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1 引言

2020年新型冠狀病毒肆虐全球，全球已有數以百萬確診病例，對全球經濟和人類生命安全造成了嚴重的威脅。新型冠狀病毒主要的傳播途徑是呼吸道飛沫傳播和接觸傳播。電梯作為相對密閉空間，頻繁的接觸使用導致其成為病毒傳播的重要渠道。為了降低乘梯時的相互接觸，電梯行業采用了多種無接觸乘梯的方案，諸如人臉識別、語音呼梯、紙巾乘梯、牙簽乘梯、藍牙感應呼梯、感應按鈕呼梯等，各個方案優缺點并存，如何選擇和設計性價比高、安裝簡單、使用方便的無接觸乘梯系統成為急需解決的問題，同時也作為未來應對類似問題的解決方案儲備。

2 無接觸乘梯方案

按能否獲取電梯控制系統通訊協議分，無接觸乘梯方案可分為協議方案和按鍵方案。所謂的協議方案是指人機交互（如手機App）的命令通過通訊方式（RS232、RS485、CAN、以太網等）進入電梯控制系統，按協議的內容實現對應的監視和控制功能；按鍵方案是指人機交互的命令通過控制轎廂內指令按鍵的方法實現呼梯功能。

本系統設計無接觸手機呼梯系統是一種基于網絡通信和移動社交平臺的電梯樓層登記系統。用戶通過手機端App或者小程序選擇當前電梯和當前所在樓層位置、確認目標樓層,即可實現手機呼叫指定電梯操作。用戶全程無需接觸電梯物理按鈕，通過手機實現乘梯無接觸登記過程。本系統支持協議方案和按鍵方案，由于協議方案能支持驕內和廳外登記，相比按鍵方案的只支持驕內呼梯，因此推薦采用協議方案。

考慮乘客的使用方便，本系統通過掃描二維碼的方式進入乘梯界面，并通過掃描二維碼方式獲取乘客所在的當前樓層，可選擇手動輸入或者掃碼方式確定當前出發樓層，再選擇目的樓層之后即完成呼梯過程，接下來只需等待電梯控制系統調度即可。本系統研究樓層自動定位功能，通過智能手機的海拔傳感器判斷當前高度，并結合電梯井道自學習學到的當前位置，判斷出當前樓層，從而實現不用手動輸入或者掃描二維碼方式自動確定出發樓層。

3 系統設計

3.1硬件設計

無接觸乘梯系統的核心硬件單元為物聯網終端，該物聯網終端支持通過RS232、RS485、CANBUS方式與電梯控制系統通訊，監視電梯狀態和控制電梯登記；該物聯網終端支持2G、4G全網通，為電梯與服務器或App交互提供網絡鏈路；該終端提供2路IO輸入，用于連接警鈴信號，支持通過五方通話信號獲取警鈴信號。協議方案連接方便，電梯控制系統與物聯網終端只需通過通訊線連接后即可實現無接觸乘梯。單梯無接觸乘梯的硬件接線示意圖如圖1所示。

圖1 單梯協議方案硬件連接示意圖

圖2 并聯群控協議方案硬件連接示意圖

并聯群控配置下，增加一塊群控調度單元，如圖2所示，群控調度單元負責接收電梯物聯網終端的命令，經過樓層判斷邏輯處理后，通過CANBUS轉發給對應的電梯控制系統總線上。該群控調度單元支持9路CANBUS，1~8路CAN對應連接1~8號電梯，其中第9路CAN為控制命令下發通道。

圖3 單梯按鍵方案硬件連接示意圖

按鍵方案的硬件連接示意圖如圖3所示，通過驕內的按鍵控制板控制轎廂操縱面板內的內選按鍵，從而實現乘梯功能，物聯網終端與按鍵控制板通過井道傳輸單元進行數據交互，可解決井道4G或者2G信號不佳的問題。

3.2 軟件實現

3.2.1協議方案軟件設計

圖4 單梯配置無接觸乘梯調度邏輯流程圖

本系統設計的單梯乘梯調度邏輯如圖4所示。App或者小程序告知物聯網終端乘客的當前樓層和目的樓層，確定需要登記召喚類型。電梯到達當前樓層后，借助內指令移入判斷邏輯將目的樓層指令通過驕內指令方式注冊到系統。考慮到端站銷號的現象，通過周期性跟蹤檢測當前的登記，若登記指令被異常取消，則需執行補登記流程，確保目的樓層登記的成功。

