基于GPRS無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù)的DTU電梯遠程自動(dòng)監測方案

一、方案背景
      隨著(zhù)經(jīng)濟的不斷發(fā)展，城市化的快速推進(jìn)，電梯作為一種基礎的公共交通工具，其最基本的功能便是把人平穩安全地送達至目的樓層或區域，其安全性是乘客關(guān)心的問(wèn)題。長(cháng)期以來(lái)，我國電梯高負荷、大運量、長(cháng)周期使用普遍存在，老舊電梯數量激增，電梯安全主體責任不能有效落實(shí)，特別是電梯維保行業(yè)惡性競爭，劣幣驅逐良幣，維保工作不到位，導致電梯事故和故障時(shí)有發(fā)生，僅就2015年，因電梯故障引起的人身傷亡即達數十起，有些事故還成為公共事件。電梯作為一種與大眾生命安全密切相關(guān)的特種設備，其安全運行越來(lái)越受到社會(huì )的關(guān)注。數據顯示，截至2015年，我國電梯總量已超過(guò)400萬(wàn)臺，電梯保有量、年產(chǎn)量、年增長(cháng)量均為一。而現有的檢驗人員已無(wú)法滿(mǎn)足電梯故障處理、定期維保的需求，安全部件失靈、電梯漏檢、疏于維護，再加上現有監管體制尚不健全，管理維護水平也有欠缺，如何能保證電梯使用安全，限度減少損失，給電梯使用者一個(gè)安全的使用體驗，成為政府監管部門(mén)、電梯制造商、電梯供應商、電梯維保服務(wù)商、房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)商、小區物業(yè)等等需要考慮的頭等大事。

二、電梯運行原理
      電梯是機械與電氣緊密結合的大型機電產(chǎn)品，主要有機房、井道、轎廂、導向、曳引、安全保護系統、重量平衡系統、門(mén)系統、電力拖動(dòng)系統和電氣控制系統等組成。
      井道中安裝有導軌，轎廂和對重由曳引鋼絲繩連接，曳引鋼絲繩掛在曳引輪上，曳引輪由曳引電動(dòng)機拖動(dòng)。轎廂和對重都裝有各自的導靴，導靴卡在導軌上。由曳引輪的運轉帶動(dòng)轎廂和對重沿各自導軌做上下相對運動(dòng)，轎廂上升，對重下降。這樣就可以通過(guò)控制曳引電動(dòng)機來(lái)控制轎廂的啟動(dòng)、加速、運行、減速、平層停車(chē)。將乘梯人員或貨物安全送至目的層，實(shí)現對電梯運行的控制。

圖1：升降電梯系統示意圖

三、應用前景
由于電梯系統復雜，安全性要求高，其用途的特殊性決定了電梯的安裝分散、被測點(diǎn)多、不易布線(xiàn)、通信距離遠、運行環(huán)境惡劣、需集中管理。并且隨著(zhù)電梯行業(yè)的急速發(fā)展，對其網(wǎng)絡(luò )拓撲要求具有靈活性和擴展性的結構，因此，對于電梯的通信方式的選擇應考慮如下問(wèn)題：
 （1） 通信的可靠性——通信系統要長(cháng)期經(jīng)受惡劣環(huán)境和較強的電磁干擾或噪音干擾的考驗，并保持通信的暢通。
 （2） 建設費用——在滿(mǎn)足可靠性的前提下，綜合考慮建設費用及長(cháng)期使用和維護的費用。
 （3）雙向通信——不僅能實(shí)現信息量的上傳，還要實(shí)現控制量的下達。
 （4）多業(yè)務(wù)的數據傳輸速率——隨著(zhù)以后終端業(yè)務(wù)量的不斷增長(cháng)，不但要實(shí)現各監測終端間與監測中心間的無(wú)線(xiàn)數據傳輸，還要能夠實(shí)現對語(yǔ)音、視頻等終端之間的無(wú)線(xiàn)通信，對實(shí)現多業(yè)務(wù)的數據傳輸速率和穩定性要求越來(lái)越高。

