王海楓

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基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的電梯安全實時監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計

王海楓

（中國石油大學(xué)勝利學(xué)院 山東 東營 257000）

針對電梯監(jiān)測系統(tǒng)的重要性，設(shè)計了以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的電梯監(jiān)測系統(tǒng)，主要包括平層傳感器、門狀態(tài)傳感器、人體紅外傳感器、壓力傳感器和數(shù)據(jù)采集模塊等組成，將電梯在運行的過程中的狀態(tài)信息通過物聯(lián)網(wǎng)傳送給監(jiān)測平臺，讓維護人員及時了解電梯運行狀況，防止事故的發(fā)生，結(jié)果表明該系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。

物聯(lián)網(wǎng)；電梯；監(jiān)測平臺

1 系統(tǒng)組成及功能

系統(tǒng)主要分為兩個部分，分別是電梯轎廂數(shù)據(jù)采集部分和監(jiān)控室數(shù)據(jù)采集部分，由檢測模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊、數(shù)據(jù)接收模塊、信號處理模塊、監(jiān)控模塊等組成。電梯轎廂數(shù)據(jù)采集部分包括信號檢測模塊和數(shù)據(jù)傳輸模塊，信號檢測模塊是由平層傳感器、門狀態(tài)傳感器、人體紅外傳感器和壓力傳感器組成，平層傳感器檢測電梯是否到達相應(yīng)樓層，門狀態(tài)傳感器用于檢測電梯門的開合，人體紅外傳感器用于檢測電梯內(nèi)部是否有人乘載，壓力傳感器用來檢測電梯所載物體的重量，在電梯相應(yīng)位置安裝這些傳感器，將電梯運行狀態(tài)傳送給數(shù)據(jù)傳輸模塊。數(shù)據(jù)傳輸模塊利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將采集的電梯運行狀態(tài)信息通過物聯(lián)網(wǎng)無線傳輸給監(jiān)控室的數(shù)據(jù)接收模塊，并通過信號處理模塊在監(jiān)測平臺上顯示。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計

2.1 傳感器模塊

物聯(lián)網(wǎng)電梯監(jiān)測系統(tǒng)的感知層是由無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的終端節(jié)點和傳感器組成，對于電梯的運行狀態(tài)進行監(jiān)測。電梯到達指定樓層時，未能平層，導(dǎo)致人員無法正常出入，可以使用平層傳感器來檢測電梯位置狀態(tài)。在電梯運行時，可能會發(fā)生電梯到達相應(yīng)樓層而電梯門打不開或者電梯運行時電梯門關(guān)不上的門驅(qū)動電機故障，可以使用門狀態(tài)傳感器來檢測電梯門狀態(tài)，電梯內(nèi)部是否載人是電梯故障出現(xiàn)是第一考慮的問題，所以需要在電梯設(shè)置人體紅外傳感器來檢測電梯轎廂內(nèi)部人員情況。最后，電梯運行時載重量的大小是也是電梯故障考慮的因素，需在電梯轎廂上設(shè)置傳感器來檢測電梯載重量大小。

2.2 數(shù)據(jù)傳輸模塊

在物聯(lián)網(wǎng)電梯監(jiān)測系統(tǒng)中，需要將傳感器在電梯運行時采集的數(shù)據(jù)信息發(fā)送給監(jiān)測平臺，通過監(jiān)測平臺的相應(yīng)軟件顯示電梯的運行狀況，進而對電梯采取措施。而電梯的數(shù)據(jù)采集是在井道內(nèi)完成的，井道內(nèi)部空間狹小，不易于大型設(shè)備的安置，安裝的數(shù)據(jù)采集裝置需要在電梯井道嚴酷的環(huán)境條件下持續(xù)工作。因此，數(shù)據(jù)采集模塊需要有結(jié)構(gòu)緊湊、堅固耐用的封裝，同時也需要有優(yōu)秀的數(shù)據(jù)采集能力，由于電梯井道大都是金屬結(jié)構(gòu)，所以在電梯井道內(nèi)溫度變化大，數(shù)據(jù)采集模塊的運行允許溫度應(yīng)在井道溫度變化范圍內(nèi)。本設(shè)計采取選用NI公司開發(fā)的傳感器數(shù)據(jù)采集模塊NI WSN 3202，其具備工業(yè)I/O端口，極為堅固，可以工作在-40℃到70℃的范圍內(nèi)，50g抗沖擊和5g抗振動等級,其采集的數(shù)據(jù)可以電壓大小或者是開關(guān)量，數(shù)據(jù)采集模塊具備4個模擬量輸入端口和4個數(shù)字量輸入輸出端口，設(shè)備可以承受5V到30V的電壓變化范圍，采集信號的最大輸入電流為1A。

