謝一麟

（江蘇省特種設(shè)備安全監(jiān)督檢驗(yàn)研究院無(wú)錫分院，江蘇 無(wú)錫 214174）

電梯作為數(shù)量比例最高和使用人群密集的特種設(shè)備，其安全性直接關(guān)系到民生福祉和社會(huì)安全問(wèn)題。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大，高層住宅不斷增加，電梯的使用日益廣泛。截至2019年底，國(guó)內(nèi)電梯注冊(cè)總量達(dá)到700萬(wàn)臺(tái)，預(yù)計(jì)在2023年電梯保有量將超過(guò)1 000萬(wàn)臺(tái)[1]；2021年底，江蘇省擁有在用電梯數(shù)量85.37 萬(wàn)臺(tái)，年增長(zhǎng)率達(dá)10.53%。電梯在為城市居民提供便捷的同時(shí)，其安全問(wèn)題也受到廣泛關(guān)注，保障電梯設(shè)備使用安全對(duì)乘梯人的保護(hù)具有重要意義。

隨著物聯(lián)網(wǎng)和人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展，智慧電梯系統(tǒng)的建設(shè)研究成果不斷增加。文獻(xiàn)[2]中介紹了上海電梯故障應(yīng)急三級(jí)網(wǎng)絡(luò)，展示大數(shù)據(jù)研究，實(shí)現(xiàn)了電梯故障預(yù)測(cè)及事故預(yù)防的數(shù)字化路線，對(duì)智慧電梯的建設(shè)具有一定的參考價(jià)值；文獻(xiàn)[3]中提出采用紅外線檢測(cè)、位移檢測(cè)等，實(shí)現(xiàn)對(duì)電梯異常等數(shù)據(jù)的采集，如電梯速度異常、轎廂困人、電梯沖頂?shù)?，借助大?shù)據(jù)分析，構(gòu)建了具有電梯故障的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、自動(dòng)報(bào)警、應(yīng)急救援等功能智慧電梯安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)用性較強(qiáng)；文獻(xiàn)[4]中設(shè)計(jì)了電梯樓層語(yǔ)音提醒裝置以及文獻(xiàn)[5]中引入的智能交互技術(shù)、文獻(xiàn)[6]中提出基于AP7003系列語(yǔ)音芯片對(duì)電梯的語(yǔ)音控制等，為進(jìn)一步完善智慧電梯系統(tǒng)提供了參考；針對(duì)電動(dòng)車(chē)禁止上樓問(wèn)題，文獻(xiàn)[7]提出了基于樹(shù)莓派和YOLOv3 電梯內(nèi)電動(dòng)車(chē)檢測(cè)系統(tǒng)，為智慧電梯的實(shí)際應(yīng)用做出了有效補(bǔ)充。

針對(duì)智慧電梯系統(tǒng)建設(shè)問(wèn)題，各類(lèi)研究文獻(xiàn)已給出了一些建設(shè)方案和工程應(yīng)用案例，但在還存在一些問(wèn)題，如未能充分挖掘電梯的關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)進(jìn)行故障或事故預(yù)警、事故發(fā)生后未能進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度救援人員、未能給出緊急救援的優(yōu)化路徑，以及電梯環(huán)境異常未能進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)等；文章將重點(diǎn)針對(duì)這些問(wèn)題，結(jié)合人工智能技術(shù)，進(jìn)一步提出優(yōu)化的智慧電梯建設(shè)的綜合管理系統(tǒng)。

1 傳統(tǒng)電梯系統(tǒng)問(wèn)題分析及策略

1.1 電梯運(yùn)行環(huán)境監(jiān)測(cè)

針對(duì)電梯底坑和機(jī)房環(huán)境的安全問(wèn)題，底坑積水容易導(dǎo)致電梯井底的設(shè)備老化銹蝕，存在安全隱患；傳統(tǒng)檢測(cè)方式通常為維保人員定期進(jìn)行查看，實(shí)時(shí)性較低。電梯機(jī)房溫度過(guò)高或過(guò)低、電壓不穩(wěn)定等情況下，易導(dǎo)致電梯死機(jī)，發(fā)生電梯困人等安全事故。

