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摘要：本文提供了一種基于3G網(wǎng)絡(luò)的電梯無(wú)線監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理和實(shí)現(xiàn)方案，簡(jiǎn)要介紹了無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的基本知識(shí)，描述了無(wú)線傳輸應(yīng)用于視頻監(jiān)控系統(tǒng)和數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法。通過(guò)實(shí)際應(yīng)用，獲得了理想的效果.
關(guān)鍵詞：3G ；DTU；工業(yè)路由器;Internet；視頻監(jiān)控；無(wú)線數(shù)傳.
一 概述
電梯運(yùn)行的安全問(wèn)題逐漸成為人們?nèi)粘ｊP(guān)注的話題，影響電梯的安全運(yùn)行有兩方面因素，一是電梯系統(tǒng)自身品質(zhì)和可靠性;二是人為因素引發(fā)電梯轎箱內(nèi)的人身安全。
隨著房地產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，國(guó)家倡導(dǎo)的節(jié)能省地型住宅建設(shè)政策廣泛落實(shí)，高層住宅建設(shè)逐漸成為房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)和消費(fèi)的主體。同時(shí)也給售后物業(yè)管理帶來(lái)了很多新的問(wèn)題和困難，電梯設(shè)備的使用、維修、管理成本高和物業(yè)收費(fèi)困難等問(wèn)題也較為突出。
針對(duì)電梯這一現(xiàn)代化交通工具的性能和特點(diǎn)，還要實(shí)行科學(xué)化管理。據(jù)悉，一些發(fā)達(dá)國(guó)家在十幾年前就開(kāi)發(fā)應(yīng)用了智能化電梯安全遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。
所謂智能化電梯安全遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，集地理信息、計(jì)算機(jī)控制和遠(yuǎn)程通訊技術(shù)于一體，通過(guò)設(shè)定的電梯數(shù)據(jù)采集器和信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，將分布在各處的電梯運(yùn)行狀況和故障信息及時(shí)傳遞到監(jiān)控中心的監(jiān)視終端，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)各處電梯進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)視和控制。
長(zhǎng)期以來(lái)電梯主要采用總線制的報(bào)警系統(tǒng)，是電梯安全運(yùn)行強(qiáng)制要求之一，但隨著視頻監(jiān)控系統(tǒng)的普及，新安裝的電梯開(kāi)始加裝視頻監(jiān)控，提高了電梯運(yùn)行的安全性。
本文介紹的電梯視頻報(bào)警綜合系統(tǒng)，在新老系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用中得到工程商和用戶的好評(píng)。它通過(guò)3G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)視頻監(jiān)控圖像的傳輸和報(bào)警信號(hào)傳輸。這種穩(wěn)定可靠的傳輸結(jié)構(gòu)，可靠的報(bào)警方式，大大提高了電梯安全運(yùn)行，減少了電纜材料，縮短了施工工時(shí)，降低了系統(tǒng)造價(jià)。
二 系統(tǒng)組網(wǎng)方案
1、系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
2、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)說(shuō)明
電梯的轎廂內(nèi)安裝攝像頭，通過(guò)以太網(wǎng)接口連接才茂3G路由器，通過(guò)3G路由器將視頻信號(hào)傳送到監(jiān)控中心；同時(shí)電梯信息采集器采集電梯樓層信號(hào)、方向、滿員、司機(jī)以及故障等狀態(tài)信號(hào)數(shù)據(jù)，通過(guò)RS232串口連接才茂3G路由器，然后通過(guò)3G網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳送到監(jiān)控中心。
