CN112969001B - 一种集成物联网功能的电梯多方通话装置 - Google Patents

一种集成物联网功能的电梯多方通话装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种集成物联网功能的电梯多方通话装置，其包括通话模块、物联网模块、机房模块、数据传输模块和管理模块；所述通话模块、物联网模块分别与所述机房模块连接；所述机房模块与所述数据传输模块连接；所述通话模块用于采集使用通话模块的人员的语音数据，所述物联网模块用于获取电梯和电梯井的状态数据；所述机房模块用于通过所述数据传输模块将所述使用通话模块的人员的语音数据和所述状态数据发送至所述管理模块。本发明将电梯的多方通话系统和电梯的监控系统采用了同一通信系统与管理中心进行通信，从而避免了出现现有技术中，多方通话系统和电梯的监控系统分别采用不同的通信系统，有效地降低了电梯的成本。

Description

一种集成物联网功能的电梯多方通话装置
技术领域
本发明涉及通话领域，尤其涉及一种集成物联网功能的电梯多方通话装置。
背景技术
现有技术中，电梯的多方通话系统和电梯的监控系统是互相独立的，这两套系统分别需要单独设置通信系统，不利于降低电梯的成本。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种集成物联网功能的电梯多方通话装置，其包括通话模块、物联网模块、机房模块、数据传输模块和管理模块；
所述通话模块、物联网模块分别与所述机房模块连接；所述机房模块与所述数据传输模块连接；
所述通话模块用于采集使用通话模块的人员的语音数据，并将所述语音数据发送至所述机房模块；
所述物联网模块用于获取电梯和电梯井的状态数据，并将所述状态数据发送至机房模块；
所述机房模块用于通过所述数据传输模块将所述使用通话模块的人员的语音数据和所述状态数据发送至所述管理模块；
所述管理模块用于将管理中心的人员的语音数据通过所述数据传输模块发送至所述机房模块，以及用于接收并处理所述使用通话模块的人员的语音数据和所述状态数据。
所述通话模块包括轿顶通话单元、轿厢通话单元、底坑通话单元；
所述轿顶通话单元、轿厢通话单元、底坑通话单元分别和所述机房模块连接；
所述机房模块用于将轿顶通话单元、轿厢通话单元、底坑通话单元发送过来的语音数据传输至所述数据传输模块以及用于将数据传输模块发送过来的管理中心的人员的语音数据发送至轿顶通话单元和/或轿厢通话单元和/或底坑通话单元。
优选地，所述物联网模块包括电梯井监控子模块和电梯监控子模块；
所述电梯井监控子模块用于收集电梯井的状态数据，并将所述电梯井的状态数据发送至所述数据传输模块；
所述电梯监控子模块用于收集电梯的状态数据，并将所述电梯的状态数据发送至所述数据传输模块。
优选地，所述管理模块包括通话管理子模块和监控子模块；
所述通话管理子模块用于收集管理中心的人员的语音数据，并将所述语音数据发送至所述数据传输模块，以及用于对数据传输模块发送过来的使用通话模块的人员的语音数据进行处理，将所述语音数据转换为声音进行播放；
所述监控子模块用于展示所述状态数据，以及基于所述状态数据监控电梯运行是否异常。
优选地，所述基于所述状态数据监控电梯运行是否异常，包括：
判断所述状态数据是否处于预设的数值范围，若否，则向管理中心的人员发出警报提示；
所述警报提示的方式包括弹窗提示和警报语音提示。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明将电梯的多方通话系统和电梯的监控系统采用了同一通信系统与管理中心进行通信，从而避免了出现现有技术中，多方通话系统和电梯的监控系统分别采用不同的通信系统，有效地降低了电梯的成本。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1，为本发明一种集成物联网功能的电梯多方通话装置的一种示例性实施例图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
