分析电梯物联网智能网关设计

沈凌

摘 要：电梯物联网的兴起与发展，参照其他行业的智能化发展进程，发现其在运行过程中暴露很多问题，比如很多感知层的通讯接口及协议之间缺乏统一性，难以把不同接口的感知设备整合至互联网系统中，且伴随物联网技术的改进，系统建设成本也相应提升，以上问题在很多智能子系统中均有体现。本课题以电梯系统为背景，规划了一个拓展的分布式物联网网关系统，以应对电梯系统内不同传感层设备对接入互联网或其他网络的要求。

关键词：电梯;物联网;智能网关;设计研究

1 电梯物联网智能网关结构

为实现统一管理数据、全面贯彻落实安全法、多角色共同管理电梯等多项功能，在设计电梯物联网平台结构时，应涵盖诸多门户，比如整体企业、物业企业、维保企业等，并且该系统对整个底层到应用层进行有效分割。

本文主要涉及到小区网络层内通讯网关与DTU的创新涉及，其是通讯网关与DTU的整合体，更具智能性。在电梯物联网系统中，通讯网关与DTU扮演“大脑”角色，其安稳性决定着整个系统运行的可靠性。

2 分布式冗余网关

分布式系统是由数个相互衔接的处理资源构成的计算机系统，其能够在整个系统的调控下共同执行相同任务，很少依赖于集中式的流程、数据或硬件进行。以上资源在地理上是呈相邻式或零散化分布。分布式系统潜在的共同特征是场地分布、数据分布、硬件平台与应用平台多元化。

以上是分布式的一般概念，属于较为广义的概念。而对于相同电梯机房两台或数台并联的电梯而言，分布式的概念则更为局域化，且具有相对独立性[1]。局域化是指分布式数据的传导只限于相同机房中两台或数台设备之间;相对独立性是指在同一机房内数台网关设备功能均无异常时，每台设备核心工作均是独立的，核心工作的内容有采集电梯主板数据、和云平台数据集进行交互及不同节点间的数据交互等。

3 电梯物联网智能网关设计

3.1 总电源

在分布式智能网关中，设计总供电电源是关键一项，动态属性与温度特性是设计过程的重要内容。良好的动态属性是指在负载指标发生变动时，电源依然能维持相对稳定的输出能力;良好的温度特性是指供电电源能在较宽的温度范围中为能维持正常而稳定的输出能力。本分布式智能网关的总供电电源采用24V转5V的电路设计，主电源芯片应用了砍力杰公司生产的电源芯片，实践证明该芯片具有3A的电流输出能力与优良的动态性能。为进一步增强电源输入的防护能力，拟定将一个TVS管装设在输入端，以实现对电源输入过程的有效维护。

3.2 主控核心板

本网关主控核心板的主控ARM使用了飞思卡尔公司生产的IMX287，其主频能达到484MHz，其采用外扩DDR与FLASH的形式能促進LINUX操作系统安稳运行过程。在设计核心板过程中，应预留出RS232、RS485、CAN、USB、网口等外部接口，待核心板设计工作结束后应使用焊接技术将其焊接在底板上部。

3.3 GSM模块板

GSM模块板是智能网关和云平台实现数据交换的重要媒介。GSM模块芯片选用了移远公司生产的M35 2G模块。在设计模块供电电源时，考虑到M352G模块在开启与数据接收、发送过程中需抵达1.6A峰值电流，因此在设计电源时候应考虑到裕量的充足性，故而本文设计中拟定选用的电源狂片为MPS的MP2143，电流输出能力是3A。

3.4 模块外围电路

首先，开机与复位控制。因为M35模块上的PWRKEY和EMERGE_0FF引脚对其开关机及复位等起到决定性作用，故而拟定应用开漏输出的MOS管控制方式。其次，M35模块的天线输出电路是历经一个CLC滤波器衔接SMA端子实现输出的。最后，SM卡电路使用的是移动公司标准的物联网专用卡，其能较有效规避由干扰而引起的数据传导偏差问题，且还能实现对模块的有效保护。

3.5 USB接口

本文设计的智能网关的USB接口应用了单MINIUSB接口达到了OTG程序下载以及HOST外接USB设备的两个功能，而以上功能的实现，需应用插入不同的USB线去进行[2]。5V、USB_DM、USB_DP等是几个关键网络，单一接口的双功能设计能以ID为检测对象，ID信号在不同的外接线内部应用不同的连接方法，图1 为USB接口识别电路的结构示意图。

4 结束语

最近几年中，物联网快速发展并在各个行业得到较广泛应用，电梯是人们日常生活中的重要构成，物联网技术逐年拓展至电梯领域中。物联网网卡是电梯物联网系统中的重要构成，也是核心部件，本文对主要硬件与软件设计要点作出分析，希望对电梯系统智能化、模块化与操作简易化发展进程有促进作用。

参考文献：

[1]马亮，陈君.电梯应急处置公共服务平台的设计与实现[J].信息通信，2019（06）：136-138.

[2]郑伟，吴昌磊，田清和.一种基于2G模块的电梯物联网监控系统终端[J].中国电梯，2019，30（11）：70-72.