基于GPRS和物联网技术的电梯远程监控系统

新疆自治区特种设备检验研究院 伊 新

新疆自治区计量测试研究院 宋长亮

1.引言

物联网技术作为能够掀起我国第三次信息革命浪潮，物联网(又称M2M)，是一种以机器终端智能交互为核心的、网络化的应用与服务。它通过在机器内部嵌人无线通信模块，以光纤、无线通信等为接入手段，为客户提供综合的信息化解决方案，以满足客户对监控、指挥调度、数据采集和测量等方面的信息化需求。M2M根据其应用服务对象可以分为个人、家庭、行业三大类。电梯作为现代高层建筑中最常用的一种垂直运输交通工具，不仅极大的节省了人们的时间和体力，同时也为日常生活提供了诸多方便。然而电梯维护每年都要耗费大量的人力、财力。本文提出了一种基于GPRS和物联网技术的电梯远程监控系统，主要针对电梯生产单位、使用单位/用户、监督管理部门及电梯维护保养单位的不同需求出发，根据每个使用对象所获取的信息的侧重点不同，提出了不同的电梯监控管理方案。

2.管理方案规划

电梯远程监控系统由前端机、传输信道和监控终端三部分构成。其系统总体结构图如图1所示。前端机主要负责采集电梯的运行数据和故障信息。通过外接传感器采集电梯的相关参数。采取传感器外接的方式既能解决采集终端的接口通用性问题，又可以避免采集器自身的故障给电梯运行带来影响。

传输信道主要是通过GPRS（通用无线分组业务）技术实现的。监控终端用户可以通过Internet查询该用户监控的电梯的运行状况，也可以通过手机WAP的方式访问。该系统通过移动运营商的GSM网络组成监控网络从而大大的减少了组网时间，节约了组网成本，网络的维护也变得简单，而且网络的扩展性强。

3.前端信息采集端

前端信息采集端主要是采用多种传感器采集电梯运行数据，通过微处理器对采集的数据进行分析，经由GPRS网络传输、公用电话线传输、局域网传输与485通讯传输多种方式实现电梯故障报警、故障预警、困人救援、日常管理、质量评估、隐患防范等功能的综合性电梯管理平台。

前端信息采集端是电梯远程监控系统功能实现的核心。前端信息采集端主要完成电梯监控系统的数据采集、故障检测和判断并与上位机进行通讯等工作。该系统中前端信息采集端能够实现以下功能：

(1)实时采集电梯的运行状态信号（如方向、层站、呼梯、开关门信号等）；

(2)实时采集电梯的各种故障信号（电源故障、门锁故障、安全回路故障、制动器故障等）；

(3)实时采集的电梯信息在微处理器内部进行处理，以一定格式存放在指定区域；

(4)当电梯外部按钮被按下时，该层门系统外部等待区域就处于全方位的人像检测中，在电梯往该层移动过程中，若发现无人乘坐电梯，电梯将取消该停留位置，同时自动响应下一个按钮；

(5)电梯前端机采集的信号采用串行接口方式与上位机通信。

4.上位机监控平台设计

当上位机接收到下位机通过有线或无线方式传送过来的数据信息后，上位机除了显示当前电梯运行状态的各采集参数外，还需要根据所获得的采集信号，建立样本数据库；同时，上位机进行实时在线故障检测，直接检测故障信号或根据检测信号判断故障，然后进行故障报警。

上位机的显示根据目标用户（电梯生产单位、使用单位/用户、监督管理部门及电梯维护保养单位）的不同需求可以设计了不同的显示界面。各用户的需求有很多交叉功能，在这里介绍主要功能。

4.1 电梯生产单位

对电梯故障的检修时间进行记录并进行保存，进行统计，以此作为日后对电梯性能评价和改进的参考资料。

对本品牌的电梯出现不同类型的故障发生的频率、时间，对器件的运行状态数据进行统计分析，通过分析结果不断提高产品的质量，提高产品的客户满意度，从而增加市场份额。

4.2 使用单位/用户

用户比较关心的是电梯设备的使用效果，业主的满意度，动力费用，在这方面系统的平台可以从电梯在不同时段的使用率来为用户方节省成本。主要实现以下功能：

(1)操作人员信息列表功能

可显示操作人员的基本信息，如操作人员的名称、密码、权限设置等信息。

(2)编辑操作人员信息功能

可对操作人员信息进行添加、修改、删除等操作，可设置操作人员的使用权限。系统提供了分级查看、分权查看等使用模式，只有具备相应权限的操作人员才可以查看符合其权限的信息。

(3)通过对电梯外部的监控，当电梯外部按钮被按下时，该层门系统外部等待区域就处于全方位的人像检测系统中，在电梯往该层移动过程中，若发现无人乘坐电梯，电梯将取消对本层的响应，而响应下一个按钮。这样就大大减少了时间、能源的消耗以及电梯本身的磨损，既能节能，又能保障电梯本身的运行安全。