 （5）通信的靈活性和可擴展性——由于電梯具有控制點(diǎn)面多、面廣和分散的特點(diǎn)，要求采用標準的通信協(xié)議，隨著(zhù)“ALL IP"網(wǎng)絡(luò )技術(shù)趨勢的發(fā)展以及電力運營(yíng)業(yè)務(wù)的不斷增長(cháng)，需要考慮基于IP的業(yè)務(wù)承載，同時(shí)要求便于安裝施工、調試、運行、維護。

四、通信方式
       傳統的電梯監測監控往往只具有有線(xiàn)的視頻監控，視頻監控的功能僅局限于對電梯轎廂內人員安全狀況的視頻記錄，根本滿(mǎn)足不了對電梯運行狀況的監測。有些雖然也采用了屬于短距離無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù)，但其受到通訊距離的限制，以及通信組網(wǎng)的限制，使其無(wú)法進(jìn)行大規模組網(wǎng)，同時(shí)還受到對電梯實(shí)時(shí)數據傳輸的影響。因而，對電梯的運行監測是電梯遠程監控的一個(gè)重點(diǎn)和難點(diǎn)，區域不同、條件不同，可應用的通信方式也不同，因而，結合電梯遠程監測的實(shí)際需求，只能采用無(wú)線(xiàn)通信方式：
無(wú)線(xiàn)通信方式
無(wú)線(xiàn)通信方式主要采用移動(dòng)運營(yíng)商的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )數據接入業(yè)務(wù)，如：GPRS/CDMA/TD-SCDMA/WCDMA/EVDO以及更新的4G LTE網(wǎng)絡(luò )等。
無(wú)線(xiàn)方式的優(yōu)點(diǎn)是：成本低廉、建設工程周期短、適應性強、擴展性好、維護方便并且擴展容易。
五、關(guān)于GPRS無(wú)線(xiàn)通信
GPRS（General Packet Radio Service）通用無(wú)線(xiàn)分組業(yè)務(wù)
所謂GPRS，是一種基于GSM系統的無(wú)線(xiàn)分組交換技術(shù)，提供端到端的、廣域的無(wú)線(xiàn)IP連接。GPRS充分利用共享無(wú)線(xiàn)信道，采用IP Over PPP實(shí)現數據終端的高速、遠程接入。作為現有GSM網(wǎng)絡(luò )向第三代移動(dòng)通信演變的過(guò)渡技術(shù)（2.5G），GPRS在許多方面都具有顯著(zhù)的優(yōu)勢。 
GPRS有下列特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)：
1）、中國移動(dòng)全國范圍的GSM/GPRS電信網(wǎng)絡(luò )，覆號覆蓋面廣、信號強，網(wǎng)絡(luò )穩定、靈活、方便且快速，能以低建設成本為用戶(hù)數據終端提供遠程接入網(wǎng)絡(luò )的部署；
2）、傳輸速率高，GPRS數據傳輸平均速度可達到57.6Kbps，可達到115Kbps—170Kbps，可以滿(mǎn)足用戶(hù)應用的需求，下一代GPRS業(yè)務(wù)的速度可以達到384Kbit/s；
3）、接入時(shí)間短，GPRS接入等待時(shí)間短，可快速建立連接，平均為兩秒；
4）、提供實(shí)時(shí)在線(xiàn)功能 “always online"，用戶(hù)將始終處于連線(xiàn)和在線(xiàn)狀態(tài)，這將使訪(fǎng)問(wèn)服務(wù)變得非常簡(jiǎn)單、快速；
5）、資費便宜，計費合理：GPRS是按流量計費的，GPRS用戶(hù)只有在發(fā)送或接收數據期間才占用資源，用戶(hù)可以一直在線(xiàn)，按照用戶(hù)接收和發(fā)送數據包的數量來(lái)收取費用，沒(méi)有數據流量的傳遞時(shí)，用戶(hù)即使掛在網(wǎng)上也是不收費的。
GPRS業(yè)務(wù)，具有接入迅速、永遠在線(xiàn)、流量計費等特點(diǎn)，在遠程突發(fā)性數據實(shí)時(shí)傳輸中有不可比擬的優(yōu)勢，特別適合于頻發(fā)小數據量的電梯遠程監測的實(shí)時(shí)傳輸，在其他行業(yè)上也有普遍特殊的應用：
如：
      電力系統城市中壓低壓電網(wǎng)實(shí)時(shí)監控和自動(dòng)補償
      熱力熱網(wǎng)系統實(shí)時(shí)監控和維護
      氣象實(shí)時(shí)監測系統
       城市公用事業(yè)實(shí)時(shí)監控維護系統
      煤氣調壓站實(shí)時(shí)數據采集和自動(dòng)控制
       智慧農業(yè)信息化遠程監測系統
        ……
      基于此，利用2G/3G/4G無(wú)線(xiàn)數據傳輸技術(shù)，基于服務(wù)端應用寬帶有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )提供固定IP以及端口號，將這些服務(wù)端參數設置在才茂通信無(wú)線(xiàn)傳輸終端DTU上，利用它能夠自動(dòng)連接到電梯監控中心，可以為電梯行業(yè)提供實(shí)時(shí)的數據采集、傳輸、發(fā)布、遠程管理與控制、實(shí)現遠程無(wú)線(xiàn)數據傳輸的解決方案。

