【摘要】多功能網(wǎng)關(guān)基于Linux系統(tǒng)開發(fā)，集電梯數(shù)據(jù)采集、協(xié)議轉(zhuǎn)換、網(wǎng)絡(luò)傳輸功能于一體。其運行獨立的操作系統(tǒng)，功能更強大，可擴展性強。通過軟路由技術(shù)實現(xiàn)給其他設(shè)備提供外部網(wǎng)絡(luò)；支持網(wǎng)線上網(wǎng)，在可以提供寬帶的電梯機房，可以直接利用寬帶與遠(yuǎn)端服務(wù)器通訊；支持全網(wǎng)通4G、2G、WIFI方式接入Internet。該多功能網(wǎng)關(guān)既可以兼容傳統(tǒng)小區(qū)組網(wǎng)方式架構(gòu)，又支持語音視頻應(yīng)用，支持操作器調(diào)試接口，方便現(xiàn)場查詢數(shù)據(jù)傳輸狀態(tài)、網(wǎng)絡(luò)連接狀態(tài)、設(shè)置參數(shù)以及網(wǎng)絡(luò)測試，目前已在電梯星辰物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中成功應(yīng)用。

1電梯星辰物聯(lián)網(wǎng)概述

《中華人民共和國特種設(shè)備安全法》已于2014年1月1日正式生效。要全面實施特種設(shè)備安全法的各項具體條款，依靠傳統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)以及管理方式很難實現(xiàn)，必須要有新的技術(shù)手段進行處理。部分地區(qū)已制定地方標(biāo)準(zhǔn)，并強制要求電梯標(biāo)配物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，比如：重慶、杭州、南京、無錫；北京、福州等城市已開展試點工作，上海市也已立法，GB/T24476的出臺也體現(xiàn)出國家多電梯物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化工作的重視。

近年來，物聯(lián)網(wǎng)所涉及的相關(guān)技術(shù)（安全技術(shù)、通信技術(shù)、傳感技術(shù)等）已經(jīng)相當(dāng)成熟，為電梯物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展提供了技術(shù)基礎(chǔ)。物聯(lián)網(wǎng)涉及的行業(yè)已經(jīng)很多，遍及智能物流、智能交通、智能電網(wǎng)、環(huán)境監(jiān)測、車聯(lián)網(wǎng)、特種設(shè)備的壓力容器物聯(lián)網(wǎng)等，這些行業(yè)的物聯(lián)網(wǎng)相對成熟，為電梯物聯(lián)網(wǎng)的推廣提供了可循的路徑。

電梯星辰物聯(lián)網(wǎng)以電梯制造單位為核心，為電梯制造單位、電梯運營使用單位、電梯維護保養(yǎng)單位搭建起了一條獲取電梯信息的有效途徑，并使上述所列問題都迎刃而解。電梯星辰物聯(lián)網(wǎng)全面保障“安全法”的各條順利執(zhí)行，是實施特種設(shè)備安全法的有效途徑。

電梯星辰物聯(lián)網(wǎng)實時監(jiān)控功能模塊、故障判斷模塊、作業(yè)時間抓取模塊、安全隱患診斷模塊、信息自動提醒模塊、一梯一檔管理模塊、統(tǒng)計分析模塊、24小時數(shù)據(jù)/視頻監(jiān)控模塊、同時兼容垂直升降梯和扶梯功能、多媒體LCD屏模塊、多平臺APP模塊都已成功上線，并在持續(xù)使用和更新中。

2多功能網(wǎng)關(guān)開發(fā)背景

電梯星辰物聯(lián)網(wǎng)按適用范圍和應(yīng)用場合分為基礎(chǔ)版、標(biāo)準(zhǔn)版及旗艦版。不同版本滿足不同應(yīng)用需求，基礎(chǔ)版和標(biāo)準(zhǔn)版主要適用于小數(shù)據(jù)量傳輸需求，不適合需語音視頻對講場合，而目前的電梯物聯(lián)網(wǎng)市場需求已不僅僅局限于基礎(chǔ)數(shù)據(jù)傳輸與處理，語音視頻也逐漸成為標(biāo)準(zhǔn)配置功能，且已被加入多地地方標(biāo)準(zhǔn)中，多功能網(wǎng)關(guān)應(yīng)運而生。

2.1基礎(chǔ)版

圖1基礎(chǔ)版電梯星辰物聯(lián)網(wǎng)

該方案特點：

（1）通過結(jié)點和網(wǎng)關(guān)組成小區(qū)無線局域網(wǎng)，如圖1所示

（2）小區(qū)無線局域網(wǎng)支持自組網(wǎng)，組網(wǎng)一次即可永久網(wǎng)絡(luò)保持（3）超低網(wǎng)絡(luò)流量，N臺電梯組成小區(qū)無線局域網(wǎng)后再入網(wǎng),只產(chǎn)生一個數(shù)據(jù)流量，通訊成本降至原先的1/N

