基于GPRS无线传输技术的DTU电梯远程自动监测方案

1基于GPRS无线传输技术的DTU电梯远程监测方案本文提供了一种基于2G、3G、4G无线传输终端通信技术的电梯远程监测方案，简要介绍了GPRS网络的基本知识，无线数据传输终端技术，描述了无线数据传输终端DTU应用于电梯监控的实现方法。通过实际应用，获得了理想的效果。一、方案背景随着经济的不断发展，城市化的快速推进，电梯作为一种基础的公共交通工具，其最基本的功能便是把人平稳安全地送达至目的楼层或区域，其安全性是乘客最为关心的问题。长期以来，我国电梯高负荷、大运量、长周期使用普遍存在，老旧电梯数量激增，电梯安全主体责任不能有效落实，特别是电梯维保行业恶性竞争，劣币驱逐良币，维保工作不到位，导致电梯事故和故障时有发生，仅就2015年，因电梯故障引起的人身伤亡即达数十起，有些事故还成为公共事件。电梯作为一种与大众生命安全密切相关的特种设备，其安全运行越来越受到社会的关注。数据显示，截至2015年，我国电梯总量已超过400万台，电梯保有量、年产量、年增长量均为世界第一。而现有的检验人员已无法满足电梯故障处理、定期维保的需求，安全部件失灵、2电梯漏检、疏于维护，再加上现有监管体制尚不健全，管理维护水平也有欠缺，如何能保证电梯使用安全，最大限度减少损失，给电梯使用者一个安全的使用体验，成为政府监管部门、电梯制造商、电梯供应商、电梯维保服务商、房地产开发商、小区物业等等需要考虑的头等大事。二、电梯运行原理电梯是机械与电气紧密结合的大型机电产品，主要有机房、井道、轿厢、导向、曳引、安全保护系统、重量平衡系统、门系统、电力拖动系统和电气控制系统等组成。井道中安装有导轨，轿厢和对重由曳引钢丝绳连接，曳引钢丝绳挂在曳引轮上，曳引轮由曳引电动机拖动。轿厢和对重都装有各自的导靴，导靴卡在导轨上。由曳引轮的运转带动轿厢和对重沿各自导轨做上下相对运动，轿厢上升，对重下降。这样就可以通过控制曳引电动机来控制轿厢的启动、加速、运行、减速、平层停车。将乘梯人员或货物安全送至目的层，实现对电梯运行的控制。图1：升降电梯系统示意图3图2：电梯控制柜示意图三、应用前景由于电梯系统复杂，安全性要求高，其用途的特殊性决定了电梯的安装分散、被测点多、不易布线、通信距离远、运行环境恶劣、需集中管理。并且随着电梯行业的急速发展，对其网络拓扑要求具有灵活性和扩展性的结构，因此，对于电梯的通信方式的选择应考虑如下问题：（1）通信的可靠性——通信系统要长期经受恶劣环境和较强的电磁干扰或噪音干扰的考验，并保持通信的畅通。（2）建设费用——在满足可靠性的前提下，综合考虑建设费用及长期使用和维护的费用。（3）双向通信——不仅能实现信息量的上传，还要实现控制量的下达。（4）多业务的数据传输速率——随着以后终端业务量的不断增长，不但要实现各监测终端间与监测中心间的无线数据传输，还要能够实现对语音、视频等终端之间的无线通信，对实现多业务的数据传输速率和稳定性要求越来越高。（5）通信的灵活性和可扩展性——由于电梯具有控制点面多、面广和分散的特点，要求采用标准的通信协议，随着“ALLIP”网络技术趋势的发展以及电力运营业务的不断增长，需要考虑基于IP的业务承载，同时要求便于安装施工、调试、运行、维护。4四、通信方式传统的电梯监测监控往往只具有有线的视频监控，视频监控的功能仅局限于对电梯轿厢内人员安全状况的视频记录，根本满足不了对电梯运行状况的监测。有些虽然也采用了属于短距离无线传输技术，但其受到通讯距离的限制，以及通信组网的限制，使其无法进行大规模组网，同时还受到对电梯实时数据传输的影响。因而，对电梯的运行监测是电梯远程监控的一个重点和难点，区域不同、条件不同，可应用的通信方式也不同，因而，结合电梯远程监测的实际需求，只能采用无线通信方式：无线通信方式无线通信方式主要采用移动运营商的无线网络数据接入业务，如：GPRS/CDMA/TD-SCDMA/WCDMA/EVDO以及更新的4GLTE网络等。