摘要：由于非开放式电梯的传统监控管理方式存在许多弊端，提出了设计非开放式的RFID电梯物联网监控系统。该系统总体架构包括感知层、汇聚层和传输应用层三部分，其中，系统硬件部分主要包括电梯运行数据采集单元、控制单元、数据显示单元、GPRS通信单元、电源以及射频处理单元；系统软件部分主要通过利用LABVIEW软件实现非开放式电梯监控与人机交互的，系统用户可以通过登录上位机软件观测和对比电梯中布置的传感器工作状态与采集单元传输回来的数据，进而判断出电梯是否发生故障。该系统的设计有利于提高工作效率，便于电梯运行状态实时监控和统一协调管理，除此之外，还能够通过系统预警及时采取有效措施，保证用户的人身安全。
关键词：非开放式；RFID；电梯；物联网；监控系统；
根据统计数据显示，到2017底，我国的电梯使用数量以及超过500万台，已然成为全球拥有电梯数量最多的国家。但是伴随着电梯使用数量的增多，电梯运行安全问题成为行业重点关注的课题[1]。目前，每年都会有专业的维修保养单位对电梯运行状况进行检验。但电梯数量如此庞大，而维修保养人员数目却相对稀缺，这种情况下怎样才能确保电梯发生故障后及时采取有效措施已经成为电梯使用单位、电梯维修保养单位等共同面临的挑战，非开放式电梯监控系统因此应运而生，该系统可以利用物联网技术和RFID技术对一部分电梯或者电梯群体运行状态进行监控，采集和分析非开放式电梯运行状态相关数据，并将分析结果及时上传给电梯监控中心系统以发出故障预警，便于提醒维修保养人员对电梯故障进行及时处理[2-3]。
1非开放式的RFID电梯物联网监控系统设计总体架构
设计非开放式的RFID电梯物联网监控系统主要是对影响非开放式电梯运行安全的各类参数（包括曳引力系数、电梯钢丝绳张力、电梯平衡系数、控制柜的抗电磁干扰性能参数，以及电梯加速度和减速度等）进行实时监测，并能通过物联网将这些监测参数上传给电梯监控中心系统，由电梯监控中心系统对其运行状态进行判断和统一协调管理。系统总体架构包括感知层、汇聚层和传输应用层三部分。具体架构组成如图1所示。
图1 非开放式的RFID电梯物联网监控系统设计总体架构组成
2非开放式的RFID电梯物联网监控系统硬件部分设计
系统硬件部分的监控终端主要包括非开放式电梯运行数据采集单元、控制单元、数据显示单元、GPRS通信单元、电源以及射频处理单元。系统硬件组成结构如图2所示。系统硬件部分的监控终端由各类传感器采集非开放式电梯运行信号，并对非开放式电源运行状态进行实时监控，一旦发生故障及时作出预警。
图2 系统硬件组成结构
2.1系统控制单元功能分析
非开放式的RFID电梯物联网监控系统的监控终端需要有若干个I/O接口和相关调试接口，在设计该功能单元时还要考虑系统的后期更新、升级和维护，鉴于此，设计该功能模块时采用的是高性能STM32F103C8T6处理器，具有低能耗、低成本、超强计算能力的优点，这些都能满足非开放式的RFID电梯物联网监控系统的设计需求.
2.2系统数据采集单元功能分析
系统数据采集单元的主要功能是利用分布在电梯各个关键位置的各类传感器实时采集影响非开放式电梯运行安全的参数。在该单元功能设计中，要优先考虑的是其是否具有传感器信号调节功能，能否将采集获得的电梯运行信号转换为相应的电压信号，此外还有对采集获得的信号较强的部分还要进行光耦隔离处理，以提高整个系统的抗干扰性能。
2.3系统GPRS通信单元功能分析
该功能单元负责将系统数据采集单元采集获得的非开放式电梯运行状态参数上传给电梯监控中心。由于GPRS技术引入了分组交换数据传输模式，能够有效提高数据传输效率，加上GPRS技术支持使用TCP协议和IP协议能够实现与其他任何网络的全球性无线连接，设计GPRS通信单元的功能就是实现非开放式电梯运行状态参数的无线传输控制。
2.4系统电源功能分析
系统采用具有较强抗干扰性能、适用范围广、符合国家电磁认证标准、技术先进、性价比高、兼容性好的外接电源适配器提供电能，同时内部装有锂电池确保电源发生断电时电梯的正常运行，能够满足非开放式电梯实时监控要求。
2.5射频处理单元功能分析
该单元主要负责产生高频发射能量激活RFID电子标签，利用射频处理单元调制发射信号，将调制后的信号传输给RFID电子标签，再对接收到的来自RFID电子标签的射频信号进行解调。该功能单元主要通过对射频信号进行处理、传输来实现对RFID电子标签的读写。
鉴于RFID电子标签及其控制电路之间还有一段距离，为了确保二者之间能够实现远距离数据交换，系统采用奥地利微系统公司生产的采用64脚QFN封装的适用于超高频段读写，且集成度较高的RFID电子标签专用芯片AS399。芯片AS399能够实现射频信号的调制和解调，而且只需要利用电阻电容在芯片外部构建环路滤波电路就能保证整个系统压控振荡电路正常工作。
3非开放式的RFID电梯物联网监控系统软件部分设计
系统主要通过利用LABVIEW软件实现非开放式电梯监控与人机交互的，系统用户可以通过登录上位机软件对电梯运行状态进行实时监控。
3.1系统登录页面设计
为了保证非开放式电梯的运行安全，在用户登录系统后要验证其身份才能打开监控平台，且系统支持多个用户同时登录。
3.2系统监控软件设计
软件部分将采集单元传输回来的非开放式电梯运行数据展示在上位机页面上，通过观测和对比电梯中布置的传感器工作状态与传输回来的数据能够判断出电梯是否发生故障。
结束语
通过利用射频识别技术和物联网技术对非开放式电梯运行状态进行实时监控和统一协调管理能够为城市各类电梯安全运行管理提供一种科学、合理、安全、可靠的方法。非开放式的RFID电梯物联网监控系统的设计初衷是在现场无人值守时对电梯进行管理，确保在电梯发生故障的第一时间及时发出预警，提醒工作人员及时检查和维修，如果预警显示电梯故障有人员被困，还可以提醒工作人员及时前来救援。综上分析可知，非该系统的设计不仅能够有效提高工作人员的工作效率和电梯管理效果，减少电梯维修保养人员平日里繁重的工作量，还能够最大限度地确保电梯运行安全，意义重大。
参考文献
[1]李娟娟, 王希娟. 基于物联网技术的电梯监控系统设计[J]. 微型电脑应用, 2018, 34(2):33-35.
[2]纪昌锋. 基于物联网技术的电梯远程监控应用探讨[J]. 信息与电脑, 2019, 424(06):178-180.
[3]李东风. 基于物联网技术的电梯安全运行监控系统[J]. 通讯世界, 2017(17):8-9.
论文作者:黎秀龙
论文发表刊物:《电力设备》2019年第15期
论文发表时间:2019/12/9
标签：电梯论文; 开放式论文; 系统论文; 单元论文; 监控系统论文; 射频论文; 信号论文; 《电力设备》2019年第15期论文;