該適用范圍：

（1）適用于基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集傳輸，適用于不需要語音視頻傳輸場合（2）適用于需要組建本地局域網(wǎng)場合

2.2標(biāo)準(zhǔn)版

圖2標(biāo)準(zhǔn)版電梯物聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖

該方案特點：

（1）數(shù)據(jù)傳輸單元與終端一對一方式通訊，如圖2所示

（2）數(shù)據(jù)傳輸單元滿足國標(biāo)對數(shù)據(jù)采集的要求

（3）安裝使用方便

（4）支持遠(yuǎn)程升級

該方案使用場合：

（1）點對點通訊場合

（2）要求安裝簡易場合

2.3旗艦版

越來越多的地方標(biāo)準(zhǔn)要求電梯配備物聯(lián)網(wǎng)，并要求物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)具備語音對講和視頻監(jiān)控功能。市場需求電梯物聯(lián)網(wǎng)需集成語音通話、視頻監(jiān)控、轎廂LCD大屏、屏幕素材管理等功能，因此需要有功能更強大的終端設(shè)備滿足上述要求，多功能網(wǎng)關(guān)在兼容基礎(chǔ)版和標(biāo)準(zhǔn)功能的基礎(chǔ)上，如圖3所示，又能適用于需要語音對講和視頻傳輸?shù)膱龊?，如圖4所示。

2.3.1非語音視頻應(yīng)用場合

圖3多功能網(wǎng)關(guān)滿足基礎(chǔ)版和標(biāo)準(zhǔn)版功能示意圖

該方案特點：

（1）隔離CAN、RS485、RS232采集電梯數(shù)據(jù)

（2）支持2G、4G全網(wǎng)通、以太網(wǎng)、WiFi等網(wǎng)絡(luò)接入方式

（3）支持小區(qū)組網(wǎng)

該方案適用范圍：

（1）機房具備以太網(wǎng)或WIFI網(wǎng)絡(luò)時可直接通過該設(shè)備入網(wǎng)

（2）機房2G信號較弱時，可通過該設(shè)備4G（支持移動、聯(lián)通、電信）入網(wǎng)

2.3.2語音視頻應(yīng)用場合

圖4多功能網(wǎng)關(guān)實現(xiàn)語音視頻功能示意圖

該方案特點：

（1）音頻處理終端置于轎頂，由HDMI驅(qū)動多媒體顯示屏，支持監(jiān)控攝像頭接入

（2）多媒體顯示屏可播放視頻廣告、顯示實時樓層、顯示電梯實時運行速度。集成屏載麥克風(fēng)和屏載攝像頭以及觸摸呼救按鍵，可實現(xiàn)一鍵與遠(yuǎn)程監(jiān)控中心實時音視頻對講。

（3）若選擇監(jiān)控攝像頭（可支持模擬監(jiān)控攝像頭和USB監(jiān)控攝像頭），可實現(xiàn)監(jiān)控攝像頭與屏載攝像頭的平臺切換。

（4）轎頂音頻處理終端具備WIFI功能，可以為轎廂被困人員提供可用的WIFI網(wǎng)絡(luò)。

（5）機房多功能網(wǎng)關(guān)與轎頂音視頻處理終端采用電梯隨纜傳輸設(shè)備進行通訊，井道傳輸線可采用井道照明線或雙絞線，無需額外布線。

（6）轎頂音視頻處理終端可存儲本地視頻72h。

（7）多媒體顯示屏可遠(yuǎn)程更新素材與程序升級。

該方案適用范圍：

（1）需要配備多媒體顯示屏場合

（2）需要音視頻對講場合

3多功能網(wǎng)關(guān)硬件組成

多功能網(wǎng)關(guān)硬件資源豐富，2路高速ADC（Analog-to-DigitalConverter），滿足需要模擬量采集場合，如網(wǎng)關(guān)電源檢測；1路隔離CAN，提供與外設(shè)如電梯控制器CAN方式通訊；一路電源輸入，支持12~24VDC輸入；1路隔離RS485提供與外設(shè)如電梯控制器RS485方式通訊；3路RS232接口提供與電梯控制器通訊口、DEBUG接口以及手持操作器接口；2路帶隔離變壓器的以太網(wǎng)口，1路專門連接軟路由外設(shè)，1路專門用于連接寬帶；1路TF卡接口用于現(xiàn)場更新網(wǎng)關(guān)應(yīng)用程序；1路OTG（On–The-Go）MiniUSB用于底層和應(yīng)用程序雙升級。

