歐昌濱

摘??要：本文主要研究物聯網技術在電梯稱重系統中的應用，并對所設計的稱重系統進行了全面的功能測試和性能評估。研究的初衷是解決當前傳統的電梯稱重系統存在的精度不高、易受環(huán)境因素影響，以及維護成本高等問題。為了達成這一目標，不僅研究了電梯稱重系統的實際需求，還從硬件和軟件兩個方面進行了系統設計和集成。在系統硬件設計的過程中，明確了電梯稱重系統的基本組成，選擇了適合的傳感器、控制器和通訊模塊，并對這些硬件設備進行了深入的調研和實地考察，提出了創(chuàng)新性的設計方案。

關鍵詞：物聯網???電梯稱重系統???系統設計???硬件設計

中圖分類號：U291.61

Design?of?the?Elevator?Weighing?System?Built?by?the?Internet?of?Things

OU?Changbin

（China?Tobacco?Guangxi?Industrial?Co.，?Ltd.，?Liuzhou，??Guangxi?Zhuang?Autonomous?Region，?545006?China）

Abstract：?This?article?mainly?studies?the?application?of?the?Internet?of?Things?in?the?elevator?weighing?system，?and?conducts?the?comprehensive?functional?testing?and?performance?assessment?of?the?designed?weighing?system.?The?original?intention?of?the?study?is?to?solve?the?problems?of?low?accuracy，?susceptibility?to?environmental?factors?and?high?maintenance?costs?in?the?current?traditional?elevator?weighing?system.?In?order?to?achieve?this?goal，?this?paper?not?only?studies?the?actual?requirements?of?the?elevator?weighing?system，?but?also?designs?and?integrates?the?system?from?the?two?aspects?of?hardware?and?software.?In?the?process?of?the?hardware?design?of?the?system，?it?clarifies?the?basic?components?of?the?elevator?weighing?system，?selects?suitable?sensors，?controllers?and?communication?modules，?conducts?the?in-depth?research?and?field?investigation?of?these?hardware?devices，?and?proposes?innovative?design?schemes.

Key?Words：?Internet?of?Things;?Elevator?weighing?system;?System?design;?Hardware?design

在系統軟件設計的過程中，明確了系統運行的工作流程，指明了各個功能模塊的工作責任，落實了與物聯網平臺的通信協議，并且還給出了相應的模塊設計和接口規(guī)格。在系統設計和集成完成后，進行了功能測試和性能評估。測試結果顯示，基于物聯網技術的電梯稱重系統不僅大大提高了稱重精度，也增強了系統的穩(wěn)定性，降低了系統的維護成本。

1??物聯網技術及其應用概述

物聯網有著深遠而廣泛的影響，在現如今的時尚科技潮流中，被普遍認為是一種意義非凡，深具創(chuàng)新意義的技術。為了讓大家更深入地理解該技術，不妨一起深入探究物聯網技術的基本概念、組成要素，以及如何將這樣一種新興技術運用到生活中的各個領域。

1.1??物聯網技術的組成要素

物聯網是一個多層次、多領域、多技術的融合體，是由數碼、網絡、傳感、智能分析等多種技術共同構成的完全新穎的技術平臺。以下是物聯網技術的三個主要組成要素。

1.1.1??感知層

感知層，也被稱為感知設備或傳感器，其是物聯網中最基礎的一層，主要由各種傳感器、RFID、二維碼、GPS設備等構成，負責收集各種數據，感知外界的環(huán)境變化。也是物聯網體系中的基石，它負責將物理世界中的信息轉化為數字信號，供上層應用處理和分析。感知設備通過部署在各種環(huán)境中的傳感器，能夠實時感知溫度、濕度、光照、壓力、速度、位置等各種物理量，從而為我們提供了關于周圍環(huán)境的詳盡數據。

