沈凌

摘 要：電梯物聯(lián)網(wǎng)的興起與發(fā)展，參照其他行業(yè)的智能化發(fā)展進(jìn)程，發(fā)現(xiàn)其在運(yùn)行過(guò)程中暴露很多問(wèn)題，比如很多感知層的通訊接口及協(xié)議之間缺乏統(tǒng)一性，難以把不同接口的感知設(shè)備整合至互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中，且伴隨物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的改進(jìn)，系統(tǒng)建設(shè)成本也相應(yīng)提升，以上問(wèn)題在很多智能子系統(tǒng)中均有體現(xiàn)。本課題以電梯系統(tǒng)為背景，規(guī)劃了一個(gè)拓展的分布式物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)，以應(yīng)對(duì)電梯系統(tǒng)內(nèi)不同傳感層設(shè)備對(duì)接入互聯(lián)網(wǎng)或其他網(wǎng)絡(luò)的要求。

關(guān)鍵詞：電梯;物聯(lián)網(wǎng);智能網(wǎng)關(guān);設(shè)計(jì)研究

1 電梯物聯(lián)網(wǎng)智能網(wǎng)關(guān)結(jié)構(gòu)

為實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管理數(shù)據(jù)、全面貫徹落實(shí)安全法、多角色共同管理電梯等多項(xiàng)功能，在設(shè)計(jì)電梯物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)涵蓋諸多門戶，比如整體企業(yè)、物業(yè)企業(yè)、維保企業(yè)等，并且該系統(tǒng)對(duì)整個(gè)底層到應(yīng)用層進(jìn)行有效分割。

本文主要涉及到小區(qū)網(wǎng)絡(luò)層內(nèi)通訊網(wǎng)關(guān)與DTU的創(chuàng)新涉及，其是通訊網(wǎng)關(guān)與DTU的整合體，更具智能性。在電梯物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中，通訊網(wǎng)關(guān)與DTU扮演“大腦”角色，其安穩(wěn)性決定著整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。

2 分布式冗余網(wǎng)關(guān)

分布式系統(tǒng)是由數(shù)個(gè)相互銜接的處理資源構(gòu)成的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其能夠在整個(gè)系統(tǒng)的調(diào)控下共同執(zhí)行相同任務(wù)，很少依賴于集中式的流程、數(shù)據(jù)或硬件進(jìn)行。以上資源在地理上是呈相鄰式或零散化分布。分布式系統(tǒng)潛在的共同特征是場(chǎng)地分布、數(shù)據(jù)分布、硬件平臺(tái)與應(yīng)用平臺(tái)多元化。

以上是分布式的一般概念，屬于較為廣義的概念。而對(duì)于相同電梯機(jī)房?jī)膳_(tái)或數(shù)臺(tái)并聯(lián)的電梯而言，分布式的概念則更為局域化，且具有相對(duì)獨(dú)立性[1]。局域化是指分布式數(shù)據(jù)的傳導(dǎo)只限于相同機(jī)房中兩臺(tái)或數(shù)臺(tái)設(shè)備之間;相對(duì)獨(dú)立性是指在同一機(jī)房?jī)?nèi)數(shù)臺(tái)網(wǎng)關(guān)設(shè)備功能均無(wú)異常時(shí)，每臺(tái)設(shè)備核心工作均是獨(dú)立的，核心工作的內(nèi)容有采集電梯主板數(shù)據(jù)、和云平臺(tái)數(shù)據(jù)集進(jìn)行交互及不同節(jié)點(diǎn)間的數(shù)據(jù)交互等。

3 電梯物聯(lián)網(wǎng)智能網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)

3.1 總電源

在分布式智能網(wǎng)關(guān)中，設(shè)計(jì)總供電電源是關(guān)鍵一項(xiàng)，動(dòng)態(tài)屬性與溫度特性是設(shè)計(jì)過(guò)程的重要內(nèi)容。良好的動(dòng)態(tài)屬性是指在負(fù)載指標(biāo)發(fā)生變動(dòng)時(shí)，電源依然能維持相對(duì)穩(wěn)定的輸出能力;良好的溫度特性是指供電電源能在較寬的溫度范圍中為能維持正常而穩(wěn)定的輸出能力。本分布式智能網(wǎng)關(guān)的總供電電源采用24V轉(zhuǎn)5V的電路設(shè)計(jì)，主電源芯片應(yīng)用了砍力杰公司生產(chǎn)的電源芯片，實(shí)踐證明該芯片具有3A的電流輸出能力與優(yōu)良的動(dòng)態(tài)性能。為進(jìn)一步增強(qiáng)電源輸入的防護(hù)能力，擬定將一個(gè)TVS管裝設(shè)在輸入端，以實(shí)現(xiàn)對(duì)電源輸入過(guò)程的有效維護(hù)。

