基于物聯(lián)網的電梯安全監(jiān)測預警信息平臺的開發(fā)與應用
發(fā)布日期：2016-04-07 來源：《上海設備管理》
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目前，我國已針對電梯制定了一系列安全監(jiān)察法規(guī)、技術規(guī)范以及標準體系，但是在現(xiàn)行政策法規(guī)及管理模式下，電梯的維保質量及控制仍缺乏有效手段，安全監(jiān)管缺乏動態(tài)性和有效性，電梯安全管理形勢依然嚴峻。如何通過應用科技手段進行維保質量控制，提升電梯安全管理水平已經迫在眉睫。
上海市目前在用電梯超過17萬臺，其中使用年限超過15年的電梯達1.55萬臺，超過10年的電梯也有3.7萬余臺。2003年至今，上海電梯總量年均增長率在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（IoT）通過在機器內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，以滿足客戶對監(jiān)控、指揮調度、數(shù)據(jù)采集和測量等方面的信息化需求。應用物聯(lián)網技術的智能、高效的科技平臺，可以實現(xiàn)對電梯遠程、集中、實時的安全監(jiān)管。
一、設計思路
應用物聯(lián)網技術，結合計算機控制技術和網絡通訊技術，構建電梯安全監(jiān)測預警信息平臺。該平臺應充分考慮我國目前電梯物聯(lián)網應用現(xiàn)狀及電梯使用中相關各方需求，其設計思路如下：
（1）實現(xiàn)電梯遠程監(jiān)測技術。實現(xiàn)不同結構網絡間的數(shù)據(jù)傳輸，包括互聯(lián)網和3G網等，確保在任何時間和地點都能夠實現(xiàn)互聯(lián)互通，可以監(jiān)測目前常見的各種品牌、多種型號的電梯。
（2）系統(tǒng)具有良好的開放性和兼容性。通過制定技術協(xié)議規(guī)范和要求，讓電梯遠程監(jiān)視服務供應商和電梯廠商監(jiān)視系統(tǒng)能夠方便接入。
（3）平臺功能全面。包含電梯狀態(tài)監(jiān)測、故障診斷、故障預警、故障報警、維修保養(yǎng)管理、人員管理等功能，同時又可根據(jù)各用戶的不同需求進行有特色的分類，方便電梯運行、監(jiān)測管理，可供監(jiān)察部門、電梯檢驗檢測部門、使用單位及維保單位以不同權限、身份登錄，查看電梯運行現(xiàn)狀和故障信息統(tǒng)計分析。
二、系統(tǒng)架構
電梯安全監(jiān)測預警信息平臺的系統(tǒng)架構如圖1所示，系統(tǒng)由前端機、傳輸信道和監(jiān)控終端三部分構成。
前端機主要負責采集電梯的運行數(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實現(xiàn)；終端監(jiān)控則是許多裝有監(jiān)測預警平臺的計算機。前端機采用由射頻識別（Radio Frequency Identification，RFID）系統(tǒng)和信息通訊技術（Information and Communication Technologies，ICT）終端等組成的智能物聯(lián)終端，開機就能自動聯(lián)網，并能通過移動網關進入國際互聯(lián)網，將電梯報警數(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、轉換后動態(tài)地發(fā)送到遠端監(jiān)控終端上的電梯安全監(jiān)測預警信息平臺；監(jiān)控終端用戶登陸互聯(lián)網后，根據(jù)權限設置，通過電梯安全監(jiān)測預警信息平臺，即可對所管理的電梯進行遠程維護和動態(tài)監(jiān)測，監(jiān)控方式不僅僅支持個人計算機端的監(jiān)控，還支持3G手機的移動監(jiān)控。