1.1.2??網絡層

網絡層是將感知設備的數據信息通過無線或有線方式傳輸到信息處理設備的通道。根據具體情況，可以采用現有的各種網絡技術和通信協議，例如Ethernet、Wi-Fi、藍牙、GPRS、LTE等。網絡層是信息傳輸的關鍵環(huán)節(jié)，負責確保數據從源頭到目標的安全、準確和高效傳輸。在這一層中，數據被封裝成網絡協議規(guī)定的格式，并經過路由選擇、轉發(fā)等過程，最終到達目的地。根據網絡拓撲結構和實時網絡狀況，為數據包選擇最佳傳輸路徑。這涉及到復雜的路由算法，以確保數據包能夠避開網絡擁堵和故障區(qū)域，快速到達目的地。在發(fā)送端，網絡層將上層傳來的數據封裝成網絡協議規(guī)定的格式，添加頭部信息，如源地址、目的地址等。在接收端，網絡層將數據包解封，還原出原始數據，并傳遞給上層處理。網絡層通過無線或有線方式，將數據包從源節(jié)點傳輸到目的節(jié)點。在這一過程中，網絡層需要處理各種網絡協議，如TCP/IP、UDP等，確保數據包的可靠傳輸。

1.1.3??應用層

應用層是物聯網系統中的最后一層，是所有數據的最終處理、分析和顯示地。應用層也是與物聯網互動的地方，它是“物”的智能化的典型表示[1]。應用層作為物聯網系統的頂層，承載著實現物聯網智能化的核心使命。它是物聯網數據的最終歸宿，也是用戶與物聯網世界交互的橋梁。在這一層，各種高級的應用和服務得以實現，為人們的生活、工作帶來了前所未有的便利和智能化體驗。應用層的設計和實現，涉及到廣泛的技術領域，如大數據分析、云計算、人工智能等。首先，物聯網設備產生的海量數據需要被有效地收集、存儲和處理，在這一過程中，大數據技術發(fā)揮著至關重要的作用。通過分布式存儲和并行處理技術，大數據系統能夠實現對海量數據的快速處理和分析，云計算為應用層提供了強大的計算能力和彈性可擴展的資源池，通過將應用部署在云端，物聯網系統可以實現快速響應、高可用性和彈性伸縮，無論是實時數據處理、復雜算法分析，還是大規(guī)模并發(fā)訪問，云計算都能提供強大的支持。

1.2??電梯稱重技術的挑戰(zhàn)

物聯網技術的普及和發(fā)展已經深深地影響了社會生活，改變了人們對世界的理解和認知方式。各領域紛紛開始嘗試運用物聯網技術，來提升自身的效率，改進工作流程，優(yōu)化服務體驗，提高生活質量。通過以上理解，開始領略到了物聯網技術深入應用于生活、工作和學習等各個層面的強大影響力[2]。利用物聯網技術能打破時間和空間的限制，更高效地管理和控制各種物品，尋求更好的生活質量和工作效率。對于正在研究的物聯網技術搭建的電梯稱重系統而言，可見，這不僅僅是對傳統電梯稱重系統的一種技術改造，其實也是一次思維的轉變，是對現有技術進步和社會發(fā)展需求的積極響應。

2??電梯稱重系統的需求與設計

為了解決傳統電梯稱重技術的局限性，我們提出了基于物聯網平臺搭建的創(chuàng)新觀點和改進方案，以推動電梯稱重技術的發(fā)展和應用。以下是幾個創(chuàng)新方案的介紹。

2.1?電梯稱重系統的需求分析

我們全面分析和總結了電梯稱重系統的需求，這是為了確定設計目標，明確研發(fā)方向。電梯稱重系統應具備高精度和穩(wěn)定性，滿足不同環(huán)境條件下的工作需求，具有良好的人機交互性和易于維護的特性。對于電梯稱重系統的精度要求而言，力求將誤差控制在最小范圍內。電梯載重的準確度直接關系到電梯的安全運行和乘客的舒適體驗。因此，精度是首先關注的需求點。盲目追求精度會導致其他性能下降，而我們追求的是整體性能的平衡。穩(wěn)定性則是電梯稱重系統能夠在各種環(huán)境條件下，長時間穩(wěn)定、可靠地運行，不易受環(huán)境因素如溫度、濕度等的影響。這是因為電梯的工作環(huán)境復雜，必須確保該系統的穩(wěn)定性和可靠性。另外，電梯稱重系統需要具有良好的人機交互性質，方便檢測人員以及用戶進行資源的管理和操作，提升運營效率。易維護性也是一個重要的考慮因素，以應對可能的機械故障或設備老化問題[3]。

