CN107689978A - 一种基于云服务器的电梯远程监控*** - Google Patents

一种基于云服务器的电梯远程监控*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于云服务器的电梯远程监控***，它包括子电梯监测单元、云服务器和监控平台，所述的子电梯监测单元包括采集终端、报警模块、语音安抚模块、MCU微控制器、4G通信模块、网络端口模块和电源。所述的子电梯监测单元和云服务器通过4G网络和以太网建立传输通道，云服务器和监控平台相连，采集终端、报警模块、语音安抚模块、4G通信模块、网络端口模块和电源与MCU微控制器相连。通过上述方案并采用虚拟IP技术，监管人员使用手机、PC作为终端访问监控***，实现电梯运行状态的远程实时监测、数据存储和故障预警，同时该***不仅具有良好的交互性，而且功耗低、运行稳定可靠，具有很高的推广价值。

Description

一种基于云服务器的电梯远程监控***
技术领域
本发明涉及一种基于云服务器的电梯远程监控***，属于电梯的远程监控技术领域。
背景技术
云服务器(Elastic Computer Service，ECS)即云主机，是一种处理能力可弹性伸缩的计算服务，提供可调整的云主机配置，其管理方式比物理服务器更简单高效。内置冗余的共享存储和智能备份，物理服务器失败可在几分钟内自动恢复；服务器的硬件配置可以根据需要灵活配置与扩展，如CPU、内存、带宽、SSD数据盘；集中管理，性能超强；租用价格低于传统服务器，具有快速供应和部署能力，因此，广泛应用于用户群体庞大的领域。
由于电梯数量巨大，分布广泛，网关就需要大量的IPv4地址，但随着全世界Internet用户群的迅速增长， Internet正面临着IPv4地址资源稀缺的问题，虚拟IP技术的出现，它一方面可以大幅度增加内部网络的安全性，另一方面可以解决IPv4地址紧张的问题。
随着高层建筑的大量涌现，电梯深入了我们的日常生活中，给人们的生活提供了舒适、快捷便利的服务，但近几年电梯事故频繁出现，给人们造成了恐慌，因此电梯运行的安全性、平稳性和舒适性越来越为人们所重视。现有的电梯远程监控***如中国专利申请第201410473109.7公开的“电梯远程监控***”，远程监控终端能够实时采集电梯数据并上传至远程监控服务器，但该服务器不能灵活配置，适用的用户群体规模有限；再如中国专利申请第201510138001.7公开的“一种基于物联网的电梯健康监测***及监测方法”采用上位机进行监测，虽然能够对电梯运行状态信息进行采集，但不能形成一个有效的管理平台而无法进行实时监测电梯运行状态信息。
发明内容
本发明的主要目的是克服现有技术的缺点，提供一种基于云服务器的电梯远程监控***，采用虚拟IP技术，监管人员使用手机、PC作为终端访问监控***，实现电梯运行状态的远程实时监测、数据存储和故障预警，有效地保证了电梯运行的安全性。
为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案为：一种基于云服务器的电梯远程监控***，包括子电梯监测单元、云服务器和监控平台，所述的子电梯监测单元包括采集终端、报警模块、语音安抚模块、MCU微控制器、4G通信模块、网络端口模块和电源。子电梯监测单元和云服务器通过4G网络和以太网建立传输通道，云服务器和监控平台相连，采集终端、报警模块、语音安抚模块、4G通信模块、网络端口模块和电源与MCU微控制器相连。
所述的采集终端是由温湿度传感器、平层传感器、极限传感器、基站传感器、门磁传感器、速度传感器、红外传感器和摄像头组成，它们用于采集电梯运行状态信息和摄取电梯内的视频。
所述的4G通信模块将采集终端中各种传感器采集到的电梯运行状态信息经4G网络传给Internet，网络端口模块将摄像头摄取的视频经以太网传给Internet，再由Internet上传到云服务器。