智能物聯(lián)終端控件可與手機、固話等用戶通訊，在電梯報警時，報警信息也會通過手機、固話等通知相關人員；用戶可通過智能物聯(lián)終端控件訪問轎廂，進行雙向語音通訊，提供一種更為實時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、語音通訊、數(shù)據(jù)通道；RFID電梯維保管理系統(tǒng)配置IC卡、讀卡器以及應用程序、人機操作界面等；ZIGBEE定位系統(tǒng)能自組無線采集發(fā)射網絡，具備準確定位檢測功能，主要配置位移傳感器，以檢測電梯門安全回路等。該終端控件主要功能（見圖2）描述如下：
（1）無線遠程報警。提供轎廂內被關乘客報警施救通道，系統(tǒng)采用簡約的“一鍵通”通訊服務，實現(xiàn)門對門報警。
（2）群發(fā)短信。通訊報警后，系統(tǒng)追加報警短信，發(fā)往短信平臺、物業(yè)、維保人員手機等。
（3）互聯(lián)網數(shù)據(jù)傳輸。上述報警數(shù)據(jù)含報警時間、故障電梯地址、第一個接聽的電話號碼、終端號等。
（4）回訪功能。系統(tǒng)提供語音雙向通訊功能，管理人員可隨時訪問轎廂，進行必要的安撫、指導、驗證等。
（5）五方通話功能。系統(tǒng)替代了傳統(tǒng)五方通話裝置，實現(xiàn)機房、轎廂、低坑、轎頂?shù)亩喾酵ㄔ�，且不產生通訊費。
同時，該終端控件還具備一定的擴展功能。終端控件安裝在電梯機房里，與電梯控制柜相連。終端控件擴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)國家電梯維護與使用管理“檢規(guī)”要求，對維保狀態(tài)進行全過程信息跟蹤。在設計上，終端控件還具備設備自檢功能，與110系統(tǒng)聯(lián)網功能等。
四、軟件平臺
電梯安全監(jiān)測預警信息平臺基于開放的技術架構和Internet開放網絡，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，能夠實時查看和監(jiān)測電梯各種動態(tài)數(shù)據(jù)；具有完善的管理和審計權限；能夠保證監(jiān)管機構、電梯公司、維保單位、使用單位或其他機構在任何地點、任何時間獲取操作業(yè)務數(shù)據(jù)；支持多個相關組織機構的數(shù)據(jù)查詢、統(tǒng)計分析及網上操作，各相關組織機構的管理人員可以看到自己機構的數(shù)據(jù)，也可以得到授權后瀏覽和操作其他業(yè)務數(shù)據(jù)。
1、登陸界面
用戶登陸網址后，點擊“登錄”并輸入用戶名和密碼，進入系統(tǒng)管理平臺.
2、操作界面
不同的用戶組根據(jù)權限進入不同操作界面，如上海市特種設備監(jiān)督檢驗技術研究院（SSEI）、維保單位、制造單位和使用單位用戶等，均可根據(jù)不同的權限和密碼設置，登錄互聯(lián)網管理平臺。
3、功能模塊
根據(jù)綜合管理軟件功能模塊需求及網頁開發(fā)技術，系統(tǒng)開發(fā)了主頁、監(jiān)管機構、制造單位、維保單位、使用單位、新聞與公告、產品介紹、政策與法規(guī)、表格下載、預警平臺等10個主訪問窗口。
不同的用戶組根據(jù)權限和密碼，通過監(jiān)管機構、維保單位、制造單位和使用單位等四個功能模塊進入各自訪問界面。在新聞與公告、產品介紹、政策與法規(guī)三個模塊分別可以瀏覽與電梯有關的新聞、產品信息、法規(guī)法令等。在表格下載模塊可以下載所需表格。對于預警平臺，其又包含實時監(jiān)控、電梯列表、年檢、監(jiān)管機構、終端管理、報警記錄、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個功能模塊，可以有效地實現(xiàn)電梯的遠程監(jiān)控、報警、通知維修、維修維保、故障記錄等功能。
4、手機客戶端
