高常進 孫書成 王寅凱 黃 健

（天津市特種設備監(jiān)督檢驗技術(shù)研究院 天津 300192）

2014年1月初，國家質(zhì)檢總局出臺《關(guān)于進一步加強電梯安全工作的意見》，對電梯的安全管理責任進行了界定，明確了電梯使用管理的責任主體，提倡利用安防技術(shù)，如基于物聯(lián)網(wǎng)的遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)保障電梯安全。這一舉措，推進了全國電梯物聯(lián)網(wǎng)建設進程。各地紛紛出臺相關(guān)政策措施，將電梯安全管理納入法律規(guī)范的范圍之內(nèi)。

電梯物聯(lián)網(wǎng)工程響應國家“智慧城市”的物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展戰(zhàn)略，推進了關(guān)聯(lián)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展[1]。此項目的實施能夠從很大程度上防止電梯重特大事故的發(fā)生；較大程度地降低電梯故障發(fā)生概率，提升故障處理率，從而提升公共安全；能有效提高電梯信息化管理水平，為政府做出科學性決策提供有力支撐。

電梯物聯(lián)網(wǎng)通過提升電梯的安全運行水平，為電梯管理、維保節(jié)約資本，提高工作效率。此項目的開展對推動電梯物聯(lián)網(wǎng)科技產(chǎn)業(yè)發(fā)展，構(gòu)建安全和諧社會[2]，保障人民的利益起到重要作用。電梯故障預警是電梯物聯(lián)網(wǎng)應用的一個方面，本文對當前電梯物聯(lián)網(wǎng)在故障預警方面的研究現(xiàn)狀進行總結(jié)，并對電梯故障預警的未來發(fā)展進行了展望。

1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電梯故障預警方面的研究現(xiàn)狀

物聯(lián)網(wǎng)在電梯行業(yè)的研究與應用主要集中在在線監(jiān)控和故障預警方面，在線監(jiān)控系統(tǒng)能提供全方位的電梯監(jiān)控管理方案，在電梯故障發(fā)生時通過智能報警系統(tǒng)及時通知救援機構(gòu)，最大限度地減少傷亡。故障預警既可以作為電梯監(jiān)控系統(tǒng)的一部分，也可以單獨看作電梯物聯(lián)網(wǎng)應用的一個方面，它是從更深層次監(jiān)管電梯，通過定期對電梯健康狀況進行評估，預判電梯故障發(fā)生概率，在事故發(fā)生前告知使用單位和監(jiān)管單位，提前做出應對，防患于未然。

1.1 電梯關(guān)鍵部件自監(jiān)測實現(xiàn)故障預警

電梯故障預警一方面可以通過電梯關(guān)鍵部件的自監(jiān)測來實現(xiàn)，GB 7588—2003《電梯制造與安裝安全規(guī)范》第1號修改單明確指出，“在使用驅(qū)動主機制動器的情況下，自監(jiān)測包括對機械裝置正確提起（或釋放）的驗證和（或）對制動力的驗證。對于采用對機械裝置正確提起（或釋放）驗證和對制動力驗證的，制動力自監(jiān)測的周期不應大于15天；對于僅采用對機械裝置正確提起（或釋放）驗證的，則在定期維護保養(yǎng)時應檢測制動力；對于僅采用對制動力驗證的，則制動力自監(jiān)測周期不應大于24h?！盵3]電梯關(guān)鍵部件的自監(jiān)測能從電梯的實時運行數(shù)據(jù)中反映其健康狀態(tài)，對故障預警具有重要指導意義。這項國家標準層面上的規(guī)定也體現(xiàn)了政府對電梯故障預警工作的重視。

1.2 對電梯運行數(shù)據(jù)挖掘?qū)崿F(xiàn)故障預警

對電梯運行數(shù)據(jù)的挖掘是電梯故障預警研究與應用的前沿。電梯物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)隨著對電梯運行數(shù)據(jù)采集方式的變化而不斷深入發(fā)展?；跀?shù)據(jù)采集方式的不同可以將當前主流的產(chǎn)品分為以下兩類。

