无线传感网络在电梯中的应用研究

谭媛

摘 要：城市快速的发展带来了鳞次栉比的高楼大厦，而电梯的作用也日漸凸显。目前，单靠电梯专职维修人员对电梯运行中出现的问题进行处理，甚至在第一时间解救电梯中被困人员都存在很大难度。因此，利用电子科技下的无线传感器网络（WSN）来应对不断涌现出的电梯应用难题已成为一种新的趋势。本文利用无线传感器网络应用中高可靠性、可动态组网等特点，来探讨WSN对电梯运行实现实时监测的可行性。

关键词：无线传感器网络；电梯；实时监测

电梯在城市化的进程中日益扮演着越来越重要的角色，电梯的正常运行也是确保生活工作秩序的关键因素之一。因此，电梯中各个部件的稳定性、使用寿命和协调运转对于任意一部电梯来说都是至关重要的。如若在电梯的各部件节点中利用无线传感器网络技术安置相应的传感器，进行实时监测，并将数据汇集至整个控制系统。当发生紧急情况时，控制系统便会及时向电梯管理人員发出警报提醒，第一时间找出解决方案，确保电梯的正常运行和乘梯人的人身安全。因此，利用WSN的应用特点与当下电梯常用的检测方法，研制可实现无线传感器网络在电梯中应用的相关硬软件来大大提高电梯的使用效率和安全性[ 1 ]。

1 无线传感网络（WSN）简介

无线传感器网络（Wireless Sensor Networks，WSN）是一种集合数据的感知、采集、处理和传输功能的分布式传感网络。在该网络的各个末梢节点均是具有感知检查外部功能的传感器，利用无线的方式进行信息的传递和交流。这种传感器的类型多种多样，包括声、光、电、温度、湿度属性等多种方面。将其应用到军事领域、生活生产领域等更是当下无线传感器网络的潜在生命力所在。

无线传感器网络的主要特点可分为以下几个方面：

1）规模大。传感器的节点可广泛分布在大面积或小范围高密集的领域中，进行实时动态监测；

2）自组织。自组织能力是指传感器能够自动进行传感器节点的调配和管理，弥补由于外部环境或自身节点能量消耗所带来的分布不均匀情况，确保监测正常进行[ 2 ]。

3）可靠性。在恶劣天气或人为破坏等极端条件下，传感器节点的抗损坏性较强，更好的保障了自身工作的正常进行。

4）数据型。无线网络传感器节点采用的是编号标识，并保持动态联系，在问题反馈中更接近于自然的语言交流。

在电梯中可应用的传感器种类较多，如位移传感器、称重传感器、光幕传感器、平层传感器及速度编码器等等。其中，平层传感器与位移传感器是电梯平层控制调整的装置，均能实现自动平层，且平层必须精准；称重传感器则是测量电梯载荷的一种传感装置，为控制系统提供有关电梯的载荷信号。光幕传感器是应用于门机上能够保护人或物体避免夹伤的传感装置。速度编码器可以检测电梯的实时位置与实时速度。

2 应用设计分析

在应用中，整个体系将严格按着以下三个步骤来进行：

（1）传感器节点的设置；

（2）系统软件的安插；

（3）数据信息的采集处理。

首先，在已设定的网络区域内，合理安排传感器节点，并充分高效的加以利用。在设置后通过控制系统采集节点信号，并对电梯运行中的速度、温度、电压、门锁闭合情况等相关属性进行实时的检测，在获得数据后进行资料汇集，最终传输回控制中心。在控制中心对已获得的实时情况进行数据分析，对出现超出正常范围值得数据进行特殊的存储，并提出初步诊断以供专业人员处理参考。通常情况下，专业人员将参数值分为一般、重要两类，无线传感网络将会根据获得的数据信号自动决定是否向维护管理人员发出警报信号。当发生人员被困情况时，可通过电梯轿厢内的对讲系统和营救人员进行及时联系，确保电梯的安全性[ 3 ]。

其次，在无线传感器网络设计中将其分为控制系统和传感器两部分。其中控制系统主要负责对电梯运行中的数据信息进行处理、存储，并结合已设定的参数进行图像绘画分析，在紧急情况下可发出警报提醒。而无线传感器则主要控制各个相关节点的数据采集工作，并集中发送到控制节点，最终传输回控制系统中。当网络开启时，负责感应功能的节点将会执行问询工作，并形成树状结构图以供分析。

在设置软件时，应考虑到在节点设置时容易出现过度依赖传感器执行，数据采集速度过慢的情况。而在实际系统应用中，可能由于覆盖面积广泛，覆盖范围密度过高等原因造成的节点数量过多，设置位置松散，电量消耗补充不及时等因素造成了对系统运行准确性的影响。因此，在利用无线传感器网络设计软件时可采取深眠—唤醒的高效节能方案，以此来降低对传感器的能源消耗，潜在的延长了系统的使用寿命，提高了系统的使用质量[ 4 ]。当系统处于深眠程序下，可以断开单片机中没有处于工作状态下的版块，从而在数量方面的减少也促进了节约能源的实现。在使用芯片的使用方面，可采用具有超低功耗的类型，并能够在多种模式切换中，保持能源的高效利用。通过设置不同档位的睡眠模式来进行外部中断、睡眠定时的程序操作。

当执行任务结束后，传感器都会在程序作用下自动切换入深眠模式，减少了能源消耗的浪费。如若遇到任务开启时，将会在内部的定时器唤醒作用下，重新开启快速的进入工作状态中。这不仅减少了传感器的能源消耗，也能在一定程度上延长了传感器各个节点的使用寿命，确保工作的顺利进行。因此，设计系统软件时，对模块化程序的充分利用将可以充分满足对各个节点的实时利用以及网络通信的精准要求[5]。对系统各个模块的合理设定，区域功能的强化也将有助于无线传感器网络在电梯中的高效利用。

3 结语

对电梯的实时监控和及时维护一直确保电梯正常运行工作的重中之重。利用无线传感器网络设置的节点，实时收集各项相关运行数据信息，集中汇集反馈，将有助于电梯的安全高效运行，这在未来电梯领域的监管革新中将扮演重要角色。随着科技领域的不断更新发展，无线传感器网络技术的应用成本也会逐步降低，而其在电梯中的应用也将会带来更大的经济效益和社会便捷。

参考文献：

[1] 李葳.基于无线传感器网络的数据采集系统设计[D].上海交通大学，2010.

[2] 程永辉.无线传感器的研究与实现[D].武汉理工大学，2010.

[3] 王戈，张效义.可用于环境监测的无线传感器网络节点的设计[J].传感器与微系统，2007，（10）.

[4] 杨福宝.基于Zigbee的数据传输系统的研究设计[J].制造业自动化，2011（02）.