NB-IoT電梯監(jiān)控系統(tǒng)

一、概述   

相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，全球已經(jīng)有至少2000萬(wàn)部電梯在運(yùn)行，電梯安全無(wú)虞是很重要的需求，但是電梯事故依然在不斷上演，主要原因是維護(hù)不到位。

傳統(tǒng)電梯運(yùn)維主要依靠人力，維護(hù)成本高，且運(yùn)維時(shí)業(yè)務(wù)必須中斷。一般來(lái)說(shuō)，每部電梯每月需要有2次人工巡檢，每年需要停機(jī)檢修2天。相應(yīng)的，全球1500萬(wàn)部電梯需每年人工巡檢4.8億次、業(yè)務(wù)中斷時(shí)間達(dá)到每年4000萬(wàn)天，巨大的市場(chǎng)體量也意味著電梯在運(yùn)營(yíng)及維護(hù)方面的海量需求。

NB-IoT電梯監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，本系統(tǒng)將電梯的運(yùn)行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集并回傳，后臺(tái)數(shù)據(jù)中心利用大數(shù)據(jù)的分析并與外部系統(tǒng)綜合決策，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程管理及預(yù)測(cè)性維護(hù)，降低維護(hù)成本及電梯故障率，保障乘客安全。

二、系統(tǒng)特點(diǎn)

NB-IoT是IoT領(lǐng)域一個(gè)新興的技術(shù)，支持低功耗設(shè)備在廣域網(wǎng)的蜂窩數(shù)據(jù)連接，也被叫作低功耗廣域網(wǎng)(LPWA)。NBIOT具有以下優(yōu)勢(shì)：

1.海量連接：每區(qū)可達(dá)10萬(wàn)連接；NB-IoT比2G/3G/4G有50-100倍的上行容量提升，這也就意味著，在同一基站的情況下，NB-IoT可以比現(xiàn)有無(wú)線(xiàn)技術(shù)提供50~100倍的接入數(shù)。

2.超低功耗：電池壽命長(zhǎng)達(dá)十年；

低功耗特性是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用一項(xiàng)重要指標(biāo)，特別對(duì)于一些不能經(jīng)常更換電池的設(shè)備和場(chǎng)合，如安置于高山荒野偏遠(yuǎn)地區(qū)中的各類(lèi)傳感監(jiān)測(cè)設(shè)備，它們不可能像智能手機(jī)一天一充電，長(zhǎng)達(dá)幾年的電池使用壽命是基本的需求。在電池技術(shù)無(wú)法取得突破的前提下，只能通過(guò)降低設(shè)備功耗以延長(zhǎng)電池供電時(shí)間。通信設(shè)備消耗的能量往往與數(shù)據(jù)量或速率相關(guān)，即單位時(shí)間內(nèi)發(fā)出數(shù)據(jù)包的大小決定了功耗的大小。數(shù)據(jù)量小，設(shè)備的調(diào)制解調(diào)器和功放就可以調(diào)到非常小的水平。NB-IoT聚焦小數(shù)據(jù)量、 小速率應(yīng)用，因此NB-IoT設(shè)備功耗可以做到非常小，可以保障電池5年以上的使用壽命。

3．深度覆蓋：能實(shí)現(xiàn)比GSM高20db的覆蓋增益；

NB-IoT比LTE提升20dB增益，相當(dāng)于發(fā)射功率提升了100倍，即覆蓋能力提升了100倍，就算在地下車(chē)庫(kù)、地下室、地下管道等信號(hào)難以到達(dá)的地方也能覆蓋到。

4．安全性：繼承4G網(wǎng)絡(luò)安全能力，支持雙向鑒權(quán)以及空口嚴(yán)格加密，確保用戶(hù)數(shù)據(jù)的安全性。

5．穩(wěn)定可靠：能提供電信級(jí)的可靠 性接入，有效支撐 IoT 應(yīng)用和智慧城市解決方案。

NB-IoT直接部署于GSM網(wǎng)絡(luò)、UMTS網(wǎng)絡(luò)或LTE網(wǎng)絡(luò)，即可與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)基站復(fù)用以降低部署成本、實(shí)現(xiàn)平滑升級(jí)，但是使用單獨(dú)的180KHz頻段，不占用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的語(yǔ)音和數(shù)據(jù)帶寬，保證傳統(tǒng)業(yè)務(wù)和未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)可同時(shí)穩(wěn)定、可靠的進(jìn)行。以智能抄表應(yīng)用為例，與采用有線(xiàn)PLC抄表數(shù)據(jù)回收成功率在60%左右相比，NB-IoT可以保證數(shù)據(jù)成功回收率高，可靠性大大提高。

