电梯物联网解决方案

电梯物联网系统方案第一部分概述1.1项目背景随着城市化的发展，电梯的数量增长迅速，应用范围越来越广泛。截至2015年底，全国电梯保有量约450万台，并以每年20%左右的速度增长，我国电梯保有量、年产量、年增长量均位列世界第一。已经成为发展国民经济，改善人民生活不可缺少的重要工具。电梯作为一种特殊产品，广泛地应用于各类人员聚集公共场所，与群众切身利益的关系越来越密切，其正常性、安全性、可靠性日显重要。因此如何持续保持电梯的安全性能和质量，提高对困人电梯应急救援的能力已成为全社会关心的问题。1.2建设目标本系统的建设目的是通过电梯物联网系统，实现对销售在外电梯的基础资料管理、电梯日常运行状态、故障以及维保等情况进行记录和跟踪，对发生的电梯困人故障提供最及时的原厂专业救援服务，并通过有效的正确、安全用梯宣传，最终在用户和社会上提升电梯品牌品质和服务质量。1.3设计原则1.3.1先进性本系统设计遵循系统工程的设计准则，通过科学合理地设计，系统整体满足电梯监控和管理的需要，采用SAAS模式开发，保证系统既能够独立部署，也能够适应作为统一平台进行软件运营。1.3.2实用性依照用户要求，坚持实用性为主的原则，避免使用不成熟、不兼容的技术和产品，在满足用户提出的详细技术要求的基础上，尽力充分考虑周全，给出科学合理的优化建议。1.3.3可靠性系统可靠性是系统长期稳定运行的基石，从系统设计理念到系统架构的设计，都将持续秉承系统可靠性原则。并在之前多年运营的电梯平台开发经验基础上，对系统重构，以保证系统的可靠性和扩展性。1.3.5安全性系统数据安全性是不容忽视的关键环节。在构建系统平台时，将借鉴电梯平台多年来的运行经验，对系统数据及权限进行更加细致的控制。1.3.6开放性本系统采用开放式设计，提供多种方式兼容电梯制造厂现有热线服务系统和维保信息化系统，并提供标准的API进行数据的交换。1.3.7高集成性本系统设计时，根据物联网特性，加强和前端电梯网关监控设备的互动，通过本系统能够对前端设备进行远程控制，包括参数设置、远程升级、远程数据交互等，使设备在远程一样能够被感知和控制。第二部分总体设计2.1整体规划根据物联网电梯、自动扶梯国标技术规范，电梯物联网系统的业务特点和客户需求，整个系统的架构如下：2.2架构设计电梯物联网系统总体可以分为四层结构：数据采集层、网络传输层、数据中心和业务处理层，根据系统建设要求，系统拓扑图如下所示：2.2.1设备接入层设备接入层主要指安装在电梯轿厢内/外或电梯机房，通过与电梯控制主板通信采集电梯运行状态信息的终端设备。通过设备内电梯大数据分析软件，来判断电梯是否异常（故障），同时还能检测轿厢内的警铃按键是否被触发，从而发送电梯困人信号给中心处理。2.2.2网络传输层网络传输层主要是依托运营商的网络，通过有线或者无线（3G/4G）等方式，充分利用网络带宽资源传输视音频和数据信息。2.2.3中心管理层（云数据中心）中心管理层是支持各类业务功能的服务器，包括接入服务器、状态（告警）服务器、存储服务器、数据库服务器，流媒体服务器等模块，为整个系统的运行提供管理支撑。2.2.4业务处理层业务处理层是整个系统的最终展示，它提供了对电梯信息的管理、对故障的救援派遣、日常电梯维保监督及提醒等功能。第三部分详细设计3.1系统组成电梯物联网系统主要由前端设备子系统、网络传输子系统、电梯云数据中心和电梯综合管理业务平台四部分组成。前端设备子系统是系统的信息节点，核心设备是电梯物联终端，该设备能采集电梯行数据和故障数据（附表1）、音视频数据、电梯困人数据，经过前端分析、处理之后，通过设备中的网络处理单元发送给云数据中心。运行状态当前楼层运行方向运行速度轿门开关累计运行时间累计运行次数累计开关门次数钢丝绳运行折弯次数轿内人员电梯故障冲顶蹲底门区外停梯运行中开门开门走梯超速运行超时反复开关门长时间开门停电附表1传输网络子系统主要包括电梯运行井道之间的通信网络以及在前端设备和云数据中心之间传递视音频和数据信息的通信网络。