息获取分析基本还处于研究阶段，应用于实体案例较少，电梯物联网标准也不尽统一，在电梯在线信息获取受到制约。只有解决了在线信息获取的问题，电梯物联网体系才能获得规模发展应用，为电梯的安全、环保和智能化提供平台。

参考文献：

[1]2018年中国电梯行业发展调查［J］.中国电梯，2018,29（4）：13-19

[2]张晓琪.基于物联网技术的电梯故障监测系统的设计与实现[D]:[硕士学位论文].西安:西安电子科技大学，2014

[3]秦梦阳,陈小平.基于Wifi传输的电梯视频采集器设计[J]，电子设计工程.2016,24(2):146-153

[4]吉泽欢.基于ZigBee的电梯环境调节与安全预警系统[J].电子设计工程，2014，22(14):72-76

[5]张敏.基于物联网的电梯实时监测系统设计[J].中国测试,2012, 38(1):101-105

[6]刁莎,基于ZigBee的电梯状态信息无线监测系统[D]: [硕士学位论文].上海:东华大学,2013