电梯物联网技术的应用

郑松鹤朱海云刘鸣

(1．日立电梯（中国）有限公司，广东 广州 510430；2．中国电信股份有限公司广东研究院，广东 广州 510630；3．广州体育职业技术学院，广东 广州 510650)

电梯物联网技术的应用

郑松鹤1朱海云2刘鸣3

(1．日立电梯（中国）有限公司，广东 广州 510430；2．中国电信股份有限公司广东研究院，广东 广州 510630；3．广州体育职业技术学院，广东 广州 510650)

电梯物联网近几年发展迅速，已经成为电梯技术的热点与方向。本文从物联网技术出发，介绍电梯物联网技术及其在电梯应急处理、维保、远程监控以及电梯使用上的应用设计。

物联网；电梯物联网；远程监控

1．引言

当今社会，信息技术发展日新月异，物联网（The Internet of Things）作为新一代信息技术的典型代表，是互联网技术、传感器技术和射频识别等技术的深度融合，得到蓬勃的发展和广泛的应用。

电梯物联网是物联网在电梯行业的应用，是利用信息技术将电梯接入互联网，实现电梯与用户、物业管理单位、维保单位、制造厂家、检验部门和监管部门的信息与数据交换。电梯物联网技术是现代信息技术与电梯传统产业的全面融合，必将深远影响着电梯行业的发展。

2．物联网技术

物联网，顾名思义就是物物相连的互联网。这有两层意思：其一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上延伸和扩展的网络；其二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信[1]。

2．1 物联网技术发展

物联网的概念最早由美国麻省理工学院（MIT）的Kevin Ashton教授于1991年提出。1999年麻省理工学院建立了“自动识别中心（Auto-ID）”，提出“万物皆可通过网络互联”，阐明了物联网的基本含义。但是物联网的概念当时并没有引起太大的关注，直到2005年11月在突尼斯举行的信息社会世界峰会（WSIS）上，国际电信联盟（ITU）发布《ITU互联网报告2005：物联网》，引用了“物联网”的概念。物联网受到世界各国的普遍关注，日本、韩国、美国和欧盟都提出各自的物联网战略。我国也积极发展物联网技术及应用，继2009年8月提出建立“感知中国”中心后，又把物联网列为国家五大新兴战略性产业之一。

2．2 物联网体系架构

物联网的价值在于使物体拥有“智慧”，以实现人与物、物与物相连相通。为了实现物联网的价值，物联网的体系架构包括感知层、网络层和应用层，如图1所示。

感知层用于采集物的状态信息、运行数据，是物联网运行的基础，处于物联网体系架构的最底层。感知层由各种传感器、标签识别器、智能设备组成，通过蓝牙、红外、ZigBee、工业现场总线等有线或者无线通信技术，把物的状态信息、运行数据传输到互联网的网关设备。感知层的关键技术包括传感器技术、二维码技术、RFID(Radio Frequency IDentification射频识别)技术、蓝牙技术、ZigBee技术、工业现场总线技术（如RS485、CAN、Profibus、CC-Link）等。

网络层把感知层采集的数据高效率、高可靠性、高安全性地实现远距离传输，是连接感知层和应用层的中间层。网络层的关键技术包括Wi-Fi无线网络技术、Internet互联网技术、2G/3G/LTE移动互联网技术、无线传感器网络技术等。

图1 物联网体系架构图

应用层把感知层采集、网络层传输的数据信息进行分析处理，远程监视和控制，实现智能化管理。因此，应用层一般包括两个子层：应用程序层和终端设备层。应用程序层利用强大的后台服务器，对数据进行存储、分析和处理。终端设备层主要提供人机操作界面，人们通过终端设备监视和控制各种物联网的物，以及获取经后台服务器提供的各种应用。应用层的核心关键技术包括中间件技术、云计算技术、数据挖掘技术、人工智能技术等。