如图1中的实施例所示，本发明提供了一种集成物联网功能的电梯多方通话装置，其包括通话模块、物联网模块、机房模块、数据传输模块和管理模块；
所述通话模块、物联网模块分别与所述机房模块连接；所述机房模块与所述数据传输模块连接；
所述通话模块用于采集使用通话模块的人员的语音数据，并将所述语音数据发送至所述机房模块；
所述物联网模块用于获取电梯和电梯井的状态数据，并将所述状态数据发送至机房模块；
所述机房模块用于通过所述数据传输模块将所述使用通话模块的人员的语音数据和所述状态数据发送至所述管理模块；
所述管理模块用于将管理中心的人员的语音数据通过所述数据传输模块发送至所述机房模块，以及用于接收并处理所述使用通话模块的人员的语音数据和所述状态数据。
优选地，所述通话模块包括轿顶通话单元、轿厢通话单元、底坑通话单元；
所述轿顶通话单元、轿厢通话单元、底坑通话单元分别和所述机房模块连接；
所述机房模块用于将轿顶通话单元、轿厢通话单元、底坑通话单元发送过来的语音数据传输至所述数据传输模块以及用于将数据传输模块发送过来的管理中心的人员的语音数据发送至轿顶通话单元和/或轿厢通话单元和/或底坑通话单元。
优选地，所述数据传输模块包括4G通信网络、5G通信网络、光纤通信网络中的一种或多种。
通过机房中心对通话模块、物联网模块的数据采用同一的通信方式进行通信，能够有效地控制成本。
优选地，所述物联网模块包括电梯井监控子模块和电梯监控子模块；
所述电梯井监控子模块用于收集电梯井的状态数据，并将所述电梯井的状态数据发送至所述数据传输模块；
所述电梯监控子模块用于收集电梯的状态数据，并将所述电梯的状态数据发送至所述数据传输模块。
优选地，所述管理模块包括通话管理子模块和监控子模块；
所述通话管理子模块用于收集管理中心的人员的语音数据，并将所述语音数据发送至所述数据传输模块，以及用于对数据传输模块发送过来的使用通话模块的人员的语音数据进行处理，将所述语音数据转换为声音进行播放；
所述监控子模块用于展示所述状态数据，以及基于所述状态数据监控电梯运行是否异常。
优选地，所述基于所述状态数据监控电梯运行是否异常，包括：
判断所述状态数据是否处于预设的数值范围，若否，则向管理中心的人员发出警报提示；
所述警报提示的方式包括弹窗提示和警报语音提示。
优选地，所述电梯监控子模块包括烟雾传感器、噪声传感器、速度传感器，分别用于采集电梯轿厢内的烟雾数据、电梯轿厢内的噪声数据、电梯轿厢的运行速度数据。
优选地，所述电梯井监控子模块包括传感器节点和通信基站，所述传感器节点设置在电梯井的井壁上，用于获取所述井壁的状态数据，并将所述状态数据发送至所述通信基站；
所述通信基站用于将所述状态数据发送至所述机房模块。
优选地，所述状态数据包括井壁的振动数据、温度数据、湿度数据。
优选地，所述通信基站采用固定的时间周期将所述传感器节点划分为簇头节点和成员节点，并将划分结果通过广播的方式发送至传感器节点。
所述成员节点用于采集所述状态数据，并将所述状态数据发送至所述簇头节点；
所述簇头节点用于将所述状态数据发送至所述通信基站。
优选地，将所述传感器节点划分为簇头节点和成员节点，包括：
通信基站广播分簇消息，所述分簇消息用于通知传感器节点将自身的分簇信息发送至通信基站，所述分簇信息包括传感器节点的坐标、剩余能量、最大通信半径；
所述通信基站采用如下规则筛进行分簇：
采用迭代的方式进行分簇：
将所有的传感器节点的编号存入集合U1；
计算U1中的元素对应的传感器节点的平均坐标(xave,yave)；
第一次迭代：
将剩余能量大于预设的能量阈值，且距离(xave,yave)最近的传感器节点作为第一个簇头节点ct1；
计算ct1的自适应覆盖半径：
Figure BDA0002951634220000041
式中，coR1表示ct1的自适应覆盖半径，dy表示预设的距离系数；y表示调节因子，y∈[0,1]，ne1表示ct1的最大通信半径内的传感器节点的总数；
Figure BDA0002951634220000042
Figure BDA0002951634220000043
