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零
引言
电梯物联网终端无线技术选购
. 硬件设计
. 软件实现
系统设计
结束语
. . 软件框架设计
. . 蓝牙调试
. . 远程升级
. . 远程参数设置
. . 远程控制
为了保证远程控制功能能发挥作用,降低通过移除电梯物联网终端而使远程控制功能失效 风险,本系统设计双向绑定机制,当电梯物联网终端检测到与电梯主板失联时,狗粮快讯网系列报道,通过消息机制通知相应 维保人员或电梯管理人员。当电梯主板检测到电梯物联网终端失联时,电梯主板将不定时产生随机故障代码,但不限制电梯运行,外呼和骄内显示等人机交互设备上也不定期出现故障提示。该不定期故障产生事件可通过高级密码登陆电梯主板进行关闭。通过该双向确认机制确保远程控制功能能新大程序发挥作用。
主MCU运行实时操作系统,程序上电启动进入main函数之后,关闭总中断,初始化外设资源,包括I UART、CANBUS、时钟、II 看门狗等资源。之后执行参数读取、电梯主板类型判断、LTE模块开机等操作,然后执行初始化操作系统、创建操作系统任务及启动操作系统等操作。本电梯物联网终端创建 个线程,分别是网络管理线程、电梯事件管理线程、电梯主板资料统计采集线程、电梯主板资料统计分析线程及线程管理线程。网络管理线程负责连接远程服务器、接收和处理远程服务器资料统计及服务器与物联网终端心跳维护。电梯事件管理线程负责判断和处理电梯事件信号,如电梯故障事件、电梯困人事件,并负责将事件通知到远程服务器。电梯主板资料统计采集线程负责建立与电梯主板 协议交互,通过应答机制,电梯物联网终端周期性发送不同 监视和控制协议,电梯物联网终端异步接收电梯主板返回 资料统计。电梯主板资料统计分析线程负责处理物联网终端采集到 原始资料统计,并进行提取和封装,更新和存储到对应 内存单元,供资料统计共享。线程管理线程负责管理产品线程,通过超时判断机制判断各个线程是否正常工作和是否已退出运行,当检测到线程异常退出时,通过线程管理线程重新启动该线程。
参数设置菜单提供现场调试人员配置服务器地址、服务器端口和APN等参数,此功能需要通过高级权限才可执行,防止误操作和恶意操作导致电梯物联网终端失联。
智慧电梯和按需维保已经成为电梯 发展方向,智能电梯旨在为电梯使用者提供更加安全、舒适及智能 乘梯体验。按需维保 提出 方面为了规范电梯维保市场,同时也能给电梯制造企业和电梯维保企业减轻人员负担。电梯物联网是实现智慧电梯和按需维保 基础,需借助电梯物联网终端 资料统计采集、资料统计传输及物联网平台 资料统计分析实现电梯 智能化管理。国内电梯保有量已经超过 零零万台,依靠传统 人工管理方式已经明显不满足实际要求,依托电梯物联网技术,采用物联网终端,将电梯 实时资料统计、事件资料统计、统计资料统计及故障资料统计等传输至大资料统计平台,进行终端侧 边缘计算和平台端 大资料统计分析,实现事后故障困人报警和事前预警功能,实现电梯 智能化。
本电梯物联网终端设计 电梯物联网终端采用双MCU结构,而非SoC（SystemOnaChip,片上系统）。主MCU采用主流 ARM,新高频率达到 MHz,LTECat. 采用国产 模组,基于ASR平台开发。LTE模组与主MCU之间通过UART进行通讯。电源管理模块包含电池管理单元,依据电梯物联网国家质量GB/T 第 . . 条规定,电梯物联网终端在系统断电 情况下,仍需工作至少 小时。电池单元保证终端在主电失电 情况下能无缝切换供电,切换过程中电压跌落只有零. V左右,保证LTE模组不会因为电源切换而失电重启。
本电梯物联网终端选购蜂窝技术作为电梯物联网终端 无线传输方式,考虑到 G退网为大势所趋,本电梯物联网终端选购LTE（LongTermRevolution,长期演进）。 GPP在制定LTE质量时,考虑到LTE能为不同用户提供不同等级 服务质量（QoS,QualityofService）,同时对LTE做了分类,所谓 Cat.X中 Cat即为种类 意思,每个种类 LTE所规定 上下行峰值速率对应有不同 速率。Cat. eMTC和NB-IoT都是 GPP制定 用于M M场景 物联网传输方案。相比Cat. , 者之前 比较如表 所示。
电梯物联网平台和手机App 某些应用场景需支持远程登记厅外召唤和骄内指令,如无接触乘梯场景,乘客需通过手机App或小程序实现对电梯 无接触登记,或者需要实现远程对电梯进行锁定和解锁。本物联网终端提供远程控制功能,远程 控制指令需通过手机验证码验证后才可下发控制命令,且控制命令协议采用对称加密算法加密,保证控制功能 安全性。
电梯物联网终端OTA（OverTheAir）升级整个过程包括程序文件下载、程序文件存储、程序文件校验、程序更新 个过程。
电梯物联网终端 般只提供LED状态指示,通过LED判断终端与电梯主板、终端与服务器 连接结果,但终端与电梯交互 资料统计是否正确、LTE信号强度等无法知道,不方便现场搭配调试人员准确获取电梯物联网终端 工作状态。特别是当调试出现问题 情况下,调试人员更需要量化 资料统计用于排查现场问题。本电梯物联网终端设计了蓝牙手机端App,提供电梯状态监视、设备状态查询、参数设置菜单,如图 所示。