文章提出采用三層架構(gòu)（傳感層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層）的電梯底坑積水及機(jī)房溫度監(jiān)測(cè)硬件模塊、電梯運(yùn)行電壓監(jiān)測(cè)硬件模塊等，對(duì)影響電梯安全的關(guān)鍵環(huán)境因素進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，通過(guò)窄帶物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)（NB-IOT）將采集數(shù)據(jù)上傳至電梯智慧監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)異常環(huán)境實(shí)時(shí)監(jiān)控和報(bào)警，保障電梯運(yùn)行環(huán)境良好，避免故障擴(kuò)大化，降低維修成本，延長(zhǎng)使用壽命，保障乘梯安全。

電梯運(yùn)行環(huán)境監(jiān)測(cè)如圖1所示。終端節(jié)點(diǎn)為傳感器節(jié)點(diǎn)，包括對(duì)底坑積水檢測(cè)、機(jī)房溫度檢測(cè)及電壓檢測(cè)等傳感器。

圖1 電梯運(yùn)行環(huán)境監(jiān)測(cè)

1.2 轎廂內(nèi)異常情況

電梯轎廂里配有攝像頭，傳統(tǒng)的監(jiān)控方式多為人工觀測(cè)，難以保證對(duì)轎廂內(nèi)異常情況實(shí)時(shí)掌握，如電梯門(mén)異常開(kāi)合、電梯內(nèi)荷載變動(dòng)較大、轎廂搖晃等情況，對(duì)乘梯安全問(wèn)題提出了一定挑戰(zhàn)。

電梯轎廂里異常檢測(cè)如圖2所示。

圖2 電梯轎廂里異常檢測(cè)

針對(duì)轎廂內(nèi)異常情況，采用邊緣計(jì)算技術(shù)，依托電梯內(nèi)攝像頭，融入人工智能算法，實(shí)現(xiàn)對(duì)電梯內(nèi)異常情況分析，執(zhí)行在線預(yù)警或報(bào)警，并與電梯控制系統(tǒng)對(duì)接。在攝像頭端，安裝算法運(yùn)算處理器，采集轎廂視頻數(shù)據(jù)，對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行異常分析。異常分析算法建議選用主流算法，如深度學(xué)習(xí)[8-9]、姿態(tài)識(shí)別[10-11]等，根據(jù)異常分析結(jié)果，反饋至電梯控制系統(tǒng)，進(jìn)行危險(xiǎn)等級(jí)判斷，決定是否啟動(dòng)電梯緊急控制功能，將異常分析結(jié)果上傳云端服務(wù)器，通過(guò)智慧管理系統(tǒng)進(jìn)行在線預(yù)警或報(bào)警，實(shí)時(shí)推送至負(fù)責(zé)人處，以便對(duì)異常情況進(jìn)行綜合處理。系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)電梯監(jiān)控全天候無(wú)人值守，高效地監(jiān)控電梯運(yùn)行狀態(tài)，有效提升監(jiān)控效率。

1.3 維保問(wèn)題

電梯的安全管理模式主要包括使用單位對(duì)使用的電梯設(shè)備進(jìn)行安全管理、維護(hù)保養(yǎng)單位對(duì)所負(fù)責(zé)的電梯設(shè)備進(jìn)行定期安全檢查、監(jiān)察機(jī)構(gòu)對(duì)電梯設(shè)備制造安裝及檢驗(yàn)檢測(cè)的定期監(jiān)督管理等。部分管理模式架構(gòu)簡(jiǎn)單、管理者安全意識(shí)較淡薄、缺乏必要的專業(yè)技術(shù)人員，難以對(duì)電梯的運(yùn)行情況進(jìn)行精準(zhǔn)判斷，維修、檢修工作較為被動(dòng)，為城市居民出行帶來(lái)了極大的不便；電梯設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)、監(jiān)管工作任務(wù)繁重，導(dǎo)致電梯使用環(huán)節(jié)的監(jiān)管力度不足，信息不對(duì)稱導(dǎo)致監(jiān)管工作失位風(fēng)險(xiǎn)增加。

