物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電梯故障預(yù)警方面的研究

高常進(jìn) 孫書(shū)成 王寅凱 黃 健

（天津市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗(yàn)技術(shù)研究院 天津 300192）

2014年1月初，國(guó)家質(zhì)檢總局出臺(tái)《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)電梯安全工作的意見(jiàn)》，對(duì)電梯的安全管理責(zé)任進(jìn)行了界定，明確了電梯使用管理的責(zé)任主體，提倡利用安防技術(shù)，如基于物聯(lián)網(wǎng)的遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)保障電梯安全。這一舉措，推進(jìn)了全國(guó)電梯物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)進(jìn)程。各地紛紛出臺(tái)相關(guān)政策措施，將電梯安全管理納入法律規(guī)范的范圍之內(nèi)。

電梯物聯(lián)網(wǎng)工程響應(yīng)國(guó)家“智慧城市”的物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展戰(zhàn)略，推進(jìn)了關(guān)聯(lián)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展[1]。此項(xiàng)目的實(shí)施能夠從很大程度上防止電梯重特大事故的發(fā)生；較大程度地降低電梯故障發(fā)生概率，提升故障處理率，從而提升公共安全；能有效提高電梯信息化管理水平，為政府做出科學(xué)性決策提供有力支撐。

電梯物聯(lián)網(wǎng)通過(guò)提升電梯的安全運(yùn)行水平，為電梯管理、維保節(jié)約資本，提高工作效率。此項(xiàng)目的開(kāi)展對(duì)推動(dòng)電梯物聯(lián)網(wǎng)科技產(chǎn)業(yè)發(fā)展，構(gòu)建安全和諧社會(huì)[2]，保障人民的利益起到重要作用。電梯故障預(yù)警是電梯物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的一個(gè)方面，本文對(duì)當(dāng)前電梯物聯(lián)網(wǎng)在故障預(yù)警方面的研究現(xiàn)狀進(jìn)行總結(jié)，并對(duì)電梯故障預(yù)警的未來(lái)發(fā)展進(jìn)行了展望。

1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電梯故障預(yù)警方面的研究現(xiàn)狀

物聯(lián)網(wǎng)在電梯行業(yè)的研究與應(yīng)用主要集中在在線監(jiān)控和故障預(yù)警方面，在線監(jiān)控系統(tǒng)能提供全方位的電梯監(jiān)控管理方案，在電梯故障發(fā)生時(shí)通過(guò)智能報(bào)警系統(tǒng)及時(shí)通知救援機(jī)構(gòu)，最大限度地減少傷亡。故障預(yù)警既可以作為電梯監(jiān)控系統(tǒng)的一部分，也可以單獨(dú)看作電梯物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的一個(gè)方面，它是從更深層次監(jiān)管電梯，通過(guò)定期對(duì)電梯健康狀況進(jìn)行評(píng)估，預(yù)判電梯故障發(fā)生概率，在事故發(fā)生前告知使用單位和監(jiān)管單位，提前做出應(yīng)對(duì)，防患于未然。

