才茂通信基于2G/3G/4G無線傳輸技術的DTU電梯遠程自動監測方案

摘要：本文提供了一種基于2G、3G、4G無線傳輸終端通信技術的電梯遠程監測方案，簡要介紹了GPRS網絡的基本知識，無線數據傳輸終端技術，描述了無線數據傳輸終端DTU應用于電梯監控的實現方法。通過實際應用，獲得了理想的效果。

關鍵詞：2G、3G、4G；無線傳輸技術；無線傳輸終端DTU；才茂通信DTU；

一、方案背景

隨著經濟的不斷發展，城市化的快速推進，電梯作為一種基礎的公共交通工具，其基本的功能便是把人平穩安全地送達至目的樓層或區域，其安全性是乘客較為關心的問題。*以來，我國電梯高負荷、大運量、長周期使用普遍存在，老舊電梯數量激增，電梯安全主體責任不能有效落實，特別是電梯維保行業惡性競爭，劣幣驅逐良幣，維保工作不到位，導致電梯事故和故障時有發生，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的特種設備，其安全運行越來越受到社會的關注。數據顯示，截至2015年，我國電梯總量已超過400萬臺，電梯保有量、年產量、年增長量均為世界*。而現有的檢驗人員已無法滿足電梯故障處理、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，大限度減少損失，給電梯使用者一個安全的使用體驗，成為政府監管部門、電梯制造商、電梯供應商、電梯維保服務商、房地產開發商、小區物業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、門系統、電力拖動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，曳引輪由曳引電動機拖動。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轎廂和對重沿各自導軌做上下相對運動，轎廂上升，對重下降。這樣就可以通過控制曳引電動機來控制轎廂的啟動、加速、運行、減速、平層停車。將乘梯人員或貨物安全送至目的層，實現對電梯運行的控制。

圖1：升降電梯系統示意圖

圖2：電梯控制柜示意圖

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、被測點多、不易布線、通信距離遠、運行環境惡劣、需集中管理。并且隨著電梯行業的急速發展，對其網絡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題：

 （1） 通信的可靠性——通信系統要*經受惡劣環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——在滿足可靠性的前提下，綜合考慮建設費用及*使用和維護的費用。

 （3）雙向通信——不僅能實現信息量的上傳，還要實現控制量的下達。

 （4）多業務的數據傳輸速率——隨著以后終端業務量的不斷增長，不但要實現各監測終端間與監測中心間的無線數據傳輸，還要能夠實現對語音、視頻等終端之間的無線通信，對實現多業務的數據傳輸速率和穩定性要求越來越高。

 （5）通信的靈活性和可擴展性——由于電梯具有控制點面多、面廣和分散的特點，要求采用標準的通信協議，隨著“ALL IP”網絡技術趨勢的發展以及電力運營業務的不斷增長，需要考慮基于IP的業務承載，同時要求便于安裝施工、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線傳輸技術，但其受到通訊距離的限制，以及通信組網的限制，使其無法進行大規模組網，同時還受到對電梯實時數據傳輸的影響。因而，對電梯的運行監測是電梯遠程監控的一個重點和難點，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際需求，只能采用無線通信方式：

無線通信方式

無線通信方式主要采用移動運營商的無線網絡數據接入業務，如：GPRS/CDMA/TD-SCDMA/WCDMA/EVDO以及更新的4G LTE網絡等。

無線方式的優點是：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、關于GPRS無線通信

GPRS（General Packet Radio Service）通用無線分組業務

所謂GPRS，是一種基于GSM系統的無線分組交換技術，提供端到端的、廣域的無線IP連接。GPRS充分利用共享無線信道，采用IP Over PPP實現數據終端的高速、遠程接入。作為現有GSM網絡向第三代移動通信演變的過渡技術（2.5G），GPRS在許多方面都具有顯著的優勢。 

GPRS有下列特點及優點：

1）、中國移動全國范圍的GSM/GPRS電信網絡，覆號覆蓋面廣、信號強，網絡穩定、靈活、方便且快速，能以低建設成本為用戶數據終端提供遠程接入網絡的部署；

2）、傳輸速率高，GPRS數據傳輸平均速度可達到57.6Kbps，zuigao可達到115Kbps—170Kbps，*可以滿足用戶應用的需求，下一代GPRS業務的速度可以達到384Kbit/s；