无线方式的优点是：成本低廉、建设工程周期短、适应性强、扩展性好、维护方便并且扩展容易。五、关于GPRS无线通信GPRS（GeneralPacketRadioService）通用无线分组业务所谓GPRS，是一种基于GSM系统的无线分组交换技术，提供端到端的、广域的无线IP连接。GPRS充分利用共享无线信道，采用IPOverPPP实现数据终端的高速、远程接入。作为现有GSM网络向第三代移动通信演变的过渡技术（2.5G），GPRS在许多方面都具有显著的优势。GPRS有下列特点及优点：1）、中国移动全国范围的GSM/GPRS电信网络，覆号覆盖面广、信号强，网络稳定、灵活、方便且快速，能以低建设成本为用户数据终端提供远程接入网络的部署；2）、传输速率高，GPRS数据传输平均速度可达到57.6Kbps，最高可达到115Kbps—170Kbps，完全可以满足用户应用的需求，下一代GPRS业务的速度可以达到384Kbit/s；3）、接入时间短，GPRS接入等待时间短，可快速建立连接，平均为两秒；4）、提供实时在线功能“alwaysonline”，用户将始终处于连线和在线状态，这将使访问服务变得非常简单、快速；5）、资费便宜，计费合理：GPRS是按流量计费的，GPRS用户只有在发送或接收数据期间才占用资源，用户可以一直在线，按照用户接收和发送数据包的数量来收取费用，没有数据流量5的传递时，用户即使挂在网上也是不收费的。GPRS业务，具有接入迅速、永远在线、流量计费等特点，在远程突发性数据实时传输中有不可比拟的优势，特别适合于频发小数据量的电梯远程监测的实时传输，在其他行业上也有普遍特殊的应用：如：电力系统城市中压低压电网实时监控和自动补偿热力热网系统实时监控和维护气象实时监测系统城市公用事业实时监控维护系统煤气调压站实时数据采集和自动控制智慧农业信息化远程监测系统……基于此，利用2G/3G/4G无线数据传输技术，基于服务端应用宽带有线网络提供固定IP以及端口号，将这些服务端参数设置在才茂通信无线传输终端DTU上，利用它能够自动连接到电梯监控中心，可以为电梯行业提供实时的数据采集、传输、发布、远程管理与控制、实现远程无线数据传输的完美解决方案。六、关于才茂DTU无线数传终端DTU(DataTransferUnit),全称数据传输单元,为用户提供高速、永远在线、TCP/UDP透明数据传输的工业级无线终端设备。产品采用高速高性能工业级ARM9嵌入式处理器或者X86架构高性能嵌入式处理器，以实时操作系统为软件支撑平台，超大内存，内嵌自主知识产权的TCP/IP协议栈，为用户提供高速，稳定可靠，数据终端永远在线，多种协议转换、虚拟专用网络的系统应用。针对网络流量控制的用户，DTU产品支持语音，短信，数据触发上线以及超时自动断线的功能。同时也支持双数据中心备份，以及多数据中心同步接收数据等功能。七、系统简介才茂通信电梯远程自动监测系统，是专门为监测电梯安全运营研发的控制管理系统，其核心的功能是快速准确的将电梯的运行状况传输到电梯监测中心，以便监测中心随时监测电梯的安全运行，实时掌握电梯运行状况，及时反映安全隐患。同时在一旦出现故障时能够及时反应6处理，以便准确定位电梯故障区域，排除故障赢得宝贵的时间。本系统可以实现在监测中心实时观看每部电梯的运行状况，包括电梯的到达楼层，轿厢的运行状态，电梯门的开闭状态，电梯的运行速度，方位等。当电梯出现故障时可以及时自动告警，电梯监测人员与监测中心的工作人员在获知告警信息后可以快速地展开救援和检修。系统也会将电梯的故障信息进行记录，准确定位，并实时反馈电梯的故障现象，便于排查并解决问题。本系统运用最先进的无线远程监测技术，能够监测接入系统的分布于全球各地电梯的实时运行状况，在监测中心使用强大的服务器，保障数据的快速处理，采用稳定强大功能的数据库，保障数据的存储安全，前端监测传输设备则采用才茂通信最新一代研发的无线数传模块DTU，基于稳定的GSM/GPRS网络，以确保电梯运行的数据安全实时的传回监测中心。