基于物联网的电梯安全监测预警信息平台的开发与应用

发布日期：2016-04-07 来源：《上海设备管理》点击数：21355

目前，我国已针对电梯制定了一系列安全监察法规、技术规范以及标准体系，但是在现行政策法规及管理模式下，电梯的维保质量及控制仍缺乏有效手段，安全监管缺乏动态性和有效性，电梯安全管理形势依然严峻。如何通过应用科技手段进行维保质量控制，提升电梯安全管理水平已经迫在眉睫。

上海市目前在用电梯超过17万台，其中使用年限超过15年的电梯达1.55万台，超过10年的电梯也有3.7万余台。2003年至今，上海电梯总量年均增长率在12%以上，目前是全球电梯数量最多、密度最高的城市。

物联网（IoT）通过在机器内部嵌入无线通信模块，以光纤、无线通信等为接入手段，为客户提供综合的信息化解决方案，以满足客户对监控、指挥调度、数据采集和测量等方面的信息化需求。应用物联网技术的智能、高效的科技平台，可以实现对电梯远程、集中、实时的安全监管。

一、设计思路

应用物联网技术，结合计算机控制技术和网络通讯技术，构建电梯安全监测预警信息平台。该平台应充分考虑我国目前电梯物联网应用现状及电梯使用中相关各方需求，其设计思路如下：

（1）实现电梯远程监测技术。实现不同结构网络间的数据传输，包括互联网和3G网等，确保在任何时间和地点都能够实现互联互通，可以监测目前常见的各种品牌、多种型号的电梯。

（2）系统具有良好的开放性和兼容性。通过制定技术协议规范和要求，让电梯远程监视服务供应商和电梯厂商监视系统能够方便接入。

（3）平台功能全面。包含电梯状态监测、故障诊断、故障预警、故障报警、维修保养管理、人员管理等功能，同时又可根据各用户的不同需求进行有特色的分类，方便电梯运行、监测管理，可供监察部门、电梯检验检测部门、使用单位及维保单位以不同权限、身份登录，查看电梯运行现状和故障信息统计分析。

二、系统架构

电梯安全监测预警信息平台的系统架构如图1所示，系统由前端机、传输信道和监控终端三部分构成。

前端机主要负责采集电梯的运行数据和故障信息，其与一系列安装在电梯上的传感器相连；传输信道主要通过中国电信通信网实现；终端监控则是许多装有监测预警平台的计算机。前端机采用由射频识别（Radio Frequency Identification，RFID）系统和信息通讯技术（Information and Communication Technologies，ICT）终端等组成的智能物联终端，开机就能自动联网，并能通过移动网关进入国际互联网，将电梯报警数据、工作状态、异常事件、日常维保数据、主要故障代码等数据处理、转换后动态地发送到远端监控终端上的电梯安全监测预警信息平台；监控终端用户登陆互联网后，根据权限设置，通过电梯安全监测预警信息平台，即可对所管理的电梯进行远程维护和动态监测，监控方式不仅仅支持个人计算机端的监控，还支持3G手机的移动监控。

智能物联终端控件可与手机、固话等用户通讯，在电梯报警时，报警信息也会通过手机、固话等通知相关人员；用户可通过智能物联终端控件访问轿厢，进行双向语音通讯，提供一种更为实时有效的语音救援通道。

三、硬件系统

硬件系统包含ICT终端控件、RFID电梯维保管理系统、ZIGBEE（紫蜂协议）定位系统等。其中，ICT终端控件具备短信、警示播报、语音通讯、数据通道；RFID电梯维保管理系统配置IC卡、读卡器以及应用程序、人机操作界面等；ZIGBEE定位系统能自组无线采集发射网络，具备准确定位检测功能，主要配置位移传感器，以检测电梯门安全回路等。该终端控件主要功能（见图2）描述如下：

（1）无线远程报警。提供轿厢内被关乘客报警施救通道，系统采用简约的“一键通”通讯服务，实现门对门报警。

（2）群发短信。通讯报警后，系统追加报警短信，发往短信平台、物业、维保人员手机等。

（3）互联网数据传输。上述报警数据含报警时间、故障电梯地址、第一个接听的电话号码、终端号等。

（4）回访功能。系统提供语音双向通讯功能，管理人员可随时访问轿厢，进行必要的安抚、指导、验证等。

（5）五方通话功能。系统替代了传统五方通话装置，实现机房、轿厢、低坑、轿顶的多方通话，且不产生通讯费。

同时，该终端控件还具备一定的扩展功能。终端控件安装在电梯机房里，与电梯控制柜相连。终端控件扩展的电梯维保管理系统将参与维保过程的管理，并根据国家电梯维护与使用管理“检规”要求，对维保状态进行全过程信息跟踪。在设计上，终端控件还具备设备自检功能，与110系统联网功能等。

四、软件平台

电梯安全监测预警信息平台基于开放的技术架构和Internet开放网络，不受操作系统与客户终端的部署及使用环境的限制；采用简约的本地化语言界面和所见既所得的数据操作流程，能够实时查看和监测电梯各种动态数据；具有完善的管理和审计权限；能够保证监管机构、电梯公司、维保单位、使用单位或其他机构在任何地点、任何时间获取操作业务数据；支持多个相关组织机构的数据查询、统计分析及网上操作，各相关组织机构的管理人员可以看到自己机构的数据，也可以得到授权后浏览和操作其他业务数据。

1、登陆界面

用户登陆网址后，点击“登录”并输入用户名和密码，进入系统管理平台.