1.1 電梯關(guān)鍵部件自監(jiān)測(cè)實(shí)現(xiàn)故障預(yù)警

電梯故障預(yù)警一方面可以通過(guò)電梯關(guān)鍵部件的自監(jiān)測(cè)來(lái)實(shí)現(xiàn)，GB 7588—2003《電梯制造與安裝安全規(guī)范》第1號(hào)修改單明確指出，“在使用驅(qū)動(dòng)主機(jī)制動(dòng)器的情況下，自監(jiān)測(cè)包括對(duì)機(jī)械裝置正確提起（或釋放）的驗(yàn)證和（或）對(duì)制動(dòng)力的驗(yàn)證。對(duì)于采用對(duì)機(jī)械裝置正確提起（或釋放）驗(yàn)證和對(duì)制動(dòng)力驗(yàn)證的，制動(dòng)力自監(jiān)測(cè)的周期不應(yīng)大于15天；對(duì)于僅采用對(duì)機(jī)械裝置正確提起（或釋放）驗(yàn)證的，則在定期維護(hù)保養(yǎng)時(shí)應(yīng)檢測(cè)制動(dòng)力；對(duì)于僅采用對(duì)制動(dòng)力驗(yàn)證的，則制動(dòng)力自監(jiān)測(cè)周期不應(yīng)大于24h?！盵3]電梯關(guān)鍵部件的自監(jiān)測(cè)能從電梯的實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)中反映其健康狀態(tài)，對(duì)故障預(yù)警具有重要指導(dǎo)意義。這項(xiàng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)層面上的規(guī)定也體現(xiàn)了政府對(duì)電梯故障預(yù)警工作的重視。

1.2 對(duì)電梯運(yùn)行數(shù)據(jù)挖掘?qū)崿F(xiàn)故障預(yù)警

對(duì)電梯運(yùn)行數(shù)據(jù)的挖掘是電梯故障預(yù)警研究與應(yīng)用的前沿。電梯物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)隨著對(duì)電梯運(yùn)行數(shù)據(jù)采集方式的變化而不斷深入發(fā)展。基于數(shù)據(jù)采集方式的不同可以將當(dāng)前主流的產(chǎn)品分為以下兩類。

●1.2.1 傳感器采集運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行分析預(yù)警

該類產(chǎn)品又可以分為兩種，第一種是監(jiān)控報(bào)警型，通過(guò)在井道、轎廂加裝傳感器的方式采集電梯運(yùn)行基礎(chǔ)信息，在監(jiān)控到電梯故障狀態(tài)時(shí)報(bào)警，其代表性產(chǎn)品和主要特點(diǎn)見(jiàn)表1。

此種產(chǎn)品的主要功能在于為使用方提供全方位的監(jiān)控和電梯檢驗(yàn)維保管理。通過(guò)在監(jiān)控中心內(nèi)接收到現(xiàn)場(chǎng)即時(shí)回傳的電梯運(yùn)行信息，掌握每一臺(tái)電梯的運(yùn)行狀態(tài)，幫助使用方及時(shí)發(fā)現(xiàn)并排除故障。同時(shí)，還能對(duì)故障信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，預(yù)知可能性故障問(wèn)題。

第二種產(chǎn)品則是通過(guò)加裝傳感器的方式采集電梯轎廂、曳引機(jī)、鋼絲繩等的運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)，根據(jù)電梯本身的運(yùn)行狀態(tài)來(lái)直接預(yù)警。如濟(jì)南某測(cè)控技術(shù)有限公司開(kāi)發(fā)的恩易電梯安全遠(yuǎn)程監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)，通過(guò)傳感器采集轎廂和鋼絲繩的振動(dòng)數(shù)據(jù)，根據(jù)電梯事故之前轎廂和鋼絲繩的異常振動(dòng)狀態(tài)來(lái)評(píng)判預(yù)警；山東省某射頻識(shí)別工程技術(shù)有限公司研發(fā)的電梯運(yùn)行監(jiān)視預(yù)警系統(tǒng)，通過(guò)加裝傳感器、建立實(shí)時(shí)對(duì)講系統(tǒng)以及監(jiān)控報(bào)警平臺(tái)來(lái)解決電梯運(yùn)行中的故障預(yù)警、及時(shí)救援問(wèn)題；石家莊某制動(dòng)器股份有限公司研發(fā)的制動(dòng)器在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，通過(guò)在制動(dòng)器上安裝傳感器的方式，對(duì)制動(dòng)閘瓦的磨損情況、制動(dòng)器的開(kāi)閘和釋放時(shí)間以及同步性進(jìn)行監(jiān)測(cè)，在制動(dòng)瓦磨損到極限尺寸前進(jìn)行報(bào)警，提醒更換制動(dòng)瓦。這種產(chǎn)品由于誤判率較高或者適用性不強(qiáng)等諸多因素并未能大規(guī)模推廣應(yīng)用。

