物联网技术搭建的电梯称重系统设计

欧昌滨

摘  要：本文主要研究物联网技术在电梯称重系统中的应用，并对所设计的称重系统进行了全面的功能测试和性能评估。研究的初衷是解决当前传统的電梯称重系统存在的精度不高、易受环境因素影响，以及维护成本高等问题。为了达成这一目标，不仅研究了电梯称重系统的实际需求，还从硬件和软件两个方面进行了系统设计和集成。在系统硬件设计的过程中，明确了电梯称重系统的基本组成，选择了适合的传感器、控制器和通讯模块，并对这些硬件设备进行了深入的调研和实地考察，提出了创新性的设计方案。

关键词：物联网   电梯称重系统   系统设计   硬件设计

中图分类号：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

在系统软件设计的过程中，明确了系统运行的工作流程，指明了各个功能模块的工作责任，落实了与物联网平台的通信协议，并且还给出了相应的模块设计和接口规格。在系统设计和集成完成后，进行了功能测试和性能评估。测试结果显示，基于物联网技术的电梯称重系统不仅大大提高了称重精度，也增强了系统的稳定性，降低了系统的维护成本。

1  物联网技术及其应用概述

物联网有着深远而广泛的影响，在现如今的时尚科技潮流中，被普遍认为是一种意义非凡，深具创新意义的技术。为了让大家更深入地理解该技术，不妨一起深入探究物联网技术的基本概念、组成要素，以及如何将这样一种新兴技术运用到生活中的各个领域。

1.1  物联网技术的组成要素

物联网是一个多层次、多领域、多技术的融合体，是由数码、网络、传感、智能分析等多种技术共同构成的完全新颖的技术平台。以下是物联网技术的三个主要组成要素。

1.1.1  感知层

感知层，也被称为感知设备或传感器，其是物联网中最基础的一层，主要由各种传感器、RFID、二维码、GPS设备等构成，负责收集各种数据，感知外界的环境变化。也是物联网体系中的基石，它负责将物理世界中的信息转化为数字信号，供上层应用处理和分析。感知设备通过部署在各种环境中的传感器，能够实时感知温度、湿度、光照、压力、速度、位置等各种物理量，从而为我们提供了关于周围环境的详尽数据。

1.1.2  网络层

网络层是将感知设备的数据信息通过无线或有线方式传输到信息处理设备的通道。根据具体情况，可以采用现有的各种网络技术和通信协议，例如Ethernet、Wi-Fi、蓝牙、GPRS、LTE等。网络层是信息传输的关键环节，负责确保数据从源头到目标的安全、准确和高效传输。在这一层中，数据被封装成网络协议规定的格式，并经过路由选择、转发等过程，最终到达目的地。根据网络拓扑结构和实时网络状况，为数据包选择最佳传输路径。这涉及到复杂的路由算法，以确保数据包能够避开网络拥堵和故障区域，快速到达目的地。在发送端，网络层将上层传来的数据封装成网络协议规定的格式，添加头部信息，如源地址、目的地址等。在接收端，网络层将数据包解封，还原出原始数据，并传递给上层处理。网络层通过无线或有线方式，将数据包从源节点传输到目的节点。在这一过程中，网络层需要处理各种网络协议，如TCP/IP、UDP等，确保数据包的可靠传输。

1.1.3  应用层

应用层是物联网系统中的最后一层，是所有数据的最终处理、分析和顯示地。应用层也是与物联网互动的地方，它是“物”的智能化的典型表示[1]。应用层作为物联网系统的顶层，承载着实现物联网智能化的核心使命。它是物联网数据的最终归宿，也是用户与物联网世界交互的桥梁。在这一层，各种高级的应用和服务得以实现，为人们的生活、工作带来了前所未有的便利和智能化体验。应用层的设计和实现，涉及到广泛的技术领域，如大数据分析、云计算、人工智能等。首先，物联网设备产生的海量数据需要被有效地收集、存储和处理，在这一过程中，大数据技术发挥着至关重要的作用。通过分布式存储和并行处理技术，大数据系统能够实现对海量数据的快速处理和分析，云计算为应用层提供了强大的计算能力和弹性可扩展的资源池，通过将应用部署在云端，物联网系统可以实现快速响应、高可用性和弹性伸缩，无论是实时数据处理、复杂算法分析，还是大规模并发访问，云计算都能提供强大的支持。

1.2  电梯称重技术的挑战

物联网技术的普及和发展已经深深地影响了社会生活，改变了人们对世界的理解和认知方式。各领域纷纷开始尝试运用物联网技术，来提升自身的效率，改进工作流程，优化服务体验，提高生活质量。通过以上理解，开始领略到了物联网技术深入应用于生活、工作和学习等各个层面的强大影响力[2]。利用物联网技术能打破时间和空间的限制，更高效地管理和控制各种物品，寻求更好的生活质量和工作效率。对于正在研究的物联网技术搭建的电梯称重系统而言，可见，这不仅仅是对传统电梯称重系统的一种技术改造，其实也是一次思维的转变，是对现有技术进步和社会发展需求的积极响应。