全網(wǎng)通模塊大大降低由于運營商網(wǎng)絡(luò)基站覆蓋問題導(dǎo)致聯(lián)網(wǎng)失敗問題；當(dāng)選擇WEN（wirelesselevatornetwork）模塊時，網(wǎng)關(guān)即能兼容小區(qū)組網(wǎng)方式；ADC提供網(wǎng)關(guān)掉電檢測接口，模擬量輸入采集后備電源應(yīng)急輸出電源，通過網(wǎng)關(guān)軟件邏輯處理判斷終端是否處于掉電狀態(tài)，滿足各地標(biāo)中對于終端掉電狀態(tài)的檢測；RS232接口既能采集電梯狀態(tài)數(shù)據(jù)，又支持串口方式多媒體顯示屏接入。

在音視頻配置場合，網(wǎng)關(guān)與轎頂音視頻處理終端采用電梯隨纜傳輸設(shè)備進行通訊，井道傳輸線可采用井道照明線或雙絞線，無需額外布線。

4多功能網(wǎng)關(guān)軟件功能

4.1主要功能

（1）電梯數(shù)據(jù)采集：

支持RS232/RS485/CANBUS方式與主板通訊，兼容了所有主板的通訊接口，針對不同接口的主板進行配接。

（2）協(xié)議轉(zhuǎn)換

將私有協(xié)議轉(zhuǎn)換成電梯星辰物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。

（3）文件下載

支持HTTP方式從文件服務(wù)器下載文件到本地。

（4）數(shù)據(jù)傳輸

接收遠(yuǎn)端服務(wù)器數(shù)據(jù)、將本地數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)竭h(yuǎn)端服務(wù)器。集成DTU的功能，支持2G、全網(wǎng)通4G、寬帶及WIFI方式聯(lián)網(wǎng)

（5）文件單播

支持通過專有協(xié)議將多功能網(wǎng)關(guān)從服務(wù)器下載的媒體文件通過單播方式傳輸?shù)骄钟蚓W(wǎng)中的各個結(jié)點。

（6）心跳包管理

為保持服務(wù)器與多功能網(wǎng)關(guān)長連接以及方便服務(wù)器標(biāo)示局域網(wǎng)，多功能網(wǎng)關(guān)提供心跳維持功能，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)無數(shù)據(jù)收發(fā)持續(xù)40秒之后，啟動心跳包交互機制，維持鏈路長連接。

（7）LED狀態(tài)指示

6個LED指示當(dāng)前多功能網(wǎng)關(guān)工作狀態(tài)，為安裝、調(diào)試及排查問題提供直觀依據(jù)。

（8）以太網(wǎng)口獲取網(wǎng)絡(luò)連接

多功能網(wǎng)關(guān)可以通過網(wǎng)口eth1接入路由器或交換機的LAN口獲取網(wǎng)絡(luò)，從而不用無線通信模塊，直接通過有線上網(wǎng)和遠(yuǎn)端服務(wù)通訊。也可以通過帶有中繼功能的無線路由器，將WiFi信號轉(zhuǎn)到網(wǎng)口網(wǎng)絡(luò)輸出，實現(xiàn)外網(wǎng)連接。

（9）網(wǎng)絡(luò)路由

多功能網(wǎng)關(guān)具有軟路由功能，可以將到eth0口數(shù)據(jù)路由到4G模塊或者eth1提供的網(wǎng)絡(luò)上，eth0接網(wǎng)線或電力線載波模塊，為其他終端設(shè)備（如轎頂智能終端/物聯(lián)網(wǎng)LCD屏）提供網(wǎng)絡(luò)連接。

（10）網(wǎng)絡(luò)診斷

該多功能網(wǎng)關(guān)使用在WEN小區(qū)組網(wǎng)的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中，可以診斷局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性，并報告異常結(jié)點號。

（11）局域網(wǎng)測試

提供故障測試/困人測試，方便現(xiàn)場調(diào)試。

（12）多通道服務(wù)器連接

提供多個通道分別與多個服務(wù)器通訊。

（13）下發(fā)電梯狀態(tài)數(shù)據(jù)

    多功能網(wǎng)關(guān)的JP8端口可以接定向WiFi的串口，給轎廂內(nèi)LCD屏下發(fā)電梯狀態(tài)信息；eth0標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)口這可以通過網(wǎng)線或者PLC電力線載波模塊給轎內(nèi)多媒體LCD屏下發(fā)電梯實時運行狀態(tài)、當(dāng)前提速、高度數(shù)據(jù)。

（14）支持視頻/語音信號傳輸

4.2關(guān)鍵功能

4.2.1智能聯(lián)網(wǎng)