进一步地，云服务器的硬件配置可以根据需要灵活配置与扩展，独享带宽，数据可靠性高，性能安全稳定，维护简单，升级方便，具有快速供应和部署能力，适用于庞大的用户群体。
进一步地，云服务器存储4G网络上传过来的电梯运行状态信息和以太网上传过来的摄像头摄取的视频，并进行重新组合备份，按天保存到相应的数据库中，便于监管人员日后查看电梯运行的历史记录，为电梯的故障预警、性能分析提供数据支持。
进一步地，所述的监控平台是由客户端（web）和移动终端（APP）组成。
进一步地，为了使***运行更为安全有效，所述的MCU微控制器为意法半导体的一款基于Cortex-M3 内核的高性能、低成本、低功耗的32位微控制器。
更进一步地，为了解决IP地址紧张的问题，本***采用虚拟IP技术，组网方便，遵守相应数据传输协议就可以在任意网段内转发数据，实现不受固定IP地址限制。
与现有技术相比，本发明具有下列有益效果：支持监管人员使用手机、PC作为终端访问云服务器，实现电梯运行状态的远程实时监测，数据采集存储和故障预警，当电梯故障发生时，上传故障信息，监管人员从而可以迅速准确地排除故障；采用两种数据传输方式，4G网络的使用不仅解决了电梯井道内布线的难题，同时可以进行高速高质量地数据传输，以太网解决了数据量大的视频传输问题；采用云服务器为数据处理中心以及利用云服务器存储数据并应用在电梯监控***中，运行高效、准确，便于日后数据的查询；电梯数量巨大，分布广泛，采用虚拟IP技术，解决IP地址日益紧张的问题，实现不受固定IP地址限制；该***不仅具有良好的交互性，而且功耗低、运行稳定可靠，具有很高的推广价值。
附图说明
图1是本发明***的结构示意图。
图2是云服务器socket服务端的工作流程。
图3是移动终端（APP）的工作流程。
图4是基于虚拟IP地址的数据通信组网结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
如图1所示，一种基于云服务器的电梯远程监控***，包括子电梯监测单元、云服务器和监控平台，所述的子电梯监测单元包括采集终端、报警模块、语音安抚模块、MCU微控制器、4G通信模块、网络端口模块和电源。子电梯监测单元和云服务器通过4G网络和以太网建立传输通道，云服务器和监控平台相连，采集终端、报警模块、语音安抚模块、4G通信模块、网络端口模块和电源与MCU微控制器相连。
在***运行时，通过各种传感器采集电梯运行状态信息和摄像头摄取视频，并将这些数据经串口传给MCU微控制器，采集到的电梯运行状态信息由4G通信模块经4G网络上传给Internet，摄像头摄取的视频由网络端口模块经以太网上传给Internet，再由Internet上传到云服务器，云服务器将传输过来的数据分类存储，这样监管人员通过监控平台访问云服务器来获取电梯运行状态信息，电梯监管人员分析这些状态信息，了解电梯长期运行过程中的状态及性能，预测电梯可能发生的故障，及时制定相应的维护计划，避免事故的发生，同时监管人员也可以通过所述监管平台远程设置各传感器的参数。
所述的采集终端是由温湿度传感器、平层传感器、极限传感器、基站传感器、门磁传感器、速度传感器、红外传感器和摄像头组成。温湿度不仅影响乘客乘坐电梯的舒适度，电梯故障率、寿命长短同样与它们有关，温湿度传感器采用SHT10进行温湿度测量，通过IIC的两线制串行通信电路传输数据；平层传感器安装在轿厢的轿顶上，当轿厢上下运行时，平层传感器也随着轿厢一起运动，反光组件安装在梯井内各个平层位置墙壁上，当电梯轿厢运行到站进入平层区时，反光组件即***感应器中，从而使感应器输出的电平发生变化，进而判断出电梯运行方向和平层状态；极限传感器安装于导靴的两侧上，传感器的磁铁安装于轿厢的导轨上，它用来分析电梯的冲顶和蹲底故障；基站传感器用于分析电梯所在楼层；门磁传感器可以判断出电梯门的故障状态（门到站不开、运行不关、关闭不严等）；速度传感器用于采集电梯运行速度，从而判断电梯运行是否超重和失重；红外传感器安装在电梯厢内顶部或侧壁上方，用于感知电梯是否有人乘坐，当有人进入感应范围时，红外传感器探测到人体红外光谱的变化，从而判断电梯中是否有人乘坐；摄像头用于摄取电梯内的视频，观察电梯轿厢内的状况。