6. 低成本

低速率低功耗低帶寬帶來(lái)的是低成本優(yōu)勢(shì)。速率低就不需要大緩存，所以可以緩存小、DSP配置低;低功耗，意味著RF設(shè)計(jì)要求低，小PA就能實(shí)現(xiàn);因?yàn)榈蛶?，就不要?fù)雜的均衡算法。這些因素使得NB-IoT芯片可以做得很小。芯片成本往往和芯片尺寸相關(guān)，尺寸越小，成本越低，模塊的成本也隨之變低。

集成了NB-IoT終端的電梯監(jiān)控系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：

?百萬(wàn)電梯統(tǒng)一連接和管理，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的自動(dòng)化運(yùn)維?；赟DN的開(kāi)放架構(gòu)，具備支持基于虛擬化的分布式部署，具備無(wú)縫的擴(kuò)展能力，實(shí)百萬(wàn)級(jí)網(wǎng)關(guān)統(tǒng)一管理，應(yīng)用統(tǒng)一部署和控制；同時(shí)通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的北向接口實(shí)現(xiàn)與第三方應(yīng)用系統(tǒng)或IoT平臺(tái)快速對(duì)接。

?四重安全保障，消除安全攻擊，為梯聯(lián)網(wǎng)保駕護(hù)航

?OS級(jí)：系統(tǒng)本身包含安全組件，保障終端安全芯片級(jí)：專(zhuān)用TPM

?安全芯片保證設(shè)備安全啟動(dòng)和數(shù)據(jù)安全傳輸

?管道級(jí)：構(gòu)建安全VPN通道，確保數(shù)據(jù)傳輸安全

?平臺(tái)級(jí)：設(shè)備接入認(rèn)證和分權(quán)分域管理

?邊緣計(jì)算可本地預(yù)分析，端云協(xié)同實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)性維護(hù)

?網(wǎng)關(guān)開(kāi)放靈活搭載電梯行業(yè)應(yīng)用或第三方應(yīng)用，實(shí)時(shí)處理分析，故障實(shí)時(shí)預(yù)警

?云端大數(shù)據(jù)深度學(xué)習(xí)，人工智能故障識(shí)別及健康度評(píng)估，實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)性維護(hù)

?降低運(yùn)維成本50%。自動(dòng)化的電梯運(yùn)營(yíng)管理，降低人工巡檢次數(shù)，管理效率提升。

?業(yè)務(wù)中斷時(shí)間降低90%。從被動(dòng)等待到主動(dòng)上報(bào)，從人員現(xiàn)場(chǎng)排除到在線(xiàn)提前分析，故障排除更及時(shí)。

?前瞻性維護(hù)提升安全性。智能的電梯平臺(tái)及網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，構(gòu)建部署智能應(yīng)用，提前對(duì)電梯健康度評(píng)估并及時(shí)保養(yǎng)，將安全隱患消除于萌芽，延長(zhǎng)電梯壽命和保障乘客安全。

?開(kāi)放架構(gòu)，集成效率提升60%，便于電梯廠商提供廣告、視頻等增值業(yè)務(wù)，為電梯廠商提供了一種新的商業(yè)模式。

三、系統(tǒng)組成

本系統(tǒng)主要有監(jiān)控管理軟件、電梯控制器、NB-IoT無(wú)線(xiàn)通信終端構(gòu)成。

1、電梯控制器

電梯控制器集成在電梯內(nèi)部，具有RS232等標(biāo)準(zhǔn)通信接口，與NB-IoT終端連接，主要完成數(shù)據(jù)的采集和處理、控制輸出和進(jìn)行數(shù)據(jù)通信、報(bào)警、接收遠(yuǎn)程命令、開(kāi)關(guān)等功能。

