一、概述
相關(guān)數(shù)據(jù)顯示,已經(jīng)有至少2000萬部電梯在運行,電梯安全無虞是很重要的需求,但是電梯事故依然在不斷上演,主要原因是維護不到位。
傳統(tǒng)電梯運維主要依靠人力,維護成本高,且運維時業(yè)務(wù)必須中斷。一般來說,每部電梯每月需要有2次人工巡檢,每年需要停機檢修2天。相應(yīng)的,1500萬部電梯需每年人工巡檢4.8億次、業(yè)務(wù)中斷時間達到每年4000萬天,巨大的市場體量也意味著電梯在運營及維護方面的海量需求。
NB-IoT電梯監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)運而生,本系統(tǒng)將電梯的運行數(shù)據(jù)實時采集并回傳,后臺數(shù)據(jù)中心利用大數(shù)據(jù)的分析并與外部系統(tǒng)綜合決策,實現(xiàn)遠程管理及預(yù)測性維護,降低維護成本及電梯故障率,保障乘客安全。
二、系統(tǒng)特點
NB-IoT是IoT領(lǐng)域一個新興的技術(shù),支持低功耗設(shè)備在廣域網(wǎng)的蜂窩數(shù)據(jù)連接,也被叫作低功耗廣域網(wǎng)(LPWA)。NBIOT具有以下優(yōu)勢:
1.海量連接:每區(qū)可達10萬連接;NB-IoT比2G/3G/4G有50-100倍的上行容量提升,這也就意味著,在同一基站的情況下,NB-IoT可以比現(xiàn)有無線技術(shù)提供50~100倍的接入數(shù)。
2.超低功耗:電池壽命長達十年;
低功耗特性是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用一項重要指標(biāo),特別對于一些不能經(jīng)常更換電池的設(shè)備和場合,如安置于高山荒野偏遠地區(qū)中的各類傳感監(jiān)測設(shè)備,它們不可能像智能手機一天一充電,長達幾年的電池使用壽命是基本的需求。在電池技術(shù)無法取得突破的前提下,只能通過降低設(shè)備功耗以延長電池供電時間。通信設(shè)備消耗的能量往往與數(shù)據(jù)量或速率相關(guān),即單位時間內(nèi)發(fā)出數(shù)據(jù)包的大小決定了功耗的大小。數(shù)據(jù)量小,設(shè)備的調(diào)制解調(diào)器和功放就可以調(diào)到非常小的水平。NB-IoT聚焦小數(shù)據(jù)量、 小速率應(yīng)用,因此NB-IoT設(shè)備功耗可以做到非常小,可以保障電池5年以上的使用壽命。
3.深度覆蓋:能實現(xiàn)比GSM高20db的覆蓋增益;
NB-IoT比LTE提升20dB增益,相當(dāng)于發(fā)射功率提升了100倍,即覆蓋能力提升了100倍,就算在地下車庫、地下室、地下管道等信號難以到達的地方也能覆蓋到。
4.安全性:繼承4G網(wǎng)絡(luò)安力,支持雙向鑒權(quán)以及空口嚴(yán)格加密,確保用戶數(shù)據(jù)的安全性。
5.穩(wěn)定可靠:能提供電信級的可靠 性接入,有效支撐 IoT 應(yīng)用和智慧城市解決方案。
NB-IoT直接部署于GSM網(wǎng)絡(luò)、UMTS網(wǎng)絡(luò)或LTE網(wǎng)絡(luò),即可與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)基站復(fù)用以降低部署成本、實現(xiàn)平滑升級,但是使用單獨的180KHz頻段,不占用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的語音和數(shù)據(jù)帶寬,保證傳統(tǒng)業(yè)務(wù)和未來物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)可同時穩(wěn)定、可靠的進行。以智能抄表應(yīng)用為例,與采用有線PLC抄表數(shù)據(jù)回收成功率在60%左右相比,NB-IoT可以保證數(shù)據(jù)成功回收率高,可靠性大大提高。
6. 低成本
低速率低功耗低帶寬帶來的是低成本優(yōu)勢。速率低就不需要大緩存,所以可以緩存小、DSP配置低;低功耗,意味著RF設(shè)計要求低,小PA就能實現(xiàn);因為低帶寬,就不要復(fù)雜的均衡算法。這些因素使得NB-IoT芯片可以做得很小。芯片成本往往和芯片尺寸相關(guān),尺寸越小,成本越低,模塊的成本也隨之變低。
集成了NB-IoT終端的電梯監(jiān)控系統(tǒng)具有以下特點:
?百萬電梯統(tǒng)一連接和管理,實現(xiàn)業(yè)務(wù)的自動化運維?;赟DN的開放架構(gòu),具備支持基于虛擬化的分布式部署,具備無縫的擴展能力,實網(wǎng)關(guān)統(tǒng)一管理,應(yīng)用統(tǒng)一部署和控制;同時通過標(biāo)準(zhǔn)的北向接口實現(xiàn)與第三方應(yīng)用系統(tǒng)或IoT平臺快速對接。
?四重安全保障,消除安全攻擊,為梯聯(lián)網(wǎng)保駕護航
?OS級:系統(tǒng)本身包含安全組件,保障終端安全芯片級:專用TPM
?安全芯片保證設(shè)備安全啟動和數(shù)據(jù)安全傳輸
?管道級:構(gòu)建安全VPN通道,確保數(shù)據(jù)傳輸安全