2、操作界面

不同的用户组根据权限进入不同操作界面，如上海市特种设备监督检验技术研究院（SSEI）、维保单位、制造单位和使用单位用户等，均可根据不同的权限和密码设置，登录互联网管理平台。

3、功能模块

根据综合管理软件功能模块需求及网页开发技术，系统开发了主页、监管机构、制造单位、维保单位、使用单位、新闻与公告、产品介绍、政策与法规、表格下载、预警平台等10个主访问窗口。

不同的用户组根据权限和密码，通过监管机构、维保单位、制造单位和使用单位等四个功能模块进入各自访问界面。在新闻与公告、产品介绍、政策与法规三个模块分别可以浏览与电梯有关的新闻、产品信息、法规法令等。在表格下载模块可以下载所需表格。对于预警平台，其又包含实时监控、电梯列表、年检、监管机构、终端管理、报警记录、维保订单、维保记录、故障记录、故障代码、维保代码、维保类别、用户管理、分公司、部门管理、数据刷新16个功能模块，可以有效地实现电梯的远程监控、报警、通知维修、维修维保、故障记录等功能。

4、手机客户端

手机客户端（电梯维保管家）旨在为电梯行业的维护和保养提供一个移动办公的信息化工具，包括一个手机客户端和一个后端管理平台。利用移动互联网技术开发的手机客户端包括Android系统手机客户端和iOS系统手机客户端，能够实现基于地理位置的派工、急修任务实时派发、急修作业状态实时反馈、拍照上传、消息推送、GPS签到管理、二维码扫描、本地保存、保养计划自动生成、客户监督确认、备品备件库存查询、合同管理和查询、统计分析、提醒等功能。

手机客户端搭载在Android和iOS系统上，可通过GPRS，3G和4G网络和云服务器进行数据交互，通过集成智能手机上的各类传感器功能，实现数据实时传输和较好的人机界面。同时，Android的自适应技术能满足智能手机不同屏幕大小的用户界面一致性和美观要求。

五、系统应用

本系统应用于上海市浦东新区张江医药生物基地、虹口区瑞虹新城和长宁区上海世贸商城等商业区、产业基地和住宅楼的电梯监测，可实现如下功能：

（1）登记电梯的厂家技术信息和参数，安装信息、维保单位及相关责任人等。

（2）以地理信息显示电梯安装位置及运行位置，并能实时切换到电梯内视频图像，可以进行音频对讲。

（3）实时监测功能。在监控中心能实时显示电梯的运行状态和故障报警信息等。

（4）远程故障报警功能。当电梯出现故障，系统具有自动和手动双重报警功能，系统自动用手机短信方式向电梯管理人员的手机发出短信，报告电梯的故障情况，同时将故障数据传送到电梯监控平台上，便于电梯管理人员迅速予以处理，消除安全隐患。

（5）电梯辅助控制功能。在监控中心的监控计算机上可以远程召唤、锁梯、远程消防、远程控制进入VIP专用状态、远程控制进入司机状态。

（6）运行记录查询功能。既可以在单台计算机上，也可以通过互联网查询每台电梯每一时刻的运行情况，包括启动次数、开关门次数、电机运转时间、无故障运行时间、故障发生的种类和时刻、该故障上一次发生的时间等。通过分析一段时间内电梯运行故障次数及类型，对电梯的运行品质进行综合分析评估。

（7）故障信息统计分析功能。能对发生的故障类型信息进行统计分析，包括按时间段分类统计故障发生的次数、各类故障发生的频率等，并且根据统计结果生成各类图形和报表，为电梯易损、老化零部件的维修、更换提供量化依据。例如，电梯的维护保养和器件的替换计划表是基于电梯运行周期的数量、电源的待机时间、在每一层机门开门的次数生成的。这些信息与机械磨损和故障率数据相结合，通过有计划的监控检测，电梯系统中不可靠器件的更换将更加科学和及时，避免事后维修而造成安全性下降。

（8）多级多用户管理功能。不同用户拥有不同功能的使用权限，如系统设置、电梯参数设置和初始化、电梯运行和故障信息查询、各种统计分析报表及打印等。

六、结语

为了应对严峻的电梯安全管理形势，应用物联网技术并结合计算机控制及网络通讯技术构建了电梯安全监测预警信息平台，其工作稳定、可靠，能够自动检测电梯故障并及时报警，有效提高维修效率和维保质量，并且可以实现用户、相关部门与电梯之间的实时信息交互与处理，最大程度上保证乘客的安全性和监管的有效性，极大地提升了电梯安全监管水平。