表1 監(jiān)控報(bào)警型產(chǎn)品

●1.2.2 電梯主控板采集數(shù)據(jù)進(jìn)行分析預(yù)警

該產(chǎn)品現(xiàn)主要由電梯廠家或者電梯控制系統(tǒng)主板提供商來(lái)完成。對(duì)于一些大型電梯廠商，目前已經(jīng)開(kāi)展了與物聯(lián)網(wǎng)公司合作的研究工作，如華為公司提出的電梯物聯(lián)網(wǎng)解決方案，通過(guò)實(shí)時(shí)采集電梯的運(yùn)行數(shù)據(jù)，對(duì)電梯數(shù)據(jù)進(jìn)行仿真，同時(shí)結(jié)合云端大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)，全面掌握電梯各部件的“健康指數(shù)”，以達(dá)到預(yù)知電梯故障，及早進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)的目的。目前，該方案已經(jīng)得到迅達(dá)、蒂森等國(guó)際電梯廠商的認(rèn)可，并開(kāi)始應(yīng)用到一些新產(chǎn)品中；百度云與康力電梯合作共建百度天工電梯物聯(lián)網(wǎng)方案，采用百度云大數(shù)據(jù)和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，通過(guò)對(duì)電梯歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)電梯故障預(yù)測(cè)，確定電梯零部件更換時(shí)間。同時(shí)還能提供預(yù)測(cè)性維保服務(wù)，使得維保人員可以在電梯故障發(fā)生之前，提前規(guī)劃維保需求，盡可能保證電梯的正常運(yùn)行。作為國(guó)內(nèi)自主品牌電梯控制系統(tǒng)的主要供應(yīng)商，默納克、新時(shí)達(dá)、藍(lán)光等也紛紛開(kāi)展了相應(yīng)的研究，建立了自己的物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，運(yùn)用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)為電梯廠商提供解決方案。該類產(chǎn)品現(xiàn)已逐漸進(jìn)入市面，并占有一定市場(chǎng)份額，但電梯主要的核心運(yùn)行信息仍為各電梯廠商所獨(dú)有，并未形成統(tǒng)一的監(jiān)管模式。

以上兩類產(chǎn)品分別是物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)和電梯廠商響應(yīng)國(guó)家政策支持的產(chǎn)物?，F(xiàn)今在國(guó)家層面標(biāo)準(zhǔn)缺乏的基礎(chǔ)上，地方標(biāo)準(zhǔn)成為決定物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電梯方面應(yīng)用的風(fēng)向標(biāo)。從最初北京頒布的地標(biāo)DB11/T 948—2013《電梯運(yùn)行安全監(jiān)測(cè)信息管理系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》來(lái)看，電梯物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用主要集中在在線監(jiān)控，這類產(chǎn)品符合政府監(jiān)管的要求，因此發(fā)展也較快。隨著電梯安全問(wèn)題越來(lái)越突出，簡(jiǎn)單的在線監(jiān)控報(bào)警已經(jīng)不能滿足社會(huì)的需求，故障預(yù)警逐漸受到重視，各企業(yè)和電梯廠商也紛紛開(kāi)展了研究。最初，企業(yè)層面的研究大都從電梯系統(tǒng)的外圍進(jìn)行，所做的研究和分析往往是通過(guò)采集轎廂和鋼絲繩的振動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析預(yù)警，產(chǎn)品卻因不同電梯使用環(huán)境的差異不能達(dá)到統(tǒng)一適用性。在新的形勢(shì)下，電梯廠商和電梯控制系統(tǒng)供應(yīng)商加大了對(duì)故障預(yù)警的研究，運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，通過(guò)大數(shù)據(jù)挖掘的手段實(shí)現(xiàn)電梯的安全管理。

