电梯安全物联网的建设及应用

　　近年来，杭州市电梯数量增长迅猛，2011年底杭州市已注册在用乘客电梯4.8万部，2012年上半年又新增乘客电梯、自动扶梯近5000台。但是全市电梯维保行业从业人员的数量却没有相应增长。根据《特种设备安全监察条例》和相关电梯的安全技术规范，电梯维保工作对相关人员的综合要求相对较高，需要维保人员既能够熟悉电梯专业知识，又要能够和物管人员、小区业主等人协调沟通，同时电梯维保工作具有一定的危险性，所以一个合格的维保人员培养的过程很长。但是维保人员的工资却不高，愿意从事这个行业的人并不多，熟练的维保工人非常匮乏。所以，如何改变电梯行业依靠劳动力数量的发展方式，如何通过提高从业人员专业水平和应用科技手段提升电梯企业管理水平已经迫在眉睫。

　　杭州市自2010年10月开通电梯应急特服电话96333以来，在杭州市特种设备应急救援指挥平台的基础上，逐步建立、完善了覆盖主城区的基于物联网的电梯运行安全远程监控系统，实现了依靠科技手段实现电梯巡检和诊断，依托大品牌制造单位和维保单位，确保涉及民生的公共安全。

电梯应急救援指挥系统

　　杭州市电梯应急救援指挥体系，通过电梯运行安全物联网，采用电梯运行安全参数和音视频远程传输技术，对电梯运行进行实时监控，实时监测到的数据用作电梯制造、维保单位对电梯实施保养修理的决策依据。如监测到数据显示电梯处于安全隐患状态，系统会自动预警，提示电梯维保单位及时处理;监测到电梯故障困人，系统将自动向特种设备应急处置中心和电梯维保单位报警，以此大大提高电梯困人救援的效率。

　　杭州市电梯应急救援指挥体系的核心是“电梯运行安全物联网”，集成相关多项技术，包括传感技术用于电梯乘客和电梯状态检测;射频识别技术用于电梯基本信息识别，电梯维保人员考勤;网络传输技术用于电梯状态参数、音视频流的远程传输;音视频解压缩用于电梯实时图像监控的录制和传输;GPS以及电信运营商基站定位技术用于维保人员和电梯被困人员的准确定位等等。

系统应用及功能

　　电梯运行安全物联网规模示范网体系下分为两个子系统：一是电梯运行安全参数采集系统;二是电梯音视频图像采集、电梯运行状态显示及媒体平台综合系统。

　　电梯运行安全参数采集系统对电梯运行状态进行实时监控，电梯运行安全监测数据接入电梯应急处置平台。遇到电梯困人能够报警，能够对电梯故障进行统计分析，向电梯维保单位预警。

　　依托杭州城域网和信息化大平台，参照公交移动电视模式，在电梯轿厢内设置移动电视，一是用来显示电梯运行参数，二是作为媒体信息发布平台，三是作为政府公益宣传平台;四是在电梯困人时播放安抚和自救指导片。移动电视平台由政府指定单位统一运营，通过对电视的运营来弥补监控系统运营费用的不足，从而推动全市电梯物联网产品、技术、应用的有序发展。系统总体架构如图1所示。

图1  指挥平台系统构架图

　　系统软件平台采用微软.Net架构、Oracle和MS SQL Server数据库开发。前段硬件设备采用采用ARM+DSP和实时Linux架构，其处理器和存储等硬件资源满足电梯故障参数、音视频信息、各类传感器信息的接入、处理和传输。设备针对电梯行业的特殊性开发专用通信接口，完成了电梯故障参数的接入，针对不同电梯品牌的故障参数，将其归一到统一的故障参数定义标准中，供后台系统使用。除了对电梯自身状态的检测，安全网关还实现了对电梯周边环境的监测，包括电梯井温湿度、机房温湿度等。所有监测数据和视音频信息通过设备中内嵌的3G设备或者以太网传输到监控中心。

系统设计理念

　　终端设备功能

　　电梯端监控终端采用AC220V/DC12V给系统供电，并采用后备电池备用供电回路。日常记录电梯运行状况及统计，检测电梯故障及困人等事故，通过3G、Wifi或者有线网络传输数据，实现电梯定位，提供视频对话功能;同时提供预留I/O接口方便后续升级和功能扩展。终端系统图如图2所示。

图2  终端设备系统图

　　终端采用工业AC220V/DC12V模块，抗干扰能力强，使用范围宽，达到国家电磁认证，通用性强，技术成熟，性价比比较高，能够达到电梯仪表电源方面的标准。采用铅酸电池及充电管理，在停电时候，能够迅速切换提供后备电源，同时铅酸电池在撞击和高温时，不会爆炸和起火，避免火灾、爆炸隐患。采用3G无线通讯模块，无线传输视频、音频及通讯数据。利用SD卡，保存运行参数、媒体发布视频、政府公益宣传视频、困人安抚指导视频和音频数据、求救记录，人员状况及其他状况记录等。设计人体红外感应功能，针对高温天气下困人环境的人体的热感应功能。

