通力电梯有限公司 浙江省金华市 321000
摘要：近年来，我国的物联网技术有了很大进展，并在电梯故障监测中得到了广泛的应用。本文设计了以物联网技术为基础的电梯监测系统，主要由平层传感器、门状态传感器、人体红外传感器、压力传感器和数据采集模块等组成，将电梯在运行过程中的状态信息通过物联网传送给监测平台，让维护人员及时了解电梯运行状况，防止事故的发生，实验结果表明该系统稳定可靠。
关键词：物联网；电梯；监测平台
引言
根据相关部门统计，在电梯故障中，最常见的故障为电梯电气故障。电梯常见电气故障包括元件绝缘引起的故障，电磁干扰引起的故障，继电器损坏引起的冲顶和蹲底故障，以及安全开关损坏引起的故障等。这些故障点分散，琐碎，检修难度比较大。针对这种情况，本文设计了一种基于物联网的电梯电气故障监测系统，该系统能够实现电气电气故障的实时监测，对电梯当前的故障情况进行智能分析，针对不满意的分析结果发出警报，要求人工进行修理。
1电梯物联网的应用优势分析
基于大数据环境，电梯物联网以平台对接的形式，能够为企业或者有关管理部门提供数据信息，使其能够及时掌握电梯运行的情况和维保情况等，通过电梯运行数据的收集，形成最终的报告，为维保管理提供支持。主要应用优势如下：（1）大数据共享。基于大数据和物联网技术，构建的电梯物联网数据库，其管理客户既可以是企业，也可以是政府部门，能够实现大数据共享，数据底层的信息发送给数据中心进行相应的处理，使得公众能够掌握实时场景，电梯运行和维护情况对各个客户端来说都是透明的；（2）可靠性强。在实际应用中，电梯企业和维保企业等，能够高效开展有效信息以及数据的交换，实现对电梯的智能化管理，确保电梯运行的可靠性和安全性。基于物联网技术和大数据技术等的电梯，其运行可靠性得到了极大提升；（3）安全性高。基于各类技术手段，电梯运行信息获取的手段和方式不断增多，使得电梯日常安全监督工作更加便利，维护与保养工作的速度不断提高，极大程度上提高了电梯的信息化水平，提高了电梯的应急处理能力。当电梯运行产生故障时，可以不再依靠受困人员或者应急警铃等提示，系统客户端能够及时获得电梯运行故障信息，提高了故障处理的效率，增强了电梯运行的安全性。
2硬件设计
2.1故障采集的硬件设计
电梯常见的故障及其检测：（1）停电检测：电梯系统供电分为动力系统AC380V和AC220V两种电源，此外还有AC110V和AC36V的照明电源。其监测方法是在电源入口并联光电检测模块，即可检测电梯电源的状态。（2）门状态监测。门的故障状态分为有人长时关门、长时开门、长时反复开关门等，因此对门状态的检测只需将永磁感应器安装在门的开/关极限处，并根据程序中的定时器综合判断出门异常状况。（3）平层状态。电梯的平层状态由安装在轿厢箱体的平层开关检测完成。主要选用光电传感器。（4）冲顶和蹲底检测。电梯的冲顶由安装在轿厢顶部的接近开关和井道顶部的触点检测实现，蹲底监检测的方法与其类似。（5）电梯超速和坠落检测。电梯的超速分为匀速超速和加速度超速两种情况，匀速超速通过检测电梯运动过程中触发平层信号的时间间隔来判断。加速度检测加速度传感器实现，安装在轿厢顶部，与电梯一起运行。（6）有人检测。人的检测采用红外热释电传感器和微波雷达传感器复合检测，既红外热释电传感器易受热源干扰的问题，又可弥补微波雷达传感器怕震动的缺点。传感器硬件设计：（1）开关量传感器的接入方法。常用的光电传感器、热释传感器的工作电压均为DC12V，常见的嵌入式控制引脚输入电压为最高5V，为使本地端嵌入式控制器能够正常接收开关量传感器的信号，考虑到引入电路的抗干扰性。本文运用光电耦合电路作为信号引入电路，其具体链接方式如图1所示。当传感器闭合，输出“1”的开关量时，光耦电路输出低电平。反之，输出高电平，通过100kΩ的上拉电阻，使控制器输入口的电压保持在5V，以下，以免损坏控制器。（2）模拟式传感器接入方法。本文中应用的模拟量传感器主要是加速度传感器，本着可靠的原则，采用InvenSense公司生产的基高集成度三轴加速度传感器模块，该模块以MPU6050为核心，加速度测量范围可调±2g、±4g、±8g、±16g四档，其接口电路如图2所示。
