駱羽 胡國偉 黃鑫麗 黎鳳媚 梁山 張和思 潘攀

摘 要：文章分析了智能電梯的新需求，提出了非接觸智能電梯系統(tǒng)架構(gòu)，設(shè)計了具有AI語音、電容式非接觸按鍵、紅外數(shù)字測溫殺菌消毒裝置、AI人臉識別、手機App電梯預(yù)約提醒等多功能的模塊，讓電梯更安全、更智能，會思考、有溫度是發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：非接觸式智能電梯;AI語音;AI人臉識別;電梯預(yù)約

0 引言

1900年，上海購買了2臺電梯[1]。隨著我國城鎮(zhèn)化的高速發(fā)展，高層建筑越來越多。我國電梯保有量、年產(chǎn)量和新增量均為世界第一，預(yù)計到2023年將突破千萬臺。無論是在大型商場、居民小區(qū)、醫(yī)院等公共場所，我國每天有超過2億人乘坐公共電梯。電梯空間小、乘客多，具有人群密集、流動性大、健康和非健康個體混雜等特點，特別是被頻繁使用的電梯按鈕，存在交叉感染病毒的巨大隱患。由此產(chǎn)生的衛(wèi)生健康問題也深受社會關(guān)注，解決電梯按鈕交叉污染已經(jīng)是當(dāng)務(wù)之急。

電梯智能化引領(lǐng)我國電梯技術(shù)全面提升，電梯與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)有效結(jié)合，強化電梯技術(shù)等幾方面的未來發(fā)展趨勢[2]。在互聯(lián)網(wǎng)時代，人工智能、大數(shù)據(jù)等新興技術(shù)蓬勃發(fā)展，通過技術(shù)的方式規(guī)避電梯內(nèi)的病毒傳播風(fēng)險成了人們關(guān)注的方向，也是非接觸式新型智能電梯方案推出的一個核心原因。本項目旨在建立一個提供給乘客安全，便利的電梯環(huán)境，由于公共場所電梯相對封閉的環(huán)境和狹小的空間很容易傳播病毒，傳統(tǒng)電梯的接觸式按鍵更被視為接觸傳染的途徑之一。而非接觸新型智能控制電梯，通過電容式非接觸按鍵和智能AI語音，乘客搭乘全程無須觸碰電梯按鍵。讓電梯變得“會思考，有溫度，更安全，更智能”，從而真正實現(xiàn)了智能時代的理念。

1 智能電梯需求分析

為了防止傳統(tǒng)電梯按鈕交叉污染，接觸式常見的有通過物理方式，增設(shè)物理殺菌結(jié)構(gòu)，如醫(yī)學(xué)常用高溫消毒、紫外燈光照殺菌和輻照滅菌等給電梯按鈕消毒的，如日立電梯公司申請的名稱為“帶消毒功能的電梯按鈕”的發(fā)明專利，通過微型殺菌燈給電梯按鈕實施殺菌。也有通過化學(xué)方式，用有效滅活病毒和細菌的材料制造電梯按鈕，或增設(shè)化學(xué)殺菌裝置，通過自動噴灑消毒液實現(xiàn)對電梯按鈕自動進行殺菌消毒。如康達電梯公司申請的專利“電梯按鍵消毒裝置”。這類接觸式的電梯局限性很明顯，難以滿足人民對美好生活的向往。

電梯屬于特種安全設(shè)備，必須滿足國家標(biāo)準。電梯系統(tǒng)的低壓設(shè)備要求嚴格遵守GB14048.1—2006，電氣安全標(biāo)準GB7588—2003（2015）。電梯與互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用接口開始普及，乘客對電梯的更智能更安全的需求與日俱增。如今的電梯系統(tǒng)不單單只是滿足基本的運載功能。人臉識別技術(shù)也正在逐漸取代電梯的IC看梯控系統(tǒng)[3]。因此，研發(fā)一套基于高性能處理器的非接觸是智能電梯系統(tǒng)，市場空間巨大。

2 非接觸式智能電梯系統(tǒng)設(shè)計

本文旨在設(shè)計能夠進行AI人臉識別、人體紅外數(shù)字測溫、自動紫外線消毒的非接觸式智能電梯系統(tǒng)?？蓸O大減少病毒的傳播，讓電梯變成真正的“抗疫電梯”和安全電梯。AI語音可實現(xiàn)“全程零接觸”的人工智能對話搭乘電梯，將門禁、訪客、通道等多個系統(tǒng)與電梯系統(tǒng)進行聯(lián)動融合，采用智能識別技術(shù)快速識別用戶身份并調(diào)度就近電梯前往用戶所在樓層。用戶乘坐先達電梯，電梯自動點亮并將用戶送達目的樓層，用戶全程無須手動操作，無感通行。通過手機App、小程序、手機藍牙等方式實現(xiàn)遠程呼叫電梯、自動點亮目的樓層，解決傳統(tǒng)電梯的身體接觸、長時間等待、陌生人使用等問題。

