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物联网电梯监控传输解决方案的研究 薛冠鸣武传胜一、电梯无线视频传输系统概述：传统电梯监控采用随缆方案，对相关设备提供电力供应、同时将音视频监控信号传输至监控中心，从而实现一缆多用。但电梯经过长时间，周期性的往复上下行机械运动过程，随缆往往容易磨损，甚至断裂，再次部署随缆成本虽然不高，但极易再次出现相同后果，使得电梯维护成本偏高。在闭路监控工程中，电梯监控一直是最常见、最难对付、也是最受关注的问题之一。电梯井内通常布置了动力、照明、风扇、控制、通信等线缆，各种电缆都会产生电磁辐射。电梯环境下的超强低频动力电源干扰，电机电火花干扰，变频电机干扰，控制信号干扰等几十千赫以下的干扰十分突出。由于电梯环境中干扰现象十分严重，对此我公司专门设计生产了专业电梯无线视频监控系统，该无线监控系统适合于各类商务办公楼、高层住宅电梯。电梯无线监控方案可支持单梯监控，双梯监控，以及多梯监控。新一代无线视频监控专门针对电梯监控环境，创新的推出电梯无线视频监控解决方案，其部署灵活，维护简单，受干扰小，外型美观灵巧，方便安装。同时无线的音视频传输方式，有效避免因电梯随缆故障导致的监控画面及音频丢失，从根本上改善了电梯监控面临的一系列问题。电梯专用无线监控系统安装非常间单，将发射机放置在轿厢顶部，接收机置于天井上部（或井的底部，视监控室的位置而定，如果监控室在顶楼可把接收机和天线放在井的上部，反之则在井的下部），发射机和接收机之间通过无线方式进行信号传输。将接收到的视频信号通过视频电缆送到监控室，管理人员就可以实时监控电梯里的运行情况了。由于采用无线传输方式，不存在有线监控在电梯运动过程中对电缆线的磨損，确保监控系统长期可靠工作。电梯无线视频监控解决方案为用户带来创新的电梯无线监控体验，已在国内多个地区的小区，大厦的电梯建设中成功实施，其稳定，可靠，清晰，流畅的监控画面，赢得了用户的高度认可。二、电梯干扰状况分析：电梯目前所受到的干扰主要有：1、电源干扰：由于电梯摄像头所采用的电源取自电梯380伏电源，而电梯采用的是变频电机，故对于摄像头以及传输线造成影响；2、变频电机干扰：视频信号为0-6兆信号，而变频电机所产生的干扰频率在0-11兆之间，对视频信号造成直接干扰；3、控制器对视频信号的干扰：电梯内部的控制部分（包括上下开门关门等动作）为11兆左右的控制器，一旦其启动，就会不断的发送控制信号和11兆的控制波，该控制信号会对视频随行电缆产生干扰；（这就是电梯一旦工作干扰就会加大的原因）；4、电风扇以及灯光对视频信号的干扰：电梯内部的灯光采用的是电子振荡灯管，该灯管的工作会导致50hz以及衍生的多种频率干扰，该干扰会对视频图像产生干扰；5、距离：由于视频图像按照国家标准，如果采用75-5线缆传输距离应该在167米左右，而现场的传输距离达到600多米，这样使得视频信号的强度大大降低，从而使得干扰信号对视频信号产生强烈的干扰。三、设备参数：JBA-601T无线影音传输系统因体积小，安装简单，不用布线，广泛应用于公安刑侦、记者暗访、法律取证、油田、文物基地、商场超市、工厂、车间、车库、汽车、珠宝店、娱乐场所、家庭别墅等场所。即可固定使用也可移动使用。该设备工作在2.4G频段，具有较好的抗干扰能力，运行稳定，图像清晰。