六、關(guān)于才茂DTU無(wú)線(xiàn)數傳終端
DTU(Data Transfer Unit),全稱(chēng)數據傳輸單元,為用戶(hù)提供高速、永遠在線(xiàn)、TCP/UDP 透明數據傳輸的工業(yè)級無(wú)線(xiàn)終端設備。產(chǎn)品采用高速高性能工業(yè)級ARM9 嵌入式處理器或者X86 架構高性能嵌入式處理器，以實(shí)時(shí)操作系統為軟件支撐平臺，超大內存，內嵌自主知識產(chǎn)權的TCP/IP 協(xié)議棧，為用戶(hù)提供高速，穩定可靠，數據終端永遠在線(xiàn)，多種協(xié)議轉換、虛擬專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò )的系統應用。針對網(wǎng)絡(luò )流量控制的用戶(hù)，DTU 產(chǎn)品支持語(yǔ)音，短信，數據觸發(fā)上線(xiàn)以及超時(shí)自動(dòng)斷線(xiàn)的功能。同時(shí)也支持雙數據中心備份，以及多數據中心同步接收數據等功能。

七、系統簡(jiǎn)介
      才茂通信電梯遠程自動(dòng)監測系統，是專(zhuān)門(mén)為監測電梯安全運營(yíng)研發(fā)的控制管理系統，其核心的功能是快速準確的將電梯的運行狀況傳輸到電梯監測中心，以便監測中心隨時(shí)監測電梯的安全運行，實(shí)時(shí)掌握電梯運行狀況，及時(shí)反映安全隱患。同時(shí)在一旦出現故障時(shí)能夠及時(shí)反應處理，以便準確定位電梯故障區域，排除故障贏(yíng)得寶貴的時(shí)間。
本系統可以實(shí)現在監測中心實(shí)時(shí)觀(guān)看每部電梯的運行狀況，包括電梯的到達樓層，轎廂的運行狀態(tài)，電梯門(mén)的開(kāi)閉狀態(tài)，電梯的運行速度，方位等。當電梯出現故障時(shí)可以及時(shí)自動(dòng)告警，電梯監測人員與監測中心的工作人員在獲知告警信息后可以快速地展開(kāi)救援和檢修。系統也會(huì )將電梯的故障信息進(jìn)行記錄，準確定位，并實(shí)時(shí)反饋電梯的故障現象，便于排查并解決問(wèn)題。
      本系統運用的無(wú)線(xiàn)遠程監測技術(shù)，能夠監測接入系統的分布于各地電梯的實(shí)時(shí)運行狀況，在監測中心使用強大的服務(wù)器，保障數據的快速處理，采用穩定強大功能的數據庫，保障數據的存儲安全，前端監測傳輸設備則采用才茂通信一代研發(fā)的無(wú)線(xiàn)數傳模塊DTU，基于穩定的GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò )，以確保電梯運行的數據安全實(shí)時(shí)的傳回監測中心。