tb1表示ct1与基站之间的距离，xe1表示ct1的当前剩余能量，ie1表示ct1的初始能量，totN表示电梯井监控子模块中所有的传感器节点的总数，bzcx表示ct1的最大通信半径内的传感器节点的横坐标的方差，bzcy表示ct1的最大通信半径内的传感器节点的纵坐标的方差，x和y分别表示ct1的横坐标和纵坐标，xi和yi分别表示ct1的最大通信半径内的第i个传感器节点的横坐标和纵坐标；
将处于ct1的自适应覆盖半径内的传感器节点作为ct1所在的簇的成员节点，并将所述成员节点存入集合neiU1；
将neiU1中与ct1之间的欧式距离大于ct1的自适应覆盖半径的二分之一的传感器节点存入集合djU1；
将还未进行划分的传感器节点存入集合whU1；
第二次迭代：
获取whU1中剩余能量大于预设的能量阈值，且距离djU1中的传感器节点的平均坐标最近的传感器节点，将其作为第2个传感器节点ct2，
计算ct2的自适应覆盖半径；
将whU1中处于ct2的自适应覆盖半径内的传感器节点作为ct2所在的簇的成员节点，并将所述成员节点存入集合neiU2；
将neiU2中与ct2之间的欧式距离大于ct2的自适应覆盖半径的二分之一的传感器节点存入集合djU2；
将还未进行划分的传感器节点存入集合whU2；
以此类推，到第n次迭代时，若获得的还未进行划分的传感器节点的集合whUn中所包含的传感器节点的数量小于预设的数量阈值，则停止迭代；
将停止迭代后，还未进行划分的传感器节点加入到距离所述传感器节点最近的簇头节点中。
本发明上述实施方式，先计算所有传感器节点的平均坐标，然后从距离所述平均坐标最近的传感器节点开始，进行迭代划分，将传感器节点划分为簇头节点和成员节点。相较于传统的分别计算每个传感器节点的优势值，然后再根据优势值来进行排序，然后进行簇头划分的方式，本申请并不需要对每个传感器节点都计算优势值，因此极大地缩小了运算的时间。本申请在完成一个分簇后，再从剩下的未分簇的节点中选择下一个簇头节点，在选取时设置了能量阈值来将能量过少的节点进行初步排除，然后从初步排除中选出距离上一个分簇比较近的传感器节点作为簇头节点，然后是计算簇头节点的自适应覆盖半径内，并依据自适应覆盖半径对簇头节点的成员节点进行选择，使得分簇的大小与簇头节点的剩余能量、邻居节点分布情况、与基站之间的距离等自身情况相关，能够避免为能量较少，距离基站较远，且邻居节点较多的节点分配过多的成员节点，造成簇头节点过早地消耗完能量。而这种接邻分簇的方式，使得每个簇的平均坐标分布更为合理，避免出现传统的随机选取簇头出现的各个簇的平均坐标分布不合理的问题，例如在一些地方簇头过于密集，而在另一些地方簇头过少。
优选地，所述簇头节点通过下述方式将所述状态数据发送至所述通信基站：
若基站处于簇头节点的通信范围内，则采用单跳的方式将所述状态数据发送至通信基站；
若基站处于簇头节点的通信范围外，则采用多跳的方式将所述状态数据发送至通信基站，下一跳中继节点的选择方式如下：
将需要发送状态数据的簇头节点记为a，簇头节点a计算其最大通信半径内的其它簇头节点的传输成本：
Figure BDA0002951634220000061
式中，csb(b)表示簇头节点a的最大通信半径内的其它簇头节点中的第b个簇头节点的传输成本，dtb(b)表示所述第b个簇头节点与通信基站之间的距离，dtb(a,b)表示簇头节点a与所述第b个簇头节点之间的距离，xeb表示所述第b个簇头节点的剩余能量，ieb表示所述第b个簇头节点的初始能量，β表示线段xd(a,bs)和线段xd(a,b)之间的小于180度的夹角的大小，所述线段xd(a,bs)表示簇头节点a与通信基站之间的直线线段，xd(a,b)表示簇头节点a与所述第b个簇头节点之间的直线线段，pse(b)表示pse(b)发送单位长度的数据所需要消耗的能量；
选取簇头节点a计算其最大通信半径内的其它簇头节点中传输成本最小的簇头节点作为下一跳中继节点，
簇头节点a将所述状态数据发送至所述下一跳中继节点。
