張 靚，李嘉誠

(1.山西國控集團(tuán)信息工程技術(shù)有限公司，山西 太原 030001；2.中國石油大學(xué) 經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，北京 102249)

0 引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)和城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展，國內(nèi)電梯市場的電梯保有量持續(xù)增長，近年增速均在15%以上。目前，全國在用存量電梯總數(shù)達(dá)到700萬臺以上，為世界第一，隨之而來的是電梯安全隱患的增加。據(jù)統(tǒng)計，近年來電梯死亡率雖然降低，故障率卻居高不下。另外，15年以上老舊電梯將在今后幾年集中更換，電梯后服務(wù)市場需求巨大。為提高電梯安全及智能化監(jiān)管水平，在分析我國現(xiàn)有電梯監(jiān)管現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，本文提出通過在電梯中安裝無侵入式信號通用采集設(shè)備，構(gòu)建智慧電梯物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。利用先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將電梯與電梯相連并接入互聯(lián)網(wǎng)，從而使電梯、質(zhì)檢部門、房產(chǎn)企業(yè)、電梯企業(yè)、維保企業(yè)、配件企業(yè)、物業(yè)企業(yè)和業(yè)主之間可以進(jìn)行有效的信息和數(shù)據(jù)交換，從而實(shí)現(xiàn)對電梯的智能化監(jiān)管，以提升電梯使用的安全性，保障乘客的生命安全。

1 智慧電梯物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計方案

1.1 系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)

本系統(tǒng)設(shè)計方案的核心是采用電梯無侵入式信號通用采集技術(shù)。在電梯轎廂頂部安裝具備內(nèi)置振動、加速度、氣壓、聲壓等傳感器的新一代電梯物聯(lián)網(wǎng)智能終端；在電梯轎廂內(nèi)安裝AI(Artificial Intelligence人工智能)攝像頭。安裝于電梯轎廂的智能采集終端是具備智慧物聯(lián)網(wǎng)功能的終端。智能采集終端運(yùn)行分析的核心技術(shù)是基于機(jī)器學(xué)習(xí)的電梯場景視頻行為分析(含AI算法)技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)電梯場景實(shí)時目標(biāo)的智能識別。

系統(tǒng)通過智能數(shù)據(jù)終端及AI攝像頭采集并智能識別電動車進(jìn)入、困人、長時間阻門、跳躍等行為；視頻檢測電梯轎門、電動車、乘客數(shù)量等信息；統(tǒng)計電梯運(yùn)行時間、運(yùn)行次數(shù)、開關(guān)門次數(shù)；統(tǒng)計電梯實(shí)時乘客及分時段乘客等多項(xiàng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，通過無線4G網(wǎng)絡(luò)或有線傳輸?shù)热W(wǎng)絡(luò)模式，將采集到的電梯運(yùn)行數(shù)據(jù)、視頻信息傳輸?shù)街腔畚锫?lián)網(wǎng)服務(wù)平臺。整套系統(tǒng)采用“智能采集終端+平臺+大數(shù)據(jù)+服務(wù)”的技術(shù)支撐體系，保障電梯設(shè)備安全運(yùn)行的監(jiān)控、預(yù)警、救援、監(jiān)管、運(yùn)營、維護(hù)及業(yè)務(wù)聯(lián)動服務(wù)的一體化方案，可滿足AI識別、一鍵報警、視頻監(jiān)控、視頻對講、WiFi探針采集、人臉身份采集、4G通信、商業(yè)廣告、公益宣傳等應(yīng)用需求。

智慧電梯物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的技術(shù)架構(gòu)如圖1所示。

圖1 智慧電梯物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)

1.2 系統(tǒng)設(shè)備

1.2.1 智慧電梯物聯(lián)網(wǎng)終端

智慧電梯物聯(lián)網(wǎng)終端安裝于電梯轎廂頂上，實(shí)時監(jiān)測電梯運(yùn)行安全狀態(tài)，并在故障發(fā)生時能自動報警。該終端內(nèi)置氣壓計、陀螺儀、加速度計等傳感設(shè)備，無須安裝外置傳感器，與電梯非接觸，可靠性高；可兼容所有品牌垂直電梯，兼容性好。