?平臺級:設(shè)備接入認證和分權(quán)分域管理
?邊緣計算可本地預(yù)分析,端云協(xié)同實現(xiàn)預(yù)測性維護
?網(wǎng)關(guān)開放靈活搭載電梯行業(yè)應(yīng)用或第三方應(yīng)用,實時處理分析,故障實時預(yù)警
?云端大數(shù)據(jù)深度學(xué)習(xí),人工智能故障識別及健康度評估,實現(xiàn)預(yù)測性維護
?降低運維成本50%。自動化的電梯運營管理,降低人工巡檢次數(shù),管理效率提升。
?業(yè)務(wù)中斷時間降低90%。從被動等待到主動上報,從人員現(xiàn)場排除到在線提前分析,故障排除更及時。
?前瞻性維護提升安全性。智能的電梯平臺及網(wǎng)絡(luò)服務(wù),構(gòu)建部署智能應(yīng)用,提前對電梯健康度評估并及時保養(yǎng),將安全隱患消除于萌芽,延長電梯壽命和保障乘客安全。
?開放架構(gòu),集成效率提升60%,便于電梯廠商提供廣告、視頻等增值業(yè)務(wù),為電梯廠商提供了一種新的商業(yè)模式。
三、系統(tǒng)組成
本系統(tǒng)主要有監(jiān)控管理軟件、電梯控制器、NB-IoT無線通信終端構(gòu)成。
1、電梯控制器
電梯控制器集成在電梯內(nèi)部,具有RS232等標(biāo)準(zhǔn)通信接口,與NB-IoT終端連接,主要完成數(shù)據(jù)的采集和處理、控制輸出和進行數(shù)據(jù)通信、報警、接收遠程命令、開關(guān)等功能。
2、NB-IoT無線通信終端(DTU)
DTU是指數(shù)據(jù)終端設(shè)備(Data Terminal unit),可以理解為下位NB-IoT發(fā)射終端,在進行通信時,在它的作用下對所傳信息進行格式轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)整理校驗。
NB-IoT無線通信終端功能及特點
支持中國三大運營商NB-IoT網(wǎng)絡(luò);
支持多種上下線出發(fā)模式,定時上下線、串口數(shù)據(jù)觸發(fā)上下線模式;
支持根據(jù)IP地址和端口訪問中心;
內(nèi)嵌標(biāo)準(zhǔn)的UDP/COAP協(xié)議棧,支持透明數(shù)據(jù)傳輸
支持2路串口(232或485可選),波特率可達230400;
支持2路4~20mA模擬量輸入(可選);
板載溫度監(jiān)測裝置;
溫濕度一體傳感器(可選);
內(nèi)置多星座 GNSS 接收機(GPS+GLONASS),滿足對快速、精準(zhǔn)定位的需求(可選);
掉線自動重撥機制(采用自有的狀態(tài)機算法);
支持6個中心端,可做數(shù)據(jù)備份;
多種工作模式選擇(透明和非透明);
軟硬件多重看門狗機制;
內(nèi)嵌完備的PPP,TCP/IP協(xié)議棧;
DTU 指令控制,通過指令查詢,控制設(shè)備通信;
可升級固件程序;
嵌入式處理器,支持高速處理協(xié)議和大量數(shù)據(jù);
穩(wěn)定性:365×24小時不間斷工作;
硬件恢復(fù)出廠設(shè)置。
供電:寬電壓+6V-35V;
耗電:通信模塊12V供電、通信狀態(tài)<15mA
工作溫度:-40℃ ~ +85℃;
防護等級:IP33;
3、數(shù)據(jù)監(jiān)控中心
監(jiān)控中心由監(jiān)控主機、人機接口、相關(guān)外設(shè)及與無線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)接口等部分組成。對各遠端監(jiān)控點采用輪詢或并行詢問方式,完成監(jiān)測、控制、采集、預(yù)警等多重任務(wù)。
監(jiān)控系統(tǒng)軟件是集電梯的監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理與一體,并通過群控或組控實現(xiàn)對不同的監(jiān)控終端進行控制的系統(tǒng)軟件。具有數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)采集、報警處理、報表打印、圖形人機界面、系統(tǒng)安全性控制、自動巡測終端、報警及多種時間表等眾多功能。
四、可靠性
本系統(tǒng)需要很高的系統(tǒng)安全保障和穩(wěn)定性。安全保障主要是防止來自系統(tǒng)內(nèi)外的有意和無意的破環(huán),網(wǎng)絡(luò)安全防護措施包括信道加密、信源加密、登錄防護、訪問防護、接入防護、防火墻等。穩(wěn)定是指系統(tǒng)能夠7×24小時不間斷運行,即使出現(xiàn)硬件和軟件故障,系統(tǒng)也不能中斷運行。
數(shù)據(jù)中心通過公網(wǎng)使用https接入物聯(lián)網(wǎng)平臺,從認證到數(shù)據(jù)傳送整個過程得到了加密保護,安全性比較高,可充分保障速度和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量。
五、總結(jié)
隨著時代的發(fā)展,城市現(xiàn)代化建設(shè)步伐不斷加快,對電梯安全要求越來越高,智能電梯監(jiān)控的應(yīng)用將越來越廣泛。