●1.2.1 傳感器采集運行數(shù)據(jù)進行分析預警

該類產(chǎn)品又可以分為兩種，第一種是監(jiān)控報警型，通過在井道、轎廂加裝傳感器的方式采集電梯運行基礎信息，在監(jiān)控到電梯故障狀態(tài)時報警，其代表性產(chǎn)品和主要特點見表1。

此種產(chǎn)品的主要功能在于為使用方提供全方位的監(jiān)控和電梯檢驗維保管理。通過在監(jiān)控中心內(nèi)接收到現(xiàn)場即時回傳的電梯運行信息，掌握每一臺電梯的運行狀態(tài)，幫助使用方及時發(fā)現(xiàn)并排除故障。同時，還能對故障信息進行統(tǒng)計分析，預知可能性故障問題。

第二種產(chǎn)品則是通過加裝傳感器的方式采集電梯轎廂、曳引機、鋼絲繩等的運行狀態(tài)數(shù)據(jù)，根據(jù)電梯本身的運行狀態(tài)來直接預警。如濟南某測控技術(shù)有限公司開發(fā)的恩易電梯安全遠程監(jiān)控預警系統(tǒng)，通過傳感器采集轎廂和鋼絲繩的振動數(shù)據(jù)，根據(jù)電梯事故之前轎廂和鋼絲繩的異常振動狀態(tài)來評判預警；山東省某射頻識別工程技術(shù)有限公司研發(fā)的電梯運行監(jiān)視預警系統(tǒng)，通過加裝傳感器、建立實時對講系統(tǒng)以及監(jiān)控報警平臺來解決電梯運行中的故障預警、及時救援問題；石家莊某制動器股份有限公司研發(fā)的制動器在線監(jiān)測系統(tǒng)，通過在制動器上安裝傳感器的方式，對制動閘瓦的磨損情況、制動器的開閘和釋放時間以及同步性進行監(jiān)測，在制動瓦磨損到極限尺寸前進行報警，提醒更換制動瓦。這種產(chǎn)品由于誤判率較高或者適用性不強等諸多因素并未能大規(guī)模推廣應用。

表1 監(jiān)控報警型產(chǎn)品

●1.2.2 電梯主控板采集數(shù)據(jù)進行分析預警

該產(chǎn)品現(xiàn)主要由電梯廠家或者電梯控制系統(tǒng)主板提供商來完成。對于一些大型電梯廠商，目前已經(jīng)開展了與物聯(lián)網(wǎng)公司合作的研究工作，如華為公司提出的電梯物聯(lián)網(wǎng)解決方案，通過實時采集電梯的運行數(shù)據(jù)，對電梯數(shù)據(jù)進行仿真，同時結(jié)合云端大數(shù)據(jù)分析平臺，全面掌握電梯各部件的“健康指數(shù)”，以達到預知電梯故障，及早進行維護保養(yǎng)的目的。目前，該方案已經(jīng)得到迅達、蒂森等國際電梯廠商的認可，并開始應用到一些新產(chǎn)品中；百度云與康力電梯合作共建百度天工電梯物聯(lián)網(wǎng)方案，采用百度云大數(shù)據(jù)和機器學習技術(shù)，通過對電梯歷史數(shù)據(jù)進行分析，實現(xiàn)電梯故障預測，確定電梯零部件更換時間。同時還能提供預測性維保服務，使得維保人員可以在電梯故障發(fā)生之前，提前規(guī)劃維保需求，盡可能保證電梯的正常運行。作為國內(nèi)自主品牌電梯控制系統(tǒng)的主要供應商，默納克、新時達、藍光等也紛紛開展了相應的研究，建立了自己的物聯(lián)網(wǎng)平臺，運用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)為電梯廠商提供解決方案。該類產(chǎn)品現(xiàn)已逐漸進入市面，并占有一定市場份額，但電梯主要的核心運行信息仍為各電梯廠商所獨有，并未形成統(tǒng)一的監(jiān)管模式。