2.2数据传输模块
在物联网电梯监测系统中，需要将电梯运行时采集的数据信息发送给监测平台，通过监测平台的相应软件显示电梯的运行状况，进而对电梯采取相应控制措施。设计选用NI公司开发的传感器数据采集模块NIWSN3202，其具备工业I/O端口，且极为坚固，可以在－40℃～70℃的范围内工作，具有50g抗冲击和5g抗振动等级，数据采集模块具备4个模拟量输入端口和4个数字量输入输出端口。
2.3数据接收模块
在远程监控室内也需要设置数据采集模块来接收电梯轿厢内数据采集模块发送的数据信息，与电梯轿厢内部数据采集模块的终端节点相互配合，满足物联网电梯远程监测系统的数据收发要求。由于电梯轿厢选取NIWSN3202作为数据采集模块，所以监控室的数据接收模块采用NI公司的相关网关。系统选择NI公司C系列网关NI9795作为远程监控室内数据接收模块，接收和维护测量终端节点WSN，其可以同时与36个WSN测量节点进行通信，网关被NIWSN监测到后，可以收集测量节点的数据信息，当发送故障时，控制电梯系统中的故障显示灯亮起。
3系统软件架构
从设计的角度来说，该系统的总体架构设计使用C/S+B/S混合模式，手机端软件采用的是C/S模式，传统PC终端使用的是B/S模式。在实际应用中，手机端利用移动无线网络，实现和后台服务器的通信；PC端利用互联网实现和后台服务器的通信。基于电梯物联网远程监控系统，实现了对电梯运行的动态化监控和报警。与此同时，该系统还和政府应急响应处置平台融合。此系统主要分为5层，包括基础层、技术层、业务协同层、客户层、表现层。其中，基础层与技术层为基础管理架构，主要运用的技术包括二维码技术和Nu技术等，以后台数据中心为例，实现了对各项监管信息数据的采集和整理，包括表单和图片等，具有统计汇总分析以及电梯设备定位查询等相关功能。系统的业务协同层是根据不同角色的业务展开业务应用；系统的客户层是根据产业链开展业务角色分工，例如电梯监管部门和电梯维保公司等；系统的表现层主要包括Web端以及智能终端，其中Web端能够实现各客户端的后端管理系统以及控制，手机端支持多个系统运行，比如安卓等，能够满足不同使用者的需求。
结束语
随着物联网技术的发展，将物联网技术运用到电梯故障诊断中，能够实时监测电梯故障，为电梯维保人员提供一线实时的数据信息，使电梯故障能够及时有效的处理，保障了电梯安全平稳运行。
参考文献
［1］李晓帆．电梯物联网监控系统设计与实现［J］．中国特种设备安全，2017，33（5）：26-31．
［2］林开伟．电梯物联网智能网关设计［D］．济南：山东大学，2017．
［3］林凯明，胡建恺．基于云计算的电梯公共安全研究与应用［J］．中国特种设备安全，2017，33（1）：68-70．
［4］潘小红．基于物联网技术的电梯安全监控系统研究［J］．无线互联科技，2016（20）：62-63．
论文作者:黄翰超
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年6期
论文发表时间:2019/7/10
标签：电梯论文; 故障论文; 传感器论文; 数据论文; 模块论文; 系统论文; 技术论文; 《建筑学研究前沿》2019年6期论文;