基于檢驗數據分析的電梯輔助檢驗軟件系統研究與應用

林 娟

（福建省特種設備檢驗研究院，福建 福州 350008）

1 背景及意義

隨著城鎮化進程的不斷加快和房地產業快速發展，我國在用電梯數量持續十年高速增長，電梯保有量已躍居世界第一。根據原國家質檢總局的數據顯示，在1980年，我國全年電梯的安裝量僅為2249臺，截至2015年底，全國在用電梯總數已經超過350萬臺[1]。如此數量巨大的電梯能否安全運行，與老百姓的日常生活息息相關，意義重大。而與之相對的是，作為確保電梯安全運行重要環節之一的檢驗環節，存在持證檢驗人數增長緩慢、檢驗人機數量矛盾不斷尖銳的問題[1，2]。2014年1月，《中華人民共和國特種設備安全法》頒布實施，對電梯等特種設備的生產、經營、使用、檢驗和監督都進行了明確規定，并特別指出“國家支持有關特種設備安全的科學技術研究，鼓勵先進技術和先進管理方法的推廣應用”[3]。因此，如何將檢驗機構多年來積累的龐大檢驗數據進行歸集整理，并通過數據分析針對每臺電梯提出有針對性的檢驗指導性建議，對提升電梯檢驗效率，解決檢驗人機比問題意義重大。福州乘客電梯保有量和檢驗人機對比數據如圖1所示。

圖1 福州乘客電梯保有量和檢驗人機比

2 檢驗數據庫建設

福建省特種設備檢驗研究院于2007年成立信息中心，開始使用基于OFFICE的電梯檢驗信息化系統。通過多年的檢驗實踐應用，建立較為完備的電梯使用單位、維保單位的基本信息，和歷年檢驗情況的檢驗數據庫，是福建省電梯信息最全，歸類最合理，涉及電梯安全最完整的電梯相關基礎數據庫[4]。此外，福建省特種設備檢驗研究院有機電類特種設備高級檢驗師5名，電梯檢驗師300余名，檢驗師均具有非常資深的電梯檢驗經驗，通過將檢驗經驗數字化后，在結合對現有數據信息的匯總分析，建立起使用單位數據庫、維保單位數據庫、設備信息數據庫、歷年檢驗情況數據庫和專家經驗數據庫等五大基礎數據庫。每個數據庫都有不同的數據來源、結構和檢索方式，具體內容介紹如下。

2.1 使用單位數據庫

主要包括單位名稱、單位地址、聯系人、聯系電話、郵編等相關信息。從該單位電梯檢驗信息化系統中提取，并根據政府住建管理部門評級管理情況用特殊算法自動給每家使用單位評級。

2.2 維保單位數據庫

具備資質的電梯維保單位數量較少，除基本信息外，主要是評價不同維保單位的維保質量。該系統主要參考兩個方面信息開展評價：一是由監管部門發布的年度電梯施工單位等級評定情況，二是根據一線檢驗人員的主觀評價。

2.3 設備信息數據庫

主要包括電梯本體和主要零部件的品牌、型號、編號、主要運行參數等。此外，對電梯安全運行有重要影響的零部件，還建立壽命評估參數。

2.4 歷年檢驗情況數據庫

基于對近十年來歷史檢驗信息的數字化檢索，建立了對在冊電梯從安裝開始的歷史檢驗情況的分析數據庫，主要反映該電梯的歷史檢驗情況。

2.5 專家經驗數據庫

從專業性、可描述、可學習的角度建立電梯專家經驗數據庫，可以將長期在一線檢驗的電梯專業檢驗人員的檢驗經驗量化，通過算法還可以實現對報告書的自主學習，實現經驗數據庫的自我完善。

以上數據是福建省特種設備檢驗研究院多年來的積累，雖然比較全面，但是因為數據擁有不同的結構和類型，且分布在不同的數據存儲位置，在超過十年的運行過程中，可能存在大量垃圾數據，并且數據比較分散和混亂，需要進行數據清理和重新歸集，工作量較大。

3 診斷式數據分析算法設計

通過采取分庫預算風險因子的方式，提前對各庫數據運算風險因子。然后再根據每個檢驗項目的相關因素進行綜合運算得出每個項目的風險因子。具體算法設計如下。

3.1 使用單位風險因子

使用單位的情況非常復雜，其風險因子應從兩個方面決定：一是其單位本來的性質，通過采用“基于字符距離的算法”將不同使用單位根據名稱自動歸入機關單位、賓館酒店、醫院學校、寫字樓、物業A、物業B、物業C、物業D、工廠、個人等幾類，并賦予不同單位相應的安全系數；二是單位具體管理情況對單位風險因子的影響，這由具體檢驗人員根據歷史檢驗情況確定。具體公式如下：

