鄭祥盤，伏喜斌，鐘舜聰，陳瑞品

（1.閩江學院，福建福州，350108；2.廈門市特種設備檢驗檢測院，福建廈門，361004；3.福州大學，福建福州，350108；4.東南和創(chuàng)（廈門）電梯安全科技有限公司，福建廈門，361000）

0 前言

電梯是涉及生命安全、危險性較大的特種設備，是高層建筑廣泛使用的垂直公共交通工具。電梯啟動、停車頻繁，零部件和安全裝置的磨損、老化、變形、松動，以及控制系統(tǒng)故障、人為損壞等，都容易產(chǎn)生關人、“溜梯”，甚至沖頂、墜落事故[1—2]。

近幾年來，各級政府對電梯安全給予高度重視，并制定一系列的政策給電梯行業(yè)的研究創(chuàng)新給予支持。為進一步加強電梯質(zhì)量管理，保障用戶乘梯安全和出行便利，國務院辦公廳于2018年4月印發(fā)了《關于加強電梯質(zhì)量安全工作的意見》，從國家頂層設計層面重視電梯質(zhì)量安全管理工作，國家對電梯的日常保養(yǎng)、維護以至故障的前期發(fā)現(xiàn)與故障時電梯困人的解救有更深度的強調(diào)。本文目前電梯安全監(jiān)測技術的現(xiàn)狀進行分析，并根據(jù)存在的問題建立基于物聯(lián)網(wǎng)的電梯安全監(jiān)測管理和大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，實現(xiàn)電梯制造與安裝工藝優(yōu)化、維修成本降低、應急救援和維修時間縮短，電梯故障率和事故率大幅降低。

1 電梯安全監(jiān)測技術的現(xiàn)狀分析

由于電梯頻繁啟停，許多維保不到位，再加上電梯逐年“老齡化”，造成可靠性下降，進入故障多發(fā)期，屢屢有電梯故障停梯和關人困人事故發(fā)生。且故障發(fā)生時，因故障信息不能有效傳達，出現(xiàn)電梯維修延誤、電梯故障加重，導致被困人員不能得到及時解救甚至在不當自救過程中出現(xiàn)更大的傷害等問題。目前，電梯在安全隱患和安全監(jiān)測技術上存在較多不足，主要體現(xiàn)在[3—4]：

（1）獲取電梯故障信息的手段少。目前，電梯故障監(jiān)測主要是采取現(xiàn)場人工旁站守候監(jiān)視，需要大量的人工勞動力。在電梯發(fā)生故障后，依靠電梯被困人員和保安等故障現(xiàn)場人員發(fā)現(xiàn)情況，幾乎沒有信息化手段。如果遇到停電，還需要工人來現(xiàn)場確認，導致很多故障不能做到及時修復，被困人員不能急時解救。

（2）對電梯故障的管理過于依賴人力。當電梯發(fā)生重大事故時，由物業(yè)、維修保養(yǎng)單位層層上報，難以及時發(fā)現(xiàn)故障并處理。

（3）應急處理能力有待提高。電梯安裝于各個樓盤，其安全信息存儲比較分散。電梯發(fā)生故障和事故后，對電梯故障的發(fā)現(xiàn)及維修完全依靠電梯維修保養(yǎng)人員，效率較低。

2 智慧電梯運行安全大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)開發(fā)

2.1 總體方案

針對上述問題，開發(fā)的智慧電梯運行安全大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)要求是適用于各種型號電梯運行安全實時監(jiān)測管理的管理軟件系統(tǒng)平臺，該平臺綜合大數(shù)據(jù)分析、云計算、無線通信技術、傳感器技術、移動互聯(lián)網(wǎng)技術和物聯(lián)網(wǎng)技術，采用分布式架構，實時監(jiān)測電梯的運行狀況，通過采集數(shù)據(jù)的算法處理，實現(xiàn)電梯故障的綜合預防、應急處理、事故取證等功能[5]。同時通過網(wǎng)絡多媒體分發(fā)技術和顯示終端，為電梯監(jiān)管部門、管理單位和維修保養(yǎng)單位，以及業(yè)主提供豐富的多媒體增值服務的綜合管理平臺，是智慧城市、物聯(lián)網(wǎng)技術在電梯行業(yè)的典型應用。