本发明上述实施方式，在多跳传输选择下一跳中继节点时，并不是随机选择，而是充分考虑了在簇头节点a的最大通信半径内的其余簇头节点在剩余能量，与基站之间的距离，与簇头节点a的距离，线段xd(a,bs)和线段xd(a,b)的夹角等参数，从而使得选出的下一跳中继节点更为合理，尽量距离簇头节点更近，尽量距离a更近，尽量有更多的能量剩余，尽量距离线段xd(a,bs)更近。从而使得整个传输根本尽可能地低。有利于节约传感器节点是能量，延长传感器节点的工作时长。
优选地，所述基于所述状态数据监控电梯运行是否异常，包括：
对状态数据进行异常值判断，将异常值删除后获得筛选后的状态数据；
基于所述筛选后的状态数据监控电梯运行是否异常。
优选地，所述对状态数据进行异常值判断，包括：
计算传感器节点d获取的状态数据的比较值：
Figure BDA0002951634220000071
式中，bk(d)表示传感器节点d获取的状态数据的比较值，ud表示以传感器节点d为中心的，半径为
Figure BDA0002951634220000072
的范围内的所有传感器节点的集合，maR(d)表示传感器节点d的最大通信半径，data(g)表示ud中的传感器节点g获取的状态数据，data(d)表示传感器节点d获取的状态数据，jk(d,g)表示d和g之间的欧式距离，
Figure BDA0002951634220000073
noud表示ud中的元素的总数，
Figure BDA0002951634220000074
将data(d)和bk(d)进行比较，若|data(d)-bk(d)|小于预设的阈值参数，则data(d)为正常值，否则，data(d)为异常值。
传统的异常值检测，一般是设定一个固定的阈值来判断某个数据是否为异常值，但是这种方式在传感器节点采集的状态数据上并不适用。由于传感器节点分布范围比较广，不同的位置采集到的状态数据差别肯定会比较大，如果使用传统的判断方式来判断状态数据是否异常，显然会保留过多的异常的状态数据，不利于对电梯井的状态进行正确的监测。而本申请上述实施例，为不同的状态数据自适应地计算不同的比较值，具体地，考虑了d的通信半径
Figure BDA0002951634220000081
内的其它传感器节点采集的状态数据，并且依据ud内的传感器节点与d在空间距离以及采集到的数据上的差异，为ud内不同的传感器节点采集到的状态数据赋予不同的权重值，从而避免使用平均值导致的比较结果不准确的问题。因为即使d采集的状态数据和ud内的传感器节点采集到的数据差异比较大，但是只要ud内存在数量够多的元素，则可以把平均值拉得足够低，这时候将d采集到的状态数据与平均值进行比较，显然并不能发现d的异常。发明上述实施方式实现了状态数据的准确筛选。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变形，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种集成物联网功能的电梯多方通话装置，其特征在于，其包括通话模块、物联网模块、机房模块、数据传输模块和管理模块；
所述通话模块、物联网模块分别与所述机房模块连接；所述机房模块与所述数据传输模块连接；
所述通话模块用于采集使用通话模块的人员的语音数据，并将所述语音数据发送至所述机房模块；
所述物联网模块用于获取电梯和电梯井的状态数据，并将所述状态数据发送至机房模块；
所述机房模块用于通过所述数据传输模块将所述使用通话模块的人员的语音数据和所述状态数据发送至所述管理模块；
所述管理模块用于将管理中心的人员的语音数据通过所述数据传输模块发送至所述机房模块，以及用于接收并处理所述使用通话模块的人员的语音数据和所述状态数据；
所述物联网模块包括电梯井监控子模块和电梯监控子模块；
所述电梯井监控子模块用于收集电梯井的状态数据，并将所述电梯井的状态数据发送至所述数据传输模块；
所述电梯监控子模块用于收集电梯的状态数据，并将所述电梯的状态数据发送至所述数据传输模块；
所述电梯井监控子模块包括传感器节点和通信基站，所述传感器节点设置在电梯井的井壁上，用于获取所述井壁的状态数据，并将所述状态数据发送至所述通信基站；
所述通信基站用于将所述状态数据发送至所述机房模块；
所述通信基站采用固定的时间周期将所述传感器节点划分为簇头节点和成员节点，并将划分结果通过广播的方式发送至传感器节点；
