CN114701932B - 一种基于无线电信号的电梯运行监控系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于无线电信号的电梯运行监控系统，包括：无线电设备，安装在所在建筑物各楼层，用于广播带有自身信息的数据；无线通讯设备，安装在电梯的轿厢内，用于监听所在建筑物各楼层的无线电设备广播的数据，并传输至中央处理设备；中央处理设备，用于接收并解析无线通讯设备监听到的数据，确定当前电梯门开关状态及所在楼层。本发明无线无需在电梯内增设其他的设备，可以通过在电梯轿厢现有相机内搭载无线传输设备，即可实现开关状态检测及楼层信息确认，改造成本低，维护成本低；本发明方法不受使用环境影响，具有较高的检测精度及检测效率。
Description
技术领域
本发明属于电梯技术领域，具体涉及一种基于无线电信号的电梯运行监控系统及方法。
背景技术
电梯是人们日常出行的必须品，截止到2020年底，中国目前的电梯使用量已经达到了700万部，平均每天电梯的运行次数达到上亿次。
传统的梯门开关门判断依赖于挡板、行程开关、图像检测等方法，楼层检测主要依赖于行程开关、光电编码器、加速度传感器、气压传感器等方法；在实际使用中，挡板、行程开关受限于机械、电子结构，长期使用有失效的风险，而图像检测又收到环境光线、拍摄角度、镜头覆盖范围、使用场景等的限制，而在楼层检测使用行程开关，光电编码器检测对安装要求较高，使用加速度传感器、气压传感器又因为气象变化会影响实际的使用精度，影响检测的精度，使用和维护成本较高。
发明内容
针对现有技术中的上述不足，本发明提供的基于无线电信号的电梯运行监控系统及方法解决了现有的电梯门开关及楼层判定准确度低的问题。
为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种基于无线电信号的电梯运行监控系统，包括：
无线电设备，安装在所在建筑物各楼层，用于广播带有自身信息的数据；
无线通讯设备，安装在电梯的轿厢内，用于监听所在建筑物各楼层的无线电设备广播的数据，并传输至中央处理设备；
中央处理设备，用于接收并解析无线通讯设备监听到的数据，确定当前电梯门开关状态及所在楼层。
进一步地，所述无线电设备为WiFi路由器或蓝牙设备。
进一步地，所述无线通讯设备传输至中央处理设备的数据包括当前监听到的无线电设备的Mac地址BSS、身份识别信息SSID、发射频率FREQ、接收信号强度SIGNAL，以及上次获取时间last seen。
进一步地，所述中央处理设备包括数据库、数据解析单元、数据处理单元，以及状态确认单元；
所述数据库中存储有电梯所在建筑物各楼层的标准数据，所述标准数据为每个楼层中的所有无线电设备的Mac地址BSS、身份识别信息SSID，以及接收信号强度；
所述数据解析单元用于对无线电设备监听到数据进行解析；
所述数据处理单元用于对解析的监听数据与标准数据进行对比处理；
所述状态确认单元用于根据对比处理后的数据，确认当前电梯的开关状态及所在楼层，实现电梯运行监控。
一种基于无线电信号的电梯运行监控方法，包括以下步骤：
S1、构建数据库：采集各楼层无线电设备的标准数据，构建初始状态下集合各楼层所有无线电设备自身信息的数据库；
S2、实时信号采集：在电梯运行过程中，通过无线传输设备实时采集当前所有无线电设备广播的数据，并传输至中央处理设备；
其中，无线传输设备传输至中央处理设备的数据包括当前采集到的所有无线电设备的Mac地址BSS、身份识别信息SSID、发射频率FREQ、接收信号强度SIGNAL，以及上次获取时间last seen；
S3、信号处理：通过中央处理设备对接收的数据进行处理，得到判定数据；
S4、状态判定：将判定数据与数据库中的标准数据进行对比，确定当前电梯开关状态及所在楼层。
进一步地，所述步骤S3具体为：
S31、对接收的数据进行解析；
S32、根据接收信号强度SIGNAL和上次获取时间Last seen对解析数据进行筛选，获得判定数据。
进一步地，所述步骤S32中，对解析数据进行筛选的方法具体为：
设置接收信号强度SIGNAL区间阈值[β1,β2]，及上次获取时间Last seen阈值α，将接收信号强度SIGNAL不在区间阈值[β1,β2]和上次获取时间Last seen大于阈值α的解析数据过滤，得到筛选后的解析数据作为判定数据；
其中，判定数据包括当前采集到的无线电设备的身份识别信息SSID、Mac地址BSS，及其接收信号强度SIGNAL。