3、系統(tǒng)組成
a、 網(wǎng)絡(luò)攝像頭（IP攝像頭），主要負(fù)責(zé)電梯轎箱內(nèi)視頻監(jiān)控。
b、 電梯信號(hào)采集器，主要負(fù)責(zé)采集電梯各種狀態(tài)及參數(shù)信息并通過(guò)串口傳送至才茂路由器。
c、 中心監(jiān)控主機(jī)，配合自身的中心軟件，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程同步實(shí)時(shí)監(jiān)控、錄像并顯示電梯的運(yùn)行狀態(tài)。
三 系統(tǒng)功能
1、 在電梯轎廂頂上安裝攝像頭，通過(guò)RJ45接口連接才茂路由器；電梯控制柜內(nèi)安裝電梯信息采集器，通過(guò)RS232接口連接才茂路由器；監(jiān)控中心安裝監(jiān)控主機(jī)和監(jiān)控顯示器；通過(guò)才茂路由建立的3G網(wǎng)絡(luò)通信通道，即可在監(jiān)控中心看到電梯轎廂內(nèi)的視頻圖像以及電梯運(yùn)行狀態(tài)。
2、 安裝在電梯轎廂頂上的攝像頭采集轎廂內(nèi)視頻圖像；
3、 電梯信息采集器采集電梯樓層信號(hào)、方向、滿員、司機(jī)以及故障等狀態(tài)信號(hào)采集，并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，傳輸?shù)酱冢?span lang="EN-US">
4、 監(jiān)控顯示器可實(shí)現(xiàn)多路電梯圖像畫面遠(yuǎn)程同屏監(jiān)控，多畫面智能切換輪巡；在同一局域網(wǎng)內(nèi)任一臺(tái)電腦安裝上網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控軟件后都可連接上主機(jī)，并能同時(shí)查看圖像及回放；
5、 同屏遠(yuǎn)程監(jiān)控多臺(tái)電梯轎廂內(nèi)情況，在監(jiān)控中心即可看到轎廂內(nèi)的圖像以及電梯所在樓層、運(yùn)行方向和滿員、司機(jī)、故障等狀態(tài)信號(hào)；
6、 可保存多臺(tái)電梯圖像信號(hào)，文件記錄模式有：定時(shí)錄像、手動(dòng)錄像、手動(dòng)抓拍錄像、動(dòng)態(tài)檢測(cè)錄像，并實(shí)現(xiàn)圖像回放，文件備份；
動(dòng)態(tài)檢測(cè)錄像——當(dāng)在預(yù)設(shè)好的時(shí)間、區(qū)域檢測(cè)到運(yùn)動(dòng)的人或物體，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)錄像。
保存的電梯錄像文件按時(shí)間來(lái)命名，保存的錄像文件占滿硬盤空間時(shí)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)檢測(cè)下一個(gè)預(yù)設(shè)的保存盤，若所有設(shè)定的磁盤空間已用完，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)替換掉最早的錄像文件。
7、 查看錄像時(shí)可使用連續(xù)或單個(gè)播放、快速或慢速播放，當(dāng)看到可疑錄像時(shí)，可使用快照功能抓拍下當(dāng)時(shí)的圖片；
8、 無(wú)視頻信號(hào)時(shí)，黑底白字顯示電梯狀態(tài)；
9、 電梯出現(xiàn)故障時(shí)（人工報(bào)警、安全回路故障、電源故障等），輸出閃動(dòng)的圖像報(bào)警信號(hào)。
10、 本系統(tǒng)采用無(wú)線傳輸，圖像清晰、通用性強(qiáng)、數(shù)碼圖像存儲(chǔ)，方便新裝或加裝。
四 系統(tǒng)的無(wú)線通信實(shí)現(xiàn)原理
（一）電梯轎廂終端
電梯終端使用才茂工業(yè)級(jí)路由器，同時(shí)具備路由功能和DTU功能。一方面通過(guò)建立路由連接，使電梯內(nèi)的IP攝像頭和中心監(jiān)控主機(jī)之間形成通信通道，另一方面通過(guò)DTU功能，使電梯內(nèi)的信息采集器和中心監(jiān)控主機(jī)之間建立無(wú)線串口通信通道（TCP—COM）。
在使用才茂路由器DTU功能時(shí)，必須先進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，以決定進(jìn)入透明數(shù)據(jù)傳輸模式后的工作方式。需要設(shè)置的參數(shù)有：監(jiān)控中心IP地址（或動(dòng)態(tài)域名服務(wù)器能夠解析的域名）及端口號(hào)設(shè)置；Socket通訊類型（TCP或UDP）；通訊接口參數(shù)；觸發(fā)方式設(shè)置等。
