基于物联网技术的电梯安全实时监测系统设计

王海枫



基于物联网技术的电梯安全实时监测系统设计

王海枫

（中国石油大学胜利学院 山东 东营 257000）

针对电梯监测系统的重要性，设计了以物联网技术的电梯监测系统，主要包括平层传感器、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，将电梯在运行的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，结果表明该系统稳定可靠。

物联网；电梯；监测平台

1 系统组成及功能

系统主要分为两个部分，分别是电梯轿厢数据采集部分和监控室数据采集部分，由检测模块、数据传输模块、数据接收模块、信号处理模块、监控模块等组成。电梯轿厢数据采集部分包括信号检测模块和数据传输模块，信号检测模块是由平层传感器、门状态传感器、人体红外传感器和压力传感器组成，平层传感器检测电梯是否到达相应楼层，门状态传感器用于检测电梯门的开合，人体红外传感器用于检测电梯内部是否有人乘载，压力传感器用来检测电梯所载物体的重量，在电梯相应位置安装这些传感器，将电梯运行状态传送给数据传输模块。数据传输模块利用物联网技术，将采集的电梯运行状态信息通过物联网无线传输给监控室的数据接收模块，并通过信号处理模块在监测平台上显示。

2 系统硬件设计

2.1 传感器模块

物联网电梯监测系统的感知层是由无线传感器网络的终端节点和传感器组成，对于电梯的运行状态进行监测。电梯到达指定楼层时，未能平层，导致人员无法正常出入，可以使用平层传感器来检测电梯位置状态。在电梯运行时，可能会发生电梯到达相应楼层而电梯门打不开或者电梯运行时电梯门关不上的门驱动电机故障，可以使用门状态传感器来检测电梯门状态，电梯内部是否载人是电梯故障出现是第一考虑的问题，所以需要在电梯设置人体红外传感器来检测电梯轿厢内部人员情况。最后，电梯运行时载重量的大小是也是电梯故障考虑的因素，需在电梯轿厢上设置传感器来检测电梯载重量大小。

2.2 数据传输模块

在物联网电梯监测系统中，需要将传感器在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，进而对电梯采取措施。而电梯的数据采集是在井道内完成的，井道内部空间狭小，不易于大型设备的安置，安装的数据采集装置需要在电梯井道严酷的环境条件下持续工作。因此，数据采集模块需要有结构紧凑、坚固耐用的封装，同时也需要有优秀的数据采集能力，由于电梯井道大都是金属结构，所以在电梯井道内温度变化大，数据采集模块的运行允许温度应在井道温度变化范围内。本设计采取选用NI公司开发的传感器数据采集模块NI WSN 3202，其具备工业I/O端口，极为坚固，可以工作在-40℃到70℃的范围内，50g抗冲击和5g抗振动等级,其采集的数据可以电压大小或者是开关量，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，设备可以承受5V到30V的电压变化范围，采集信号的最大输入电流为1A。

2.3 数据接收模块

根据物联网电梯监测系统的要求，在监控室内也需要设置数据采集模块来接受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。由于之前电梯轿厢选取的是NI WSN 3202来充当数据采集模块，所以监控室的数据接收模块采用NI公司的相关网关。本系统选择NI公司C系列网关NI 9795作为物联网电梯监测系统的数据接收模块。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NI WSN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 系统软件设计

在物联网电梯监测系统中，主要使用LABVIEW软件进行系统监测和人机交互，用户可以登录上位机实时监测电梯的运行情况。

系统监测软件通过接收数据采集模块的数据信息，在上位机界面上显示出相关传感器的工作状态，通过对其进行比较，判断出电梯的运行状态，由于本系统设计了四个传感器，可能出现以下四种情况。

3.1 如当电梯在运行时监测电梯是否在相关限位开关处，如果电梯在其相关限位开关处，则电梯状态为在相关楼层，于是判断电梯是否正在运行，如果电梯正在运行，则表面电梯还未平层，此时电梯未平层不为电梯故障，如果此时电梯已经停止运行，则检测电梯现在是否平层，如果未平层则表示电梯出现故障，影响人们的出行。

3.2 如果电梯正在运行，检测到电梯的限位开关没有闭合，此时如果检测到电梯门没有有效闭合则表明电梯门驱动电梯发生故障，可能需要维修人员对门驱动电机进行检修或者对电梯门进行校准，预防意外的发生。

3.3 如果电梯在运行过程中，突然停止，此时检测电梯内部是否有人将是维护人员作出判断的第一依据，如果人体红外传感器检测到电梯内部有人则表示电梯此时发生了困人事故，需要电梯维护人员采取紧急措施，对电梯进行救援。如果电梯内部没有检测到有人，则此时电梯仅为停运，可以先对电梯进行锁梯。

4 结束语

设计了一种基于物联网的电梯监测系统，系统试验运行结果表明，系统工作稳定、可靠，并且为电梯远程控制以及为安监单位对分布式电梯的监测提供了可借鉴手段。

[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(05):26-31.

[2]林开伟.电梯物联网智能网关设计[D].山东大学,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