引 言

物聯網已經在智能電網、智能交通、智能物流、智能醫(yī)療、智能家居等諸多領域有了長足的發(fā)展，全國在用電梯的數量到 2014 年已接近 300 萬臺，電梯作為一種特殊的垂直交通工具，每天要運送數千萬乘客，電梯的安全運行和可靠運行已經成為社會關心的一大話題[1]。電梯物聯網是由電梯制造商、電梯維保服務商、政府相關監(jiān)管部門、電梯運營部門等多方構想解決電梯安全、可靠運行問題的有效方案，并利用電梯的運行平臺打造一個升值業(yè)務空間，但電梯轎箱與電梯物聯網服務中心之間的高速IP 數據業(yè)務[2-4]，如監(jiān)控視頻數據、電信業(yè)務和廣告等，以及低速數據業(yè)務[5-7]，如各種傳感器、應急話音等[8,9] 的傳輸是目前領域的一個難題。困難產生的原因有如下幾點：

(1) 電梯井內的動力、照明、風扇、控制、通信等，各種電纜都會產生電磁輻射，并且電磁輻射種類、強度、特性和時段各異，弄清楚干擾的類型非常困難，如何抗干擾更是難上加難；

(2) 電梯運行的井道實際情況多種多樣（粗細、高度、鋼筋多少等各不相同），因此隨行電纜也會“接收”這些情況各異的干擾，即干擾電磁場在電纜上產生干擾感應電流，這個干擾感應電流也就會在電纜外導體（編織網）縱向電阻上產生干擾感應電壓（電動勢），這個干擾感應電壓剛好串聯在視頻信號傳輸回路“長長的地線”中，從而形成干擾 ；

(3) 電梯的載重、運行速度、電力環(huán)境等非常復雜 ；

(4) 新、老、舊電梯共存，傳輸環(huán)境各異；

(5) 電梯橋箱的增值業(yè)務、質量監(jiān)控業(yè)務量與日俱增,電磁空間環(huán)境與日惡化。

本文針對電梯物聯網的傳輸困難，提出了一套創(chuàng)新性的解決方案，利用電梯已有的 220 V 電力照明線路，進行數字信號的傳輸，通過自主知識產權專利技術解決了數字信號的長距離、穩(wěn)定傳輸以及工程施工布線等難題。

1 傳輸解決方案

1.1 傳輸系統能力和特點

(1) 采用隨行的 220V照明電纜，無須重新布線和復雜的配置，即插即用，大大簡化了施工難度；

(2) 傳輸距離遠，最遠可達 500 m，速率不低于15 Mb/（s 應用層的業(yè)務速率）。

(3) 可提供以太網的數字接口，傳輸為全數字化 ；

(4) 支持基于IP的話音、高清連續(xù)碼流的視頻圖像，高清的IP廣告業(yè)務，以及傳感器接入業(yè)務等；

(5) 能夠實現老舊電梯機房通過值班電話進行寬帶業(yè)務傳輸的目的。

1.2 傳輸系統架構

(1) 轎箱的設備連接方式

在電梯轎廂頂端部署一個傳輸設備，對下接轎箱的傳感器、電話、數字高清攝像頭、IP 廣告機等 ；對上接電梯轎箱的隨行照明電纜。圖 1 所示為轎頂端的安裝示意圖。

(2) 轎箱的設備互聯接口

①對隨行電纜的接口：壓線端子 ；

②對轎箱照明燈、風扇和 AC220V插座的接口：壓線端子， 最大通過電流為 5 A；

③對轎箱業(yè)務接口

A 數字IP高清攝像頭 ：RJ-45；

B 數字IP廣告機 ：RJ-45；

C 轎箱對講電話接口：RJ-45；

D 轎箱各種傳感器接口：RS-485.

(3) 樓頂電梯機房的設備連接方式

在樓頂的電梯機房部署另一個傳輸設備，對下接電梯轎箱的隨行照明電纜，對上接電梯物聯網的DTU 設備，DTU 設備通過互聯網接入電梯物聯網運營服務中心。圖 2 所示為控制機房端的安裝示意圖。

 數字傳輸設備選用廣東廣聯電子科技有限公司的 GL- PI240NC 電梯隨行電纜電力線適配器。本款產品針對電梯強 干擾遠距離數字傳輸的行業(yè)領域設計，適用于比較惡劣的環(huán) 境。本產品采用 IEEE.P1901 標準，基于 OFDM 調制解調技術 及頻率壓縮技術，在 2 MHz ～ 7 MHz 的頻帶范圍內，劃分為 高達 432 個子載波進行高速通信，物理層速率達到 240 Mp/s。 產品按照應用行業(yè)和使用環(huán)境標準，通過靜電、輻射、傳導、 雷擊、高溫濕熱等可靠性測試，產品滿足在電梯隨行電纜上傳 輸高速數字信號的各種應用需求。

GL-PI240NC 電 梯隨行電纜電力線 適配 器 提 供一 個 RS 485 接口和一個 100 Mb/s 以太網接口。本品可設置開關按 鈕，可根據具體需要將其設置成局端（Master）或者終端（Slave）， 在實際使用時，按照如下流程進行安裝 ： 

（1）GL-PI240NC 適配器使用前，先將兩臺設備的撥碼 開關設置為以下方式 ：機房端設置為局端（Master），撥碼開 關撥碼方向向外 ；轎頂端設置為終端（Slave），撥碼開關撥碼 方向向內。 

（2）控制機房端 ：在電梯控制柜的接線端中找到電梯照 明隨行電纜的接線位置，將照明隨行電纜斷開接入到電力線 適配器設備的“出線地”端，另取電纜將電力線適配器設備的“地 入線”端與電梯控制柜中的照明線纜接線端相接。 

（3）轎頂端 ：在電梯檢修箱中找到電梯照明隨行電纜的 接線入口位置，斷開連接，將照明隨行電纜接入到電力線適 配器“出線地”端，另取電纜將電力線適配器的“地入線”與 電梯檢修箱電梯照明隨行電纜的接線入口位置相連。 

3 測試結果 

在 200 m 長度電纜上進行測試，物理層速率為 71 Mb/s， 以太網應用層速率為 22 Mb/s，PING 包延時波動小，無丟包。 能夠滿足電梯物聯網應用中的各種高速 IP 數據業(yè)務。圖 3 所 示為隨行電纜的噪聲測試圖。圖 4 所示為其信噪比測試曲線。

4 結 語

本方案設計利用電梯照明隨行電纜進行數字信號通信， 解決了電梯物聯網應用中高速 IP 數據業(yè)務傳輸問題。相比于 傳統解決方案，抗干擾能力大大增強 ；通過采用頻率搬移和 頻率壓縮技術，將信號從容易受干擾的頻點搬移到相對干凈 的頻點，并在干凈的頻點上增強信號強度，確保充分利用這 些頻點的通信能力。整個過程都是自動完成的，無需客戶介入。