2、NB-IoT無(wú)線(xiàn)通信終端（DTU）

DTU是指數(shù)據(jù)終端設(shè)備（Data Terminal unit),可以理解為下位NB-IoT發(fā)射終端，在進(jìn)行通信時(shí)，在它的作用下對(duì)所傳信息進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)整理校驗(yàn)。

NB-IoT無(wú)線(xiàn)通信終端功能及特點(diǎn)

• 支持中國(guó)三大運(yùn)營(yíng)商N(yùn)B-IoT網(wǎng)絡(luò)；

• 支持多種上下線(xiàn)出發(fā)模式，定時(shí)上下線(xiàn)、串口數(shù)據(jù)觸發(fā)上下線(xiàn)模式；

• 支持根據(jù)IP地址和端口訪(fǎng)問(wèn)中心；

• 內(nèi)嵌標(biāo)準(zhǔn)的UDP/COAP協(xié)議棧，支持透明數(shù)據(jù)傳輸

• 支持2路串口（232或485可選），波特率可達(dá)230400；

• 支持2路4~20mA模擬量輸入（可選）；

• 板載溫度監(jiān)測(cè)裝置；

• 溫濕度一體傳感器（可選）；

• 內(nèi)置多星座 GNSS 接收機(jī)（GPS+GLONASS），滿(mǎn)足對(duì)快速、精準(zhǔn)定位的需求（可選）；

• 掉線(xiàn)自動(dòng)重?fù)軝C(jī)制（采用自有的狀態(tài)機(jī)算法）；

• 支持6個(gè)中心端，可做數(shù)據(jù)備份；

• 多種工作模式選擇(透明和非透明)；

• 軟硬件多重看門(mén)狗機(jī)制；

• 內(nèi)嵌完備的PPP，TCP/IP協(xié)議棧；

• DTU 指令控制，通過(guò)指令查詢(xún)，控制設(shè)備通信；

• 可升級(jí)固件程序；

• 嵌入式處理器，支持高速處理協(xié)議和大量數(shù)據(jù)；

• 穩(wěn)定性：365×24小時(shí)不間斷工作；

• 硬件恢復(fù)出廠設(shè)置。

• 供電：寬電壓+6V-35V；

• 耗電：通信模塊12V供電、通信狀態(tài)<15mA

• 工作溫度：-40℃ ～ +85℃；

• 防護(hù)等級(jí)：IP33；

3、數(shù)據(jù)監(jiān)控中心

監(jiān)控中心由監(jiān)控主機(jī)、人機(jī)接口、相關(guān)外設(shè)及與無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)接口等部分組成。對(duì)各遠(yuǎn)端監(jiān)控點(diǎn)采用輪詢(xún)或并行詢(xún)問(wèn)方式，完成監(jiān)測(cè)、控制、采集、預(yù)警等多重任務(wù)。

監(jiān)控系統(tǒng)軟件是集電梯的監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理與一體，并通過(guò)群控或組控實(shí)現(xiàn)對(duì)不同的監(jiān)控終端進(jìn)行控制的系統(tǒng)軟件。具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)采集、報(bào)警處理、報(bào)表打印、圖形人機(jī)界面、系統(tǒng)安全性控制、自動(dòng)巡測(cè)終端、報(bào)警及多種時(shí)間表等眾多功能。

四、可靠性

本系統(tǒng)需要很高的系統(tǒng)安全保障和穩(wěn)定性。安全保障主要是防止來(lái)自系統(tǒng)內(nèi)外的有意和無(wú)意的破環(huán)，網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)措施包括信道加密、信源加密、登錄防護(hù)、訪(fǎng)問(wèn)防護(hù)、接入防護(hù)、防火墻等。穩(wěn)定是指系統(tǒng)能夠7×24小時(shí)不間斷運(yùn)行，即使出現(xiàn)硬件和軟件故障，系統(tǒng)也不能中斷運(yùn)行。

數(shù)據(jù)中心通過(guò)公網(wǎng)使用https接入物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，從認(rèn)證到數(shù)據(jù)傳送整個(gè)過(guò)程得到了加密保護(hù)，安全性比較高，可充分保障速度和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量。

五、總結(jié)

隨著時(shí)代的發(fā)展，城市現(xiàn)代化建設(shè)步伐不斷加快，對(duì)電梯安全要求越來(lái)越高，智能電梯監(jiān)控的應(yīng)用將越來(lái)越廣泛。