電梯安全監測及應急救援系統設計與研究

史振秋，李希光，王曉軍

（1.中郵建技術有限公司，江蘇南京，210012；2.哈爾濱工大正元信息技術有限公司，黑龍江哈爾濱，150010）

0 引言

近年來隨著電梯數量高速增長、使用年限增加，由于監管技術落后、棄管樓增多、維修保養不到位等原因，電梯故障頻次呈明顯增長態勢，電梯困人、傷人事件時有發生[1]。

當前對電梯的運行安全監測手段和事故救援方面存在如下問題：

（1）缺少電子化、信息化的手段對電梯的運行狀態進行實時的監測，導致電梯的故障隱患不能及時得到處理。

（2）當電梯發生事故時，相關的責任單位不能及時準確地獲取現場環境信息、事故地點及附近相關單位位置信息，導致協同指揮與協同救援手段不足[2]。

（3）部分電梯井道未實現運營商通信信號加強覆蓋或覆蓋效果差，導致在事故救援時外部人員與電梯轎廂內被困人員溝通受阻，極大影響救援響應時間和事故救援效率。

針對上述問題，本文綜合應用現代傳感、無線通信、有線通信、網絡安全、VPN、GIS、軟件開發、數據庫等綜合信息化技術，研究設計了電梯安全監管及應急救援系統，實現電梯日常管理的信息化，應急救援的高效化，提高電梯運行管理和安全水平，保障人民的生命和財產安全。

1 系統功能設計與實現

■1.1 整體架構

電梯安全監管及應急救援系統技術框架如圖1 所示，平臺由四個層次組成，包括信息采集層、信息傳輸層、信息應用層和信息展示層。

圖1 系統整體架構

電梯安全監管及應急救援系統以信息采集層和信息傳輸層作為獲取信息的基礎，以信息應用層作為處理信息的核心，以信息展示層作為信息溝通的媒介，實現平時電梯運行狀態、轎廂基礎環境、機房基礎環境、維保狀態信息的實時監測；戰時故障電梯快速定位、音視頻實時溝通、協同指揮救援。

■1.2 信息采集終端

電梯安全監管及應急救援系統運行的基礎是將電梯前端有效的信息及時、準確地采集到系統中，采集硬件設備部署于電梯轎廂內、電梯轎頂和電梯機房。

電梯轎廂內采集電梯內部溫度、濕度、煙霧、聲音和視頻信息。溫度、濕度、煙霧和異常聲音信息實時采集并上傳。視頻采用H.265 編碼方式（1080P 畫面碼流在2Mbps 左右）進行傳輸，采取適時傳輸模式，即僅當轎廂內人員利用媒體終端向呼叫中心主動發起呼叫或指揮中心向轎廂內發起視頻通話時開起視頻網絡傳輸。

電梯轎頂部署三軸加速度、平層、開關門、蹲底、沖頂等傳感器，實時獲取電梯運行狀態和健康狀態數據。

電梯機房內部署溫濕度傳感器和振動傳感器，實時獲取機房內溫濕度、曳引機溫度及其振動數據。

■1.3 信息傳輸網絡

信息傳輸是整個流程中非常重要的環節，系統前端處在特殊的環境，電梯內部較為封閉，即使運營商進行了通訊信號覆蓋，信號也不穩定。為將前端數據及時準確傳輸、并在應急救援時可進行穩定的音視頻通話，本文設計的信息傳輸層的架構如圖2 所示。

圖2 信息傳輸層架構

電梯安全監管及應急救援系統前端的通信網關部署在電梯機房內，使用運營商的4Mbps 帶寬的VPN 專線接入數據中心，端到端網絡延時5mms 以內，保障平時前端數據安全、可靠地傳輸到數據中心進行處理，在應急救援時音視頻信息傳輸的流暢。

轎廂內和轎頂設備采集的數據通過無線網橋與網關連接，機房終端設備與網關通過超五類網線互連。為保障網絡的安全性，防止外部非法接入網絡對數據中心進行入侵、攻擊或傳播病毒，在數據中心出口部署下一代防火墻。

■1.4 信息應用平臺

軟件平臺采用B/S 架構，后端基于node.js 的koa2 開發框架，前端界面基于vue 框架，數據庫采用MySql 和mongodb。

信息應用系統分為檔案管理、實時監測、多媒體信息管理、維保管理、呼叫中心和應急救援6 個應用模塊。實現電梯的基礎檔案信息錄入、電梯運行狀態實時監測與異常報警、轎內終端的多媒體信息管理、維保作業監督、事故應急呼叫、應急救援指揮與調度等功能。

