張怡偉 陶銀兵 茆海洋

（1、湖州市敬業(yè)特種設(shè)備技術(shù)咨詢有限公司，浙江 湖州313000 2、湖州市特種設(shè)備檢測研究院，浙江 湖州313000）

大量高層建筑物平地而起，電梯應(yīng)用范圍逐漸增多，運行過程中的安全穩(wěn)定程度，直接關(guān)乎到群眾的生命安全。部分電梯門對障礙物的感知能力較弱，威脅群眾的人身安全，一旦發(fā)生事故，難以在第一時間停止電梯運行，造成無法挽回的損失。因此，相關(guān)方面的研究學(xué)者應(yīng)強化對柔性防夾安全技術(shù)的研究，有效分析當(dāng)前的圖像識別技術(shù)、圖像預(yù)處理技術(shù)、紅外線探測技術(shù)以及各項技術(shù)整合的柔性系統(tǒng)。

1 案例概述及電梯技術(shù)分析

A 市某小區(qū)內(nèi)，一名男子抱3 歲幼童共乘電梯，梯門即將關(guān)閉時，幼童突然將手指伸出，放置在梯門之間。但此時的該電梯的防夾系統(tǒng)未能及時感測到障礙物，依舊執(zhí)行關(guān)閉的動作，導(dǎo)致其手指被夾住，無法取出，由于手指的神經(jīng)已經(jīng)壞死，只能采取截肢的方式。該惡性事件發(fā)生后，相關(guān)技術(shù)人員對此電梯的防夾系統(tǒng)進行檢查，表明：平面光幕式防夾系統(tǒng)設(shè)置在電梯的轎門和層門之間的夾層中，幼童的手指目標較小，并處于系統(tǒng)檢測盲區(qū)，造成光幕無法及時檢測到障礙物。同時，電梯內(nèi)的觸板式防夾系統(tǒng)在已經(jīng)關(guān)閉期間，無法自動或通過人工操作下達開啟指令。另外，幼童骨頭較為脆弱，難以起到阻擋的作用，無法達至轎門反開額定阻力，導(dǎo)致嚴重后果產(chǎn)生[1]。

2 電梯門柔性防夾安全技術(shù)分析

2.1 方案提出

2.1.1 運動圖像識別檢測系統(tǒng)

人工智能的出現(xiàn)，帶動多項相關(guān)設(shè)備技術(shù)優(yōu)化升級，逐漸滲透到多個領(lǐng)域，提高各行業(yè)以及群眾日常生活的便捷性。而從安全技術(shù)的角度而言，為群眾提供更為安全放心的生活工作環(huán)境。其中，圖像識別技術(shù)屬于當(dāng)前應(yīng)用較為廣泛的現(xiàn)代化技術(shù)之一。由于其具有實時處理、圖片清晰度高、無需直接接觸等諸多其他技術(shù)難以達到的優(yōu)勢，又可將其稱之為機械視覺技術(shù)。部分電梯設(shè)計環(huán)節(jié)中，將該項探測技術(shù)應(yīng)用其中，以幫助管理人員掌握電梯內(nèi)的真實情況，及時發(fā)現(xiàn)問題，采取相應(yīng)的解決措施[2]。此項技術(shù)在電梯系統(tǒng)中的應(yīng)用，可從兩個角度分析。一方面，利用攝像裝置采集運動圖像，通過相應(yīng)的算法，針對采集圖像開展降噪等處理，以實現(xiàn)對圖像質(zhì)量的優(yōu)化，提高成像的辨識度。并配以適宜的邊緣檢測技術(shù)，實現(xiàn)對目標物體的定位，以獲取更為準確的邊緣圖像。此外，借助序貫算法標記出獲取的圖像數(shù)據(jù)存在聯(lián)系的區(qū)域，進而設(shè)計相應(yīng)的，降低客觀條件對數(shù)據(jù)完整性的影響，最終到達確定物體目標的目的，并保證數(shù)據(jù)內(nèi)容的精準性；另一方面，將長度最大的邊緣的長軸中心列坐標特征和圖像的分塊統(tǒng)計特征，將兩者加以融合，對障礙物進行檢測?，F(xiàn)階段可應(yīng)用于圖像處理中的算法較多，基于差異化情形下，選用的算法也存在顯著不同，為電梯防夾系統(tǒng)的設(shè)計提供更多的可能性，因此，在系統(tǒng)設(shè)計階段，可將該項技術(shù)納入方案之中。

2.1.2 電梯門圖像預(yù)處理

a.均值濾波算法

均值濾波是線性濾波的一種，具體應(yīng)用的方式為鄰域平均法。基礎(chǔ)思想為通過鄰近區(qū)域內(nèi)像素點灰度平均值，取代已有圖像f（x、y）內(nèi)各像素值，以（2m+1）×（2m+1）為模板，其中涵蓋（2m+1）2個像素點，具體可表示為：

b.中值濾波算法

該算辦法主要是將鄰近區(qū)域內(nèi)全部像素值，根據(jù)從小至大的順序進行排列，并提取中間值，當(dāng)做像素點（x、y）輸出值，以（2m+1）×（2m+10）為模板，具體可表示為：

c.高斯濾波算法

高斯濾波裝置屬于較為常見的濾波器，與上述的均值濾波同屬于線性濾波。當(dāng)前主要使用在圖像處理過程中的減噪環(huán)節(jié)。高斯濾波主要有兩種形式，其一離散模板卷積，其二，傅里葉變化。具體過而言，采用加權(quán)平均的灰度值替代圖像中心像素點的 (x,y)。二維表達式為：