进一步地，所述步骤S4中，确定当前电梯开关状态的方法具体为：
若当前判定数据中的Mac地址BSS的数量少于设定阈值，且均不存在于数据库中时，则当前电梯处理关门状态；
若当前判定数据中的Mac地址BSS的数量大于设定阈值，且至少有一个Mac地址BSS存在于数据库中时，则当前电梯处理开门状态。
进一步地，所述步骤S4中，确定当前电梯所在楼层的方法具体为：
当当前判定数据在数据库中至少存在一个对应的标准数据，且当前判定数据的接收信号强度SIGNAL与对应标准数据的接收信号强度SIGNAL之间的误差小于设定阈值时，判定标准数据对应的楼层即为当前电梯所在楼层。
进一步地，所述步骤S4中，在确定当前电梯所在楼层时，还包括通过自学习方法更新数据库中各楼层的对应标准数据，更新方法具体为：
对每个楼层无线传输设备采集的数据进行缓存，当根据无线传输设备采集数据得到的判定数据的接收信号强度SIGNAL大于对应楼层标准数据的最大接收信号强度时，判定当前楼层出现新的无线电设备，记录其Mac地址BSS、身份识别信息SSID，以及接收信号强度SIGNAL，进而更新当前楼层对应的标准数据。
本发明的有益效果为：
(1)本发明根据无线电信号的特点，通过解析WiFi或蓝牙广播的数据包，结合数据包中的接收功率信息，就可以判断电梯门的开关状态和楼层信息；
(2)本发明无线无需在电梯内增设其他的设备，可以通过在电梯轿厢现有相机内搭载无线传输设备，即可实现开关状态检测及楼层信息确认，改造成本低，维护成本低；
(3)本发明提供的监控方法不受使用环境影响，具有较高的检测精度及检测效率。
附图说明
图1为本发明提供的基于无线电信号的电梯运行监控系统框图。
图2为本发明提供的基于无线电信号的电梯运行监控方法流程图。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
实施例1：
本发明实施例提供了一种基于无线电信号的电梯运行监控系统，包括：
无线电设备，安装在所在建筑物各楼层，用于广播带有自身信息的数据；
无线通讯设备，安装在电梯的轿厢内，用于监听所在建筑物各楼层的无线电设备广播的数据，并传输至中央处理设备；
中央处理设备，用于接收并解析无线通讯设备监听到的数据，确定当前电梯门开关状态及所在楼层。
在本发明实施例中，无线电设备为WiFi路由器或蓝牙设备，其可以为建筑物内当前存在的设备，也可以为为了识别楼层安装的设备。
在本发明实施例中，无线传输设备可以为支持监听模式802.11的模块，其可以单独使用，也可以搭载在电梯轿厢内的智能相机中，根据相机监控画面控制无线传输设备的工作，使得相机可以采集当前位置下无线电设备的BSS、SSID以及SIGNAL等信息。
在本发明实施例中，中央处理设备可以为独立于无线传输设备的梯控系统，也可以和无线传输设备一起搭载至安装在电梯轿厢的智能相机中，扩展智能相机的功能，使得智能相机能够监控电梯的开关状态及所在楼层。
在本发明实施例中，无线通讯设备传输至中央处理设备的数据包括当前监听到的无线电设备的Mac地址BSS、身份识别信息SSID、发射频率FREQ、接收信号强度SIGNAL，以及上次获取时间last seen；在本实施例中，中央处理设备可以对无线传输设备进行控制，确定其采集数据的时间，并将其传输至中央处理设备，对于采集到的接收信号强度AINGAL，其数值越大，说明无线传输设备与对应的无线电设备距离越近；本实施例中不同的发射频率在自由幅度空间的衰减不一样，所以采集发射频率和接收信号强度SIGNAL，可以更准确的评估和确定发射源的距离和位置
在本实施例中中央处理设备包括数据库、数据解析单元、数据处理单元，以及状态确认单元；
数据库中存储有电梯所在建筑物各楼层的标准数据，所述标准数据为每个楼层中的所有无线电设备的Mac地址BSS、身份识别信息SSID，以及接收信号强度；
数据解析单元用于对无线电设备监听到数据进行解析；由于无线传输设备传输的数据是按每个路由广播的信息传输，所以需要将数据进行解析，进而得到设备识别信息SSID和Mac地址BSS。
数据处理单元用于对解析的监听数据与标准数据进行对比处理；
状态确认单元用于根据对比处理后的数据，确认当前电梯的开关状态及所在楼层，实现电梯运行监控。
在本实施例中，根据上述结构设置，实现电梯开门状态和所在楼层的方法具体为：根据解码的得到的信息数据库中记录的信息进行比较，确定门的状态和楼层状态，在开门的时候，在轿厢内可以扫描出正在广播的WiFi路由器信息，而关门后由于电梯内是个封闭的金属笼体，可以扫描出的路由器信息会变少甚至扫不到，而在不同的楼层，由于距离正在广播的WiFi路由的距离发生变化，可扫描到的WiFi路由和其信号强度会发生变化，根据这些信息可以推测出所在的楼层。