才茂工業(yè)級(jí)路由器的主要特點(diǎn)：
廈門才茂工業(yè)級(jí)WCDMA 3G路由器CM8150R，是一款采用聯(lián)通WCDMA 3G網(wǎng)絡(luò)，工業(yè)級(jí)設(shè)計(jì)，帶1個(gè)以太網(wǎng)口RJ45的無(wú)線路由器。設(shè)備采用高性能的工業(yè)級(jí)ARM9通信處理器，以嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)為軟件支撐平臺(tái)，系統(tǒng)集成了全系列從邏輯鏈路層到應(yīng)用層通信協(xié)議，支持VPN（包括PPTP+L2TP+MPPE和IPSEC+GRE）,IPTABLE防火墻，靜態(tài)及動(dòng)態(tài)路由，PPP server及PPP client，,DHCP server及DHCP client，DDNS，防火墻，SNAT/DNAT，DMZ主機(jī),WEB配置，支持APN/VPDN，支持上電自動(dòng)撥號(hào)，自動(dòng)維護(hù)通信鏈路，保證鏈路永遠(yuǎn)在線，支持自動(dòng)定時(shí)上線和下線功能等功能。
該產(chǎn)品整機(jī)采用工業(yè)級(jí)設(shè)計(jì)；系統(tǒng)帶有看門狗WDT保護(hù)，另外加載了系統(tǒng)監(jiān)測(cè)保護(hù)SWP（System Watch Protect）；產(chǎn)品通過(guò)電力3000V電擊測(cè)試；產(chǎn)品擁有維護(hù)系統(tǒng)穩(wěn)定的專利技術(shù)，確保設(shè)備永遠(yuǎn)在線；經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的設(shè)計(jì)、測(cè)試和8年的實(shí)際應(yīng)用，產(chǎn)品性能穩(wěn)定可靠。
工業(yè)級(jí)設(shè)計(jì)
1. 工業(yè)級(jí)CPU：工業(yè)級(jí)ARM9高性能嵌入式處理，200MPS；帶 16KB Dcache，高速緩存數(shù)據(jù)，加快高速數(shù)據(jù)訪問(wèn)速度；帶16KB Icache，高速指令緩存，加強(qiáng)了指令處理速度。
2. 工業(yè)級(jí)無(wú)線模塊：采用工業(yè)級(jí)無(wú)線模塊，抗干擾強(qiáng)，傳輸穩(wěn)定。
3. 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)：采用LINUX2.6.28操作系統(tǒng)，帶內(nèi)存管理單元，實(shí)時(shí)性強(qiáng)，功能升級(jí)快，系統(tǒng)穩(wěn)定，帶完善TCP/IP協(xié)議棧；
4. 強(qiáng)化電路板：PCB采用遵循3H和3W原則，同時(shí)公司所有產(chǎn)品電路板都采用高品質(zhì)材質(zhì)來(lái)生產(chǎn)，確保板材的穩(wěn)定可靠。
5. 工業(yè)級(jí)元器件：整機(jī)元器件采用嚴(yán)格篩選的工業(yè)級(jí)元器件來(lái)生產(chǎn)。
6. 工業(yè)級(jí)電源：寬壓電源設(shè)計(jì)，電源適應(yīng)范圍為DC5V~DC35V，內(nèi)置電源反向保護(hù)和過(guò)壓過(guò)流保護(hù)。
7. 電磁防護(hù)：以太網(wǎng)接口內(nèi)置1.5KV電磁隔離防護(hù)
8. 抗干擾設(shè)計(jì)：采用金屬外殼，屏蔽電磁干擾，系統(tǒng)保護(hù)等級(jí)IP30；天線帶防雷設(shè)計(jì)；系統(tǒng)超低溫和超高溫設(shè)計(jì)；特別適合在環(huán)境惡劣的工業(yè)環(huán)境下使用。
穩(wěn)定可靠
1. 在線維持專利技術(shù)：智能防掉線，在線檢測(cè)，在線維持，掉線自動(dòng)重?fù)埽惓Ｗ詣?dòng)復(fù)位，確保設(shè)備永遠(yuǎn)在線
2. 三層系統(tǒng)保護(hù)：在原來(lái)兩級(jí)（軟件保護(hù)+CPU內(nèi)置看門狗WDT保護(hù)）系統(tǒng)保護(hù)的基礎(chǔ)上，增加一級(jí)系統(tǒng)虛擬值守VWM（Virtual Man Watch）檢測(cè)保護(hù)功能，確保系統(tǒng)穩(wěn)定可靠
3. UIM/SIM卡ESD保護(hù)：1.8V/3V/5V標(biāo)準(zhǔn)的推桿式用戶卡接口，內(nèi)置15KV ESD保護(hù)。