文章提出設(shè)計(jì)維保人員（或緊急救援人員）優(yōu)化調(diào)度及基于北斗定位的事故電梯位置導(dǎo)航系統(tǒng)，在電梯發(fā)生困人故障時(shí)，智慧管理系統(tǒng)基于優(yōu)化調(diào)度算法，將緊急救援任務(wù)發(fā)送至附近空閑的多名維保或緊急救援人員處，當(dāng)其中一名維保人員接收并確認(rèn)任務(wù)后，可以根據(jù)導(dǎo)航系統(tǒng)自動(dòng)實(shí)時(shí)定位到故障電梯的具體位置，借助地圖和路徑優(yōu)化算法，實(shí)現(xiàn)對(duì)緊急救援的最佳路徑規(guī)劃，可極大降低救援尋找故障電梯時(shí)間；智慧管理系統(tǒng)同時(shí)也會(huì)將電梯異常分析結(jié)果和電梯的具體參數(shù)等信息，實(shí)時(shí)傳遞給維保人員，能夠及時(shí)對(duì)故障信息進(jìn)行全面了解，提升救援效率，保障困梯人員等安全，有效降低因救援不及時(shí)而造成事故擴(kuò)大化的可能性。

2 智慧電梯云平臺(tái)建設(shè)

電梯智慧云平臺(tái)管理系統(tǒng)如圖3所示。

圖3 電梯智慧云平臺(tái)管理系統(tǒng)

基于上述電梯運(yùn)行環(huán)境監(jiān)測(cè)、電梯轎廂里異常情況分析、事故的緊急救援人員優(yōu)化調(diào)度和路徑優(yōu)化等；設(shè)計(jì)電梯智慧云平臺(tái)管理系統(tǒng)，系統(tǒng)架構(gòu)包括電梯物聯(lián)網(wǎng)感知層、云計(jì)算層、應(yīng)用層等。應(yīng)用層包含公共電梯信息查詢、維保及緊急救援、故障預(yù)警及事故報(bào)警、智慧電梯監(jiān)管、老舊電梯評(píng)估、健康度管理等功能模塊。云計(jì)算服務(wù)層主要用于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)接入、存儲(chǔ)、計(jì)算、管理等內(nèi)容；感知層包含視頻監(jiān)控、行為分析識(shí)別、環(huán)境監(jiān)測(cè)、電壓識(shí)別、運(yùn)行狀態(tài)、音視頻交互等。電梯智慧平臺(tái)已在江蘇省特種設(shè)備安全監(jiān)督檢驗(yàn)研究院無(wú)錫分院投入使用，接入7萬(wàn)余臺(tái)電梯，并提供服務(wù)，取得了一定的實(shí)際成果。

3 結(jié)語(yǔ)

文章在傳統(tǒng)電梯管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，針對(duì)電梯管理中存在的一些問(wèn)題，如安全隱患和維保不及時(shí)等問(wèn)題，從人工智能角度出發(fā)，提出電梯智慧系統(tǒng)設(shè)計(jì)的改進(jìn)方案，實(shí)現(xiàn)對(duì)電梯運(yùn)行環(huán)境智能監(jiān)測(cè)、對(duì)電梯轎廂里異常行為在線分析，進(jìn)行故障預(yù)警或事故報(bào)警，對(duì)維保人員進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度和救援路徑規(guī)劃，能夠有效保障電梯使用的安全性和故障的快速救援，具有一定的實(shí)際工程應(yīng)用價(jià)值。