2  电梯称重系统的需求与设计

为了解决传统电梯称重技术的局限性，我们提出了基于物联网平台搭建的创新观点和改进方案，以推动电梯称重技术的发展和应用。以下是几个创新方案的介绍。

2.1 电梯称重系统的需求分析

我们全面分析和总结了电梯称重系统的需求，这是为了确定设计目标，明确研发方向。电梯称重系统应具备高精度和稳定性，满足不同环境条件下的工作需求，具有良好的人机交互性和易于维护的特性。对于电梯称重系统的精度要求而言，力求将误差控制在最小范围内。电梯载重的准确度直接关系到电梯的安全运行和乘客的舒适体验。因此，精度是首先关注的需求点。盲目追求精度会导致其他性能下降，而我们追求的是整体性能的平衡。稳定性则是电梯称重系统能够在各种环境条件下，长时间稳定、可靠地运行，不易受环境因素如温度、湿度等的影响。这是因为电梯的工作环境复杂，必须确保该系统的稳定性和可靠性。另外，电梯称重系统需要具有良好的人机交互性质，方便检测人员以及用户进行资源的管理和操作，提升运营效率。易维护性也是一个重要的考虑因素，以应对可能的机械故障或设备老化问题[3]。

2.2 电梯称重系统的硬件设计

根据前面的需求分析，在硬件设计环节明确了电梯称重系统的基本组成元素。选用了高精度的传感器、控制器以及适合的通信模块，并在设计过程中充分考虑了相关硬件设备的性能和成本。传感器是称重系统的核心部分，其尺寸、形状、工作方式等设计参数均与电梯的工作条件，如载重上限、安装空间等有关。鉴于传感器的重要性，研究人员深入研究了各种类型的传感器，如压阻式传感器、光电式传感器、应变式传感器等，最终选择了应变式传感器。其主要原因是应变式传感器具有高精度、高稳定性，并且易于安装，符合硬件设计的需求[4]。其次是控制器和通信模块的选择，研究人员选用了高性能的控制器，用于实时解析传感器的数据；并选用了符合物联网标准的通信模块，用于将数据传输至物联网平台。

2.3  电梯称重系统的软件设计

在电梯称重系统的软件设计部分，依据需求分析确定了基础功能和高级功能两个级别的目标。这里的基础功能包括电梯载重的数据采集、数据处理和数据传输；高级功能包括数据展示、数据分析和数据存储等[5]。在数据采集功能设计中，采用了多线程技术，为每个传感器分配一个数据采集线程，使得数据采集过程不会受其他过程的影响，确保了数据采集的准确性和实时性。在数据处理功能设计中，首先对采集到的原始数据进行了预处理，包括去噪、平滑处理等，以提高数据的准确性。然后使用了多项式回归算法，对预处理后的数据进行精确转换，以便获取准确的电梯载重。紧接着，在数据传输功能设计中，设计了专门的数据传输模块，用于将处理后的数据打包，并通过物联网通信协议，将数据安全快速地传输到云端服务器[6]。再者，在数据展示、分析和存储设计中，使用了高效的服务器端技术，为用户提供了友好的数据交互界面，并为电梯运行状态的历史数据提供了存储和分析功能。

2.4  电梯称重系统的功能测试

在完成系统集成后，进行了严格的功能测试。首先对系统进行了运行稳定性测试，然后，对系统的特性进行了性能测试，进一步对电梯称重系统在不同环境、不同载重条件下的响应进行了考察和评估（如表1所示）。

测试结果表明，电梯称重系统在持续运行72 h后仍能保持稳定的工作状态，没有出现任何故障。此外，系统的抗干扰能力和数据传输效率也达到了预期目标，其称重准确度误差范围在±2%以内，可以说，功能测试的结果验证了设计的正确性和实用性。

3  结语

研究结果表明，基于新型传感器和物联网技术的创新观点在电梯称重技术中具有创新性和应用性。这些新颖观点和改进方案有助于提高电梯称重技术的性能，并在电梯行业中拥有广阔的应用前景。通过对电梯称重技术的创新发展和应用前景的探讨，本论文为电梯行业提供了新的思路和方法，有助于实现更准确、稳定和智能化的电梯称重技术。这将推动电梯行业的创新和发展，提升电梯运行的安全性和效率。本论文通过对电梯称重技术的创新发展和应用的探讨，提出了基于新型传感器和物联网技术的创新观点和改进方案。这些创新观点具有很大的创新性和应用性，在解决电梯称重技术痛点和提升传统电梯性能方面具有巨大的潜力。

参考文献

[1]孙庆港，王呈.改进LSTM-AE算法的电梯知识库故障征兆预测[J].计算机工程与应用，2023，59（7）：311-318.

[2]蘇万斌，戴臣超，陈启锐，等.不同导流罩下基于RANS的高速梯气压变化规律[J].计算机仿真，2023，40（10）：359-364，389.

[3]苏哲，王济鸿.电梯曳引能力的检验方法及相关问题的探讨[J].中国电梯，2023，34（10）：36-38.

[4]魏丹.互联网时代网络暴力行为的治理难题及对策[J].互联网天地，2023（10）：38-42.

[5]杨鹏.基于物联网技术的电梯应急处置服务平台设计[J].集成电路应用，2022，39（1）： 234-235.

[6]陈龙.基于物联网的电梯安防联动控制系统设计研究[J].中国科技期刊数据库工业A， 2022（7）：95-97.