該設(shè)備主要功能有：實(shí)時采集電梯運(yùn)行狀態(tài)信息，分析電梯運(yùn)行情況，判斷故障狀態(tài)；電梯運(yùn)行過程中能實(shí)時上傳狀態(tài)數(shù)據(jù)；記錄電梯的運(yùn)行日志；電梯故障日志回溯，能主動上報故障發(fā)生時間、當(dāng)前樓層、人員狀態(tài)、故障類別；具有樓層自學(xué)習(xí)功能；具備設(shè)備開機(jī)自檢功能；遠(yuǎn)程升級嵌入式軟件；可遠(yuǎn)程控制設(shè)備；能檢測許多種常見電梯故障。

1.2.2 智慧物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控攝像頭

半球智慧物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控攝像頭安裝于電梯轎廂，內(nèi)置AI加速引擎，其計算性能達(dá)1.0Tops，最高分辨率可達(dá)200萬像素(1 920×1 080)。

其主要功能有：完成電梯門開關(guān)識別以及電動車進(jìn)入、長時間阻門、電梯困人、實(shí)時乘梯人數(shù)等多種智能事件的識別，并進(jìn)行語音提示與事件上報等。

1.2.3 電梯運(yùn)行安全顯示報警終端

該設(shè)備安裝于電梯轎廂，采用8核工業(yè)硬件平臺，高硬件性能支撐復(fù)雜軟件應(yīng)用；采用4G全網(wǎng)通模塊，支持?jǐn)?shù)據(jù)通訊；支持有線網(wǎng)絡(luò)/WiFi/4G網(wǎng)絡(luò)，在有線網(wǎng)絡(luò)或4G數(shù)據(jù)卡模式下，支持網(wǎng)絡(luò)SIP語音通話；內(nèi)置攝像頭可有效識別人臉，并進(jìn)行特征提取，與遠(yuǎn)端視頻對講；支持內(nèi)置聚合物電池，具有高安全性，掉電后系統(tǒng)可續(xù)航1 h以上；能夠感應(yīng)電梯轎廂人員情況，遇有困人及時報警，可采集人員信息等。

可滿足AI識別、一鍵報警、視頻監(jiān)控、視頻對講、WiFi探針采集、人臉身份采集、4G通信、商業(yè)廣告、公益宣傳等應(yīng)用需求。

1.3 系統(tǒng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計傳輸

智能采集終端將電梯的安全數(shù)據(jù)、運(yùn)行數(shù)據(jù)、實(shí)時信息等傳送至智慧電梯物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)平臺。系統(tǒng)通過“AI+電梯動力學(xué)”模型訓(xùn)練，將電梯運(yùn)行數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比對，實(shí)現(xiàn)“一梯一模型”。

支持?jǐn)?shù)十萬級設(shè)備接入與管理；支持跨城市的按區(qū)域、小區(qū)的電梯管理；多維度電梯運(yùn)行數(shù)據(jù)實(shí)時展現(xiàn)；具有精確的電梯數(shù)據(jù)建模與電梯畫像功能；具有豐富的電梯物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)副刷接口；系統(tǒng)架構(gòu)靈活，易于擴(kuò)展。

2 智慧電梯物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)功能

系統(tǒng)通過電梯安全物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理形成電梯按需維保數(shù)據(jù)模型、電梯風(fēng)險評級模型、電梯城市大腦數(shù)據(jù)模型和電梯預(yù)警數(shù)據(jù)模型等，相應(yīng)地可建立起多種服務(wù)場景，如：電梯應(yīng)急救援處置、電梯按需維保服務(wù)平臺、政府端電梯動態(tài)監(jiān)管平臺、移動端應(yīng)用服務(wù)平臺以及為保險機(jī)構(gòu)提供電梯安全等級評估及電梯風(fēng)險控制的服務(wù)平臺等。

2.1 電梯安全物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)

電梯安全物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)能實(shí)時監(jiān)測電梯運(yùn)行狀態(tài)與電梯故障，并提供電梯應(yīng)急處置服務(wù)流程。通過物聯(lián)網(wǎng)與AI技術(shù)，實(shí)時監(jiān)測電梯的運(yùn)行狀態(tài)、乘梯行為、故障類型，并對電梯困人等故障及時報警及預(yù)警，服務(wù)于乘梯人、電梯使用單位及電梯監(jiān)管部門。該系統(tǒng)以電梯設(shè)備安全運(yùn)行為目標(biāo)，以應(yīng)急救援呼叫響應(yīng)為核心，以GIS網(wǎng)格化管理為指引，以多種互聯(lián)網(wǎng)+產(chǎn)品為工具，在開展電梯應(yīng)急救援三級響應(yīng)、故障處置以及事件處理等工作中，提供信息化手段支持，提高指揮、調(diào)度、協(xié)調(diào)效率，改善指導(dǎo)、支援、安撫互動效果，并完整記錄過程痕跡和相關(guān)文本資料和報告。