2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電梯故障預(yù)警方面存在的問(wèn)題

運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)的手段管理電梯，其目的不僅在于政府能有效監(jiān)管特種設(shè)備，而且在于能更有效減少事故發(fā)生率，保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全。當(dāng)前，各企業(yè)開(kāi)展的電梯物聯(lián)網(wǎng)工程均在如火如荼地進(jìn)行，但綜合來(lái)看，這些項(xiàng)目大都具有以下特征：“只監(jiān)不管”，即在監(jiān)控到事故發(fā)生時(shí)能及時(shí)報(bào)警[4]，卻不能提前預(yù)知事故的發(fā)生，起不到預(yù)警的效果。這類項(xiàng)目表面上達(dá)到了政府監(jiān)管的要求，但本質(zhì)上根本滿足不了減少傷亡的最終目的。

2.1 電梯運(yùn)行數(shù)據(jù)的難以挖掘阻礙故障預(yù)警發(fā)展

電梯物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)受限于對(duì)電梯內(nèi)部運(yùn)行數(shù)據(jù)的挖掘而發(fā)展緩慢，這里所說(shuō)“數(shù)據(jù)挖掘”的難度并不在技術(shù)上，而是由電梯行業(yè)內(nèi)部技術(shù)的封閉所決定。據(jù)某物聯(lián)網(wǎng)公司的研發(fā)人員介紹，當(dāng)前的技術(shù)水平已經(jīng)足夠進(jìn)行有效的數(shù)據(jù)挖掘，但他們苦于無(wú)法得到相關(guān)數(shù)據(jù)信息，相關(guān)工作無(wú)法深入進(jìn)行?，F(xiàn)在興起的各大電梯廠商的電梯運(yùn)行監(jiān)測(cè)平臺(tái)已逐漸開(kāi)始應(yīng)用，但電梯運(yùn)行的核心數(shù)據(jù)只掌握在廠家自己手中，并未對(duì)外開(kāi)放，這才造成了現(xiàn)在的局面。物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)和電梯廠家只有加大合作，發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)，才能實(shí)現(xiàn)共贏。

2.2 電梯物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)缺失阻礙故障預(yù)警發(fā)展

當(dāng)前也是未來(lái)迫切需要解決的難題就是電梯物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)控的標(biāo)準(zhǔn)化問(wèn)題[5]。作為戰(zhàn)略性新興高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的一部分，電梯物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)想要實(shí)現(xiàn)全面推廣，服務(wù)民生，尚有許多難題需要解決。標(biāo)準(zhǔn)體系的建立正是面臨的首要難題。沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，在線監(jiān)控將成為空談，故障預(yù)警更無(wú)從談起。

標(biāo)準(zhǔn)先行，是利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)建設(shè)智慧城市的重要思路與原則，在城市電梯物聯(lián)網(wǎng)安全監(jiān)控領(lǐng)域也同樣發(fā)揮著先導(dǎo)作用[6]。當(dāng)前電梯物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)化的重點(diǎn)工作應(yīng)集中在采集終端的功能、性能、接口標(biāo)準(zhǔn)，網(wǎng)絡(luò)傳輸通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)、應(yīng)用服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)等急需標(biāo)準(zhǔn)上[7]。只有形成了統(tǒng)一的規(guī)范，后續(xù)工作才能更加深入開(kāi)展。希望政府監(jiān)管部門加大與電梯企業(yè)協(xié)同合作，建立屬于我們國(guó)家的電梯物聯(lián)網(wǎng)。

3 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電梯故障預(yù)警方面的發(fā)展前景和趨勢(shì)

