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基于物聯(lián)網(wǎng)的電梯安全監(jiān)測(cè)預(yù)警信息平臺(tái)的開發(fā)與應(yīng)用
發(fā)布日期：2016-04-07 來源：《上海設(shè)備管理》
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目前，我國已針對(duì)電梯制定了一系列安全監(jiān)察法規(guī)、技術(shù)規(guī)范以及標(biāo)準(zhǔn)體系，但是在現(xiàn)行政策法規(guī)及管理模式下，電梯的維保質(zhì)量及控制仍缺乏有效手段，安全監(jiān)管缺乏動(dòng)態(tài)性和有效性，電梯安全管理形勢(shì)依然嚴(yán)峻。如何通過應(yīng)用科技手段進(jìn)行維保質(zhì)量控制，提升電梯安全管理水平已經(jīng)迫在眉睫。
上海市目前在用電梯超過17萬臺(tái)，其中使用年限超過15年的電梯達(dá)1.55萬臺(tái)，超過10年的電梯也有3.7萬余臺(tái)。2003年至今，上海電梯總量年均增長(zhǎng)率在12%以上，目前是全球電梯數(shù)量最多、密度最高的城市。
物聯(lián)網(wǎng)（IoT）通過在機(jī)器內(nèi)部嵌入無線通信模塊，以光纖、無線通信等為接入手段，為客戶提供綜合的信息化解決方案，以滿足客戶對(duì)監(jiān)控、指揮調(diào)度、數(shù)據(jù)采集和測(cè)量等方面的信息化需求。應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能、高效的科技平臺(tái)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電梯遠(yuǎn)程、集中、實(shí)時(shí)的安全監(jiān)管。
一、設(shè)計(jì)思路
應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，結(jié)合計(jì)算機(jī)控制技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)，構(gòu)建電梯安全監(jiān)測(cè)預(yù)警信息平臺(tái)。該平臺(tái)應(yīng)充分考慮我國目前電梯物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用現(xiàn)狀及電梯使用中相關(guān)各方需求，其設(shè)計(jì)思路如下：
（1）實(shí)現(xiàn)電梯遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)技術(shù)。實(shí)現(xiàn)不同結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)間的數(shù)據(jù)傳輸，包括互聯(lián)網(wǎng)和3G網(wǎng)等，確保在任何時(shí)間和地點(diǎn)都能夠?qū)崿F(xiàn)互聯(lián)互通，可以監(jiān)測(cè)目前常見的各種品牌、多種型號(hào)的電梯。
（2）系統(tǒng)具有良好的開放性和兼容性。通過制定技術(shù)協(xié)議規(guī)范和要求，讓電梯遠(yuǎn)程監(jiān)視服務(wù)供應(yīng)商和電梯廠商監(jiān)視系統(tǒng)能夠方便接入。
（3）平臺(tái)功能全面。包含電梯狀態(tài)監(jiān)測(cè)、故障診斷、故障預(yù)警、故障報(bào)警、維修保養(yǎng)管理、人員管理等功能，同時(shí)又可根據(jù)各用戶的不同需求進(jìn)行有特色的分類，方便電梯運(yùn)行、監(jiān)測(cè)管理，可供監(jiān)察部門、電梯檢驗(yàn)檢測(cè)部門、使用單位及維保單位以不同權(quán)限、身份登錄，查看電梯運(yùn)行現(xiàn)狀和故障信息統(tǒng)計(jì)分析。
二、系統(tǒng)架構(gòu)
電梯安全監(jiān)測(cè)預(yù)警信息平臺(tái)的系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示，系統(tǒng)由前端機(jī)、傳輸信道和監(jiān)控終端三部分構(gòu)成。
前端機(jī)主要負(fù)責(zé)采集電梯的運(yùn)行數(shù)據(jù)和故障信息，其與一系列安裝在電梯上的傳感器相連；傳輸信道主要通過中國電信通信網(wǎng)實(shí)現(xiàn)；終端監(jiān)控則是許多裝有監(jiān)測(cè)預(yù)警平臺(tái)的計(jì)算機(jī)。