实施例2：
如图2所示，本发明实施例提供了一种基于无线电信号的电梯运行监控系统实现的电梯运行监控方法，包括以下步骤：
S1、构建数据库：采集各楼层无线电设备的标准数据，构建初始状态下集合各楼层所有无线电设备自身信息的数据库；
S2、实时信号采集：在电梯运行过程中，通过无线传输设备实时采集当前所有无线电设备广播的数据，并传输至中央处理设备；
其中，无线传输设备传输至中央处理设备的数据包括当前采集到的所有无线电设备的Mac地址BSS、身份识别信息SSID、发射频率FREQ、接收信号强度SIGNAL，以及上次获取时间last seen；
S3、信号处理：通过中央处理设备对接收的数据进行处理，得到判定数据；
S4、状态判定：将判定数据与数据库中的标准数据进行对比，确定当前电梯开关状态及所在楼层。
在本发明实施例中的步骤S3具体为：
S31、对接收的数据进行解析；
S32、根据接收信号强度SIGNAL和上次获取时间Last seen对解析数据进行筛选，获得判定数据。
本实施例的步骤S32中，对解析数据进行筛选的方法具体为：
设置接收信号强度SIGNAL区间阈值[β1,β2]，及上次获取时间Last seen阈值α，将接收信号强度SIGNAL不在区间阈值[β1,β2]和上次获取时间Last seen大于阈值α的解析数据过滤，得到筛选后的解析数据作为判定数据；
其中，判定数据包括当前采集到的无线电设备的身份识别信息SSID、Mac地址BSS，及其接收信号强度SIGNAL。
在本实施例中，通过接收信号强度对解析数据进行过滤时，当低于阈值β1时可能是大功率设备泄漏进入电梯轿厢，高于阈值β2是可能是电梯内的信号源(图梯乘用户手机创建的热点)，为了准确识别楼层，需要对其进行过。
在本发明实施例的步骤S4中，确定当前电梯开关状态的方法具体为：
若当前判定数据中的Mac地址BSS的数量少于设定阈值，且均不存在于数据库中时，则当前电梯处理关门状态；
若当前判定数据中的Mac地址BSS的数量大于设定阈值，且至少有一个Mac地址BSS存在于数据库中时，则当前电梯处理开门状态。
在本发明实施例中，当电梯门打开时，采集的BSS信息会变多，当电梯门关闭时，采集的BSS信息会变少，因此可以通过采集的BSS数量判断电梯的开关状态。
在本发明实施例的步骤S4中，确定当前电梯所在楼层的方法具体为：
当当前判定数据在数据库中至少存在一个对应的标准数据，且当前判定数据的接收信号强度SIGNAL与对应标准数据的接收信号强度SIGNAL之间的误差小于设定阈值(例如10dBm)时，判定标准数据对应的楼层即为当前电梯所在楼层。
在本实施例中，某次无线传输设备采集的数据为：
BSS:64:64:4a:9c:5f:f3
Freq:2412
SSID:Redmi_E98A
Signal:-35.00dBm
Last seen:0ms
BSS：d4:b7:09:5b:12:6b
Freq:2422
SSID:CU_shjq
Signal:-30.00dBm
Last seen:0ms
BSS:08:57:00:7c:20:a4
Freq:2437
SSID:TP-LINK_7C20A4
Signal:-44.00dBm
Last seen:0ms
BSS:8c:de:f9:b2:35:e0
Freq:2437
SSID:Xiaomi_1004
Signal:-67.00dBm
BSS:92:de:f9:b2:35:e0
Freq:2437
SSID:
Signal:-67.00dBm
Last seen:0ms
BSS:14:3d:f2:87:4d:d8
Freq:2472
SSID:Zhangliujia1
Signal:-63.00dBm
Last seen:0ms
BSS:58:41:20:02:18:79
Freq:2412
SSID:TP-LINK_1379
Signal:-77.00dBm
Last seen:0ms
BSS:9c:7f:81:6e:a1:12
Freq:2412
SSID:\xe4\xb8\x87\xe8\x8a\xb1888
Signal:-79.00dBm
Last seen:24450ms
BSS:60:3a:7c:16:07:18
Freq:2412
SSID:\xe8\x8b\x97\x8b\x97\xe5\xe7...