2.3 數(shù)據(jù)接收模塊

根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)電梯監(jiān)測系統(tǒng)的要求，在監(jiān)控室內(nèi)也需要設(shè)置數(shù)據(jù)采集模塊來接受電梯轎廂內(nèi)數(shù)據(jù)采集模塊發(fā)送的數(shù)據(jù)信息，與電梯轎廂內(nèi)部數(shù)據(jù)采集模塊的終端節(jié)點相互配合，滿足物聯(lián)網(wǎng)電梯遠程監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)收發(fā)要求。由于之前電梯轎廂選取的是NI WSN 3202來充當數(shù)據(jù)采集模塊，所以監(jiān)控室的數(shù)據(jù)接收模塊采用NI公司的相關(guān)網(wǎng)關(guān)。本系統(tǒng)選擇NI公司C系列網(wǎng)關(guān)NI 9795作為物聯(lián)網(wǎng)電梯監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接收模塊。接收和維護測量終端節(jié)點WSN，其可以同時與36個WSN測量節(jié)點進行通信，網(wǎng)關(guān)被NI WSN監(jiān)測到后，可以收集測量節(jié)點的數(shù)據(jù)信息，當發(fā)送故障時，控制電梯系統(tǒng)中的故障顯示燈亮起。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計

在物聯(lián)網(wǎng)電梯監(jiān)測系統(tǒng)中，主要使用LABVIEW軟件進行系統(tǒng)監(jiān)測和人機交互，用戶可以登錄上位機實時監(jiān)測電梯的運行情況。

系統(tǒng)監(jiān)測軟件通過接收數(shù)據(jù)采集模塊的數(shù)據(jù)信息，在上位機界面上顯示出相關(guān)傳感器的工作狀態(tài)，通過對其進行比較，判斷出電梯的運行狀態(tài)，由于本系統(tǒng)設(shè)計了四個傳感器，可能出現(xiàn)以下四種情況。

3.1 如當電梯在運行時監(jiān)測電梯是否在相關(guān)限位開關(guān)處，如果電梯在其相關(guān)限位開關(guān)處，則電梯狀態(tài)為在相關(guān)樓層，于是判斷電梯是否正在運行，如果電梯正在運行，則表面電梯還未平層，此時電梯未平層不為電梯故障，如果此時電梯已經(jīng)停止運行，則檢測電梯現(xiàn)在是否平層，如果未平層則表示電梯出現(xiàn)故障，影響人們的出行。

3.2 如果電梯正在運行，檢測到電梯的限位開關(guān)沒有閉合，此時如果檢測到電梯門沒有有效閉合則表明電梯門驅(qū)動電梯發(fā)生故障，可能需要維修人員對門驅(qū)動電機進行檢修或者對電梯門進行校準，預(yù)防意外的發(fā)生。

3.3 如果電梯在運行過程中，突然停止，此時檢測電梯內(nèi)部是否有人將是維護人員作出判斷的第一依據(jù)，如果人體紅外傳感器檢測到電梯內(nèi)部有人則表示電梯此時發(fā)生了困人事故，需要電梯維護人員采取緊急措施，對電梯進行救援。如果電梯內(nèi)部沒有檢測到有人，則此時電梯僅為停運，可以先對電梯進行鎖梯。

4 結(jié)束語

設(shè)計了一種基于物聯(lián)網(wǎng)的電梯監(jiān)測系統(tǒng)，系統(tǒng)試驗運行結(jié)果表明，系統(tǒng)工作穩(wěn)定、可靠，并且為電梯遠程控制以及為安監(jiān)單位對分布式電梯的監(jiān)測提供了可借鑒手段。

[1]李曉帆.電梯物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[J].中國特種設(shè)備安全,2017,33(05):26-31.

[2]林開偉.電梯物聯(lián)網(wǎng)智能網(wǎng)關(guān)設(shè)計[D].山東大學(xué),2017.

aiming at the importance of elevator monitoring system, an elevator monitoring system based on Internet of things technology is designed, which includes flat layer sensor, gate state sensor, infrared sensor, pressure sensor and data acquisition module. The state information of the elevator in the course of operation is transmitted to the monitoring platform through the Internet of things so that the maintainers can understand the elevator running condition in time and prevent the accidents. The results show that the system is stable and reliable.

Internet of things; Elevator; Monitoring platform

10.19551/j.cnki.issn1672-9129.2017.11.024

TP391.44;TN929.5;TU857

A

1672-9129(2017)11-0020-01