4. 串口ESD保護(hù)：串口RS232內(nèi)置15KV ESD保護(hù)。
5. 金屬外殼：采用金屬外殼，防輻射，抗干擾；外殼和系統(tǒng)安全隔離，防雷設(shè)計(jì)；符合電力安規(guī)要求；防護(hù)等級(jí)為IP41；特別適合于環(huán)境惡劣的工業(yè)控制領(lǐng)域。
6. 所有無(wú)線模塊都有通過(guò)CGD認(rèn)證或者FCC認(rèn)證或者CE認(rèn)證。
7. 高速處理CPU：采用高速ARM9的工業(yè)級(jí)CPU，可以更加高速地處理各種協(xié)議數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換；解決了業(yè)內(nèi)“假在線”、“假死機(jī)”、“當(dāng)機(jī)”等疑難問(wèn)題。
8. 超大內(nèi)存：FLASH64Mbits，SDRAM，256Mbits，有超大的內(nèi)存來(lái)緩存客戶發(fā)送數(shù)據(jù)，同時(shí)接收超大數(shù)據(jù)包，數(shù)據(jù)不丟失。
9. 完善的協(xié)議棧：新系統(tǒng)加載了完善的TCP/IP協(xié)議棧，采用了完善的TCP/IP協(xié)議棧；使網(wǎng)絡(luò)通信性能優(yōu)異，掉線概率極大降低。
10.EMC性能優(yōu)異：通過(guò)電力3000V電擊測(cè)試，特別適合在工業(yè)領(lǐng)域環(huán)境惡劣下使用；系統(tǒng)EMC/EMI優(yōu)異，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠；通過(guò)EMC測(cè)試；公司產(chǎn)品2010年榮獲“中國(guó)工控行業(yè)客戶滿意最佳供應(yīng)商”。
功能強(qiáng)大
1. 支持以太網(wǎng)數(shù)據(jù)通信和路由轉(zhuǎn)發(fā)，同時(shí)也支持串口TCP/UDP透明數(shù)據(jù)傳輸或者串口配置
2. 支持VPN安全隧道功能,包括PPTP、MPPE、L2TP、GRE和IPSEC
3. 智能防掉線，支持在線檢測(cè)，在線維持，掉線自動(dòng)重?fù)埽_保設(shè)備永遠(yuǎn)在線
4. 支持IPTABLES防火墻，包過(guò)濾功能
5. 支持定時(shí)上線下線功能，可以設(shè)置設(shè)備在某段時(shí)間內(nèi)上線和某個(gè)時(shí)間內(nèi)下線
6. 支持多種上下線觸發(fā)模式，包括短信、電話振鈴、串口數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)觸發(fā)上下線模式
7. 支持動(dòng)態(tài)路由和靜態(tài)路由、RIPv1、RIPv2、OSPF、BGP、NDSP、IRMP、SNSP、IGMP、DVMRP、PIM-SM/DM
8. 支持多種協(xié)議：TCP/IP，UDP，ICMP，SMTP，HTTP，POP3，OICQ，TELNET，FTP等。
9. 支持動(dòng)態(tài)路由和靜態(tài)路由
10.支持DHCP/DHCPD功能
11.支持端口映射NAT功能，如SNAT，DNAT
12.支持動(dòng)態(tài)DDNS：支持花生殼、88IP和dyndns域名服務(wù)商
13.支持DMZ主機(jī)
14.支持APN/VPDN網(wǎng)絡(luò)
15.方便的WEB配置，支持遠(yuǎn)程WEB管理
16.支持WEB配置保存和恢復(fù)，實(shí)現(xiàn)參數(shù)的備份和批量設(shè)備的快速配置
17.支持telnet管理，方便易用的控制臺(tái)shell交互環(huán)境
18.支持多臺(tái)終端共享router ppp廣域網(wǎng)出口
19.支持多種無(wú)線撥號(hào)方式：自動(dòng)分配，指定IP，指定本地對(duì)端IP
20.支持作為PPP服務(wù)器，多種認(rèn)證方式，支持雙向認(rèn)證
21.方便易用的COM及SYSLOG系統(tǒng)診斷，調(diào)試功能
22.支持串口本地軟件升級(jí)
23.支持TFTP軟件遠(yuǎn)程升級(jí)
24.支持實(shí)時(shí)時(shí)鐘
25.同時(shí)支持LINUX和WINDOWS操作系統(tǒng)
簡(jiǎn)單易用
1. 產(chǎn)品出廠配置默認(rèn)參數(shù)，客戶只需修改個(gè)別參數(shù)甚至不需要做任何參數(shù)修改，就可以實(shí)現(xiàn)快速使用設(shè)備。
2. 圖形化配置工具：完善的圖形化配置工具，提供快速配置功能，實(shí)現(xiàn)客戶快速配置；提供批量配置功能，實(shí)現(xiàn)批量設(shè)備的配置。