靜脈識別是一種新興的紅外生物識別技術(shù)，它是根據(jù)靜脈血液中脫氧血色素吸收近紅外線或人體輻射遠紅外線的特性，用相應(yīng)波長范圍的紅外相機攝取手背（或指背、指腹、手掌、手腕）的靜脈分布圖，通過歸一化、去噪等預(yù)處理后進行濾波增強與靜脈紋路分割、細化修復(fù)，然后提取其特征[4-5]，再與預(yù)先注冊到數(shù)據(jù)庫特征數(shù)據(jù)進行匹配以確定個人身份。使用時，只需要將手背或手指靠近感應(yīng)設(shè)備即可實現(xiàn)按鈕操作。非接觸式智能電梯系統(tǒng)架構(gòu)有3層，分別是驅(qū)動設(shè)備層、操作系統(tǒng)層、應(yīng)用軟件層。非接觸式智能電梯系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

3 非接觸式智能電梯模塊設(shè)計

3.1 AI語音“全程零接觸”搭乘電梯

AI語音的運行方式為自動語音識別、自然語言理解、自然語言生成、文字轉(zhuǎn)音。用戶站在電梯口，無須按鍵，一句話“上樓、下樓”就可以實現(xiàn)電梯呼叫。進入電梯后，無須再點擊樓層按鈕，只需要一句話AI語音就可以準確語音識別用戶的樓層指令，同時配合自然清晰的語音提醒，從而達到人機交流的效果，老人、兒童、行動不便的人士都可以一用即會，輕松無障礙。

3.2 基于電容式非接觸按鍵的非接觸式按鍵

按鍵電容式非接觸式按鍵，是一種無須與電梯按鍵部件接觸，不以按壓的方式進行操作。當(dāng)物體接近電梯按鍵的感應(yīng)面時，無須機械接觸及施加任何壓力即可完成開關(guān)動作。非接觸按鍵連接微處理器工作，微處理器在工作時會循環(huán)掃描按鍵陣列，當(dāng)電梯按鍵感應(yīng)面感應(yīng)動作時，會把鍵值發(fā)送給微處理器提供控制指令，判斷是哪個按鍵被按下，并輸出樓層數(shù)。

3.3 紅外數(shù)字測溫殺菌消毒裝置

紅外攝像儀可自動追蹤檢測進入電梯人員，當(dāng)AI數(shù)字紅外測溫系統(tǒng)檢測到個人疑似發(fā)熱癥狀時，會自動語音報警提醒疑似人員，提示保安人員，并快速找到并追蹤體溫較高的人員，記錄下疑似者人臉樣貌信息。電梯殺菌消毒裝置在電梯使用期間通過紫外線循環(huán)風(fēng)空氣消毒，每天對電梯定時消毒。晚上無人使用電梯的時，電梯進行全面消毒。

3.4 AI人臉識別+動作識別系統(tǒng)

利用人臉識別實現(xiàn)電梯控制。用戶通過人臉識別設(shè)備，通過刷臉即可實現(xiàn)開門、呼梯、自動點亮目的樓層，無須攜帶任何卡、手機等物品，自在通行。通過對人臉預(yù)處理，特征提取，對進入電梯人員進行面部掃描分析，記錄面部信息，對比前期錄入的人員面部信息，將陌生人員進行記憶標(biāo)記。圖像識別電梯內(nèi)是否存在老人、小孩、危險物品。當(dāng)發(fā)現(xiàn)電梯內(nèi)乘客出現(xiàn)不正常行為，如：摔倒、搶劫、犯病身體不適等情況，智能分析觸發(fā)電梯安全應(yīng)急裝置，報警和通知保安部門，以加快對電梯內(nèi)人員的施救。

3.5 手機App電梯預(yù)約提醒

電梯預(yù)約，用戶可通過手機App，實現(xiàn)室內(nèi)可視化預(yù)約呼梯，將電梯呼到用戶所在樓層。App可獲取電梯GPS定位信息，實時查詢查看所選電梯當(dāng)前所在層數(shù)。顯示電梯內(nèi)的人數(shù)，App可分析電梯控制器信息和此時電梯內(nèi)的已選樓層信息，智能分析電梯從當(dāng)前位置到達用戶預(yù)約提醒樓層所需要的時間。當(dāng)即將到達預(yù)約好的層數(shù)時，App提醒電梯即將到達。

4 結(jié)語

本文根據(jù)目前傳統(tǒng)電梯技術(shù)和電梯市場存在的問題，對非接觸式智能電梯系統(tǒng)集成設(shè)計展開了研究。非接觸式智能電梯主要融合了人工智能、大數(shù)據(jù)、5G移動通信與物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)。隨著社會、科技的發(fā)展，智能電梯系統(tǒng)也將不斷地向前進步。

[參考文獻]

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[5]CRISAN S，TARNOVAN I G，CRISAN T E.A low cost vein detection sys- tem using near infrared radiation[C].San Diego：IEEE Sensors Applications Symposium，2007：1- 6.

（編輯 何 琳）