3.2 主控核心板

本網(wǎng)關(guān)主控核心板的主控ARM使用了飛思卡爾公司生產(chǎn)的IMX287，其主頻能達(dá)到484MHz，其采用外擴(kuò)DDR與FLASH的形式能促進(jìn)LINUX操作系統(tǒng)安穩(wěn)運(yùn)行過(guò)程。在設(shè)計(jì)核心板過(guò)程中，應(yīng)預(yù)留出RS232、RS485、CAN、USB、網(wǎng)口等外部接口，待核心板設(shè)計(jì)工作結(jié)束后應(yīng)使用焊接技術(shù)將其焊接在底板上部。

3.3 GSM模塊板

GSM模塊板是智能網(wǎng)關(guān)和云平臺(tái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換的重要媒介。GSM模塊芯片選用了移遠(yuǎn)公司生產(chǎn)的M35 2G模塊。在設(shè)計(jì)模塊供電電源時(shí)，考慮到M352G模塊在開(kāi)啟與數(shù)據(jù)接收、發(fā)送過(guò)程中需抵達(dá)1.6A峰值電流，因此在設(shè)計(jì)電源時(shí)候應(yīng)考慮到裕量的充足性，故而本文設(shè)計(jì)中擬定選用的電源狂片為MPS的MP2143，電流輸出能力是3A。

3.4 模塊外圍電路

首先，開(kāi)機(jī)與復(fù)位控制。因?yàn)镸35模塊上的PWRKEY和EMERGE_0FF引腳對(duì)其開(kāi)關(guān)機(jī)及復(fù)位等起到?jīng)Q定性作用，故而擬定應(yīng)用開(kāi)漏輸出的MOS管控制方式。其次，M35模塊的天線輸出電路是歷經(jīng)一個(gè)CLC濾波器銜接SMA端子實(shí)現(xiàn)輸出的。最后，SM卡電路使用的是移動(dòng)公司標(biāo)準(zhǔn)的物聯(lián)網(wǎng)專用卡，其能較有效規(guī)避由干擾而引起的數(shù)據(jù)傳導(dǎo)偏差問(wèn)題，且還能實(shí)現(xiàn)對(duì)模塊的有效保護(hù)。

3.5 USB接口

本文設(shè)計(jì)的智能網(wǎng)關(guān)的USB接口應(yīng)用了單MINIUSB接口達(dá)到了OTG程序下載以及HOST外接USB設(shè)備的兩個(gè)功能，而以上功能的實(shí)現(xiàn)，需應(yīng)用插入不同的USB線去進(jìn)行[2]。5V、USB_DM、USB_DP等是幾個(gè)關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)，單一接口的雙功能設(shè)計(jì)能以ID為檢測(cè)對(duì)象，ID信號(hào)在不同的外接線內(nèi)部應(yīng)用不同的連接方法，圖1 為USB接口識(shí)別電路的結(jié)構(gòu)示意圖。

4 結(jié)束語(yǔ)

最近幾年中，物聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)展并在各個(gè)行業(yè)得到較廣泛應(yīng)用，電梯是人們?nèi)粘Ｉ钪械闹匾獦?gòu)成，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)逐年拓展至電梯領(lǐng)域中。物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)卡是電梯物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中的重要構(gòu)成，也是核心部件，本文對(duì)主要硬件與軟件設(shè)計(jì)要點(diǎn)作出分析，希望對(duì)電梯系統(tǒng)智能化、模塊化與操作簡(jiǎn)易化發(fā)展進(jìn)程有促進(jìn)作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]馬亮，陳君.電梯應(yīng)急處置公共服務(wù)平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].信息通信，2019（06）：136-138.

[2]鄭偉，吳昌磊，田清和.一種基于2G模塊的電梯物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)終端[J].中國(guó)電梯，2019，30（11）：70-72.