2.2?電梯稱重系統的硬件設計

根據前面的需求分析，在硬件設計環(huán)節(jié)明確了電梯稱重系統的基本組成元素。選用了高精度的傳感器、控制器以及適合的通信模塊，并在設計過程中充分考慮了相關硬件設備的性能和成本。傳感器是稱重系統的核心部分，其尺寸、形狀、工作方式等設計參數均與電梯的工作條件，如載重上限、安裝空間等有關。鑒于傳感器的重要性，研究人員深入研究了各種類型的傳感器，如壓阻式傳感器、光電式傳感器、應變式傳感器等，最終選擇了應變式傳感器。其主要原因是應變式傳感器具有高精度、高穩(wěn)定性，并且易于安裝，符合硬件設計的需求[4]。其次是控制器和通信模塊的選擇，研究人員選用了高性能的控制器，用于實時解析傳感器的數據；并選用了符合物聯網標準的通信模塊，用于將數據傳輸至物聯網平臺。

2.3??電梯稱重系統的軟件設計

在電梯稱重系統的軟件設計部分，依據需求分析確定了基礎功能和高級功能兩個級別的目標。這里的基礎功能包括電梯載重的數據采集、數據處理和數據傳輸；高級功能包括數據展示、數據分析和數據存儲等[5]。在數據采集功能設計中，采用了多線程技術，為每個傳感器分配一個數據采集線程，使得數據采集過程不會受其他過程的影響，確保了數據采集的準確性和實時性。在數據處理功能設計中，首先對采集到的原始數據進行了預處理，包括去噪、平滑處理等，以提高數據的準確性。然后使用了多項式回歸算法，對預處理后的數據進行精確轉換，以便獲取準確的電梯載重。緊接著，在數據傳輸功能設計中，設計了專門的數據傳輸模塊，用于將處理后的數據打包，并通過物聯網通信協議，將數據安全快速地傳輸到云端服務器[6]。再者，在數據展示、分析和存儲設計中，使用了高效的服務器端技術，為用戶提供了友好的數據交互界面，并為電梯運行狀態(tài)的歷史數據提供了存儲和分析功能。

2.4??電梯稱重系統的功能測試

在完成系統集成后，進行了嚴格的功能測試。首先對系統進行了運行穩(wěn)定性測試，然后，對系統的特性進行了性能測試，進一步對電梯稱重系統在不同環(huán)境、不同載重條件下的響應進行了考察和評估（如表1所示）。

測試結果表明，電梯稱重系統在持續(xù)運行72?h后仍能保持穩(wěn)定的工作狀態(tài)，沒有出現任何故障。此外，系統的抗干擾能力和數據傳輸效率也達到了預期目標，其稱重準確度誤差范圍在±2%以內，可以說，功能測試的結果驗證了設計的正確性和實用性。

3??結語

研究結果表明，基于新型傳感器和物聯網技術的創(chuàng)新觀點在電梯稱重技術中具有創(chuàng)新性和應用性。這些新穎觀點和改進方案有助于提高電梯稱重技術的性能，并在電梯行業(yè)中擁有廣闊的應用前景。通過對電梯稱重技術的創(chuàng)新發(fā)展和應用前景的探討，本論文為電梯行業(yè)提供了新的思路和方法，有助于實現更準確、穩(wěn)定和智能化的電梯稱重技術。這將推動電梯行業(yè)的創(chuàng)新和發(fā)展，提升電梯運行的安全性和效率。本論文通過對電梯稱重技術的創(chuàng)新發(fā)展和應用的探討，提出了基于新型傳感器和物聯網技術的創(chuàng)新觀點和改進方案。這些創(chuàng)新觀點具有很大的創(chuàng)新性和應用性，在解決電梯稱重技術痛點和提升傳統電梯性能方面具有巨大的潛力。

參考文獻

[1]孫慶港，王呈.改進LSTM-AE算法的電梯知識庫故障征兆預測[J].計算機工程與應用，2023，59（7）：311-318.

[2]蘇萬斌，戴臣超，陳啟銳，等.不同導流罩下基于RANS的高速梯氣壓變化規(guī)律[J].計算機仿真，2023，40（10）：359-364，389.

[3]蘇哲，王濟鴻.電梯曳引能力的檢驗方法及相關問題的探討[J].中國電梯，2023，34（10）：36-38.

[4]魏丹.互聯網時代網絡暴力行為的治理難題及對策[J].互聯網天地，2023（10）：38-42.

[5]楊鵬.基于物聯網技術的電梯應急處置服務平臺設計[J].集成電路應用，2022，39（1）：?234-235.

[6]陳龍.基于物聯網的電梯安防聯動控制系統設計研究[J].中國科技期刊數據庫工業(yè)A，?2022（7）：95-97.