5G技术在电梯物联网中的应用探讨

2019-11-29赵结昂刘志刚何国军包俊仪金嵩

科技与创新 2019年15期

赵结昂，刘志刚，何国军，包俊仪，金嵩

5G技术在电梯物联网中的应用探讨

赵结昂，刘志刚，何国军，包俊仪，金嵩

（金华市特种设备检测中心，浙江金华 321000）

近几年来，电梯物联网迅速发展，5G的到来为电梯物联网提供了更强大的功能，使其应用更灵活，并为其提供新的发展思路。随着5G的发展，电梯物联网也将朝着更高效、更智能、更安全的方向发展。结合5G技术的特点，初步探讨了5G技术在电梯物联网中的应用。

电梯物联网；5G网络；互联网；智能化

电梯已成为许多人日常生活中必不可少的交通工具，随着中国科技的不断发展，电梯物联网技术也取得了极大进步，电梯逐渐进入智能化时代。5G网络通讯技术作为新一代网络信息技术，将与电梯物联网深度融合，为电梯产业革命和通信技术创新提供动力。在此背景下，深入、系统地研究5G技术与电梯物联网的融合发展，促进中国电梯行业的持续稳定发展，成为了相关领域工作人员的工作重点之一。

1 5G概述

1.1 5G网络技术

5G即第五代移动通信网络技术。随着大数据技术的发展，信息对数据传输的要求越来越高，目前的网络技术已无法满足，因此，人们迫切需要一种速度更快、成本更低、功耗更小、传输更为安全可靠的通信技术，因此5G应运而生。与传统2G、3G、4G网络相比，5G网络在技术方面得到了进一步的升级，其性能变得更加优异。作为新一代移动通信网络技术，5G在设计时就考虑了人与物、物与物之间的互联，在与物联网的融合中扮演着极其重要的角色。与4G网络相比，5G技术大大减少了使用中的限制，能够提供密集而高效的网络支持，使人与物的联通更方便。5G网络信息技术在移动通信市场上应用会给各领域带来巨大的利益，可以说，5G技术在未来的应用中具有划时代意义，它必将为人们带来更好的网络信息传输体验，极大地丰富人们的工作生活、娱乐体验，未来5G技术将与人们的生活与工作紧密融合。

1.2 5G网路技术的特点

具体来说，5G技术主要有以下几个特点：①更快的传输速度。目前4G通信网络的传输峰值速率达到100 M/s，而5G的峰值速率将达到10 Gbps/s以上，大大提升了传输速率。5G的端到端时延达到毫秒级，用户体验速率达到100 Mbps/s～1 Gbps/s，可畅快地体验移动高清、VR/AR、及时全息投影等。②极大的容量。5G网络可以使每平方千米内相关设备连接数量达100万台，每单位面积内连接的设备可达到4G的100倍，流量密度提升1 000倍，频谱效率可达到4G的10倍，能够在500 km/h的速度下保证用户体验，其链接能力大大提升。③极低的时延。目前使用的4G网络理想的端到端时延是10 ms左右，LTE的端到端时延是50～100 ms，而5G网络的出现，将会使网络延迟小于1 ms。④高可靠性。相比于4G网络技术，基于物联网、多天线等技术的5G将可以对安全防护设备进行升级，使5G在数据通信上具有更高的安全性和可靠性。

2 电梯物联网概述

物联网即物物相连的互联网。电梯物联网是指通过分布在电梯上的各种信息传感器实时采集电梯的相关数据及故障信号，并将采集的数据利用信息技术接入互联网，统计分析电梯的各个参数和电梯故障，实现电梯与使用单位、维保单位、制造单位、检验机构、物业及监管部门的数据与信息交换。电梯物联网有利于加强对电梯安全性能的监管，提高监管前瞻性，有利于电梯安全隐患的排查，消除事故隐患，落实企业主体责任，提升行业管理水平，提高电梯运行安全性和可靠性，让群众放心乘梯、安全乘梯。