前端機(jī)采用由射頻識(shí)別（Radio Frequency Identification，RFID）系統(tǒng)和信息通訊技術(shù)（Information and Communication Technologies，ICT）終端等組成的智能物聯(lián)終端，開機(jī)就能自動(dòng)聯(lián)網(wǎng)，并能通過移動(dòng)網(wǎng)關(guān)進(jìn)入國際互聯(lián)網(wǎng)，將電梯報(bào)警數(shù)據(jù)、工作狀態(tài)、異常事件、日常維保數(shù)據(jù)、主要故障代碼等數(shù)據(jù)處理、轉(zhuǎn)換后動(dòng)態(tài)地發(fā)送到遠(yuǎn)端監(jiān)控終端上的電梯安全監(jiān)測(cè)預(yù)警信息平臺(tái)；監(jiān)控終端用戶登陸互聯(lián)網(wǎng)后，根據(jù)權(quán)限設(shè)置，通過電梯安全監(jiān)測(cè)預(yù)警信息平臺(tái)，即可對(duì)所管理的電梯進(jìn)行遠(yuǎn)程維護(hù)和動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，監(jiān)控方式不僅僅支持個(gè)人計(jì)算機(jī)端的監(jiān)控，還支持3G手機(jī)的移動(dòng)監(jiān)控。
智能物聯(lián)終端控件可與手機(jī)、固話等用戶通訊，在電梯報(bào)警時(shí)，報(bào)警信息也會(huì)通過手機(jī)、固話等通知相關(guān)人員；用戶可通過智能物聯(lián)終端控件訪問轎廂，進(jìn)行雙向語音通訊，提供一種更為實(shí)時(shí)有效的語音救援通道。
三、硬件系統(tǒng)
硬件系統(tǒng)包含ICT終端控件、RFID電梯維保管理系統(tǒng)、ZIGBEE（紫蜂協(xié)議）定位系統(tǒng)等。其中，ICT終端控件具備短信、警示播報(bào)、語音通訊、數(shù)據(jù)通道；RFID電梯維保管理系統(tǒng)配置IC卡、讀卡器以及應(yīng)用程序、人機(jī)操作界面等；ZIGBEE定位系統(tǒng)能自組無線采集發(fā)射網(wǎng)絡(luò)，具備準(zhǔn)確定位檢測(cè)功能，主要配置位移傳感器，以檢測(cè)電梯門安全回路等。該終端控件主要功能（見圖2）描述如下：
（1）無線遠(yuǎn)程報(bào)警。提供轎廂內(nèi)被關(guān)乘客報(bào)警施救通道，系統(tǒng)采用簡(jiǎn)約的“一鍵通”通訊服務(wù)，實(shí)現(xiàn)門對(duì)門報(bào)警。
（2）群發(fā)短信。通訊報(bào)警后，系統(tǒng)追加報(bào)警短信，發(fā)往短信平臺(tái)、物業(yè)、維保人員手機(jī)等。
（3）互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸。上述報(bào)警數(shù)據(jù)含報(bào)警時(shí)間、故障電梯地址、第一個(gè)接聽的電話號(hào)碼、終端號(hào)等。
（4）回訪功能。系統(tǒng)提供語音雙向通訊功能，管理人員可隨時(shí)訪問轎廂，進(jìn)行必要的安撫、指導(dǎo)、驗(yàn)證等。
（5）五方通話功能。系統(tǒng)替代了傳統(tǒng)五方通話裝置，實(shí)現(xiàn)機(jī)房、轎廂、低坑、轎頂?shù)亩喾酵ㄔ挘也划a(chǎn)生通訊費(fèi)。
同時(shí)，該終端控件還具備一定的擴(kuò)展功能。終端控件安裝在電梯機(jī)房里，與電梯控制柜相連。終端控件擴(kuò)展的電梯維保管理系統(tǒng)將參與維保過程的管理，并根據(jù)國家電梯維護(hù)與使用管理“檢規(guī)”要求，對(duì)維保狀態(tài)進(jìn)行全過程信息跟蹤。在設(shè)計(jì)上，終端控件還具備設(shè)備自檢功能，與110系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)功能等。
四、軟件平臺(tái)
電梯安全監(jiān)測(cè)預(yù)警信息平臺(tái)基于開放的技術(shù)架構(gòu)和Internet開放網(wǎng)絡(luò)，不受操作系統(tǒng)與客戶終端的部署及使用環(huán)境的限制；采用簡(jiǎn)約的本地化語言界面和所見既所得的數(shù)據(jù)操作流程，能夠?qū)崟r(shí)查看和監(jiān)測(cè)電梯各種動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)；具有完善的管理和審計(jì)權(quán)限；能夠保證監(jiān)管機(jī)構(gòu)、電梯公司、維保單位、使用單位或其他機(jī)構(gòu)在任何地點(diǎn)、任何時(shí)間獲取操作業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)；支持多個(gè)相關(guān)組織機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)查詢、統(tǒng)計(jì)分析及網(wǎng)上操作，各相關(guān)組織機(jī)構(gòu)的管理人員可以看到自己機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)，也可以得到授權(quán)后瀏覽和操作其他業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。
1、登陸界面
用戶登陸網(wǎng)址后，點(diǎn)擊“登錄”并輸入用戶名和密碼，進(jìn)入系統(tǒng)管理平臺(tái).