3）、接入時間短，GPRS接入等待時間短，可快速建立連接，平均為兩秒；

4）、提供實時在線功能 “always online”，用戶將始終處于連線和在線狀態，這將使訪問服務變得非常簡單、快速；

5）、資費便宜，計費合理：GPRS是按流量計費的，GPRS用戶只有在發送或接收數據期間才占用資源，用戶可以一直在線，按照用戶接收和發送數據包的數量來收取費用，沒有數據流量的傳遞時，用戶即使掛在網上也是不收費的。

GPRS業務，具有接入迅速、永遠在線、流量計費等特點，在遠程突發性數據實時傳輸中有不可比擬的優勢，特別適合于頻發小數據量的電梯遠程監測的實時傳輸，在其他行業上也有普遍特殊的應用：

如：

電力系統城市中壓低壓電網實時監控和自動補償

熱力熱網系統實時監控和維護

氣象實時監測系統

城市公用事業實時監控維護系統

煤氣調壓站實時數據采集和自動控制

智慧農業信息化遠程監測系統

……

基于此，利用2G/3G/4G無線數據傳輸技術，基于服務端應用寬帶有線網絡提供固定IP以及端口號，將這些服務端參數設置在才茂通信無線傳輸終端DTU上，利用它能夠自動連接到電梯監控中心，可以為電梯行業提供實時的數據采集、傳輸、發布、遠程管理與控制、實現遠程無線數據傳輸的*解決方案。

六、關于才茂DTU無線數傳終端

DTU(Data Transfer Unit),全稱數據傳輸單元,為用戶提供高速、永遠在線、TCP/UDP 透明數據傳輸的工業級無線終端設備。產品采用高速高性能工業級ARM9 嵌入式處理器或者X86 架構高性能嵌入式處理器，以實時操作系統為軟件支撐平臺，超大內存，內嵌自主知識產權的TCP/IP 協議棧，為用戶提供高速，穩定可靠，數據終端永遠在線，多種協議轉換、虛擬網絡的系統應用。針對網絡流量控制的用戶，DTU 產品支持語音，短信，數據觸發上線以及超時自動斷線的功能。同時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、系統簡介

才茂通信電梯遠程自動監測系統，是專門為監測電梯安全運營研發的控制管理系統，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，以便監測中心隨時監測電梯的安全運行，實時掌握電梯運行狀況，及時反映安全隱患。同時在一旦出現故障時能夠及時反應處理，以便準確定位電梯故障區域，排除故障贏得寶貴的時間。

本系統可以實現在監測中心實時觀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，電梯門的開閉狀態，電梯的運行速度，方位等。當電梯出現故障時可以及時自動告警，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救援和檢修。系統也會將電梯的故障信息進行記錄，準確定位，并實時反饋電梯的故障現象，便于排查并解決問題。

本系統運用zuixianjin的無線遠程監測技術，能夠監測接入系統的分布于各地電梯的實時運行狀況，在監測中心使用強大的服務器，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zuixin一代研發的無線數傳模塊DTU，基于穩定的GSM/GPRS網絡，以確保電梯運行的數據安全實時的傳回監測中心。

八、系統組成

本方案系統主要由各運行電梯、DTU無線數傳終端、GPRS無線通信基礎網絡及有線互聯網絡及相關通信設備、服務器及電梯遠程自動監測系統軟件等組成。

1）、各類升降電梯、扶梯、貨梯觀光梯等；

2）、DTU無線數傳終端；

3）、GPRS無線網絡及有線互聯網絡；

4）、服務器與數據庫；

5）、電梯遠程自動監測系統軟件；

九、系統拓樸圖

圖3：才茂通信電梯遠程自動監測系統網絡拓樸圖

十、系統應用及實現的功能

1）、設備的連接：各電梯控制板通過RS232或RS485接口與才茂通信的無線數傳模塊DTU一對一連接；

2）、服務端的部暑：在電梯監測中心這一端，安裝一套機架式服務器作為服務器硬件設備。服務器硬件設備用于部暑才茂通信電梯遠程自動監測系統，用于管理接收及發送DTU傳輸的數據；