使用單位風險因子：Z1=Z11±Z12

3.2 維保單位風險因子

維保單位風險因子也由兩個方面因素決定：一是由長期在一線從事電梯檢驗工作的檢驗人員綜合測評得分平均得出；二是由市級以上特種設備監察機構的維保單位評級決定。具體公式如下：

維保單位風險因子：Z2=Z21±Z22

3.3 檢驗項目風險因子

檢驗項目風險因子其實是由設備零部件的風險因子決定的，因此其計算分為兩個步驟：一是檢索零部件使用年限、壽命、隱患等相關信息；二是從將檢索到的信息，結合管理單位風險因子和維保單位風險因子帶入模糊計算，最終形成檢驗項目的風險因子。

不同設備配件，由于其設計理念、制造廠家、制造工藝、設備成本和材質不同，其產品的特性也不同，反映到產品質量上，最簡單的就是產品的有效壽命不同。此外，由于設備的維護保養，使用環境有很大不同，因此同樣的設備安裝在不同使用單位，給不同的企業維護，其最終的壽命也是不一樣的。以上因素對檢驗項目所針對的風險影響很大，所以檢驗項目風險因子公示為：

其中：J部件是某部件的該檢驗項目風險系數；電梯梯齡是電梯制造安裝后至今的年份；壽命是該電梯部件理論使用壽命，大部分為設計壽命，也可能因為部分部件有設計缺陷導致低于設計壽命；維保因子和管理因子為之前運算的結果，數值越低代表風險越低，對部件壽命的影響越小。

相關系數1和相關系數2是某檢驗項目與該部件的相關性系數，是一個在一定范圍內變化的隨機量。

對每個檢驗項目，可能有不同的n個部件與之相關，分別計算每個部件的j值，得到j項目，部件i(i=1,2，…，n)，則最終項目風險系數為j項目 = Max{j項目，部件i(i=1,2，…，n)}。

所有檢驗項目經過以上計算，結果輸出示例如圖2所示。

3.4 歷年檢驗情況和專家經驗風險因子

歷年檢驗情況風險因子主要由兩個方面因素決定：一是該電梯在歷年檢驗中是否存在不合格記錄，如果存在，該項目則為高危項目；二是同品牌型號的電梯，在歷年檢驗過程中是否發現有出現概率較高的問題，綜合統計分析，如果統計分析結果超過設定的閾值，也屬于高危項目納入重點關注。

專家經驗風險因子是根據專家經驗數據庫生成的特殊風險因子，根據專家經驗，對設定好的品牌、型號、梯齡、部件等相關參數生成合適的風險因子。

圖2 檢驗項目計算結果

圖3 報告書樣式

3.5 綜合分析輸出

將以上五個方面風險因子綜合運算，生成針對每個檢驗項目的風險因子，生成風險因子的報表。對風險因子超過一定閾值的，納入電梯診斷式檢驗報告書。現場檢驗人員可以根據該報告書有針對性地開展檢驗工作，提升現場檢驗效率。報告書樣式如圖3的（a）（b）（c）所示。

4 功能性試驗

根據以上試驗，該項目對超過30家使用單位近200臺電梯開展了診斷式檢驗分析工作，出具《電梯診斷式檢測評估報告》200份，共提出導檢建議303條。經現場檢測確認，確實存在風險的建議98條，準確率為32.3%。同時與管理單位現場確認，在日常使用中存在問題的項目157條，準確率為51.9%。檢驗人員普遍認為診斷式檢測評估報告確能提升現場檢驗針對性，提高現場檢驗效率。

5 結語

為解決由于人機比例不平衡而產生的用戶滿意度、檢驗效率、收費等矛盾，通過整合挖掘現有數據資源，構建相關數據庫，并評估相關風險因子，最終對每個檢驗項目進行綜合風險系數的評價。對風險較高的項目進行提示，引導電梯檢驗人員有針對性地開展電梯定期檢驗工作，提升檢驗效率和檢驗質量。特別是對一些平時不易察覺的隱性安全隱患，在開展檢驗之前提示，檢驗人員可以有針對性地安排檢驗方案。該項目的應用，進一步提升電梯檢驗檢測市場潛力，提高檢測效率和質量，避免電梯故障和安全隱患，減少相應經濟損失。同時能在一定程度上緩解用戶對檢驗時間不足的質疑，提升檢驗結論的公正性，對提升檢驗檢測機構的形象，提高社會對檢驗檢測機構的滿意度有較大幫助，也有助于電梯使用單位規范電梯管理，提高管理效能。綜上所述，該項目有較好的經濟效益和社會效益。

參考文獻

[1]宋廣琳.電梯檢驗檢測技術綜述[J].黑龍江科技信息,2015(16):43.

[2]辛宏彬,高勇,井德強,楊新明.電梯檢驗檢測技術綜述[J].機械工程與自動化,2012(01):187-188+191.

[3]《中華人民共和國特種設備安全法》[Z].

[4]賴奇峰,江東.信息一目了然管理有序有效[N].中國質量報,2017-05-10(004).