以上兩類產(chǎn)品分別是物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)和電梯廠商響應國家政策支持的產(chǎn)物。現(xiàn)今在國家層面標準缺乏的基礎上，地方標準成為決定物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電梯方面應用的風向標。從最初北京頒布的地標DB11/T 948—2013《電梯運行安全監(jiān)測信息管理系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》來看，電梯物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應用主要集中在在線監(jiān)控，這類產(chǎn)品符合政府監(jiān)管的要求，因此發(fā)展也較快。隨著電梯安全問題越來越突出，簡單的在線監(jiān)控報警已經(jīng)不能滿足社會的需求，故障預警逐漸受到重視，各企業(yè)和電梯廠商也紛紛開展了研究。最初，企業(yè)層面的研究大都從電梯系統(tǒng)的外圍進行，所做的研究和分析往往是通過采集轎廂和鋼絲繩的振動數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析預警，產(chǎn)品卻因不同電梯使用環(huán)境的差異不能達到統(tǒng)一適用性。在新的形勢下，電梯廠商和電梯控制系統(tǒng)供應商加大了對故障預警的研究，運用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，通過大數(shù)據(jù)挖掘的手段實現(xiàn)電梯的安全管理。

2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電梯故障預警方面存在的問題

運用物聯(lián)網(wǎng)的手段管理電梯，其目的不僅在于政府能有效監(jiān)管特種設備，而且在于能更有效減少事故發(fā)生率，保障人民生命財產(chǎn)安全。當前，各企業(yè)開展的電梯物聯(lián)網(wǎng)工程均在如火如荼地進行，但綜合來看，這些項目大都具有以下特征：“只監(jiān)不管”，即在監(jiān)控到事故發(fā)生時能及時報警[4]，卻不能提前預知事故的發(fā)生，起不到預警的效果。這類項目表面上達到了政府監(jiān)管的要求，但本質(zhì)上根本滿足不了減少傷亡的最終目的。

2.1 電梯運行數(shù)據(jù)的難以挖掘阻礙故障預警發(fā)展

電梯物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)受限于對電梯內(nèi)部運行數(shù)據(jù)的挖掘而發(fā)展緩慢，這里所說“數(shù)據(jù)挖掘”的難度并不在技術(shù)上，而是由電梯行業(yè)內(nèi)部技術(shù)的封閉所決定。據(jù)某物聯(lián)網(wǎng)公司的研發(fā)人員介紹，當前的技術(shù)水平已經(jīng)足夠進行有效的數(shù)據(jù)挖掘，但他們苦于無法得到相關(guān)數(shù)據(jù)信息，相關(guān)工作無法深入進行?，F(xiàn)在興起的各大電梯廠商的電梯運行監(jiān)測平臺已逐漸開始應用，但電梯運行的核心數(shù)據(jù)只掌握在廠家自己手中，并未對外開放，這才造成了現(xiàn)在的局面。物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)和電梯廠家只有加大合作，發(fā)揮各自的優(yōu)勢，才能實現(xiàn)共贏。

2.2 電梯物聯(lián)網(wǎng)標準缺失阻礙故障預警發(fā)展

當前也是未來迫切需要解決的難題就是電梯物聯(lián)網(wǎng)運行監(jiān)控的標準化問題[5]。作為戰(zhàn)略性新興高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的一部分，電梯物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)想要實現(xiàn)全面推廣，服務民生，尚有許多難題需要解決。標準體系的建立正是面臨的首要難題。沒有統(tǒng)一的標準，在線監(jiān)控將成為空談，故障預警更無從談起。

標準先行，是利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)建設智慧城市的重要思路與原則，在城市電梯物聯(lián)網(wǎng)安全監(jiān)控領(lǐng)域也同樣發(fā)揮著先導作用[6]。當前電梯物聯(lián)網(wǎng)應用標準化的重點工作應集中在采集終端的功能、性能、接口標準，網(wǎng)絡傳輸通信協(xié)議標準、應用服務標準等急需標準上[7]。只有形成了統(tǒng)一的規(guī)范，后續(xù)工作才能更加深入開展。希望政府監(jiān)管部門加大與電梯企業(yè)協(xié)同合作，建立屬于我們國家的電梯物聯(lián)網(wǎng)。