图1 物联网的系统结构图

(4)通过监控系统，实时了解电梯运行状态，一旦发生故障，根据故障等级及时采取措施，确保人员安全。一旦发生人员被困的情况，可通过视频系统和语音系统与电梯中的人员进行视频通话，缓解被关人员的心里压力，让被困人员安心等候救援。

4.3 监督管理部门

目前，监督管理部门都是每月由运维单位向他们提供设备检测报告报表来了解电梯设备运维情况，在接到业主投诉后再进行多方协调等工作，不能够做到及时、准确的了解和处理问题。对质检部门来说，电梯远程监控系统主要实现的功能如下：

(1)及时排除故障，当电梯发生故障时，可以通过网络进行远程的故障分析和处理，能和困在轿箱中的用户进行语音视频通讯，以此来获得电梯内部具体状况，同时对用户进行心理安慰和尽快逃生指导；

(2)监控中心通过控制命令可以控制电梯的运行状态和部分功能，如锁梯、停梯、楼层屏蔽、楼层召唤、消防保护等；

(3)通过远程数据监测，可以实现故障的早期预告与排除，把电梯的被动保养转化为主动保养，使监控人员能更好地维护保养电梯，使用户电梯的停梯时间和故障概率降到最低；

(4)进行电梯故障的记录和统计，并进行保存，以便以后能把统计结果用于对电梯产品的性能改进和评价，也有利于用户单位能够根据相关数据而制定不同的电梯故障检测系统；

(5)通过电梯远程监控系统，能实现故障的应急预案，对可能发生的故障采取决策分析；

(6)实现管理的信息化功能；

(7)可显示维保单位的名称、联系人、地址等档案信息；

(8)可对维保单位档案信息进行添加、修改、删除等操作；

(9)多媒体电梯维保监护功能扩展，此扩展用于电梯监管部门对电梯维保公司定期维保工作的监督和管理，采用先进的RFID技术进行设备设置、维保记录、维保情况检查、电梯检验记录等操作，同时具有视频播放、视频更新、电梯铭牌定期显示、维保超期报警、检验超期报警、紧急信息播报等功能；

(11)对电梯故障的检修时间进行记录并进行保存和统计，以此作为日后对电梯性能评价的参考资料。

4.4 电梯维护保养单位

维保单位每月都会有2次派人上门进行电梯巡检，接到用户方的故障报修电话后必须在半小时内赶到并进行处理。对他们来说，电梯远程监控系统主要实现如下功能：

(1)电梯档案信息列表功能

在此列表中可显示电梯的合格证编号、使用单位名称、电梯安装地址、电梯安装日期、上次维保日期、维保单位名称、检验单位名称等电梯的基本信息。

(2)编辑电梯档案信息功能

可对电梯档案信息进行添加、编辑、修改的操作功能。可对电梯的合格证编号、使用单位名称、电梯安装地址、电梯安装日期、上次维保日期、维保单位名称、检验单位名称等电梯档案信息进行编辑操作。

(3)电梯档案信息查询功能

可对电梯的档案信息进行查询、打印操作。提供多种查询方式，可按照设备编号、合格证编号、维保单位名称、电梯安装地址等关键字进行查询操作。

(4)单台电梯实时运行信息在线显示功能

可查看单台电梯的实时运行情况，包括电梯当前所在的楼层、电梯门的开关状态、电梯的基本信息、本台电梯故障统计情况等信息。

(5)多台电梯实时运行信息在线显示功能

可显示指定数量电梯的实时运行情况。可同时查看指定数量电梯的实时运行情况，包括电梯的当前所在楼层、电梯的门开关状态、电梯的层站数等电梯信息，并可以动态的观察电梯的运行情况。

(6)故障信息的列表功能

以列表的方式显示电梯故障的信息。在列表中可显示电梯故障的发生时间、日期、电梯的名称故障类型等电梯故障的基本信息。

(7)故障信息的查询功能

可对电梯故障信息进行查询操作。提供多种查询方式，可按照电梯故障发生的时间、日期、电梯名称、故障类型等关键字进行查询。

5.结束语

电梯己经成为人们日常生活中重要的交通工具，作为一种特殊的设备，电梯安全运行一直是企业和使用单位关心的重点。本文提出的结合GPRS技术、物联网技术的电梯远程监控系统在智能建筑中的应用具有如下特点：

(1)系统具有良好的开放性和兼容性，可以监控目前常见的各种品牌、多种型号的电梯；

(2)电梯运行参数采集、音频、视频相互结合；

(3)结合了物联网技术的远程监控系统，可以实现不同结构网络间的数据传输，包括互联网、3G网、卫星通讯网等，确保了在任何时间和地点都能够实现互联互通；

(4)功能全面，将电梯状态监测、故障诊断、故障预警、故障报警、维修保养管理、人员管理、零部件管理等功能有机地整合在一套系统中，又根据各用户的不同需求进行有特色的分类，极大地方便了电梯运行、维修和维护管理。

在智能大厦、智能小区飞速发展的今天，基于GPRS技术和物联网技术的电梯远程监控系统将具有较高的应用价值和良好的市场前景。

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