智慧电梯物联网系统设计方案与研究

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智慧电梯物联网系统设计方案与研究

摘要:随着我国经济和城镇化的快速发展,国内电梯市场的电梯数量持续增长,近年来增速超过15%。目前,全国使用电梯总数已达700多万部,居世界首位,电梯安全风险随之增加。据统计,虽然近年来电梯的死亡率有所下降,但故障率仍然很高。另外,使用年限超过15年的电梯将在未来几年内更换,之后的电梯服务市场需求巨大。为了提高电梯安全与智能监控水平,本文在分析我国电梯监控现状的基础上,提出通过在电梯内安装非侵入式通用信号采集设备,构建智能电梯物联网系统。利用先进的互联网技术,将电梯连接到电梯上并连接到互联网上,这使得电梯、电梯、质检部门、房地产企业、配件企业、维修企业、物业管理公司和业主之间能够有效的进行信息和数据的交换,从而实现对电梯的智能监控,以增强电梯使用的安全性,确保乘客的生命安全。

关键词:智慧电梯;物联网;系统设计方案

1 智慧电梯大数据分析系统的构建

1.1总体方案

在物联网基础上开发的大数据分析系统,可在各类电梯运行中对设备安全进行实时监管,该系统中将云计算、通信技术、大数据、传感器技术、物联网等多种现代化技术引入其中,构建分布式架构,对电梯运行情况进行实时监测,采集数据后利用特定算法进行处理,使電梯故障问题得到有效预防和处理。同时,借助多媒体分法技术,可为电梯管理、监督、维修等机构与业主提供综合管理功能,使物联网技术得到充分利用,真正打造出智慧电梯,这也与电梯行业的主要发展趋势充分符合。

1.2系统构成

基于大数据的智慧电梯系统共计包括5个层面。

(1)在基础设施层中,即IAAS层。该层是海量数据存储系统,与基础设施平台相结合构建出管理模块,在网络、服务器、资源池等基础上,为系统运行打下坚实基础。(2)数据中心层,即DAAS层。包括电梯数据库、地理信息库、监察信息库与维修保养库等,由多项信息库共同组成智慧电梯的业务数据体系。(3)平台服务层,即PAAS层。该层主要包括数据管理中心、服务总线、数据共享、数据加工等,使数据分析的相关需求得到充分满足。(4)平台应用层,即SAAS层。该层包括电梯异常数据获取、应急事故处理、维修保养、定检监察等内容,同时还具备地理信息应用与大数据预警等职能。(5)大数据表现层,根据数据与模式间的联系,通过图形化统计分析、监测、评价、预警等方式,使电梯相关信息清楚直观的展示出来。

2 智慧电梯物联网系统设计方案

2.1 系统技术架构

本系统设计方案的核心是采用电梯无侵入式信号通用采集技术。在电梯轿厢顶部安装具备内置振动、加速度、气压、声压等传感器的新一代电梯物联网智能终端;在电梯轿厢内安装AI(artificial intelligence人工智能)摄像头。安装于电梯轿厢的智能采集终端是具备智慧物联网功能的终端。智能采集终端运行分析的核心技术是基于机器学习的电梯场景视频行为分析(含AI算法)技术,以实现电梯场景实时目标的智能识别。

系统通过智能数据终端及AI摄像头采集并智能识别电动车进入、困人、长时间阻门、跳跃等行为;视频检测电梯轿门、电动车、乘客数量等信息;统计电梯运行时间、运行次数、开关门次数;统计电梯实时乘客及分时段乘客等多项运行数据,通过无线4g网络或有线传输等全网络模式,将采集到的电梯运行数据、视频信息传输到智慧物联网服务平台。整套系统采用“智能采集终端+平台+大数据+服务”的技术支撑体系,保障电梯设备安全运行的监控、预警、救援、监管、运营、维护及业务联动服务的一体化方案,可满足AI识别、一键报警、视频监控、视频对讲、Wifi探针采集、人脸身份采集、4g通信、商业广告、公益宣传等应用需求。智慧电梯物联网系统的技术架构如图1所示。

2.2 系统设备

2.2.1 智慧电梯物联网终端 智慧电梯物联网终端安装于电梯轿厢顶上,实时监测电梯运行安全状态,并在故障发生时能自动报警。该终端内置气压计、陀螺仪、加速度计等传感设备,无须安装外置传感器,与电梯非接触,可靠性高;可兼容所有品牌垂直电梯,兼容性好。

该设备主要功能有:实时采集电梯运行状态信息,分析电梯运行情况,判断故障状态;电梯运行过程中能实时上传状态数据;记录电梯的运行日志;电梯故障日志回溯,能主动上报故障发生时间、当前楼层、人员状态、故障类别;具有楼层自学习功能;具备设备开机自检功能;远程升级嵌入式软件;可远程控制设备;能检测许多种常见电梯故障。

2.2.2 智慧物联网监控摄像头

半球智慧物联网监控摄像头安装于电梯轿厢,内置AI加速引擎,其计算性能达1.0tops,最高分辨率可达200万像素(1920×1080)。其主要功能有:完成电梯门开关识别以及电动车进入、长时间阻门、电梯困人、实时乘梯人数等多种智能事件的识别,并进行语音提示与事件上报等。

2.2.3 电梯运行安全显示报警终端

该设备安装于电梯轿厢,采用8核工业硬件平台,高硬件性能支撑复杂软件应用;采用4g全网通模块,支持数据通讯;支持有线网络/Wifi/4g网络,在有线网络或4g数据卡模式下,支持网络sip语音通话;内置摄像头可有效识别人脸,并进行特征提取,与远端视频对讲;支持内置聚合物电池,具有高安全性,掉电后系统可续航1h以上;能够感应电梯轿厢人员情况,遇有困人及时报警,可采集人员信息等。

图1智慧电梯物联网系统技术架构

可满足AI识别、一键报警、视频监控、视频对讲、Wifi探针采集、人脸身份采集、4g通信、商业广告、公益宣传等应用需求。

2.3 系统数据统计传输

智能采集终端将电梯的安全数据、运行数据、实时信息等传送至智慧电梯物联网系统平台。系统通过“AI+电梯动力学”模型训练,将电梯运行数据与标准数据进行比对,实现“一梯一模型”。

支持数十万级设备接入与管理;支持跨城市的按区域、小区的电梯管理;多维度电梯运行数据实时展现;具有精确的电梯数据建模与电梯画像功能;具有丰富的电梯物联网数据副刷接口;系统架构灵活,易于扩展。

结束语

智能电梯物联网系统的核心设计是采用非侵入式信号采集方法,用内置的振动、加速度、气压、声压等传感器代替外部传感器,实现基于“AI+电梯动力学”模型训练的“一梯一模型”。通过“智能终端+平台+数据+服务”的技术支撑体系,提供电梯设备安全运行监控、故障诊断、预警、救济与监督、运维及业务联动服务一体化解决方案,从而实现预见性维修、防微于未然、防微于未然。从根本上解决电梯安全问题。

参考文献

[1]郑祥盘,伏喜斌,唐晓腾.基于物联网技术的智慧电梯监管系统研究与应用[J].机电技术,2018(4):36-37.

[2]邓晓宇,杨俊峰.基于大数据应用的智慧电梯平台设计初探[J].信息系统工程,2018,292(4):58.

[3]潘俊方,樊阿娇,茹艳,等.基于物联网的智慧交通大数据挖掘系统[J].无线互联科技,2017(5):25-26.