四、方案说明在电梯相关部位安装电梯运行数据采集的前端传感器，具体包括：平层及方向传感器、人体感应探头、门开关传感器、极限传感器、基站传感器、前端传感器采集的各类电梯运行数据，统一上传到安装于轿顶的电梯数据采集仪；在电梯的轿厢安装电梯远程监控多媒体一体机，一体机和电梯数据采集仪之间用RS485/232方式连接，电梯远程监控一体机具有数据采集、数据预处理、协议转换等功能，将电梯数据采集仪采集到的电梯数据转换成TCP/IP网络通讯协议，结合以太网高速传输的方式进行转发，安全传输到电梯远程监控中心。安装RFID读卡器通过RS485/232连接到电梯远程监控多媒体一体机，并为每个维保人员配备EM ID卡/ MF1 IC卡，维保人员进行维保工作的同时打卡签到，记录并上传维保记录，准确掌控哪个维保人员在什么时候维保了哪部电梯，强化了对电梯维保工作的监督管理。在监控中心机房部署服务器，安装电梯远程监控与紧急救援系统。电梯远程监控多媒体一体机把接收到的电梯日常运行数据、电梯维保记录、音视频信息传输到监控机房中的电梯远程监控与紧急救援系统上，系统以web浏览器的方式向用户展示各类电梯数据、音视频信息、维保记录、故障抢修记录等 。给天益SSL/IPsec VPN网关一个公网地址，用于外部用户安全接入访问；如果电梯运行过程出现故障，安装在电梯轿顶的数据采集仪采集到非正常数据，随易联工业适配器收集到这些数据传输到电梯远程监控与紧急救援系统，处理后匹配故障数据，然后预计出故障问题，系统告警，发送短信到指定的维保人员，告知XX电梯XX时间出现XX问题；用户通过使用USBKEY或者用户名和密码登陆电梯远程监控与紧急救援系统，对电梯运行和维保工作进行监督管理。五、电梯监控无线传输可行性：频段上采用2.4G微波扩频设备，这种设备采用上变频，特殊的调制技术。 （这种频段设备避开了电梯的干扰频率，故不会产生干扰）扩频技术的基本特征是：使用比发送的信息数据速率高许多倍的伪随机码，把载有信息数据的基带信号的频谱进行扩展，形成宽带的低功率谱密度的信号来发射。微波扩频技术在发射端进行扩频调制，在接收端以相关解调技术收信，和传统的布线相比较，具有诸多的优良特性，最主要有：1、抗干扰能力强。表示扩频通信特性的一个重要参数是扩频增益G SpreadingGain，G=B2 B1。扩频通信中，接收端对接收到的信号做扩频解调，只提取扩频编码相关处理后带宽为B1的信号成分，而排除了扩展到宽带B2中的干扰、噪声和其他用户通信的影响，相当于把接收信噪比提高了G倍。考虑到输出端的信噪比和接收系统损耗，可以认为实际的扩频增益带来的信噪比的改善为：M=G-输出端信噪比-系统损耗，公式中的M叫做抗干扰容限。实际上，输出端信噪比和系统损耗都比较小，所以M近似等于G。2、隐蔽性强、干扰小。因信号在很宽的频带上被扩展，则单位带宽上的功率很小，即信号功率谱密度很低。信号淹没在白噪声之中，别人难于发现信号的存在，再加之不知扩频编码，就更难拾取有用信号。而极低的功率谱密度，也很少对其他电讯设备构成干扰。3、易于实现码分多址。扩频通信占用宽带频谱资源通信，改善了抗干扰能力，提高了频带的利用率。正是由于扩频通信要用扩频调制发送，而信号接收需要用相同的扩频之间的相关解扩才能得到，这给频率复用和多址通信提供了基础。4、抗多径干扰。在无线通信中，抗多径干扰问题一直是难以解决的问题，利用扩频之间的相关特性，在接收端可以用相关技术从多径信号中提取分离出最强的有用信号，出可把多个路径来的同一码序列的波形相加使之得到加强，从而达到有效的抗多径干扰。 -全文完-