并聯群控配置下的呼梯調度邏輯為：

（1）手機App或者小程序先發送上下召喚登記協議；

（2）群控調度單元接收到后通過第9路CAN通道把外招協議轉發出去，同時保存該層已經有上或者下召喚；

（3）當群控并聯調配某臺電梯到達該層，停在該層且門鎖斷開時，群控調度單元向手機手機App或者小程序或者小程序推送協議告知某臺梯上或者下行到站；

（4）手機App或者小程序收到某臺梯到站后，告知用戶，用戶選擇該梯的內指令登記，手機App或者小程序向群控調度單元推送該梯的內指令登記協議；

（5）群控調度單元收到手機App或者小程序某臺梯的內指令時，通過對應的該路CAN把內指令登記協議發送出去。

3.2.2按鍵方案軟件實現

圖5 按鍵方案無接觸呼梯軟件流程圖

按鍵方案實現無接觸乘梯的軟件流程圖如圖5所示，考慮到實際安裝的難度，本方案只實現對驕內按鍵的控制，通過控制內指令實現無接觸乘梯。考慮到端站銷號或雙擊銷號的現象，通過周期性跟蹤檢測當前的登記，若登記指令被異常取消，則需執行補登記流程，確保當前樓層指令和目的樓層登記的成功。由于本方案的信號相比協議方案少，需通過實現前提：

（1）有下端站樓層校準開關；

（2）增加平層開關一組，分別為上平層開關（物理位置的上平層開關）和下平層開關；

（3）只通過驕內指令按鍵控制呼梯登記，外呼不控制；

（4）電梯開門通過邏輯判斷，無專門的門開關檢測；

信號邏輯判斷：

（1）電梯內樓層指令登記查詢通過驕內按鈕燈檢測信號判斷。

（2）當前樓層計算

①校準開關動作且上平層開關動作且下平層開關動作，當前樓層自動校準成1樓；

②上平層開關上升沿&&下平層開關=OFF,Floor加1；

③下平層開關上升沿&&上平層開關=OFF,Floor減1；

（3）呼梯控制

①控制對應樓層按鍵ON持續200ms左右后保持OFF；

②周期性檢測對應樓層的燈是否點亮，防止被雙擊銷號；

（4）上下行判斷

①若在端站門區，則反向；樓層總數可通過自學習或者預先設置得到；

②先上平層開關下降沿&&下平層開關=ON再下平層開關下降沿&&上平層開關=OFF，判斷上行；

③先上平層開關上升沿&&下平層開關=OFF，再下平層開關上升沿&&上平層開關=ON，判斷上行；

④先下平層開關下降沿&&上平層開關=ON，再上平層開關下降沿&&下平層開關=OFF，判斷下行；

⑤先下平層開關上升沿&&上平層開關=OFF，再上平層開關上升沿&&下平層開關=ON，判斷下行；

（5）停止判斷

上平層開關=ON&&下平層開關=ON，上升沿，同時有效持續3秒。

3.2.3無接觸終端軟件設計

物聯網終端設計有5個線程，分別為電梯故障報警和困人檢測線程、電梯數據采集線程、撥號上網和服務器數據交互線程、無接觸呼梯線程及線程工作狀態監視線程。電梯數據采集線程負責判斷與當前電梯控制系統的通訊方式，根據判斷結果周期性發送對應通訊方式的通訊協議，獲取電梯的基本狀態、事件及故障等信息。

電梯故障報警和困人檢測線程負責實時判斷電梯的故障和困人信息，檢測結果采用通知方式發送給服務器，并設計確認機制，即在收到服務器的確認信號之前，故障和困人報警信號以設置的頻率推送，直至收到服務器的確認數據，確保當前報警能通知到服務器。

撥號上網和服務器數據交互線程負責物聯網終端的撥號上網，通過嚴格的AT撥號指令時序，保證撥號的成功，并通過監視機制，當檢測到通訊超時、服務器異常斷開等事件時，撥號線程自動啟動重撥機制，如此形成閉環，在運營商信號覆蓋相對較差的工況下，本機制能保證較高的設備在線率。服務器數據交互單元負責接收和解析服務器下發的命令，并執行相應的命令回復。

無接觸呼梯線程負責接收服務器下發的控制命令，經過邏輯處理后轉發至電梯控制系統執行，同時實時檢測登記信號的狀態和電梯當前的狀態，判斷是否需要執行補登記、目的樓層指令移入、到達通知等事件。

線程工作狀態監視線程負責監視各個線程的工作狀態，通過超時機制判斷線程是否正常工作，當線程異常時確保線程能重新復位并重新執行。

4 結束語

電梯的特殊空間限制使其容易為細菌和病毒的傳播創造條件，在疫情期間，本無接觸乘梯系統解決了病毒通過接觸方式傳染的問題，系統安裝簡單，使用方便，已成功使用在醫院、商務辦公樓、居民小區等場所，反饋效果良好，為科技抗疫提供了技術支持，在國內和國外都進行了試用，具有一定的推廣價值。