網(wǎng)關(guān)在撥號上網(wǎng)、寬帶聯(lián)網(wǎng)過程中設(shè)計了嚴(yán)格聯(lián)網(wǎng)步驟，聯(lián)網(wǎng)過程每一環(huán)節(jié)都被記錄，每一環(huán)節(jié)環(huán)環(huán)相扣，保證聯(lián)網(wǎng)的嚴(yán)謹(jǐn)和準(zhǔn)確，并輸出聯(lián)網(wǎng)診斷信息供調(diào)試員分析；聯(lián)網(wǎng)環(huán)節(jié)后續(xù)設(shè)置了網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)監(jiān)視環(huán)節(jié)，因移動網(wǎng)絡(luò)易受干擾，當(dāng)出現(xiàn)異常事件時，網(wǎng)關(guān)能記錄該事件，并根據(jù)異常事件類型并對應(yīng)跳轉(zhuǎn)到指定環(huán)節(jié)重新聯(lián)網(wǎng)，確保聯(lián)網(wǎng)環(huán)節(jié)形成閉環(huán)。

4.2.2軟路由功能

軟路由實現(xiàn)方式有多種，多功能網(wǎng)關(guān)采用Iptable實現(xiàn)雙網(wǎng)卡的NAT（NetworkAddressTranslation）功能。首先開啟IP轉(zhuǎn)發(fā)功能，然后清除Iptable表、IptableNAT表，將內(nèi)網(wǎng)IP偽裝成外網(wǎng)IP以連接到Internet，最后開啟IP轉(zhuǎn)發(fā)功能。

網(wǎng)關(guān)的eth0接口專門預(yù)留外圍設(shè)備如電力線載波設(shè)備、語音視頻傳輸設(shè)備通過此接口，借助網(wǎng)關(guān)內(nèi)部的軟路由功能，將eth0接口的數(shù)據(jù)路由至公網(wǎng)上。

4.2.3調(diào)試功能

電梯狀態(tài)查看功能：現(xiàn)場安裝人員若需要查看當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)的電梯監(jiān)控效果，可通過手持操作器連接多通道網(wǎng)關(guān)查詢電梯的運行狀態(tài)：顯示樓層、運行方向、自動/檢修狀態(tài)、故障/正常門鎖，每頁面顯示5臺電梯狀態(tài)，通過向上鍵或向下鍵進行切換，最大支持50臺電梯。

結(jié)點在線狀態(tài)查看：在線用*表示，離線用-表示，并顯示總在線個數(shù)，最大支持50個結(jié)點?，F(xiàn)場安裝人員若需要查看所裝的結(jié)點是否都已經(jīng)在線，通過手持操作器可以清晰查看當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)中結(jié)點的在線狀態(tài)。

局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)測試：壓力測試，測試局域網(wǎng)中無線網(wǎng)絡(luò)是否符合要求，并列出測試失敗結(jié)點號。安裝人員最關(guān)心的是，現(xiàn)場局域網(wǎng)是否已經(jīng)穩(wěn)定，確保安裝人員離開現(xiàn)場之后，網(wǎng)絡(luò)還能正常工作。此菜單提供局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)測試功能，通過量化的指標(biāo)判斷當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)是否符合穩(wěn)定性要求，并提示測試結(jié)果，若測試失敗，則列出當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定的結(jié)點號，方便安裝人員排查。

局域網(wǎng)故障報警測試：現(xiàn)場安裝完成之后，需要確定現(xiàn)場電梯故障時（現(xiàn)場測試時制造故障），網(wǎng)絡(luò)能否正確送出故障報警信號到網(wǎng)關(guān)；通過局域網(wǎng)故障測試功能，用戶可方便判斷故障報警功能能否實現(xiàn)。

局域網(wǎng)困人報警測試：現(xiàn)場安裝完成之后，需要確定現(xiàn)場電梯困人時（測試現(xiàn)場制造困人故障時），網(wǎng)絡(luò)能否正確送出困人信號到網(wǎng)關(guān)；通過局域網(wǎng)困人測試功能，用戶可方便判斷困人報警功能能否實現(xiàn)。

5結(jié)束語

電梯星辰物聯(lián)網(wǎng)充分利用了的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與無線通訊技術(shù)，采用先進的組網(wǎng)技術(shù)，提供不同場合對應(yīng)的解決方案，給電梯各相關(guān)利益方都帶來極大的利益。多功能網(wǎng)關(guān)在電梯物聯(lián)網(wǎng)中的使用既滿足傳統(tǒng)電梯物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集與傳輸?shù)男枨?，同時也滿足語音對講、視頻傳輸?shù)却髷?shù)據(jù)傳輸。其簡單的配置、智能穩(wěn)定的聯(lián)網(wǎng)性能、豐富的網(wǎng)絡(luò)/外設(shè)接口、強大的處理能力在電梯物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中有一定的推廣作用。