电梯物联网体系结构主要分为三部分，分别是感知层、网络层和应用层。其中，感知层主要是借助于一定的设备实现电梯数据的实时采集、信息获取和识别。网络层作为纽带，连接着感知层和应用层，通过通信网络将感知层获取的信息安全、可靠地传输到应用层。应用层负责根据不同的应用需求对感知层采集的数据进行处理，将该系统底层提供的服务与其他一些行业结合起来，实现电梯物联网与行业智能化。

电梯物联网的发展需要有完整的网络体系、通信协议和高度的安全性。信息要高速、可靠地传输，就要求电梯物联网具有更成熟的传感器技术、更准确的识别能力和更快速的数据处理能力。因此，5G时代的到来，能有效促进电梯物联网的发展，使万物互联成为可能。

3 5G技术在电梯物联网中的应用场景

5G在电梯物联网中的应用主要有以下几个方面。

3.1　完善电梯应急救援系统

电梯物联网监控平台可以实时监控到电梯内的任何状况，电梯上安装的智能物联终端在遇到电梯故障或其他紧急突发的事件时，能够运用5G技术与云终端将消息通过物联网设备及时发送到救援中心。5G低时延的特点会让信息的传达更快速、准确，维保人员的手机会在第一时间收到警报，自动识别被困人员所在楼层，从而快速地救出被困者，使救援更加快速、精准，大大降低事故造成的损失。

5G网络的基站不再是以往的大基站，而是很多很多小基站，基本上每相隔250 m就会有一个小基站，而且以前的大基站最多只有十几个天线，而这些小基站会有上百个天线，所以天线的密度和数量大大增加，可以使封闭的电梯里仍然可以连接到5G信号，大大减少了电梯智能物联终端由于信号不稳定而产生误报、漏报的问题。

3.2 提升电梯维修保养水平

电梯数量增长迅速，但政府监管人员有限，利用电梯物联网技术，政府监管人员可以实现对电梯维保记录的查询和远程监控，从而管理和监督电梯维保工作的进行。在日常维保过程中，维保人员可以利用5G技术的可穿戴设备平台实现远程指导现场服务、设备检查、维护等工作，使电梯维保人员在维保过程中得到全方位的指导，从而使维保作业标准化、专业化。通过使用该系统，电梯维保人员可以进行更精确和详细的安全检查，确保每个电梯使用者的安全。

3.3 电梯调度管理优化

在电梯调度管理方面，5G网络的高传输速率可以实时获取大楼内安装传感器的数据，收集电梯等待人数及楼层、载客人数、时间等信息，通过人工智能技术对这些数据进行统计分析，得到各个信息的大概变化趋势，再结合系统实时采集的数据，更为精准地管理调度电梯，提高调度系统的总体效率。5G的到来使得电梯物联网可以与智能电网、智慧楼宇、智能交通等进行信息交互，实现在乘客进入楼宇范围前电梯就开始工作，用户也可以通过智能终端远程向电梯发送乘梯请求，使电梯调度系统可以提前反应，大大减少用户等待时间。

3.4 电梯的节能优化

由于5G网络通信带宽大幅提高，5G网络可以支持海量终端接入，实现大量无线设备组网通信。现有电梯中，通过有线连接组网的设备，部分可以改为无线组网方式，从而减少大量的布线和能耗。例如，可以通过无线组网大大减少电梯轿厢中的随行电缆和电梯机房中的布线，同时还可以减少电缆所消耗的能源。通过5G网络，还可以实现轿厢的智能照明、电梯的智能调度，从而实现电梯的节能优化。

3.5 使电梯更加智能安全

目前，5G的UNB-IOT技术已成功实现产品化。UNB具有信号传输能力强、可实现广域链接、边缘计算能力强的特点，因此，可以在电梯的主要的核心部件中植入UNB检测芯片，从而使得这些电梯部件都可以实现智慧通讯。例如，在曳引机中植入UNB检测芯片，可以实时检测曳引机的转速、温度、抱闸力矩等，通过长时间的大数据比对和边缘计算，判断电梯是否处于正常运行中；在限速器中植入UNB检测芯片，可以实时获取电梯运行参数；在电梯的层门植入UNB检测芯片，可以随时了解层门是否短接、门区是否正常等。所有这些部件数据的汇总，使电梯更加智能化，安全性自然会得到极大的提高。