物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的缺失被認(rèn)為是阻礙物聯(lián)網(wǎng)在中國(guó)快速發(fā)展的關(guān)鍵因素。在電梯物聯(lián)網(wǎng)這個(gè)新興產(chǎn)業(yè)崛起的過(guò)程中，產(chǎn)業(yè)鏈中的每個(gè)環(huán)節(jié)必然都會(huì)成為商家爭(zhēng)奪的主戰(zhàn)場(chǎng)。而決定這場(chǎng)戰(zhàn)爭(zhēng)結(jié)局的，不是一時(shí)的用戶規(guī)模，甚至也不是高精尖的技術(shù)，而是標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的電梯物聯(lián)平臺(tái)[8]。沒(méi)有統(tǒng)一的國(guó)家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，很多電梯生產(chǎn)企業(yè)和物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)閉門自鎖，采用私有通訊協(xié)議，導(dǎo)致不同廠家的系統(tǒng)和方案無(wú)法互通，阻礙了電梯物聯(lián)網(wǎng)的進(jìn)一步發(fā)展。未來(lái)電梯物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展必然需要各電梯生產(chǎn)企業(yè)協(xié)同合作，構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的服務(wù)平臺(tái)，開(kāi)發(fā)更多更開(kāi)放的平臺(tái)功能。

質(zhì)檢總局關(guān)于印發(fā)《質(zhì)檢總局2016年電梯安全攻堅(jiān)戰(zhàn)工作方案》中明確指出，要多措并舉，運(yùn)用大數(shù)據(jù)技術(shù)提升電梯應(yīng)急能力和監(jiān)管效能，以多種模式推進(jìn)電梯應(yīng)急處置平臺(tái)建設(shè)，加強(qiáng)電梯故障數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析和風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)預(yù)警，運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)試點(diǎn)建設(shè)電梯綜合信息服務(wù)平臺(tái)；推動(dòng)電梯立法，完善法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)體系，在借鑒國(guó)際先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上，打造適應(yīng)中國(guó)國(guó)情的最為嚴(yán)格的電梯安全法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)體系。這對(duì)于電梯行業(yè)既是機(jī)遇又是挑戰(zhàn)。當(dāng)前，電梯物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)研究已經(jīng)進(jìn)入瓶頸期，問(wèn)題和方向也越來(lái)越明朗，傳感器獲取數(shù)據(jù)的方式已經(jīng)很成熟，實(shí)現(xiàn)的功能卻非常有限，也很難再取得突破。電梯的故障預(yù)警必然需要電梯廠家更多地參與、合作來(lái)實(shí)現(xiàn)。

電梯物聯(lián)網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程是個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程，筆者在寄希望于國(guó)家政策盡快出臺(tái)的同時(shí)也應(yīng)該加緊探索促進(jìn)其頒布。電梯物聯(lián)網(wǎng)本身的價(jià)值并不僅僅是將電梯、電腦、手機(jī)等連接在一起，它的價(jià)值更體現(xiàn)在這背后對(duì)數(shù)據(jù)的處理、挖掘和利用，這就需要各方共同努力，各司其職，充分發(fā)揮自己的優(yōu)勢(shì)，為構(gòu)建電梯安全監(jiān)管盡一份力。

4 結(jié)論

電梯物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)廣，發(fā)展迅速，但也經(jīng)歷了最初的火爆到現(xiàn)在逐漸趨于平靜的狀態(tài)。作為我國(guó)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，其在電梯故障預(yù)警方面只是一個(gè)小的應(yīng)用?，F(xiàn)階段我國(guó)電梯的故障預(yù)警還只是停留在報(bào)警和統(tǒng)計(jì)故障信息進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析預(yù)警，想要達(dá)到實(shí)際的預(yù)警效果仍有很漫長(zhǎng)的路要走。在電梯物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)尚未出臺(tái)的情況下，只有不斷研究，摸索具有一致性的規(guī)律，總結(jié)可推廣、可復(fù)制的經(jīng)驗(yàn)，為推動(dòng)全國(guó)電梯安全監(jiān)管提供示范和支撐，才能不斷推動(dòng)電梯物聯(lián)網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程，才能在未來(lái)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)更有利地位。

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