所述成员节点用于采集所述状态数据，并将所述状态数据发送至所述簇头节点；
所述簇头节点用于将所述状态数据发送至所述通信基站；
将所述传感器节点划分为簇头节点和成员节点，包括：
通信基站广播分簇消息，所述分簇消息用于通知传感器节点将自身的分簇信息发送至通信基站，所述分簇信息包括传感器节点的坐标、剩余能量、最大通信半径；
所述通信基站采用如下规则筛进行分簇：
采用迭代的方式进行分簇：
将所有的传感器节点的编号存入集合U1；
计算U1中的元素对应的传感器节点的平均坐标(xave,yave)；
第一次迭代：
将剩余能量大于预设的能量阈值，且距离(xave,yave)最近的传感器节点作为第一个簇头节点ct1；
计算ct1的自适应覆盖半径：
Figure FDA0003245811470000021
式中，coR1表示ct1的自适应覆盖半径，dy表示预设的距离系数；y表示调节因子，y∈[0,1]，ne1表示ct1的最大通信半径内的传感器节点的总数；
Figure FDA0003245811470000022
Figure FDA0003245811470000023
tb1表示ct1与基站之间的距离，xe1表示ct1的当前剩余能量，ie1表示ct1的初始能量，totN表示电梯井监控子模块中所有的传感器节点的总数，bzcx表示ct1的最大通信半径内的传感器节点的横坐标的方差，bzcy表示ct1的最大通信半径内的传感器节点的纵坐标的方差，x和y分别表示ct1的横坐标和纵坐标，xi和yi分别表示ct1的最大通信半径内的第i个传感器节点的横坐标和纵坐标；
将处于ct1的自适应覆盖半径内的传感器节点作为ct1所在的簇的成员节点，并将所述成员节点存入集合neiU1；
将neiU1中与ct1之间的欧式距离大于ct1的自适应覆盖半径的二分之一的传感器节点存入集合djU1；
将还未进行划分的传感器节点存入集合whU1；
第二次迭代：
获取whU1中剩余能量大于预设的能量阈值，且距离djU1中的传感器节点的平均坐标最近的传感器节点，将其作为第2个传感器节点ct2，
计算ct2的自适应覆盖半径；
将whU1中处于ct2的自适应覆盖半径内的传感器节点作为ct2所在的簇的成员节点，并将所述成员节点存入集合neiU2；
将neiU2中与ct2之间的欧式距离大于ct2的自适应覆盖半径的二分之一的传感器节点存入集合djU2；
将还未进行划分的传感器节点存入集合whU2；
以此类推，到第n次迭代时，若获得的还未进行划分的传感器节点的集合whUn中所包含的传感器节点的数量小于预设的数量阈值，则停止迭代；
将停止迭代后，还未进行划分的传感器节点加入到距离所述传感器节点最近的簇头节点中。
2.根据权利要求1所述的一种集成物联网功能的电梯多方通话装置，其特征在于，所述通话模块包括轿顶通话单元、轿厢通话单元、底坑通话单元；
所述轿顶通话单元、轿厢通话单元、底坑通话单元分别和所述机房模块连接；
所述机房模块用于将轿顶通话单元、轿厢通话单元、底坑通话单元发送过来的语音数据传输至所述数据传输模块以及用于将数据传输模块发送过来的管理中心的人员的语音数据发送至轿顶通话单元和/或轿厢通话单元和/或底坑通话单元。
3.根据权利要求1所述的一种集成物联网功能的电梯多方通话装置，其特征在于，所述管理模块包括通话管理子模块和监控子模块；
所述通话管理子模块用于收集管理中心的人员的语音数据，并将所述语音数据发送至所述数据传输模块，以及用于对数据传输模块发送过来的使用通话模块的人员的语音数据进行处理，将所述语音数据转换为声音进行播放；
所述监控子模块用于展示所述状态数据，以及基于所述状态数据监控电梯运行是否异常。
4.根据权利要求1所述的一种集成物联网功能的电梯多方通话装置，其特征在于，所述基于所述状态数据监控电梯运行是否异常，包括：
判断所述状态数据是否处于预设的数值范围，若否，则向管理中心的人员发出警报提示；
所述警报提示的方式包括弹窗提示和警报语音提示。
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