摘要:近些年,我国的科学技术水平不断进步,目前,智慧电梯是未来电梯发展的趋势,而信息平台则是支撑智慧电梯综合信息系统建设重要基础,为了充分利用计算和存储资源,论文分析了电梯智慧系统的建设要求和现状,分析了云计算关键技术及对智慧电梯综合应用系统管理的应用特点,设计了智慧电梯综合应用系统云平台架构,并给出实现案例。
关键词:云计算;智慧电梯;综合应用系统
引言
近年来传感器、无线通信、大数据、云计算等新兴技术发展迅猛,将其集成应用于电梯的运行监控管理,形成一个基于物联网的系统,能够统一管理全区甚至全市的电梯。这将从根本上解决电梯的运行、维保和应急处理问题。
1系统功能设计
智慧电梯控制系统通过智慧电梯数据采集器来监控电梯各个部件的运行状态和生命周期,可通过平层光电开关检测楼层,轿厢开关门状态,以及电梯的运行速度、运行电流、井道安全开关的状态等等;同时,智慧电梯控制系统采用AI摄像头监控轿厢内的画面。智慧电梯数据采集器将采集的电梯运行数据、故障信息、电梯地理位置、乘客人数、乘客乘梯动作(不文明行为)、乘客基本信息(年龄、性别)等数据通过RS-485、RS-232等有线通信方式发送给基于ARM的嵌入式控制系统。ARM控制器通过RJ45网口、Wi-Fi和4G等3种网口通讯方式将接收到的电机转速、电梯运行数据、故障报警等数据传输到云平台。
智慧电梯远程监控管理平台接收智慧电梯数据采集器上传电梯运行状态数据,并存储在电梯运行情况数据库中;接收视频异行为常识别结果存储在异常行为数据库中;接收用户通过云门户(通过网站或APP)发来查看请求,并进行警告信息通知;接收电梯运营方发来的如远程操作指令;管理用户、管理员(电梯生产方、电梯运营方)人员信息;通过对电梯运行的历史和实时数据进行数据挖掘,进而对电梯运行安全进行故障诊断和故障预测,并实时通过网络通信推送到云门户中电梯管理界面。
2电梯综合信息系统云计算平台关键技术
2.1数据中心管理
考虑到电梯综合应用系统的系统众多,数据信息较多且耦合性大,经常出现跨业务应用的数据交换。云计算平台良好的数据中心管理能力,能够对根据信息资源的要求配置硬件资源,一致性的资源保障了底层平台的可靠性。数据中心具有自治性、规模性、可扩展性。构建智慧电梯综合应用系统云平台,需要采用高性价比的存储和应用服务器等组成的可拓展的云资源,实施数据中心的管理功能。
2.2数据存储与处理技术
电梯综合系统中,除了存储于结构数据库中的结构化数据,也有语音、图片、视频等非结构化数据,且数据资源随着设备规模的变大而递增。云计算架构采用分布式存储方式来管理和存储数据,通过冗余存储与高可靠性软件的方式来保证数据的可靠性。这样既兼顾系统的I/O性能,提高了系统访问效率,又要保证文件系统可操作性,提高了系统访问的可靠性。
2.3虚拟化技术
为了实现基础设施服务的按需分配,满足电梯综合应用系统中诸如检验系统、监察系统、维保系统等的多应用需要,虚拟化技术成了另一个核心技术。虚拟化技术具有资源分享、资源定制、细粒度资源管理的特点,虚拟化技术成为实现云计算资源池化和按需服务的基础。
2.4嵌入式系统硬件设计
智慧电梯数据采集器采用嵌入式控制系统,与外部电梯部件传感器进行数据交互,主要部件有曳引机、控制柜、平层光电开关、门锁开关、井道安全开关、称重装置、门保护装置和其它经过SIL等级认证的电梯安全装置。智慧电梯数据采集器预留有CAN-BUS、RS-485、RS-422与各个部件或传感器进行通讯。
2.5监控单元
监控单元是传感器和辅助设备的统称,由机房设备、轿厢外设备和轿厢内设备构成。其中,机房设备主要负责实时地采集电压和电流信息,计算电梯功率及能耗并定时发送电梯能耗信息,检测故障,产生故障代码,记录故障点前后数据,并主动通过无线网络向轿厢下位处理器报警;轿厢外设备主要负责实时地采集电梯的位置信息,当电梯楼层变化时向轿厢下位处理器发送楼层信息;轿厢内设备主要负责探测电梯门的开关状态和电梯内是否有人,当电梯门开关状态变化或电梯内有人没人状态变化时,向轿厢下位处理器发送状态更新信息,并通过USB接口传输到轿厢上位处理器。发生困人故障时,自动播放安抚音视频,安抚乘客情绪,避免危险升级;轿厢上位处理器处理轿厢下位处理器的信号和音视频信号,并通过无线网络向中控台传输数据;监控单元连接强电、视频、音频、机械开关等多种传感器,负责实时监控电机、轿厢内外设备的状态,记录轿厢内的视频,并负责与中央控制系统和手持设备的信息传输。监控单元在外接电源断电时,能自动启动后备电源,保证轿厢内的照明、传感器和通信设施正常运行。监控电梯的数据详见图1。
2.6云存储实现
目前随着电梯智慧化管理的需要发展,电梯业务系统也越来越丰富,除了常规的检验和监察系统,还有物联网系统、按需维保系统、维保监管系统等新增的应用系统,为了支撑这些业务系统的运行和统一数据库的建设要求,考虑到现有的硬件基础,一般采用Iaas模式,即将服务器的硬件资源进行虚拟化,通过灵活配置硬件资源来实现服务的灵活供给,实现电梯信息的综合管理。下面以某地电梯智慧系统的云存储平台架构为例说明。
图1电梯云计算架构物联网处理表
图2云计算平台对电梯综合信息计算分析
该方案使X-WBS的块存储方案,在性能方面进行了深度优化,对可靠性、易用性、可管理性进行了全面提升。不但可以支持数十PB级以上容量的存储资源池,也可实现成本可控的小规模水平扩展存储,整合或替代现有中端存储设施,或构建应用融合方案,支撑各种OLTP或OLAP业务应用。平台通过虚拟化技术和分布式存储技术,构建数据中心和云平台。系统共有8台物理服务器和5台存储。通过虚拟化管理,配置为12台虚拟机,用于智慧电梯综合管理系统中的检验系统、监察系统、物联网系统、按需维保系统、维保监管系统等多个业务系统及数据库,实现众多业务应有系统的部署,这样可以随着业务应用系统的增加而配置更多的虚拟机,根据各应用负载的需要情况,灵活配置服务器的资源。同时通过分布式存储技术,实现存储的协调管理。经过分布式存储部署后,考虑到容灾备份,实际可用存储资源为5T。通过平台上可以实时监管存储状态、资源使用情况。各种应用服务和资源管理均正常,验证了方案的可行性。系统管理见图2、图3、图4。
图4云平台资源状态
结语
云计算技术是解决智慧电梯综合应用系统的关键技术,为电梯信息化系统的智慧化建设提供了技术支撑和新的设计思路,有利于进一步提高综合系统的设计和处理能力,为综合监管提供信息化和大数据的支撑。论文通过实例展示云计算技术在电梯综合监管系统中的应用,提出了特种设备领域的云计算解决方案,创新了系统构建模式。
参考文献
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