3．电梯物联网技术

3．1 电梯物联网的发展

目前电梯物联网尚处于起步阶段，主要用于电梯远程监控。《电梯远程报警系统》国家标准，对电梯远程监控信号提出明确的要求[2]。2012年，北京、杭州、上海、重庆、南京等地方先后启动电梯物联网、电梯远程监控试点工程。2012年5月在广州召开的中国国际电梯展览会，电梯物联网相关产品相继亮相。

3．2 电梯物联网的体系架构

电梯物联网同样采用感知层、网络层和应用层3层体系架构，如图2所示。

现在电梯普遍采用微控制器来控制，电梯本身就是一个智能设备。因此，电梯控制器是电梯物联网感知层的重要组成部分。感知层除了电梯控制器外，还包括压力传感器、涡流传感器、视频传感器、红外传感器、RFID标签和读写器，用于检测电梯运行状态、轿厢的乘客。这些传感器或直接与网络路由器连接；或与电梯控制器连接后，再由电梯控制器把数据传输到数据采集通信器。

考虑到电梯控制柜放置于机房或者井道，接入Internet网存在布线的困难，电梯物联网网络层优先考虑使用2G/3G无线互联网接入技术。无线互联网接入技术不仅能够缩短前期安装及后期维保成本，还能解决在用电梯快速、便利接入的问题。但视频的数据量大，使用2G/3G无线接入则费用高、速度慢，故视频数据可以考虑使用有线以太网传输。

应用层通过对电梯静态数据、运行动态数据的分析处理，利用网络管理技术、WEB服务技术、智能手机技术、人工智能技术，向上层用户提供困人应急处理、电梯维保、远程监控、预约用梯、自动召梯等应用。

图2 电梯物联网体系架构图

4．电梯物联网的应用设计

4．1 电梯物联网感知层的总体设计

电梯物联网感知层由各种检测开关、传感器、电梯控制器和数据采集通信器等组成，如图3所示。

电梯控制系统本身包括各种检测开关、传感器，用于电梯控制器控制电梯运行。电梯控制器利用这些检测装置，可以得知电梯的位置、运行速度、运行振动、开关门状态、乘客数量、乘客身份等信息。电梯控制器把检测开关、传感器的信息采集和处理后，经过RS485串行通信，把数据传给无线通信器，再由无线通信器经过2G/3G无线网络把数据传给后台服务器。视频传感器是独立于电梯控制系统的，主要用于小区监控中心视频监视轿厢情况。由于视频的数据量大，可以通过小区的现场总线传到小区监控中心以太网路由器，再通过以太网把数据传到后台服务器。

图3 电梯物联网感知层系统图

4．2 电梯物联网应用层总体设计

电梯物联网应用层是基于Windows Server 2008、Windows SQL Server 2008、Windows Visual Studio 2008平台，采用C#语言开发的。

电梯物联网的用户包括物业管理单位、维保单位、检验单位、监督单位、制造厂家、乘客用户。他们在电梯应急处理、维保、远程监控、自动识别召梯和电梯分配调度等方面有使用需求。物联网用户与物联网应用的需求关系图如图4所示。

图4电梯物联网用户与应用需求关系图

根据用户需求，电梯物联网应用层设计包括应急处理模块、维保模块、远程监控模块、自动识别召梯模块和电梯分配调度模块五大模块。电梯物联网应用层软件设计模块图如图5所示。应急处理模块满足用户在电梯困人时，紧急救人处理方面的需求。维保模块满足用户维修、保养电梯方面的需求。远程监控模块满足用户监控电梯、收集电梯数据、跟踪和处理故障方面的需求。自动识别召梯模块和电梯分配调度模块满足用户在乘坐使用电梯方面的需求。

图5 电梯物联网应用层总体模块图

4．3 物联网技术在电梯应急处理的应用

电梯应急处理是建立在电梯监控和紧急呼叫系统的基础上的。通过物联网技术，把出现困人或者有紧急呼叫的电梯的位置信息，通过短信的方式告知维保人员，调度距离需紧急处理电梯最近的维保人员前往救援。同时电梯显示屏显示电梯状态信息、播放安抚被困人员的语音提示，避免被困人员惊慌，或者擅自打开轿门寻求逃生。