所述的报警模块包括安装在楼层的声光报警器和发送故障信息的发射器，位于现场的采集终端将实时采集的电梯运行状态信息发送给MCU微控制器，然后进行相应的分析处理，一旦发现故障，立即启动报警，一方面声光报警器报警，另一方面发射器将电梯故障信息（电梯号、时间、电梯当前楼层等）发送到监控中心，监管人员对电梯的故障进行诊断，并将相应信息发送给维护人员、物业管理人员和质监局，实现多级报警，当电梯正常运行时，监控中心收集各电梯发送的运行信息并进行分析，实现故障预警。
在电梯发生故障时，所述的语音安抚模块一方面能够播放安抚语音，稳定被困人员的情绪，另一方面，监管人员可以和被困人员进行互动谈话，进而可以针对现场情况迅速实施救援活动。
所述的电源一方面能够给采集终端中的各传感器、报警模块、语音安抚模块、4G通信模块、网络端口模块和MCU微控制器供电，另一方面，在电梯死机以致无法运行时，监管人员能够通过监控平台发送重启电源指令，经云服务器和4G网络/以太网传输到MCU微控制器，重启电源，节省了时间和人力。
电梯采集数据的信息量大，MCU微控制器通过串口读取传感器采集的电梯运行状态信息和摄像头摄取的视频，因此，MCU微控制器需要较强的处理能力，为了使***运行更为安全有效，所述的MCU微控制器采用意法半导体的一款基于Cortex-M3内核的高性能、低成本、低功耗的32位微控制器。
该***中采用两种数据传输方式，4G网络传输速率达到100Mbps, 上传速度达到20Mbps，可实现高速高质量地传输语音、数据和视频图像等，4G通信模块通过USART接口与MCU微控制器相连接，要想享受运营商提供的服务，需要通过合法性认证，这是通过 SIM 卡进行的，MCU微控制器通过串口发送AT命令完成PPP拨号后，加入移动网络从而连接到Internet，并获取IP地址，然后自动搜索服务器，连接服务器并等待服务器发出指令，从而实现对其进行高速数据通信。考虑到视频的数据量大，使用4G网络接入费用高、速度慢，故视频采用以太网进行传输，网络端口模块采用配有SPI的以太网接口，与MCU微控制器的通信通过两个中断引脚和SPI来实现。
所述的云服务器的硬件配置可以根据需要灵活配置与扩展，独享带宽，数据可靠性高，性能安全稳定，维护简单，升级方便，具有快速供应和部署能力，适用于庞大的用户群体。云服务器存储4G网络上传过来的电梯运行状态信息和以太网上传过来的摄像头摄取的视频，并进行重新组合备份，按天保存到相应的数据库中，便于监管人员日后查看电梯运行的历史记录，为电梯的故障预警、性能分析提供数据支持。
如图2所示，云服务器端软件设计至关重要，它关系到底层数据能否被监控中心接收到以及监控中心能否控制底层设备。云服务器首先创建socket服务端并进入监听状态，实现对指定端口的侦听，等待MCU微控制器和移动终端（APP）的连接，建立连接后，识别并接受MCU微控制器和移动终端（APP）发送的请求，并对其请求进行服务应答、处理，最终实现各类数据的接收、发送、存储等操作，完成这项服务请求之后，回到监听状态，等待新的连接请求和客户端指令，待所有的请求完成后关闭socket，停止通信。
所述的监控平台是由客户端（web）和移动终端（APP）组成，用户通过使用手机、PC作为终端进行访问和操作，实现电梯运行状态的远程实时监测，数据采集存储和故障预警。如图3所示，移动终端（APP）作为云服务器的客户端，首先创建socket客户端主动连接云服务器并进入监控***登录界面，登录成功后，发送请求，请求得到响应后，接收来自云服务器存储的数据，并实时存储和显示电梯状态信息，所有请求完成之后，关闭连接，停止网络通信。由APP前台主界面可进入不同的页面实现不同的功能，为了减少网络拥塞，设计中采用的算法是，移动终端后台接收来自云服务器的信息后，首先进行数据分析，将数据存储至数据缓冲区，供移动终端前台相关功能界面读取。