3 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電梯故障預警方面的發(fā)展前景和趨勢

物聯(lián)網(wǎng)標準的缺失被認為是阻礙物聯(lián)網(wǎng)在中國快速發(fā)展的關(guān)鍵因素。在電梯物聯(lián)網(wǎng)這個新興產(chǎn)業(yè)崛起的過程中，產(chǎn)業(yè)鏈中的每個環(huán)節(jié)必然都會成為商家爭奪的主戰(zhàn)場。而決定這場戰(zhàn)爭結(jié)局的，不是一時的用戶規(guī)模，甚至也不是高精尖的技術(shù)，而是標準統(tǒng)一的電梯物聯(lián)平臺[8]。沒有統(tǒng)一的國家及行業(yè)標準，很多電梯生產(chǎn)企業(yè)和物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)閉門自鎖，采用私有通訊協(xié)議，導致不同廠家的系統(tǒng)和方案無法互通，阻礙了電梯物聯(lián)網(wǎng)的進一步發(fā)展。未來電梯物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展必然需要各電梯生產(chǎn)企業(yè)協(xié)同合作，構(gòu)建標準統(tǒng)一的服務平臺，開發(fā)更多更開放的平臺功能。

質(zhì)檢總局關(guān)于印發(fā)《質(zhì)檢總局2016年電梯安全攻堅戰(zhàn)工作方案》中明確指出，要多措并舉，運用大數(shù)據(jù)技術(shù)提升電梯應急能力和監(jiān)管效能，以多種模式推進電梯應急處置平臺建設，加強電梯故障數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析和風險監(jiān)測預警，運用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)試點建設電梯綜合信息服務平臺；推動電梯立法，完善法規(guī)標準體系，在借鑒國際先進標準基礎上，打造適應中國國情的最為嚴格的電梯安全法規(guī)標準體系。這對于電梯行業(yè)既是機遇又是挑戰(zhàn)。當前，電梯物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)研究已經(jīng)進入瓶頸期，問題和方向也越來越明朗，傳感器獲取數(shù)據(jù)的方式已經(jīng)很成熟，實現(xiàn)的功能卻非常有限，也很難再取得突破。電梯的故障預警必然需要電梯廠家更多地參與、合作來實現(xiàn)。

電梯物聯(lián)網(wǎng)的標準化進程是個漫長的過程，筆者在寄希望于國家政策盡快出臺的同時也應該加緊探索促進其頒布。電梯物聯(lián)網(wǎng)本身的價值并不僅僅是將電梯、電腦、手機等連接在一起，它的價值更體現(xiàn)在這背后對數(shù)據(jù)的處理、挖掘和利用，這就需要各方共同努力，各司其職，充分發(fā)揮自己的優(yōu)勢，為構(gòu)建電梯安全監(jiān)管盡一份力。

4 結(jié)論

電梯物聯(lián)網(wǎng)市場廣，發(fā)展迅速，但也經(jīng)歷了最初的火爆到現(xiàn)在逐漸趨于平靜的狀態(tài)。作為我國戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，其在電梯故障預警方面只是一個小的應用?，F(xiàn)階段我國電梯的故障預警還只是停留在報警和統(tǒng)計故障信息進行風險分析預警，想要達到實際的預警效果仍有很漫長的路要走。在電梯物聯(lián)網(wǎng)標準尚未出臺的情況下，只有不斷研究，摸索具有一致性的規(guī)律，總結(jié)可推廣、可復制的經(jīng)驗，為推動全國電梯安全監(jiān)管提供示范和支撐，才能不斷推動電梯物聯(lián)網(wǎng)的標準化進程，才能在未來的市場競爭中占據(jù)更有利地位。

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