　　数据传输系统

　　电梯安全网关支持了多种网络传输制式，包括中国电信EVDO网络、中国联通WCDMA、中国移动TDS-CDMA等3G网络;也可以采用有线网络以及有线和wifi融合等方式;系统同时向下兼容2G网络环境，可在3G网络信号未能覆盖的区域平滑切换到2G网络模式工作。

图3  体系平台数据传输网络拓扑图

　　电梯安全网关能根据无线网络视频传输的特殊环境进行优化，调整网络传输协议，并对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。系统网络拓扑图如图3所示。

　　软件管理平台

　　系统的软件部分主要分为3个子系统：电梯安全运行监控及报警系统、流媒体发布系统、存储系统。电梯安全运行监控及报警系统用于监控电梯的运行、发生故障的报警，分为处置中心、电梯维保单位、电梯使用单位3级、多点平台，由于电梯维保单位监控电梯存在隐私权的问题，而电梯使用单位又无法保证使用平台全天候正常使用，故而原则上所有的运行数据、故障时的音视频数据全部保存于处置中心，另2级平台只可以查询处置中心授权的信息、数据。当电梯发生紧急情况时，处置中心第一时间通过电梯安全运行监控及报警系统对故障现场情况进行监视，视现场情况确定处理方案。流媒体发布系统用于当电梯发生紧急情况时，处置中心与被困乘客进行双向音视频交流时对音视频数据进行处理。存储系统嵌入于电梯安全运行监控及报警系统和流媒体发布系统内，对电梯平时运行数据、紧急情况时的音视频数据进行存储。

　　网络安全

　　网络安全包括物理的和逻辑的网络安全。系统可根据不同区域内安全等级的不同采取相应的安全策略，采用防火墙、路由器、前置机等措施隔离内外网数据流实现事前管理，并通过入侵检测软件、系统日志分析等实现事后管理。

　　采用数据加密。对关键敏感信息(如用户口令，数据交换文本等)都进行加密处理，将加密后的密文在网络中传输，并由接收方解密后分析原始数据。对于用户口令等信息，直接将密文在数据库中存储，保证了数据库存储层的安全性。

　　采取日志及安全审计。通过详细记录用户的操作过程，生成用户操作的日志文件。安全审计信息是电子举证的重要手段，能够用于追查网络攻击和泄密行为。另外，通过数据库管理系统本身的审计功能，在SQL语句层面上记录数据库变化的过程，辅助追踪其他方式的数据库越权操作行为。

　　数据存储及备份。系统采用了大容量基于SAN结构的磁盘阵列系统，所有数据集中统一存储。对于系统运行过程中产生的大量数据，选用备份管理软件进行定期数据备份。另外，通过市政府的远程灾备系统进行数据备份。

应用成效

　　要构建“和谐浙江，品质杭州”，就要建立并逐步完善城市电梯的安全保障体系，控制在用电梯的故障率，电梯出现故障后能对人员实施及时救援。在杭州公共场所、住宅等使用的电梯上配置电梯安全运行监控装置，依靠物联网技术，可以实现对电梯故障的实时监控。通过一年半的运行，杭州市实现了随时掌握电梯困人信息，及时第一发出指令，有效实施救援，大大提高了政府监管部门对电梯应急处置的效率。

　　杭州市电梯应救援指挥体系的建设，基本实现了“智慧杭州、智慧城市”的几大特性：

　　先进性——采用了先进的概念、技术和方法，结合面向对象的设计思路，综合数据集成的先进技术，应用流行管理理论，为用户提供直观易用的控制、故障应对、救援综合解决方案。

　　易维护性——提供了灵活的组织机构、用户权限、数据备份/恢复、数据追踪、数据整合、应用回退等管理工具，采用模块式组合，极大地方便了系统维护工作。

　　适用性——提供了可靠合理的功能和输入/输出接口，适用于不同的环境。系统可以根据不同型号的电梯进行灵活的选择配置，将不同品牌、型号的电梯集成在一个系统内。

　　集成性——充分考虑到信息、功能、系统集成的需要。将远程通话、远程电梯控制、远程视频控制、故障分析、远程控制等系统相连接、集成到一套系统中。

　　安全性——系统完全独立，自备电源不与其他系统有任何交叉，运行可靠、安全，从应用角度对系统安全和数据安全进行保护;视频监视系统在电梯正常时不起作用，当电梯故障或控制室发出指令时才可进行视频控制并同步录像，保障乘客隐私。

　　共享性——实现了横向部门间的硬、软件资源的共享与利用。在充分利用现有设备、网络、软件、数据的基础上，加强了与各行政职能机构的互联和数据共享，实现了音视频监控信息与公安等部门共享，媒体发布平台可为杭州市政府各部门提供服务。

　　指挥平台在实现应急指挥的同时，通过对监控数据的数据挖掘，能够及时掌握电梯维保单位的维保质量，作为杭州市电梯维保单位分级评分的依据;实现了根据电梯自身的特点和监管部门对其管理的重要性，提供设置维保人员考勤系统模块，真正使电梯每15天1次的日常维护保养得到保证，有效提供了监管部门对电梯维保单位的监管手段。

　　编辑 韩 颖