3）、數據通道的架設：給服務器這一端申請使用一個固定IP地址，在與服務器連接的路由器這一端開設一個未曾使用的端口號，將這個服務器的IP地址與端口號配置到才茂通信的DTU，當DTU相關設備啟用時，數據通過此通道傳輸；各DTU具有一個only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，即會通過GPRS網絡與監控中心服務器建立透明傳輸通道，此時DTU即能夠收到來自各電梯實時發送的數據，通過DTU本身的無線遠距離數據透傳功能，將數據原封不動的發送到監控中心服務器，運用電梯遠程自動監測系統軟件的功能，可以實現數據的實時采集、處理、控制與統計，從而能夠實現對每部電梯的實時運行狀態；

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、門的操作、乘客等待時間、運行時間、能量消耗和發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功能的優勢

1）豐富的接口類型：支持串口RS232接口、RS485接口、RS422接口、TTL接口或者USB接口， 滿足客戶應用現場不同接口需求。

2）完善的網絡支持：支持GPRS/CDMA/WCDMA/TD-SCDMA/EVDO/LTE-FDD/LTE-TDD七大無線網絡，滿足不同行業客戶的全方面需求。

3）三層系統保護：在原來兩級（軟件保護+CPU內置看門狗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；特別適合于環境惡劣的工業控制領域。

5）*工業級設計生產，支持寬電壓5-32V供電。

6）通信模塊均采用工業級無線模塊，所有無線模塊都有通過CGD認證或者FCC認證或者CE認證

7）高速處理CPU：采用高速性能工業級CPU，可以更加高速地處理各種協議數據轉換；解決了業內“假在線”、“假死機”、“當機”等疑難問題。

8)超大內存：FLASH64Mbits，SDRAM，256Mbits（不同型號內存不同），有超大的內存來緩存客戶發送數據，同時接收超大數據包，數據不丟失。

9)DNS自動獲取：自動獲取DNS，不再需要人工配置輸入DNS；規避了因為選擇的DNS服務器異常而導致DTU設備當機的嚴重現象。

10）完善的協議棧：新系統加載了完善的TCP/IP協議棧，采用了完善的TCP/IP協議棧；使網絡通信性能優異，掉線概率*降低。

11）EMC性能優異：通過電力3000V電擊測試，特別適合在工業領域環境惡劣下使用；系統EMC/EMI優異，系統穩定可靠；通過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。支持在線檢測，在線維持，掉線自動重撥，確保設備永遠在線；

14）支持批量配置功能；

15）支持定制開發；

十二、DTU系列產品資質與檢測報告

無線通信在線維持zhuanli技術

國家強制3C認證

CE認證

EMC檢測報告

著作版權證書

摩爾實驗室高低溫檢測報告

福建省產品質量檢驗研究院檢測報告等

RTU創新產品獎

深圳比亞迪用戶測試報告

十三、才茂資質

公司榮譽：

2009 年公司GPRS DTU 產品被評為“創新產品獎”；

2011 年被評為“中國工控行業客戶滿意BEST供應商”；

2012 年公司成為“中國質量*行”會員；

2013 年公司成為“智能輸配電設備產業技術創新戰略聯盟”會員；

2010 年被國家認定的*企業；

2010 年被國家認定的雙軟企業企業；

公司擁有1 項保持設備穩定的zhuanli技術證書和12 個軟件著作版權證書；

全國設立了9 大區域辦事處，66個代理商，方便為客戶提供近距離貼心服務；

公司注冊資本1280 萬；廈門市重點扶持*企業；

12 年的行業研發積累和行業應用考驗。

十四、結束語

實施電梯遠程自動監測系統，提供高質量的電梯乘用服務和優質的維保服務，保障群眾乘梯安全和便利，明確各方主體責任，節約維護運營成本，特別是提升電梯維保監管水平方面，具有重要的意義。