客户端（web）采用B/S模式，电梯维护人员、物业管理人员、质监局通过自己的用户名和密码登录该监控***查询电梯运行状态信息，监管人员提交的操作信息向web服务器发出HTTP服务请求，web 服务器再向云服务器发送请求，得到响应后调用云服务器存储的数据后再将数据以HTML格式返回给客户端Web，从而实时显示电梯运行状态信息。
本发明采用了虚拟IP技术，提供了一个与特定的TCP/IP栈相关联的IP地址，这个地址不与任何实际的物理设备绑定，其组网方便，虚拟IP技术并不需要很多的合法IP，整个网络中只需服务器有合法IP身份，虚拟IP主机不能直接访问到IP网关外面的主机，也就是说，虚拟IP主机不会和同名的合法IP主机发生冲突，一模一样的虚拟IP也可以在相对独立的另一个子网中重复使用，这无疑会节省大量的IP资源。通过在租用云服务器平台上开发虚拟IP软件，并遵守相应数据传输协议就可以在任意网段内转发数据。如图4所示，客户端（MCU微控制器和监控中心计算机）发送分配虚拟IP地址的请求，虚拟IP软件在接收到请求后，给客户端分配地位等价的虚拟IP地址。
最后所应说明的是，以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精髓和范围，这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种基于云服务器的电梯远程监控***，其特征在于：包括子电梯监测单元、云服务器和监控平台，所述的子电梯监测单元包括采集终端、报警模块、语音安抚模块、MCU微控制器、4G通信模块、网络端口模块和电源，所述的子电梯监测单元和云服务器通过4G网络和以太网建立传输通道，云服务器和监控平台相连，采集终端、报警模块、语音安抚模块、4G通信模块、网络端口模块和电源与MCU微控制器相连。
2.根据权利要求1所述的一种基于云服务器的电梯远程监控***，其特征在于：所述的采集终端是由温湿度传感器、平层传感器、极限传感器、基站传感器、门磁传感器、速度传感器、红外传感器和摄像头组成，它们用于采集电梯运行状态信息和摄取电梯内的视频。
3.根据权利要求1所述的一种基于云服务器的电梯远程监控***，其特征在于：所述的4G通信模块将采集终端中各种传感器采集到的电梯运行状态信息经4G网络传给Internet，网络端口模块将摄像头摄取的视频经以太网传给Internet，再由Internet上传到云服务器。
4.根据权利要求1所述的一种基于云服务器的电梯远程监控***，其特征在于：所叙的云服务器的硬件配置可以根据需要灵活配置与扩展，独享带宽，数据可靠性高，性能安全稳定，维护简单，升级方便，具有快速供应和部署能力，适用于庞大的用户群体。
5.根据权利要求4所述的一种基于云服务器的电梯远程监控***，其特征在于：所述的云服务器存储4G网络上传过来的电梯运行状态信息和以太网上传过来的摄像头摄取的视频，并进行重新组合备份，按天保存到相应的数据库中，便于监管人员日后查看电梯运行的历史记录，为电梯的故障预警、性能分析提供数据支持。
6.根据权利要求1所述的一种基于云服务器的电梯远程监控***，其特征在于：所叙的监控平台包括客户端（web）和移动终端（APP）。
7.根据权利要求1所述的一种基于云服务器的电梯远程监控***，其特征在于：所述的MCU微控制器为意法半导体的一款基于Cortex-M3 内核的高性能、低成本、低功耗的32位微控制器。
8.根据权利要求1所述的一种基于云服务器的电梯远程监控***，其特征在于：所述的***采用了虚拟IP技术，组网方便，遵守相应数据传输协议就可以在任意网段内转发数据，实现不受固定IP地址限制，解决了IP地址紧张的问题。
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