手機客戶端（電梯維保管家）旨在為電梯行業(yè)的維護和保養(yǎng)提供一個移動辦公的信息化工具，包括一個手機客戶端和一個后端管理平臺。利用移動互聯(lián)網技術開發(fā)的手機客戶端包括Android系統(tǒng)手機客戶端和iOS系統(tǒng)手機客戶端，能夠實現(xiàn)基于地理位置的派工、急修任務實時派發(fā)、急修作業(yè)狀態(tài)實時反饋、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)計劃自動生成、客戶監(jiān)督確認、備品備件庫存查詢、合同管理和查詢、統(tǒng)計分析、提醒等功能。
手機客戶端搭載在Android和iOS系統(tǒng)上，可通過GPRS，3G和4G網絡和云服務器進行數(shù)據(jù)交互，通過集成智能手機上的各類傳感器功能，實現(xiàn)數(shù)據(jù)實時傳輸和較好的人機界面。同時，Android的自適應技術能滿足智能手機不同屏幕大小的用戶界面一致性和美觀要求。
五、系統(tǒng)應用
本系統(tǒng)應用于上海市浦東新區(qū)張江醫(yī)藥生物基地、虹口區(qū)瑞虹新城和長寧區(qū)上海世貿商城等商業(yè)區(qū)、產業(yè)基地和住宅樓的電梯監(jiān)測，可實現(xiàn)如下功能：
（1）登記電梯的廠家技術信息和參數(shù)，安裝信息、維保單位及相關責任人等。
（2）以地理信息顯示電梯安裝位置及運行位置，并能實時切換到電梯內視頻圖像，可以進行音頻對講。
（3）實時監(jiān)測功能。在監(jiān)控中心能實時顯示電梯的運行狀態(tài)和故障報警信息等。
（4）遠程故障報警功能。當電梯出現(xiàn)故障，系統(tǒng)具有自動和手動雙重報警功能，系統(tǒng)自動用手機短信方式向電梯管理人員的手機發(fā)出短信，報告電梯的故障情況，同時將故障數(shù)據(jù)傳送到電梯監(jiān)控平臺上，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)控計算機上可以遠程召喚、鎖梯、遠程消防、遠程控制進入VIP專用狀態(tài)、遠程控制進入司機狀態(tài)。
（6）運行記錄查詢功能。既可以在單臺計算機上，也可以通過互聯(lián)網查詢每臺電梯每一時刻的運行情況，包括啟動次數(shù)、開關門次數(shù)、電機運轉時間、無故障運行時間、故障發(fā)生的種類和時刻、該故障上一次發(fā)生的時間等。通過分析一段時間內電梯運行故障次數(shù)及類型，對電梯的運行品質進行綜合分析評估。
（7）故障信息統(tǒng)計分析功能。能對發(fā)生的故障類型信息進行統(tǒng)計分析，包括按時間段分類統(tǒng)計故障發(fā)生的次數(shù)、各類故障發(fā)生的頻率等，并且根據(jù)統(tǒng)計結果生成各類圖形和報表，為電梯易損、老化零部件的維修、更換提供量化依據(jù)。例如，電梯的維護保養(yǎng)和器件的替換計劃表是基于電梯運行周期的數(shù)量、電源的待機時間、在每一層機門開門的次數(shù)生成的。這些信息與機械磨損和故障率數(shù)據(jù)相結合，通過有計劃的監(jiān)控檢測，電梯系統(tǒng)中不可靠器件的更換將更加科學和及時，避免事后維修而造成安全性下降。
（8）多級多用戶管理功能。不同用戶擁有不同功能的使用權限，如系統(tǒng)設置、電梯參數(shù)設置和初始化、電梯運行和故障信息查詢、各種統(tǒng)計分析報表及打印等。
六、結語
為了應對嚴峻的電梯安全管理形勢，應用物聯(lián)網技術并結合計算機控制及網絡通訊技術構建了電梯安全監(jiān)測預警信息平臺，其工作穩(wěn)定、可靠，能夠自動檢測電梯故障并及時報警，有效提高維修效率和維保質量，并且可以實現(xiàn)用戶、相關部門與電梯之間的實時信息交互與處理，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：上海市特種設備監(jiān)督檢驗技術研究院（2）劉廣軍 單位：同濟大學機械與能源工程學院