电梯井道采用专用的无线传输设备，取代原有电梯随性电缆的通信方式。前端设备和监控中心的通信可以通过电信、移动、联通等运营商的有线或是无线3G/4G传输，保证音视频和电梯实时运行数据能够及时传输。电梯云数据中心是本系统核心所在，是执行电梯日常信息管理、电梯困人救援指挥调度、电梯维保管理的基础。数据中心包括数据库服务器、接入服务器、状态（报警）服务器、存储管理服务器、流媒体服务器、Web服务器等等，它们共同形成数据运算处理中心，完成各种数据信息的交互，集管理、交换、处理、存储和转发于一体，从而保证高效及时的电梯管理、救援、处置等工作。3.2前端设备子系统设计3.2.1电梯物联终端电梯物联终端采用双核嵌入式技术架构，其处理器和存储等硬件资源能满足实时电梯运行数据采集和音视频数据的接入、处理、传输。设备具备与电梯控制主板对接的专用通信接口（RS-232/RS-485/CAN），可以根据电梯主板通信协议进行定制开发电梯数据转换模块，同时设备还支持外加第三方传感器，将电梯运行状态及故障数据，归一到统一的故障参数定义标准中供云数据中心使用。3.2.1.1产品功能➢电梯运行状态实时采集电梯运行方向、楼层位置、轿厢门开关状态、平层状态、电梯电源状态、电梯累计运行时间、电梯累计开关门次数、电梯累计运行次数、电梯钢丝绳折弯次数。➢电梯故障检测根据采集到的电梯实时状态，通过电梯安全网关的分析，可以判断冲顶、蹲底、门区外停梯、开门走梯、运行中开门、反复开关门、长时间开门、超速、停电故障。➢电梯困人检测支持两种检测方式：1、电梯轿厢内警铃报警触发困人报警信号；2、系统自动检测到电梯轿厢内有人，同时根据网关分析判断得出的电梯故障，系统自动触发电梯困人报警。➢电梯维保/检修当电梯处于维保（检修）状态，网关设备可以自动进入检修模式，以屏蔽电梯维保（检修）情况下的异常信息上报。➢实时视频、录像设备支持3G/4G以及有线模式下的远程视频实时查看，视频画面上叠加电梯关键运行数据以及异常信息。同时，设备可以配置SD卡，支持7*24小时录像（录像时间取决于SD卡存储空间）。对于小区物业电梯监控需求，设备还支持NVR接入模式，可以无缝接入到小区日常安防系统中。3.2.2产品优势1）设备通用性设计电梯物联终端采用与电梯控制系统的通讯协议方式来采集电梯的运行参数和异常报警信息，因此能比较精确的采集电梯运行数据和故障数据。此设备采用了嵌入式软件技术，设备内嵌了一个功能强大的电梯行为分析软件，只要通过简单的配置就能为客户提供更为丰富的应用数据。同时针对GB/T24476-201X新标准，终端设备支持BACnet数据报文协议，从而使设备具有更广的适应性，减轻设备的维护工作。2）可靠传输设计电梯物联终端根据无线网络对视频传输的特殊环境进行了优化，调整了网络传输协议，并对音视频编码方案进行优化，做到根据网络带宽变化自动调节视频图像的码流和图像质量。㈠、采用RTP/RTCP流媒体网络协议采用RTP/RTCP流媒体网络协议进行低带宽的视频流传输可得到较好的效果；而采用TCP协议的实时性不好，而且容易丢帧；采用UTP传输的图像质量不好。这因为TCP网络协议可保证数据传送的质量，但是不符合流媒体传输时间控制的需求，而UDP协议不适用无线网络的特殊环境，RTP/RTCP协议符合流媒体实时传输的要求。因此，在无线网络视频监控系统中首选RTP/RTCP协议。RTP（实时传输协议）是针对多媒体数据流的一个传输协议。RTP被定义为在一对一或一对多的传输情况下工作，其目的是提供时间信息和实现流同步。RTP的典型应用建立在UDP上，但也可以在TCP或ATM等其他协议之上工作。在RTP会话期间，各参与者周期性地传送RTCP（实时传输控制协议）包，包中含有已发送的数据包数量、丢失的数据包数量等统计资料，流媒体服务器可以利用这些信息动态地改变传输速率，甚至改变有效载荷类型。㈡、无线防火墙穿透技术本系统采用主动连接模式进行网络连接，穿透防火墙的阻碍。