摘要：由于电梯系统结构的特殊性，本文采用具有自组网功能的Zigbee技术和GPRS通信技术，所有数据通过无线方式传输，避免了在井道内铺设大量的有线电缆。在对目前电梯监控技术的特点与不足加以分析的基础之上，提出了基于无线传感器网络的井道式载人电梯远程监测系统。

关键词：远程监测;电梯;无线传感器网络;节点

中图分类号：TP277 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2019）06-0075-02

0 引言

伴随着城市的迅猛发展，电梯作为一种垂直交通工具日益广泛，因此电梯的故障检测和及维护，特别是电梯远程监控的作用就显得极为重要[1]。电梯是机与电紧密结合的复杂产品，其基本组成包括机械和电气两个部分，具体又可划分为八大系统：曳引系统、导向系统、门系统、轿厢系统、重量平衡系统、电力拖动系统、电气控制系统和安全保护系统[2]。

1 无线传感器网络概述

随着无线通信、集成电路、传感器以及微机电系统MEMS等技术的飞速发展，无线传感器网络WSN作为新兴的信息获取与智能控制技术引起了许多领域的高度重视[3]。由于WSN本身所具备的特点与优势，在数据采集区部署大量的微型、低功耗且功能各异的传感器节点，通过自组织无线通信网络，能够实现低成本、高速地采集电梯运行的多种参数的数据信息，并通过无线通信的方式发送至监控中心，实现对参数的采集、无线传输、记录、图形显示、查询、报表输出及超限报警等功能，很好地克服了传统有线数据采集模式的种种不足。

采用ZigBee无线技术的无线传感器网络具有以下特点：低速率、低功耗、近距离、低成本、自组网以及延时短[4]。

2 无线传感器网络在电梯监控系统中的优势

近年来，电梯故障频繁发生。原因主要是大量传统的电梯监控系统使用有线方式进行信号传输，电缆老化中断引起的故障日益增加。基于此，研究基于Zigbee技术的无线传感器网络用于电梯运行远程监测的关键技术，有着重要的意义和推广价值。该系统采用各种物联网技术，包括Zigbee技术，GPRS技术等，通过使用单独的传感器来收集电梯运行信息，因此不会影响原有的电梯系统本身，并适用于所有的井道电梯。

3 系统结构设计

3.1 系统硬件结构

本文所研究的电梯运行实时监测系统中，以传感器节点的组网为起点，继而是数据采集设备实现对相关参数的实时采集与处理，并将数据传输至监控中心。因此，整个系统分为三个部分：数据采集设备接入网络过程，参数数据采集和传输过程以及监控中心数据处理过程。系统硬件结构如图1所示。

简化的结构框图如图2所示。

3.1.1 数据采集设备接入网络过程

数据采集过程主要利用各种传感器来采集电梯各部分的运行参数，如牵引电压和电流，系统电机的电流和电压，以及室温。数据采集设备从休眠状态激活后，发出接入网络请求，等待应答，如果接入网络，则进行数据交换。因此，数据采集过程也是本系统的起点。

3.1.2 参数数据采集与传输过程

数据采集主要负责设备初始化和信号采集;数据处理模块主要负责数据的滤波、格式转换以及数据打包;数据传输模块主要负责数据在传输过程中使用的协议。

数据采集系统其实质是一个无线传感器网络，它由部署在电梯内的大量微型传感器节点组成，这些节点通过无线通信的方式形成一个多跳、自组织的网络系统，用于感知、采集和处理网络覆盖区域中被感知对象的信息，从而实现对电梯的智能化维护与管理[5]。

3.1.3 监控中心数据处理过程

监控中心数据处理过程主要包括对采集的电梯运行参数数据的分析、处理，以判断是否有参数数据超限、及时报警以及实现参数的显示与查询。

3.2 传感器节点设计

传感器节点通常由传感器模块、处理器模块、无线通信模块、电源模块等组成[6]。硬件框图如图3所示。传感器模块负责监测电梯运行数据信息的采集，处理器模块主要负责处理各个传感器采集的数据，无线通信模块主要负责与其他传感器节点相互收发所采集的电梯运行数据，电源模块主要负责各环节运行所需能量[7]。当数据传输完成后，传感器节点进入睡眠模式，以低功耗延长电源寿命。

3.3 传感器节点工作流程

系统软件设计主要包括：传感器终端节点设计、传感器终端与主控模块通信设计、远程监控平台设计三个环节。其中，传感器终端节点设计主要是通过操作系统将传感器驱动程序、执行控制程序 以及协议栈结合起来有效合作，实现网络节点的加入以及数据和指令的传输[8]。传感器终端与主控模块通信设计的目的是将传感器采集过来的数据传输到Internet上，远程监控平台主要完成对采集来的电梯运行数据的存储和处理。下面以传感器采集节点为例加以说明，工作流程如图4所示。

4 结语

本文根据电梯运行的特殊性，采用具有自组网功能的Zigbee技术和GPRS通信技术，所有数据通过无线方式传输，避免了在井道内铺设大量的有线电缆，解决了井道内有线传输网络给安全监测带来的不便，提高了系统的适用性。

参考文献

[1] 段登，邱意敏，周力.基于zigbee技術+3G网络的多电梯远程监控系统[J].计算机系统应用，2012，21（03）：185-189.

[2] 闫海英，黄波，王晓喃.基于6LoWPAN无线传感网络的电梯监控系统研究[J].制造业自动化，2013，35（09）：62-63+72.

[3] 韩忠，王璐，周中阔.基于ZigBee的矿井综采面无线传感器网络监测系统设计[J].煤矿机械，2012，33（01）：251-253.

[4] 徐建国.无线传感网络在电梯中的应用[J].计算机与现代化，2011，（10）：110-112.

[5] 张凯，庞玉凯.基于ZigBee网路的电梯安全监测系统[J].中国科技信息，2015，（23）：24-25.

[6] 周林，夏联双. ZigBee无线传感网温度监测系统设计[J].信息技术，2012，6（5）：88-91.

[7] 王海波.基于无线传感器网络的综采面温度监测系统[J].煤矿机械，2014，35（08）：219-220.

[8] 閆学勤，谢丽蓉，程志江等.ZigBee+3G网络在新型井道式电梯监控系统中的应用[J].自动化仪表，2015，36（01）：1-4.

Remote Monitoring System of Manned Elevator Based on

Wireless Sensor Network

WANG Hai-bo

（Huainan Vocational and Technical College，Huainan Anhui  232001）

Abstract：Because of the particularity of elevator system structure， Zigbee technology and GPRS communication technology with self-organizing network function are adopted. All data are transmitted by wireless mode， avoiding laying a large number of wired cables in the well. Based on the analysis of the characteristics and shortcomings of the current elevator monitoring technology， a well-type manned elevator remote monitoring system based on wireless sensor network is proposed.

Key words：Remote monitoring;Elevator;Wireless sensor network;node