2、操作界面
不同的用戶組根據(jù)權(quán)限進(jìn)入不同操作界面，如上海市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗(yàn)技術(shù)研究院（SSEI）、維保單位、制造單位和使用單位用戶等，均可根據(jù)不同的權(quán)限和密碼設(shè)置，登錄互聯(lián)網(wǎng)管理平臺(tái)。
3、功能模塊
根據(jù)綜合管理軟件功能模塊需求及網(wǎng)頁開發(fā)技術(shù)，系統(tǒng)開發(fā)了主頁、監(jiān)管機(jī)構(gòu)、制造單位、維保單位、使用單位、新聞與公告、產(chǎn)品介紹、政策與法規(guī)、表格下載、預(yù)警平臺(tái)等10個(gè)主訪問窗口。
不同的用戶組根據(jù)權(quán)限和密碼，通過監(jiān)管機(jī)構(gòu)、維保單位、制造單位和使用單位等四個(gè)功能模塊進(jìn)入各自訪問界面。在新聞與公告、產(chǎn)品介紹、政策與法規(guī)三個(gè)模塊分別可以瀏覽與電梯有關(guān)的新聞、產(chǎn)品信息、法規(guī)法令等。在表格下載模塊可以下載所需表格。對(duì)于預(yù)警平臺(tái)，其又包含實(shí)時(shí)監(jiān)控、電梯列表、年檢、監(jiān)管機(jī)構(gòu)、終端管理、報(bào)警記錄、維保訂單、維保記錄、故障記錄、故障代碼、維保代碼、維保類別、用戶管理、分公司、部門管理、數(shù)據(jù)刷新16個(gè)功能模塊，可以有效地實(shí)現(xiàn)電梯的遠(yuǎn)程監(jiān)控、報(bào)警、通知維修、維修維保、故障記錄等功能。
4、手機(jī)客戶端
手機(jī)客戶端（電梯維保管家）旨在為電梯行業(yè)的維護(hù)和保養(yǎng)提供一個(gè)移動(dòng)辦公的信息化工具，包括一個(gè)手機(jī)客戶端和一個(gè)后端管理平臺(tái)。利用移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)開發(fā)的手機(jī)客戶端包括Android系統(tǒng)手機(jī)客戶端和iOS系統(tǒng)手機(jī)客戶端，能夠?qū)崿F(xiàn)基于地理位置的派工、急修任務(wù)實(shí)時(shí)派發(fā)、急修作業(yè)狀態(tài)實(shí)時(shí)反饋、拍照上傳、消息推送、GPS簽到管理、二維碼掃描、本地保存、保養(yǎng)計(jì)劃自動(dòng)生成、客戶監(jiān)督確認(rèn)、備品備件庫存查詢、合同管理和查詢、統(tǒng)計(jì)分析、提醒等功能。
手機(jī)客戶端搭載在Android和iOS系統(tǒng)上，可通過GPRS，3G和4G網(wǎng)絡(luò)和云服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，通過集成智能手機(jī)上的各類傳感器功能，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸和較好的人機(jī)界面。同時(shí)，Android的自適應(yīng)技術(shù)能滿足智能手機(jī)不同屏幕大小的用戶界面一致性和美觀要求。
五、系統(tǒng)應(yīng)用
本系統(tǒng)應(yīng)用于上海市浦東新區(qū)張江醫(yī)藥生物基地、虹口區(qū)瑞虹新城和長(zhǎng)寧區(qū)上海世貿(mào)商城等商業(yè)區(qū)、產(chǎn)業(yè)基地和住宅樓的電梯監(jiān)測(cè)，可實(shí)現(xiàn)如下功能：
（1）登記電梯的廠家技術(shù)信息和參數(shù)，安裝信息、維保單位及相關(guān)責(zé)任人等。
（2）以地理信息顯示電梯安裝位置及運(yùn)行位置，并能實(shí)時(shí)切換到電梯內(nèi)視頻圖像，可以進(jìn)行音頻對(duì)講。
（3）實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)功能。在監(jiān)控中心能實(shí)時(shí)顯示電梯的運(yùn)行狀態(tài)和故障報(bào)警信息等。