2.2 監(jiān)控系統(tǒng)的組成和功能設計

基于物聯(lián)網(wǎng)技術的電梯運行安全監(jiān)測系統(tǒng)由感知層、網(wǎng)絡層、應用層、協(xié)議層和監(jiān)管層組成，其網(wǎng)絡拓撲結構如圖1所示。具體地，系統(tǒng)架構分為5層：第一層為感知層，主要是物聯(lián)網(wǎng)前端利用傳感器技術采集電梯的運行信息、語音信息和視頻監(jiān)測系統(tǒng)；第二層為網(wǎng)絡層，主要為移動公網(wǎng)或無線物聯(lián)專網(wǎng)構成，本層在整個系統(tǒng)中由運營商提供；第三層為應用層，主要是電梯相關企業(yè)各自的應用系統(tǒng)，包括電梯使用單位、維保單位以及應急救援系統(tǒng)等；第四層為協(xié)議層，本協(xié)議層提供一個開放式的標準數(shù)據(jù)通訊協(xié)議接口，各企業(yè)的各個應用按其標準的數(shù)據(jù)協(xié)議與監(jiān)管層進行數(shù)據(jù)通訊；第五層是為電梯主管單位用戶提供的監(jiān)管層，其主要包括日常監(jiān)管查詢、電梯故障查詢統(tǒng)計，應急救援查詢統(tǒng)計、評價決策支持系統(tǒng)與電梯安全監(jiān)察相應的業(yè)務應用。

因此，開發(fā)的智慧電梯運行安全大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)主要實現(xiàn)以下功能：

（1）實時監(jiān)控：實時監(jiān)控電梯的當前狀態(tài)并以文字結合圖片的方式顯示，如當前樓層、上下行方向、有無人、梯速、機房溫度等信息。

（2）及時發(fā)現(xiàn)傳遞故障信息：類似飛機上的黑匣子，記錄電梯發(fā)生故障時轎廂及控制系統(tǒng)的各種狀態(tài)和故障，如轎廂當前樓層、運行方向、是否超載等信息，用于故障原因分析。

（3）報警和預警：預警信息功能通過對數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析提示維修保養(yǎng)人員可能到來的故障以及提醒更換即將到期的電梯部件。遇到電梯中有人被困時，通過傳感器識別電梯長時間不運行且轎廂內(nèi)有人，可以自動呼叫救援中心，系統(tǒng)可以自動記錄報警過程以及報警處理。

（4）大數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析：系統(tǒng)可以按電梯類型、品牌、維修保養(yǎng)單位、日期、故障類型等字段自動統(tǒng)計電梯的故障類型和故障信息，便于維修保養(yǎng)單位和生產(chǎn)企業(yè)的質(zhì)量監(jiān)督與管理。

圖2 基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧電梯運行安全大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)結構示意圖

2.3 大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)的建設

通過采集電梯的維保、檢驗、監(jiān)察、投訴和故障信息等檔案信息，構建電梯信息資源數(shù)據(jù)庫，對電梯安全運行智能統(tǒng)計、監(jiān)測分析、科學評價、智能預警和健康大數(shù)據(jù)分析，實現(xiàn)電梯安全的動態(tài)監(jiān)管，提升電梯安全管理信息化水平。

項目將電梯運行監(jiān)管、維保管理、緊急事件響應、故障發(fā)現(xiàn)和處理等業(yè)務系統(tǒng)用云計算技術統(tǒng)一集成，形成可服務市民、維保公司、質(zhì)監(jiān)部門、物業(yè)管理公司等多角色多實體的物聯(lián)網(wǎng)運營體系。基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧電梯運行安全大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)示意圖如圖2所示。

2.4 測試與應用

圖3 智慧電梯公共安全物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)察平臺

如圖3是廈門市電梯公共安全物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)察平臺，是基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧電梯運行安全大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)具體應用。利用物聯(lián)網(wǎng)技術、集成嵌入式、大數(shù)據(jù)分析、云計算和計算機電信集成等先進技術，搭建可覆蓋轄區(qū)在用電梯的電梯安全物聯(lián)網(wǎng)公共服務平臺，實現(xiàn)對電梯運行的遠程監(jiān)測、遠程管理、遠程傳輸、遠程服務、故障數(shù)據(jù)分析、應急指揮調(diào)度和電梯維保全程監(jiān)管等。

通過電梯現(xiàn)場應用，試驗結果表明：開發(fā)基于物聯(lián)網(wǎng)技術的電梯運行安全監(jiān)測管理平臺和大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，能實現(xiàn)遠程電梯故障監(jiān)測、自動報警、困人安撫和救援等功能。系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠，報警及時有效。

3 結論

通過分析當前電梯維保質(zhì)量和安全監(jiān)測技術的不足，采集電梯的維保、檢驗、監(jiān)察、投訴和故障信息等檔案信息，構建電梯信息資源數(shù)據(jù)庫，利用云計算、大數(shù)據(jù)分析技術建立的智慧電梯綜合分析預警平臺，實現(xiàn)遠程電梯故障實時監(jiān)測、自動報警、互聯(lián)網(wǎng)可視的困人安撫和應急救援功能，縮短困人應急救援和故障維修時間，實現(xiàn)電梯長周期可靠運行。