Signal:-71.00dBm
Last seen:24450ms
BSS:9c:7f:81:22:59:28
Freq:2462
SSID:FAST_1006
Signal:-77.00dBm
Last seen:0ms
数据库中存储的10层标准数据为：[BSS/Signal]:[08:57:00:7c:20:a4/-44dBm][92:de:f9:b2:35:e0/-67dBm][14:3d:f2:87:4d:d8/-63dBm][58:41:20:02:18:79/-77dBm][9c:7f:81:6e:a1:12/-79dBm][9c:7f:81:22:59:28/-77dBm]；
在处理上述采集的数据时，根据接收信号强度，对于-30和-35dBm的信号是较强信号，需过滤掉，根据Last seen的时间，对于时间过大的需过滤掉；当上述采集数据存在于10层标准数据，且接收信号强度相近时，即判定当前楼层为10楼。
在本发明实施例的步骤S4中，在确定当前电梯所在楼层时，还包括通过自学习方法更新数据库中各楼层的对应标准数据，更新方法具体为：
对每个楼层无线传输设备采集的数据进行缓存，当根据无线传输设备采集数据得到的判定数据的接收信号强度SIGNAL大于对应楼层标准数据的最大接收信号强度时，判定当前楼层出现新的无线电设备，记录其Mac地址BSS、身份识别信息SSID，以及接收信号强度SIGNAL，进而更新当前楼层对应的标准数据。
在本实施例中，以10层楼层判定为例：每次在10层开门时采集到的数据建立数组，采集后对解析结果进行计数，计数次数多且信号强度高的，提高其置信度，对信号强度低计数次数少的降低置信度，再次扫描的时候如果结果中包含置信度高的，就会输出结果，如果置信度低于一定值时会从该楼层的标准数据中删除，不断动态的调整置信度，从而实现自学习目的。
本发明实施例提供了上述电梯运行监控方法实现的原理：
WiFi热点根据802.11协议，在没有隐藏的情况下会定时的不间断的广播带有自身信息的数据包，蓝牙的beacon协议，也定义了每间隔1秒会广播带有自身信息的数据包。轿厢电梯一般是全金属结构，在关门时是个法拉第笼，外部的电磁信号很难进入到轿厢内部，而开门时电磁信号通过电梯门，可以通过衍射、折射等传播方式进入到轿厢内部，通过监听周围正在广播的WiFi信号或蓝牙信号，就可以检测出电梯门的开关状态。自由空间传播是无线通讯中电波传输的最简方式，大气传播近似为自由空间传播，自由空间传播带来的损耗简称为路径损耗，传播损耗用Ferris公式进行计算，路径损耗用对数形式进行表述为20lg(y/4Pid)-10lg(Gr/Gt)，其中y是载波的波长，d是发射到接收端的距离，Gt是发射端的天线增益，Gr是接收端的天线增益，根据解析WiFi或蓝牙广播的数据包，结合数据包中的接收功率信息，就可以判断门的开关状态和楼层信息。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“厚度”、“上”、“下”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“径向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明的技术特征的数量。因此，限定由“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或隐含地包括一个或者更多个该特征。
Claims (2)
1.一种基于无线电信号的电梯运行监控系统的电梯运行监控方法，其特征在于，电梯运行监控系统，包括：
无线电设备，安装在所在建筑物各楼层，用于广播带有自身信息的数据；