八、系統組成
      本方案系統主要由各運行電梯、DTU無(wú)線(xiàn)數傳終端、GPRS無(wú)線(xiàn)通信基礎網(wǎng)絡(luò )及有線(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò )及相關(guān)通信設備、服務(wù)器及電梯遠程自動(dòng)監測系統軟件等組成。
1）、各類(lèi)升降電梯、扶梯、貨梯觀(guān)光梯等；
2）、DTU無(wú)線(xiàn)數傳終端；
3）、GPRS無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )及有線(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò )；
4）、服務(wù)器與數據庫；
5）、電梯遠程自動(dòng)監測系統軟件；
九、系統拓樸圖
十、系統應用及實(shí)現的功能
1）、設備的連接：各電梯控制板通過(guò)RS232或RS485接口與才茂通信的無(wú)線(xiàn)數傳模塊DTU一對一連接；
2）、服務(wù)端的部暑：在電梯監測中心這一端，安裝一套機架式服務(wù)器作為服務(wù)器硬件設備。服務(wù)器硬件設備用于部暑才茂通信電梯遠程自動(dòng)監測系統，用于管理接收及發(fā)送DTU傳輸的數據；
3）、數據通道的架設：給服務(wù)器這一端申請使用一個(gè)固定IP地址，在與服務(wù)器連接的路由器這一端開(kāi)設一個(gè)未曾使用的端口號，將這個(gè)服務(wù)器的IP地址與端口號配置到才茂通信的DTU，當DTU相關(guān)設備啟用時(shí)，數據通過(guò)此通道傳輸；各DTU具有一個(gè)的設備號，作為識別連接該電梯信息的DTU；
4）、數據的傳輸：當DTU啟用時(shí)，即會(huì )通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò )與監控中心服務(wù)器建立透明傳輸通道，此時(shí)DTU即能夠收到來(lái)自各電梯實(shí)時(shí)發(fā)送的數據，通過(guò)DTU本身的無(wú)線(xiàn)遠距離數據透傳功能，將數據原封不動(dòng)的發(fā)送到監控中心服務(wù)器，運用電梯遠程自動(dòng)監測系統軟件的功能，可以實(shí)現數據的實(shí)時(shí)采集、處理、控制與統計，從而能夠實(shí)現對每部電梯的實(shí)時(shí)運行狀態(tài)；
5）、信息的顯示：系統可接顯示大屏，可將電梯的轎廂位置、行程方向、速度、門(mén)的操作、乘客等待時(shí)間、運行時(shí)間、能量消耗和發(fā)現系統內部故障等統統顯示于監測中心大屏，方便監測人員查看管理。