（4）遠(yuǎn)程故障報(bào)警功能。當(dāng)電梯出現(xiàn)故障，系統(tǒng)具有自動(dòng)和手動(dòng)雙重報(bào)警功能，系統(tǒng)自動(dòng)用手機(jī)短信方式向電梯管理人員的手機(jī)發(fā)出短信，報(bào)告電梯的故障情況，同時(shí)將故障數(shù)據(jù)傳送到電梯監(jiān)控平臺(tái)上，便于電梯管理人員迅速予以處理，消除安全隱患。
（5）電梯輔助控制功能。在監(jiān)控中心的監(jiān)控計(jì)算機(jī)上可以遠(yuǎn)程召喚、鎖梯、遠(yuǎn)程消防、遠(yuǎn)程控制進(jìn)入VIP專用狀態(tài)、遠(yuǎn)程控制進(jìn)入司機(jī)狀態(tài)。
（6）運(yùn)行記錄查詢功能。既可以在單臺(tái)計(jì)算機(jī)上，也可以通過互聯(lián)網(wǎng)查詢每臺(tái)電梯每一時(shí)刻的運(yùn)行情況，包括啟動(dòng)次數(shù)、開關(guān)門次數(shù)、電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間、無故障運(yùn)行時(shí)間、故障發(fā)生的種類和時(shí)刻、該故障上一次發(fā)生的時(shí)間等。通過分析一段時(shí)間內(nèi)電梯運(yùn)行故障次數(shù)及類型，對(duì)電梯的運(yùn)行品質(zhì)進(jìn)行綜合分析評(píng)估。
（7）故障信息統(tǒng)計(jì)分析功能。能對(duì)發(fā)生的故障類型信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，包括按時(shí)間段分類統(tǒng)計(jì)故障發(fā)生的次數(shù)、各類故障發(fā)生的頻率等，并且根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果生成各類圖形和報(bào)表，為電梯易損、老化零部件的維修、更換提供量化依據(jù)。例如，電梯的維護(hù)保養(yǎng)和器件的替換計(jì)劃表是基于電梯運(yùn)行周期的數(shù)量、電源的待機(jī)時(shí)間、在每一層機(jī)門開門的次數(shù)生成的。這些信息與機(jī)械磨損和故障率數(shù)據(jù)相結(jié)合，通過有計(jì)劃的監(jiān)控檢測(cè)，電梯系統(tǒng)中不可靠器件的更換將更加科學(xué)和及時(shí)，避免事后維修而造成安全性下降。
（8）多級(jí)多用戶管理功能。不同用戶擁有不同功能的使用權(quán)限，如系統(tǒng)設(shè)置、電梯參數(shù)設(shè)置和初始化、電梯運(yùn)行和故障信息查詢、各種統(tǒng)計(jì)分析報(bào)表及打印等。
六、結(jié)語
為了應(yīng)對(duì)嚴(yán)峻的電梯安全管理形勢(shì)，應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)并結(jié)合計(jì)算機(jī)控制及網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)構(gòu)建了電梯安全監(jiān)測(cè)預(yù)警信息平臺(tái)，其工作穩(wěn)定、可靠，能夠自動(dòng)檢測(cè)電梯故障并及時(shí)報(bào)警，有效提高維修效率和維保質(zhì)量，并且可以實(shí)現(xiàn)用戶、相關(guān)部門與電梯之間的實(shí)時(shí)信息交互與處理，最大程度上保證乘客的安全性和監(jiān)管的有效性，極大地提升了電梯安全監(jiān)管水平。
作者：（1）蔣濤 單位：上海市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗(yàn)技術(shù)研究院（2）劉廣軍 單位：同濟(jì)大學(xué)機(jī)械與能源工程學(xué)院