3. 產(chǎn)品說(shuō)明書提供快速配置說(shuō)明，可以快速使用設(shè)備。
4. 檢查軟件：提供SYSLOG日志輸出功能，可以用于參考設(shè)備工作日志，同時(shí)協(xié)助分析異常時(shí)的原因；通過(guò)串口調(diào)試軟件，提供不同的調(diào)試等級(jí)輸出，方便客戶查看各種信息，快速定位問(wèn)題。
（二）監(jiān)控中心
本文監(jiān)控中心采用ADSL連接，由于每次接入所獲得的IP地址不是固定的，電梯終端才茂路由器無(wú)法直接指向遠(yuǎn)程監(jiān)控中心。為了解決服務(wù)器每次接入IP地址的不固定，可采用動(dòng)態(tài)域名解決辦法。動(dòng)態(tài)域名的功能，就是實(shí)現(xiàn)固定域名到動(dòng)態(tài)IP地址之間的解析。監(jiān)控中心每次上網(wǎng)得到新的IP地址之后，安裝在監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)里的動(dòng)態(tài)域名軟件就會(huì)把這個(gè)IP地址發(fā)送到動(dòng)態(tài)域名解析服務(wù)器，更新域名解析數(shù)據(jù)庫(kù)。電梯終端路由器通過(guò)這個(gè)域名發(fā)起Socket連接時(shí)，動(dòng)態(tài)域名解析服務(wù)器會(huì)返回正確的IP地址給它。
監(jiān)控中心的軟件可采用自主編寫，內(nèi)部調(diào)用才茂動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)，用來(lái)完成Socket程序的編寫；或者使用支持才茂協(xié)議的組態(tài)軟件。監(jiān)控中心軟件應(yīng)具有在監(jiān)視器屏幕上顯示終端的ID及顯示多路不同終端的圖像，并將圖像存儲(chǔ)在硬盤上。通過(guò)對(duì)圖像進(jìn)行分析處理，如出現(xiàn)異常給出報(bào)警信號(hào)并將報(bào)警信息傳到遠(yuǎn)程終端以啟動(dòng)報(bào)警裝置。相關(guān)管理人員可直接觀看被監(jiān)視場(chǎng)所，并隨時(shí)調(diào)看每個(gè)終端的當(dāng)前狀況。
注：才茂路由器及DTU功能的詳細(xì)原理，請(qǐng)參照相關(guān)設(shè)備的使用手冊(cè)。
網(wǎng)址http://www.caimore.com
五 結(jié)束語(yǔ)
綜合電梯視頻及報(bào)警信息系統(tǒng)是在原有監(jiān)控技術(shù)基礎(chǔ)上，將視頻、報(bào)警、控制等獨(dú)立的系統(tǒng)集成于一體，充分利用了原有獨(dú)立系統(tǒng)的資源，提升了安全防范的效果。
在將視頻監(jiān)控系統(tǒng)和報(bào)警信息系統(tǒng)合為一體無(wú)疑提升了電梯運(yùn)行安全性，但今后電梯安防系統(tǒng)還需要能傳輸電梯運(yùn)行數(shù)據(jù)，遠(yuǎn)程控制。隨著對(duì)電梯運(yùn)行的安全性要求越來(lái)越高，集視頻監(jiān)控、報(bào)警、運(yùn)行數(shù)據(jù)傳輸和遠(yuǎn)程控制的電梯安防系統(tǒng)將會(huì)滿足越來(lái)越多的用戶需求。
隨著生產(chǎn)管理水平的不斷提高，遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控得到了廣泛的應(yīng)用，也越來(lái)越成熟，而且正朝著網(wǎng)絡(luò)化、智能化的方向發(fā)展。采用3G無(wú)線傳輸數(shù)據(jù)通訊方法解決了遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的通訊問(wèn)題，比起其它有線通訊方式有著不可比擬的優(yōu)越性。由于傳送的是視頻數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)量大且較為頻繁，可選擇不限量使用的商務(wù)套餐較為經(jīng)濟(jì)。我們?cè)趯?shí)驗(yàn)室構(gòu)建了該無(wú)線視頻遠(yuǎn)程監(jiān)控，獲得了理想的效果。而且，隨著3G網(wǎng)絡(luò)的逐漸完善和應(yīng)用技術(shù)的不斷成熟，3G的應(yīng)用領(lǐng)域也會(huì)越來(lái)越廣闊。
本文介紹的3G無(wú)線傳輸系統(tǒng)可推廣至各種需要檢測(cè)、監(jiān)控與安防的環(huán)境之中。
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