十一、才茂DTU功能的優(yōu)勢
1）豐富的接口類(lèi)型：支持串口RS232接口、RS485接口、RS422接口、TTL接口或者USB接口， 滿(mǎn)足客戶(hù)應用現場(chǎng)不同接口需求。
2）完善的網(wǎng)絡(luò )支持：支持GPRS/CDMA/WCDMA/TD-SCDMA/EVDO/LTE-FDD/LTE-TDD七大無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )，滿(mǎn)足不同行業(yè)客戶(hù)的全方面需求。
3）三層系統保護：在原來(lái)兩級（軟件保護+CPU內置看門(mén)狗WDT保護）系統保護的基礎上，增加一級系統虛擬值守VWM（Virtual Man Watch）檢測保護功能，確保系統穩定可靠
4)金屬外殼：采用金屬外殼，防輻射，抗干擾；外殼和系統安全隔離，防雷設計；符合電力安規要求；防護等級為IP41；特別適合于環(huán)境惡劣的工業(yè)控制領(lǐng)域。
5）工業(yè)級設計生產(chǎn)，支持寬電壓5-32V供電。
6）通信模塊均采用工業(yè)級無(wú)線(xiàn)模塊，所有無(wú)線(xiàn)模塊都有通過(guò)CGD認證或者FCC認證或者CE認證
7）高速處理CPU：采用高速性能工業(yè)級CPU，可以更加高速地處理各種協(xié)議數據轉換；解決了業(yè)內“假在線(xiàn)"、“假死機"、“當機"等疑難問(wèn)題。
8)超大內存：FLASH64Mbits，SDRAM，256Mbits（不同型號內存不同），有超大的內存來(lái)緩存客戶(hù)發(fā)送數據，同時(shí)接收超大數據包，數據不丟失。
9)DNS自動(dòng)獲?。鹤詣?dòng)獲取DNS，不再需要人工配置輸入DNS；規避了因為選擇的DNS服務(wù)器異常而導致DTU設備當機的嚴重現象。
10）完善的協(xié)議棧：新系統加載了完善的TCP/IP協(xié)議棧，采用了完善的TCP/IP協(xié)議棧；使網(wǎng)絡(luò )通信性能優(yōu)異，掉線(xiàn)概率極大降低。
11）EMC性能優(yōu)異：通過(guò)電力3000V電擊測試，特別適合在工業(yè)領(lǐng)域環(huán)境惡劣下使用；系統EMC/EMI優(yōu)異，系統穩定可靠；通過(guò)EMC測試；
12）支持短信遠程配置，遠程控制；支持短消息告警；
13）智能防掉線(xiàn)。支持在線(xiàn)檢測，在線(xiàn)維持，掉線(xiàn)自動(dòng)重撥，確保設備永遠在線(xiàn)；
14）支持批量配置功能；
15）支持定制開(kāi)發(fā)；

十二、DTU系列產(chǎn)品資質(zhì)與檢測報告
無(wú)線(xiàn)通信在線(xiàn)維持技術(shù)
國家強制*
CE認證
EMC檢測報告
著(zhù)作版權證書(shū)
摩爾實(shí)驗室高低溫檢測報告
福建省產(chǎn)品質(zhì)量檢驗研究院檢測報告等
RTU創(chuàng )新產(chǎn)品獎
深圳比亞迪用戶(hù)測試報告

十三、才茂資質(zhì)
公司榮譽(yù)：
2009 年公司GPRS DTU 產(chǎn)品被評為“創(chuàng )新產(chǎn)品獎"；
2011 年被評為“中國工控行業(yè)客戶(hù)滿(mǎn)意供應商"；
2012 年公司成為“中國質(zhì)量行"會(huì )員；
2013 年公司成為“智能輸配電設備產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng )新戰略聯(lián)盟"會(huì )員；
2010 年被國家認定的企業(yè)；
2010 年被國家認定的雙軟企業(yè)企業(yè)；
公司擁有1 項保持設備穩定的技術(shù)證書(shū)和12 個(gè)軟件著(zhù)作版權證書(shū)；
全國設立了9 大區域辦事處，66個(gè)代理商，方便為客戶(hù)提供近距離貼心服務(wù)；
公司注冊資本1280 萬(wàn)；廈門(mén)市重點(diǎn)扶持企業(yè)；
12 年的行業(yè)研發(fā)積累和行業(yè)應用考驗。
十四、結束語(yǔ)
實(shí)施電梯遠程自動(dòng)監測系統，提供高質(zhì)量的電梯乘用服務(wù)和優(yōu)質(zhì)的維保服務(wù)，保障群眾乘梯安全和便利，明確各方主體責任，節約維護運營(yíng)成本，特別是提升電梯維保監管水平方面，具有重要的意義。