八、系统组成本方案系统主要由各运行电梯、DTU无线数传终端、GPRS无线通信基础网络及有线互联网络及相关通信设备、服务器及电梯远程自动监测系统软件等组成。1）、各类升降电梯、扶梯、货梯观光梯等；2）、DTU无线数传终端；3）、GPRS无线网络及有线互联网络；4）、服务器与数据库；5）、电梯远程自动监测系统软件；7九、系统拓朴图图3：才茂通信电梯远程自动监测系统网络拓朴图十、系统应用及实现的功能1）、设备的连接：各电梯控制板通过RS232或RS485接口与才茂通信的无线数传模块DTU一对一连接；2）、服务端的部暑：在电梯监测中心这一端，安装一套机架式服务器作为服务器硬件设备。服务器硬件设备用于部暑才茂通信电梯远程自动监测系统，用于管理接收及发送DTU传输的数据；3）、数据通道的架设：给服务器这一端申请使用一个固定IP地址，在与服务器连接的路由器这一端开设一个未曾使用的端口号，将这个服务器的IP地址与端口号配置到才茂通信的DTU，当DTU相关设备启用时，数据通过此通道传输；各DTU具有一个唯一的设备号，作为识别连接该电梯信息的DTU；4）、数据的传输：当DTU启用时，即会通过GPRS网络与监控中心服务器建立透明传输通道，8此时DTU即能够收到来自各电梯实时发送的数据，通过DTU本身的无线远距离数据透传功能，将数据原封不动的发送到监控中心服务器，运用电梯远程自动监测系统软件的功能，可以实现数据的实时采集、处理、控制与统计，从而能够实现对每部电梯的实时运行状态；5）、信息的显示：系统可接显示大屏，可将电梯的轿厢位置、行程方向、速度、门的操作、乘客等待时间、运行时间、能量消耗和发现系统内部故障等统统显示于监测中心大屏，方便监测人员查看管理。十一、才茂DTU功能的优势1）丰富的接口类型：支持串口RS232接口、RS485接口、RS422接口、TTL接口或者USB接口，满足客户应用现场不同接口需求。2）完善的网络支持：支持GPRS/CDMA/WCDMA/TD-SCDMA/EVDO/LTE-FDD/LTE-TDD七大无线网络，满足不同行业客户的全方面需求。3）三层系统保护：在原来两级（软件保护+CPU内置看门狗WDT保护）系统保护的基础上，增加一级系统虚拟值守VWM（VirtualManWatch）检测保护功能，确保系统稳定可靠4)金属外壳：采用金属外壳，防辐射，抗干扰；外壳和系统安全隔离，防雷设计；符合电力安规要求；防护等级为IP41；特别适合于环境恶劣的工业控制领域。5）完全工业级设计生产，支持宽电压5-32V供电。6）通信模块均采用工业级无线模块，所有无线模块都有通过CGD认证或者FCC认证或者CE认证7）高速处理CPU：采用高速性能工业级CPU，可以更加高速地处理各种协议数据转换；解决了业内“假在线”、“假死机”、“当机”等疑难问题。8)超大内存：FLASH64Mbits，SDRAM，256Mbits（不同型号内存不同），有超大的内存来缓存客户发送数据，同时接收超大数据包，数据不丢失。9)DNS自动获取：自动获取DNS，不再需要人工配置输入DNS；规避了因为选择的DNS服务器异常而导致DTU设备当机的严重现象。10）完善的协议栈：新系统加载了完善的TCP/IP协议栈，采用了完善的TCP/IP协议栈；使网络通信性能优异，掉线概率极大降低。11）EMC性能优异：通过电力3000V电击测试，特别适合在工业领域环境恶劣下使用；系统EMC/EMI优异，系统稳定可靠；通过EMC测试；12）支持短信远程配置，远程控制；支持短消息告警；913）智能防掉线。支持在线检测，在线维持，掉线自动重拨，确保设备永远在线；14）支持批量配置功能；15）支持定制开发；十二、DTU系列产品资质与检测报告无线通信在线维持专利技术国家强制3C认证CE认证EMC检测报告著作版权证书摩尔实验室高低温检测报告福建省产品质量检验研究院检测报告等RTU创新产品奖深圳比亚迪用户测试报告十三、才茂资质公司荣誉：2009年公司GPRSDTU产品被评为“