（1）檔案管理模塊

本模塊的功能實現基于兩種方式實現，第一種方式是利用轎內終端的應用程序，在終端上錄入的信息暫存在本地，通過信息傳輸網絡自動同步到系統中；第二種方式可以在系統平臺上集中錄入。

電梯檔案的基礎信息包括電梯的類別、注冊登記代碼、小區/單位、地理位置信息、區域化管理標識、產權單位、安裝單位、驗收單位、使用單位、物業單位、維保單位、維保負責人、安裝日期、驗收日期等。

（2）實時監測模塊

電梯安全監管及應急救援系統基于電梯前端采集的數據，進行實時監測，包括電梯運行狀態（平層，開關門，蹲底，沖頂，加速度），轎廂內環境（溫濕度，聲音），機房內環境（溫濕度，曳引機溫度、振動）。

系統啟動后即處于監聽狀態，當電梯前端設備發送數據的連接請求時，系統接受請求并創建相應的Socket 連接，等待前端設備主動上傳注冊數據包。注冊數據包以前端硬件MAC 地址作為注冊ID，具有全網的唯一性。系統檢查ID 與數據庫中已錄入的終端信息一致時，系統將此終端加入會話列表，定時采集運行狀態數據。系統將采集到的數據信息與已設定的閾值進行比較，當超出閾值時系統自動啟動頁面彈窗、手機短信、語音等報警模式。

（3）多媒體信息管理模塊

電梯轎廂內部署媒體終端即轎內終端，平時播放電梯維修保養信息、安全常識、通知公告、天氣預報、公益廣告等音視頻信息。應急救援時，終端成為電梯內外溝通的媒介，轉換為可視對講系統與呼叫中心及救援人員保持實時的溝通，幫助救援人員及時趕到現場，快速完成救援。

（4）維保管理模塊

電梯作為日常運轉強度較大的特種設備，由多個精密、易損的部件組成，按期保養對于電梯的安全使用是非常重要的工作內容。系統提供信息化手段監督維保公司保養工作情況。

系統根據已錄入的電梯維保日期，以彈窗方式提前3天提示維保單位做好維保工作計劃。每位維保人員配備維保終端，其到達電梯后利用便攜式維保終端在轎內終端上進行簽到，轎內終端將簽到記錄實時上傳到系統中形成維保簽到日志。維保終端記錄整個維保過程視頻畫面，工作完成后通過網絡上傳到系統中存檔備查。

（5）呼叫中心模塊

基于CTI（計算機電話集成系統）、IVR（交互式自動語音應答系統）、ACD（自動呼叫分配）機制，接收并處理來自轎內終端、公共電話、實時監測模塊等來源的電梯運行故障和事故報警信息。坐席接到報警后，按照規范工作流程及時創建工單并推送給相關單位進行故障的處理或實施救援。呼叫中心模塊主要功能包括:工單管理、定位管理、消息推送、視頻服務，該模塊架構如圖3 所示。

圖3 呼叫中心架構

工單管理。用于提交、修改、查看工單信息。

定位管理。系統根據電梯檔案中的地理位置、維保單位地址信息，快速、精準獲取電梯經緯度、維保單位所處位置等信息，為故障處理或應急救援服務。

信息推送。接到呼叫后，坐席將會第一時間調取包括故障現象、電梯地理位置、電梯當前運行參數、電梯環境參數、機房環境參數信息等在內的信息形成工單，并以系統消息和文本短信方式推送給維保單位和對應維保人員。

坐席服務。提供TCP 接口給坐席客戶端進行坐席的簽入簽出等功能實現，并且將坐席的狀態向上報告給CTI 的ACD 模塊。

（6）應急救援模塊

應急救援模塊包括多方音視頻通話、遠程指揮和知識庫功能。

音視頻通話。在應急救援時，坐席將發起包括被困人員、救援人員在內的三方音視頻通話，進一步確認前方狀態，安撫被困人員，幫助救援人員快速完成救援任務。

遠程指揮。指揮中心大屏上實時顯示現場救援視頻畫面、轎內視頻畫面，救援人員位置信息、事故電梯位置信息以地圖形式實時展現，實現遠程資源調度、協同指揮。

知識庫。系統內錄入應急預案和典型案例，自動關聯并列出相似事故的案例列表，智能推送救援方案，供指揮人員和救援人員參考。

2 結論

本文設計并實現了電梯安全監管及應急救援系統，闡述了電梯信息采集終端、信息傳輸網絡、及信息處理平臺的整體技術架構。該系統已在哈爾濱市建設應用，面向社會群眾和相關單位提供安全保障服務，為電梯的安全監管和協同應急救援提供有力的信息化支撐。