4．4 物联网技术在电梯维保上的应用

电梯作为特种设备，需要每15天进行一次维保，以保证电梯的安全运行。但是如今的电梯维保市场混乱，缺乏有效的管理和监督，不少维保单位或维保人员没有严格按规定对电梯进行维保，直接导致电梯困人、甚至伤人事故的发生。利用电梯物联网维保日历管理、电子签到和远程监控应用，能够管理、监督电梯维保的执行。后台服务器把各个联网电梯的数据录入，生成电梯维保日历，结合电梯位置信息、维保人员信息，每天生成维保工作清单表，发到维保人员智能手机终端上。维保人员根据维保工作清单表对电梯维保，需要和电梯控制器通信连接签到、对电梯部件的二维码扫描确认。物业单位、监督单位可以通过电脑、手机等终端查看电梯的维保情况。

4．5物联网技术在电梯远程监控上的应用

电梯物联网把电梯静态数据、运行动态数据传输到后台服务器，通过WEB服务技术、移动终端技术，物业单位、维保单位、监督单位通过电脑、手机监控电梯的运行情况。当发生故障时，电梯通过物联网把故障信息传到后台服务器，后台通过短信的方式通知物业管理人员、维保人员。应用程序服务器故障专家处理系统进一步收集故障电梯信息，分析电梯故障部件和原因，把分析结果及解决故障建议发给维保人员，以帮助维保人员到达现场后能够迅速解决故障，恢复电梯运行。

4．6 物联网技术在电梯使用上的应用

物联网技术在电梯使用上的应用包括自动识别召梯、大楼电梯分配调度等方面。电梯物联网监控、分析电梯使用情况，通过服务器“云计算”合理调配大楼电梯、疏导乘客，缩短用户候梯时间。如果用户随身携带RFID射频识别钥匙，用户进入大楼的瞬间，电梯便自动到达基站开门等候。待用户进入电梯后，无需用户按键，自动将用户送至目标层。

5．结束语

本文所述电梯物联网的应急处理、电梯维保、远程监控应用，已在我司大客户推广使用。经过将近1年的使用，有效地缩短了电梯困人救援时间，提高了维保效率和质量，降低了电梯故障发生率。在自动识别召梯、大楼电梯分配调度等应用方面，处于应用技术研究阶段。物联网在电梯行业应用推广虽然存在市场动力不足、移动通信数据业务收费较高等困难，但是应用前景广阔，是行业发展的热点与方向。

[1]张春红，裘晓峰，夏海轮等编著．物联网技术与应用[M]．北京：人民邮电出版社，2011．

[2]GB/T 24475-2009，电梯远程报警系统[S]．

[3]崔世坤，陈继文，杨红娟．物联网技术及其在电梯中的应用[J]．中国电梯，2013(21)：6-10．

[4]刘远天，王鹏，方启宗等．电梯物联网及其带给行业各相关部门的影响[J]．中国电梯，2013(21)：19-23．

[5]李昆仑，缪泽峰，章剑雄．物联网的研究现状及其产业化[J]．单片机与嵌入式系统应用，2011(2)：1-4．

Application of the Elevator Internet of Things

Zheng Songhe1Zhu Yunhai2Liu Ming3
(1.Hitachi Elevator(China)Co.,Ltd.,Guangzhou 510430,Guangdong; 2.Guangdong Institute,China telecom co.,LTD.Guangzhou 510630,Guangdong; 3.Guangdong Vocational Institute of Sport,Guangzhou 510650,Guangdong)

The elevator Internet of Things is developing rapidly in recent years,which have already become the focus and direction of elevator technology.Starting from technology of the Internet of Things,this paper introduces the elevator Internet of Things technology,and the application design of the elevator Internet of Things in elevator emergency treatment,maintenance,remote monitoring,and elevator using.

Internet of Things(IoT);elevator IoT;remote monitoring

郑松鹤，男，广东东莞人，本科，工程师，研究方向：电梯嵌入式控制系统开发。