基于視頻識別的施工電梯效能分析

李家盛 董 藝 杜子文 沈雅雯

中國建筑第四工程局有限公司 廣東 廣州 510665

施工電梯是建筑施工中垂直運輸的關鍵載體，其運輸效能及運輸安全尤其重要，直接關系到項目施工生產的順利進行。在項目施工中，不僅要對施工電梯的載重進行限制，還需要對載人數量進行限制，尤其是在2012年武漢發生死亡19人的施工電梯事故后，對人員限載的要求就更加嚴格[1]。目前，常用的施工電梯超員檢測方式有壓力檢測和紅外線檢測，由于壓力檢測對硬件的要求較高，導致施工電梯制造成本較高，而現有的紅外線檢測系統，只能監控電梯內的人數，不能監控電梯在每一層樓的人員進出狀況。因此，本文從經濟、實用、智能等角度出發，研究基于視頻識別的施工電梯效能分析，為項目部提供更智能、經濟的管理手段。

1 工程概況

試驗依托寺右萬科中心項目，位于廣州市天河區臨江大道1號。在試驗期間，項目處于在建狀態。本文通過在SC200/200型施工電梯內安裝攝像頭及二維碼掃描儀，進行施工電梯運輸人員的流量統計及樓層識別，通過GPRS無線遠程傳輸，將數據發送到云平臺后實現可視化管理。其中，視頻識別技術是指采用智能化的視頻分析算法，對設定工作區域內工作人員的特定舉動進行自動檢測與識別的集成化系統[2]（圖1），GPRS無線遠程傳輸是基于GPRS數據業務，通過GPRS無線網絡進行數據的遠程傳輸，實現對遠程終端監控的無線通信方式[3-5]。

圖1 監控系統

2 技術路線

針對施工電梯人流監控及作業樓層信息識別，其功能應該滿足如下要求：

1）具有精準的人體識別功能。作業人員會利用施工電梯運輸材料或設備，因此要求監控設備具有人體識別功能，不受斗車或設備干擾，當人并排同時進出電梯轎廂時也能準確識別，還應避免已站在轎廂內的人員關門時被錯誤判定。

2）具有信息傳輸功能。要達到智慧管理要求，應實現監控數據的自動傳輸，并且能在平臺上反映出時間、進出人數及電梯內人數、作業樓層位置等信息。

3）二維碼掃描儀在陰暗環境下的掃描靈敏度大大降低，因此對環境進行補光，是提高其靈敏度的有效措施。

因此，本研究的技術路線從以下方面進行，以滿足識別技術的各項要求。

1）購置能以頭或安全帽、雙肩為識別樣本的攝像頭[4]，安裝在電梯轎廂內靠近通道門一側的頂部，離梯籠門100～250 mm，拍攝方向與重力方向傾斜15°且指向梯籠門上部，并通過繪制檢測線調整檢測范圍。試驗表明，該攝像頭及其安裝方法可以準確識別人體特征，不受其他環境影響。

2）購置帶串口透傳功能的工業路由器，作為設備的信息傳輸媒介，具有4G傳輸功能。試驗表明，該設備運用了物聯網技術，數據傳輸速度快，且穩定。

3）在二維碼固定裝置上加裝低能耗射燈進行補光。試驗表明，在夜間環境下，二維碼掃描儀的掃描靈敏度有所提高，滿足夜間掃描的要求。

3 設備安裝及調試

3.1 人流視頻識別設備安裝調試步驟

1）在試驗項目上隨機選取已投入使用的施工電梯，選擇轎廂頂部中間龍骨處開孔固定攝像頭底盤。

2）調節攝像頭鏡頭，讓其朝向電梯門一側。

3）沿電梯轎廂頂部布置電線為攝像頭供電，并用網線將攝像頭與手提電腦連接。

4）登錄調試界面后，先將攝像頭的默認時間修改為當前的PC時間，并將服務器地址修改為特定的服務器地址。

5）在調試軟件中繪制檢測線，控制檢測范圍，避免在關門時對人員進行進出電梯的判定，檢測線繪制完成后即完成攝像頭的安裝調試。

3.2 二維碼掃描設備安裝調試步驟

1）根據二維碼掃描儀的尺寸，制作具有可調節角度功能的固定裝置。

2）將二維碼掃描儀固定在轎廂內的電箱一側，并調節好掃描角度。

3）制作具有樓層號的二維碼銘牌。

4）在電梯防護門上找到二維碼掃描儀的掃描區域，可聽到掃描儀發出“嘀”的響聲，證明已位于掃描區域內，并用扎帶將其綁扎在防護門上。

5）沿電梯轎廂頂部布置電線將工業路由器串口與掃描儀連接，完成掃描設備的安裝。

3.3 平臺接入

1）攝像頭聯網后，登錄云平臺系統，錄入該電梯內的攝像頭序列號等信息，并與該項目進行綁定，出現“在線”狀態即綁定成功，完成平臺的接入，此時監控數據可在平臺上實時反饋。

2）將工業路由器通過網線與電腦連接，登錄路由器ip，設置相應的服務器網絡透傳信息，接入服務器。

4 電梯效能分析

根據監控系統反饋的數據，對其進行初步的數據分析。本文以6月14日的電梯數據為例進行對比分析，結果如表1、圖2、圖3所示。

表1 電梯使用高峰期統計

圖2 電梯停靠作業層頻次關系示意

圖3 人流與作業樓層關系

根據項目部提供的每日施工情況，6月14日當天該樓棟施工至25層，施工總人數為55人，分布于不同的作業樓層。

由表1可以看出，6月14日工人的上下班時間為2：00—17：00（含加班），其中6：00—7：00為工人上班高峰期，16：00—17：00為下班高峰期，9：00—11：00、13：00—15：00為施工電梯使用高峰期，使用人次高達117次，相當于當天施工總人數的2倍有余。由圖2可以看出，除1層外，施工電梯?？孔鳂I層最多的是21層，占比為37.23%，其次是19層，占比為13.8%。根據每日施工計劃，21層是二次結構施工層，19層為機電風管作業層，工人進出電梯主要是運輸砌筑砂漿、灰砂磚及風管材料。由圖3可知，在施工電梯使用高峰期，電梯運行過程中的梯籠內人數少于9人，無超載超員情況發生，電梯處于安全狀態。

表1、圖2和圖3的統計結果表明，該樓棟作業人數不多，但是作業分布樓層相對比較分散，施工電梯使用頻繁，基本不存在間歇時間，充分發揮了施工電梯的效能。

5 應用效果

本套系統在項目中的試點應用，使項目管理人員能更加直觀地對施工電梯的運行狀態進行實時監管，及時了解工人的流量情況，保障了施工電梯的運行安全，為項目提供了更加便捷的管理手段。另外，經過一系列的大數據統計及分析，能為今后類似項目的施工電梯配置優化分析提供參考，從而在保證垂直運輸效率的同時，選擇最經濟、最合理的電梯配置數量，充分發揮施工電梯的效能。

6 結語

本文根據施工電梯特點及項目施工情況等要素，從經濟、實用、智能的角度，提出了基于視頻識別的施工電梯效能分析技術，相比于傳統超載超員檢測方法，本套系統采用了物聯網技術、二維碼技術、云平臺、大數據采集等先進的技術手段，并與建筑施工管理相結合，降低了施工電梯安全風險，使工程管理更加智能化。