终端启动后自动和管理中心的接入服务器进行注册，接入服务器通过对终端的ID和密码用户的认证，并与终端保持心跳连接。用户要浏览视频图像的时候，与接入服务器通讯，并向流媒体服务器申请调用图像即可。3）安全与智能管理设计电梯物联终端的工作模式是无人值守型的，这就要求设备工作稳定、可靠。因此系统具备自检和终端管理模式，在自检模式中设备能对外围传感器及其它接入模块进行实时检测，并把检测到的数据通过系统内分析软件对数据进行分析，从而发现传感器、接入模块是否工作正常，以保证系统的日常正常运行。同时，终端设备自身的Linux操作系统和自带的丰富网络管理工具，对外部的网络攻击具备一定的抵抗能力，防止了设备遭受外部入侵和敏感数据外泄。设备还能对自身收发的网络数据进行监视，分析数据合法性并统计数据流量，用于后续分析处理。3.3传输网络子系统设计主要包括电梯运行井道之间的通信网络以及在前端设备和监控中心之间传递视音频和数据信息的通信网络。在电梯井道无线3G/4G信号不佳时，设备自带的井道专用无线传输技术，可保证系统所需的各类型数据都能正常、稳定的通过无线3G/4G网络传输到中心平台。而在电梯井道无线3G/4G信号优良的情况下，前端设备能直接通过无线3G/4G网络把系统所需的各类型数据传输到中心平台。3.4电梯云数据中心设计电梯云数据中心主要由以下几部分组成：接入服务器、状态服务器、报警服务器、存储服务器、短信服务器、流媒体服务器、WEB服务器、业务数据库。基于云端的SaaS产品（SoftwareasaService），客户可以根据自身的实际需求，通过互联网定购所需的应用软件服务和服务时间，示意图如下所示：数据接口电梯综合管理业务电梯云数据中心建议采用云存储的建设方式（数据可以本地备份），整个后台系统采用该云服务，在网络接入方面没有任何限制或者阻碍（移动、联通、电信三网互联互通），能够帮助系统使用单位节约大量的人力和资金投入。电梯公司可以根据自身电梯市场业务不同的发展阶段，选择最合适、最经济的云服务内容及服务使用周期，有效降低了系统的开发运维难道和整体IT成本，并保障了系统的网络安全性和稳定性。3.4.1优势安全稳定，数据可靠➢数据安全：采用大规模分布式计算系统，每份数据多个副本；单份损坏可以在短时间内快速恢复，保证数据安全。➢网络安全：安全组间自带防火墙；可杜绝ARP攻击和MAC欺骗；有效防护DDos攻击，可进行端口入侵扫描，挂马扫描，漏洞扫描等。➢系统稳定：在线服务可用性99.95%，直充云服务器故障自动迁移，恢复速度快，云服务器信息不变（IP信息，磁盘等）。性能卓越，弹性伸缩采用绿色节能多线路BGP机房，中国电信、网通、教育网等多线接入，保证全国用户高速访问。➢多线路独享带宽：千兆光纤，独享带宽有效解决带宽瓶颈，性价比远高于传统带宽共享。➢灵活扩容：计算资源可弹性伸缩；可以按需变更服务器配置。云服务器支持套餐升级、带宽灵活按天升级等，随时满足业务发展的需求。海量存储、弹性计费➢海量存储文件存储数量无上限，基于云计算平台动态扩展，存储容量与流量按实际用量自由伸缩，无需手动扩容；➢弹性计费用多少付多少，不用提前为峰值买单；阶梯式计费模式，越用越省钱；简单易用、性能卓越➢性能卓越大规模数据处理，文件读写、I/O性能更强；BGP多线（电国电信、联通、移动、教育网等）骨干网络接入，南北互联互通，全国各地流畅访问；电梯综合管理业务平台下面是电梯综合管理业务平台的功能结构。电梯云数据中心角色管理日志管理数据总线报表平台工作流引擎工作平台电梯信息管理维保人员管理电梯GIS地图电梯应急指挥电梯故障记录电梯实时状态查询电梯视频记录维保计划电梯信息管理物联网终端远程配置物联网终端远程升级年检提醒高危电梯预警维保预警维修派单/救援派单维保签到救援时间统计故障类型统计SIM卡费用管理电梯故障统计管理功能热线中心、无纸化维保、电梯物联网、其它接口3.4.1.1系统管理系统管理提供整个系统的基础资料管理，包括用