2.1.3 寬域立體光幕紅外檢測系統(tǒng)

以往應(yīng)用的二維平面光幕，通常僅在電梯門的一層安裝紅外線發(fā)射裝置，而另一側(cè)設(shè)置接收裝置，若出現(xiàn)障礙物阻擋紅外線發(fā)射，相應(yīng)的信號接收裝置會停止后續(xù)的動作，使電梯則無法關(guān)閉或者進行反開，這是因為二維平面光幕原理使然。在此安全事故中，因為紅外線的發(fā)射和接收裝置均設(shè)置在電梯的層面和轎門之間，幼童手指目標較小，紅外線檢測密度較低，導(dǎo)致電梯門未能及時作出反應(yīng)。對此，可借助寬域立體光幕紅外檢測系統(tǒng)提高紅外線的探測密度。

該系統(tǒng)中，紅外線的發(fā)射和接收裝置可細化成兩個模塊，可以在轎門與層門之間形成密集的檢測排列陣。若將此項系統(tǒng)應(yīng)用在電梯門中，即使是極小的障礙物，也可以正常探測到，并做出相應(yīng)的動作，有助于提高電梯的運行安全。安裝此項系統(tǒng)，基本的紅外線探測功能也能夠保留，有助于提升障礙物的檢測效果，確保群眾的人身安全，最大限度地消除此類不良事件的發(fā)生機率。

2.1.4 柔性防夾安全系統(tǒng)

上述新技術(shù)均是新型的人工智能科研方向，主要優(yōu)勢在于檢測覆蓋區(qū)域內(nèi)無遺漏、實現(xiàn)智能化障礙物檢測，有效預(yù)測和避免事故問題的產(chǎn)生和發(fā)展，降低損失和不良影響，以保護相關(guān)設(shè)備和人員安全，但同時也存在諸多不足之處。若電梯內(nèi)載客的數(shù)量較多，部分人員需要站到梯門周邊，相應(yīng)的報警裝置難以及時關(guān)閉，在保證電梯運行安全的同時，會降低整體空間上的利用效率，使實際承載的人數(shù)未能達到最大值。另外，發(fā)揮檢測作用的電子設(shè)備經(jīng)過長期運行需要定期檢修，而由于部分電梯缺少常規(guī)管理，導(dǎo)致出現(xiàn)故障，此方面也應(yīng)是系統(tǒng)設(shè)計方案中需要考量的角度之一。

設(shè)計柔性電梯防夾安全系統(tǒng)，可有效解決上述問題，此系統(tǒng)應(yīng)用過程中，如果幼童出現(xiàn)了夾在電梯的層門或者轎門間的情況，也可以保護幼童的手指和身體不受到二次傷害，并可以立即做出反應(yīng)，進行反向開門操作。與觸板式防夾系統(tǒng)相比，主要區(qū)別在于該系統(tǒng)的防夾裝置未設(shè)置在電梯的層門和轎門空間范圍內(nèi)，此種情況下，目標較小的障礙物，無法觸碰到防夾裝置。此類裝置基于自身特殊機械結(jié)構(gòu)設(shè)計，也可以有效避免產(chǎn)生電梯夾住手指的問題。

2.2 備選方案對比及擇選

經(jīng)由對上述三種方案的優(yōu)劣勢分析比對，擇選出了較為合適、科學(xué)的系統(tǒng)設(shè)計方案。圖像識別檢測系統(tǒng)的自動化程度較高，但其檢測結(jié)果的穩(wěn)定性較差，應(yīng)用建設(shè)的造價較高；第二種的覆蓋范圍較廣，但同時，相應(yīng)的檢測失誤率較高，系統(tǒng)以及管理人員難以獲取較為準確地信息；第三種，建設(shè)設(shè)計成本較低，且展現(xiàn)的穩(wěn)定可靠程度較高，但僅能通過出廠定制的方式進行生產(chǎn)，不可進行加裝，實際施工較為麻煩。

通過優(yōu)劣對比，柔性防夾安全系統(tǒng)相較于其他兩種安全技術(shù)相比，建設(shè)安裝的便捷性較低，但其整體的綜合性能較好，基于對第三種方案可靠、穩(wěn)定、成本低等優(yōu)勢特征的考量，其在實踐應(yīng)用過程中，接受和推廣的容易度均更高，發(fā)揮實用性價值也相對更高，并非只關(guān)注智能化，對電梯的安全和現(xiàn)實應(yīng)用價值進行弱化和忽視[3]。

3 結(jié)論

綜上所述，針對生活中出現(xiàn)的一些電梯安全事故，利用實例分析的方式，明確現(xiàn)階段電梯防夾技術(shù)存在的弊端，了解需要彌補和優(yōu)化的部分。經(jīng)由對現(xiàn)階段應(yīng)用安全技術(shù)進行的考量，實施方案的設(shè)計和擇選，規(guī)劃設(shè)計出一種應(yīng)用新技術(shù)，且可以發(fā)揮較高實用性價值的電梯防夾安全系統(tǒng)，該系統(tǒng)可有效避免上述類似事故的產(chǎn)生，值得提起重視，并進行大范圍推廣。