无线通讯设备，安装在电梯的轿厢内，用于监听所在建筑物各楼层的无线电设备广播的数据，并传输至中央处理设备；
中央处理设备，用于接收并解析无线通讯设备监听到的数据，确定当前电梯门开关状态及所在楼层；
所述无线电设备为WiFi路由器或蓝牙设备；
所述无线通讯设备传输至中央处理设备的数据包括当前监听到的无线电设备的Mac地址BSS、身份识别信息SSID、发射频率FREQ、接收信号强度SIGNAL，以及上次获取时间lastseen；
所述中央处理设备包括数据库、数据解析单元、数据处理单元，以及状态确认单元；
所述数据库中存储有电梯所在建筑物各楼层的标准数据，所述标准数据为每个楼层中的所有无线电设备的Mac地址BSS、身份识别信息SSID，以及接收信号强度；
所述数据解析单元用于对无线电设备监听到数据进行解析；
所述数据处理单元用于对解析的监听数据与标准数据进行对比处理；
所述状态确认单元用于根据对比处理后的数据，确认当前电梯的开关状态及所在楼层，实现电梯运行监控；
电梯运行监控方法包括以下步骤：
S1、构建数据库：采集各楼层无线电设备的标准数据，构建初始状态下集合各楼层所有无线电设备自身信息的数据库；
S2、实时信号采集：在电梯运行过程中，通过无线传输设备实时采集当前所有无线电设备广播的数据，并传输至中央处理设备；
其中，无线传输设备传输至中央处理设备的数据包括当前采集到的所有无线电设备的Mac地址BSS、身份识别信息SSID、发射频率FREQ、接收信号强度SIGNAL，以及上次获取时间last seen；
S3、信号处理：通过中央处理设备对接收的数据进行处理，得到判定数据；
S4、状态判定：将判定数据与数据库中的标准数据进行对比，确定当前电梯开关状态及所在楼层；
所述步骤S3具体为：
S31、对接收的数据进行解析；
S32、根据接收信号强度SIGNAL和上次获取时间Last seen对解析数据进行筛选，获得判定数据；
所述步骤S32中，对解析数据进行筛选的方法具体为：
设置接收信号强度SIGNAL区间阈值[β1,β2]，及上次获取时间Last seen阈值α，将接收信号强度SIGNAL不在区间阈值[β1,β2]和上次获取时间Last seen大于阈值α的解析数据过滤，得到筛选后的解析数据作为判定数据；
其中，判定数据包括当前采集到的无线电设备的身份识别信息SSID、Mac地址BSS，及其接收信号强度SIGNAL；
所述步骤S4中，确定当前电梯开关状态的方法具体为：
若当前判定数据中的Mac地址BSS的数量少于设定阈值，且均不存在于数据库中时，则当前电梯处理关门状态；
若当前判定数据中的Mac地址BSS的数量大于设定阈值，且至少有一个Mac地址BSS存在于数据库中时，则当前电梯处理开门状态；
所述步骤S4中，确定当前电梯所在楼层的方法具体为：
当当前判定数据在数据库中至少存在一个对应的标准数据，且当前判定数据的接收信号强度SIGNAL与对应标准数据的接收信号强度SIGNAL之间的误差小于设定阈值时，判定标准数据对应的楼层即为当前电梯所在楼层。
2.根据权利要求1所述的基于无线电信号的电梯运行监控方法，其特征在于，所述步骤S4中，在确定当前电梯所在楼层时，还包括通过自学习方法更新数据库中各楼层的对应标准数据，更新方法具体为：
对每个楼层无线传输设备采集的数据进行缓存，当根据无线传输设备采集数据得到的判定数据的接收信号强度SIGNAL大于对应楼层标准数据的最大接收信号强度时，判定当前楼层出现新的无线电设备，记录其Mac地址BSS、身份识别信息SSID，以及接收信号强度SIGNAL，进而更新当前楼层对应的标准数据。
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