2.2 電梯按需維保服務(wù)平臺

電梯物聯(lián)網(wǎng)智能采集終端通過大數(shù)據(jù)分析、AI算法實(shí)現(xiàn)基于數(shù)據(jù)分析的“預(yù)測性維?！薄７?wù)于廣大電梯維保單位與使用單位，通過佩戴智能作業(yè)設(shè)備將傳統(tǒng)的運(yùn)維上報轉(zhuǎn)變?yōu)槲募?現(xiàn)場視頻上報模式，模式的革新將有效杜絕電梯維保作業(yè)頑疾，并提供真實(shí)可靠的維保數(shù)據(jù)。對電梯維保進(jìn)行全網(wǎng)管理和實(shí)時監(jiān)控，能覆蓋維保合同管理、維保預(yù)約、維保任務(wù)、軌跡跟蹤以及人員、電梯管理的全流程。

2.3 政府端電梯動態(tài)監(jiān)管平臺

該平臺服務(wù)于各級電梯監(jiān)管部門，通過數(shù)據(jù)采集、匯聚、分析、處理，以大數(shù)據(jù)可視化視圖的形式展現(xiàn)各級電梯安全狀況，輔助決策。該平臺使用新一代電梯物聯(lián)網(wǎng)智能終端動態(tài)實(shí)時采集電梯主板信息，利用信息挖掘技術(shù)采集系統(tǒng)中的信息資源，并可根據(jù)監(jiān)測項(xiàng)目如廠家、地區(qū)、種類、環(huán)境等的需求，動態(tài)監(jiān)測該類電梯的運(yùn)行狀態(tài)，構(gòu)建基于物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)以及云計算技術(shù)的分析模型，進(jìn)行海量數(shù)據(jù)分析處理，為政府、監(jiān)管等部門提供電梯數(shù)據(jù)分析服務(wù)。

2.4 移動端應(yīng)用服務(wù)平臺

借助電梯物聯(lián)網(wǎng)智能終端動態(tài)監(jiān)測和運(yùn)行數(shù)據(jù)異常情況實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng)模型，電梯預(yù)警信息管理系統(tǒng)構(gòu)建了安全預(yù)警模型和電子機(jī)器人算法，能夠?qū)崟r監(jiān)控電梯安全風(fēng)險發(fā)展趨勢，并根據(jù)監(jiān)控結(jié)果發(fā)出預(yù)警信息，數(shù)據(jù)經(jīng)過平臺處理后轉(zhuǎn)發(fā)給手機(jī)客戶端和web端智慧物聯(lián)服務(wù)平臺，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時數(shù)據(jù)瀏覽、信息傳遞，提醒相關(guān)單位和人員及時采取安全風(fēng)險預(yù)控措施。

另外，系統(tǒng)可為保險機(jī)構(gòu)提供電梯安全等級評估及電梯風(fēng)險控制服務(wù)，還可為社區(qū)提供數(shù)據(jù)服務(wù)、電梯程序化廣告服務(wù)等擴(kuò)展功能。

3 結(jié)論

智慧電梯物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計核心是采用非侵入式信號采集方式，通過內(nèi)置振動、加速度、氣壓、聲壓等傳感器替代外置傳感器，基于“AI+電梯動力學(xué)”模型訓(xùn)練，實(shí)現(xiàn)“一梯一模型”。通過“智能終端+平臺+大數(shù)據(jù)+服務(wù)”的技術(shù)支撐體系，提供電梯設(shè)備安全運(yùn)行監(jiān)控、故障診斷、預(yù)警、救援、監(jiān)管、運(yùn)營、維護(hù)及業(yè)務(wù)聯(lián)動服務(wù)的一體化解決方案，從而實(shí)現(xiàn)“預(yù)測性維?！?，防患于未然，從根本上解決電梯安全問題。