电梯物联网终端提供RS RS CANBUS接口用于与电梯主板交互,获取电梯运行资料统计,RS 接口同时也支持上位机参数设置,电脑端通过此接口可设置服务器相关参数（如服务器地址、服务器端口、设备唯 标识、远程升级服务器地址、远程升级服务器端口、APN名称、APN用户名及APN密码）。IO接口采集电梯轿厢内警铃信号,目前电梯系统 方对讲系统与电梯控制系统绝大多是独立 ,电梯控制系统无法获取警铃信号,本电梯物联网终端提供IO接口连接 方对讲 对讲信号,即IO输入（IO+和IO-）分别连接 线制 方对讲信号 R和GND,连接 线制 方对讲信号 R和L信号,通过捕获警铃触发后 电平信号判断警铃是否动作。
电梯物联网终端支持远程设置服务器IP地址或域名、端口、AP APN用户名、APN密码等参数。为方便管理,电梯物联网终端出厂默认 服务器地址和端口为某 固定管理平台。当现场需要修改终端 连接服务器时,只需在统 管理平台服务器上远程发送设置指令,电梯物联网终端接收到设置指令后,先备份原先保存 服务器参数,然后对新服务器参数进行合法性检测。当检测通过后,更新当前服务器参数,并存储,存储成功后,狗粮快讯网消息报道称,复位主MCU,执行新 服务器连接。
电梯物联网终端是实现智慧电梯和电梯按需维保 硬件基础,国家已经计划针对电梯物联网终端制定专门 质量,取消之前 将电梯物联网终端 设计质量掺和在电梯物联网总质量中 做法,可见电梯物联网终端 重要性。本文结合通信技术 发展实际情况,设计 款符合电梯行业使用 电梯物联网终端,并结合行业应用,设计多种实用 调试和应用功能,同时给出电梯物联网终端设计 硬件组成,对电梯行业电梯物联网终端 设计和开发具有了 定 参考价值。
电梯物联网终端要实现OTA功能,需要有两段程序, 个是引导程序（也可以称为BootLoader）,狗粮快讯网本网讯,另 个是应用程序。通过US 串口、CAN等通讯方式向主MCU发送要升级 程序文件资料统计（资料统计协议可自定义）,引导程序中将接收到 资料统计写到应用程序 地址即实现将终端应用程序 升级。
电梯物联网终端调试工作中新关键 两个环节为电梯当前状态 正确获取和电梯物联网终端与服务器 成功连接 判断。电梯状态菜单提供电梯门锁状态查询、电梯当前楼层和运行方向查询、电梯运行状态查询以及电梯 上下召唤和骄内指令查询,调试人员可清晰判断当前 监视状态与电梯实际运行状态是否保持 致。
电梯物联网终端远程升级功能降低人员现场更新程序 麻烦,由于新需求和新功能 更新或者程序功能问题 修复,电梯物联网终端软件升级概率较大,由于电梯物联网终端 特殊性,普通人员无法接近搭配在电梯机房中 物联网终端,导致现场程序升级难度加大。本电梯物联网终端基于此考虑设计了远程升级机制。
考虑到电梯物联网资料统计传输速率 实际情况,特别是满足中高速电梯状态监视 要求,LTE中 中低速和高速应用能满足要求,如Cat. Cat. eMTC满足电梯物联网传输速率要求,而NB-IoT适用于窄带业务,如抄表、路灯控制、环境资料统计采集及智能停车等场景；从模组成本考虑,Cat. 模组成本高于Cat. 和eMTC；从复用现有LTE基站 可行度和改造成本角度考虑,Cat. 网络建设复杂度明显低于eMTC。综合考虑以上因此,本电梯物联网终端选购Cat. 。Cat. 基于现有 LTE网络,完全复用现有LTE资源,不需要增加额外投资。
而且,Cat. 芯片及模组 成熟度更高,成本非常便宜,能够在短时间内形成规模效应。
蓝牙模块与主MCU采用UART通讯,通过蓝牙模块建立手机端调试App与主MCU之间 连接通道,通过手机App查询和设置主MCU相关 参数,如图 所示。
设备状态菜单提供设备ID查询、服务器地址查询、服务器端口查询、设备心跳时间间隔查询、设备APN查询、SIM卡状态、LTE信号强度等 查询。与服务器 连接资料统计可通过此菜单方便查询。
输出指示单元用于方便现场调试,可指示LTE网络信号强度、与电梯主板连接是否成功、与远程服务器连接是否成功及与远程服务器资料统计交互情况。存储单元采用铁电,用于存储终端参数和掉电需存储 资料统计,如电梯困人资料统计和远程升级标志等资料统计。
程序文件下载，获取下载链接并判断是否需要下载（硬件版本号 致,软件版本号大于当前软件版本号）,进行下载,目前不带操作系统 物联网终端不支持断点续传,下载失败后不再下载,以消息形式通知结果；带操作系统 物联网终端支持断点续传,由操作系统自带 协议完成续传。
程序文件存储，下载过程中进行分片存储到flash中缓存区域。
程序文件校验，下载完成后,对程序文件进行MD 值校验,确认文件传输正确。
程序更新，MD 校验通过后,执行CPU程序更新,考虑到冗余,设计有主、备两个区域,替换进行更新,防止当更新失败,程序仍然可以从另 区域正常启动,大大降低OTA导致终端异常 风险。
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图 电梯物联网终端硬件组成示意图
图 蓝牙App主界面
标签，物联网
表 种终端类别 技术参数比较表
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