物聯網電梯監控平臺關鍵技術研究

孫 堯，于 佳

（杭州西奧電梯有限公司，浙江 杭州 310000）

0 引 言

隨著我國城鎮化的快速發展，電梯作為高層建筑主要的垂直交通工具，其數量增長迅速，我國已成為世界上最大的電梯消費市場[1-3]。在人們的日常生活中，電梯已然成為必要的基礎設施，作為載人交通工具，安全性必須得到有效保障。在物聯網平臺支持下，通過打造電梯公共安全網絡，使電梯救援和安全監控更加智能化；通過建立多媒體安全監控終端、多媒體數據管理平臺、智能移動監控終端等一系列數據收集與處理網絡中心，將電梯的動態信息數據通過語音、視頻等方式傳輸到數據處理中心進行分析和處理，及時進行危險預警，做到事故預防[4]，有效降低電梯的事故發生率。此外，為了能夠最大限度降低安全事故的發生率，電梯維保環節也發揮著重要的作用[5]。在維保過程中，需要維保人員重視對電梯的維修保養工作，針對常見的質量問題采取有效的解決措施與方法，以使電梯維修保養質量更加高效。

1 電梯智能終端

電梯物聯網是為了解決目前電梯安全問題而提出的概念，數據采集部分、數據傳輸部分、中心處理部分以及應用軟件共同構成了完整的電梯物聯網監控系統。通過傳感器采集電梯運行數據并分析后，上傳到互聯網監控中心，結合平臺應用軟件實現對電梯實時有效的監管和維護。

數據采集部分：電梯控制系統使用RS 422/RS 485等通信接口上傳數據，電梯控制系統配套的物聯網網關設備通過上述對應的通信接口接收數據，采用MQTT物聯網通信協議，利用NB（Narrow Band, NB）/4G無線網絡將數據上傳至云端服務器，實現電梯狀態的遠程物聯網監控。NB/4G雙模傳輸方式的優勢在于可根據傳輸數據的不同形式采用不同的模式傳輸，降低成本。電梯物聯網網關數據采集系統的結構如圖1所示。

2 行為模式分析與危險動作預警

人們在乘坐電梯的過程中，可能會做出危險乘梯行為，如妨礙電梯關門、倚靠轎門、轎內跳躍及用手扒轎門等，雖然關于乘坐電梯的安全教育一直在開展，但是危險行為依然時有發生[6-8]。當今，各種電梯的使用環境中都配備了攝像頭，但傳統的視頻監控方式僅僅具備簡單的錄像功能，在發生危險乘梯行為時，不具有實時監督和提醒的功能。針對這一現象，通過行為模式分析與危險動作預警的方式，可以對乘梯人員行為進行實時、有效的判斷，并提醒做出此類動作的人員，從而減少意外事故的發生，最大限度保障乘梯人員的人身安全。

在行為模式分析的過程中，通過數字化圖像、圖像分析與計算機視覺相結合的方式，在電梯轎廂環境中，將人類活動模型分離并提取出來，之后對模型進行深度分析，以準確判斷電梯轎廂內乘客的活動。分離提取模型的過程可描述為3個部分。

（1）轎廂內背景過濾

由于電梯使用環境相對封閉，且光照強度、角度變化小，在這種情況下，區分乘梯人員與環境背景的復雜度相對較低，造成虛假檢測與錯誤跟蹤的可能性較小。因此，可以根據轎廂內的背景燈光與轎廂裝潢顏色選擇不同的色彩空間，完成目標的分割與特征提取。

（2）目標特征選取

序列圖像中包含大量特征信息，選取合適的目標特征是視覺分析中保持目標跟蹤的關鍵。針對電梯使用對象的特點，可以將目標的運動、顏色、邊緣與紋理作為目標特征識別的主要依據。

（3）算法實時性與魯棒性

如前所述，由于電梯使用環境中背景、光照等變化較小，因此對跟蹤算法的魯棒性要求較低，故采用運算量較小的算法也可以獲得較好的實時性。

3 電梯維保業務管理閉環

考慮到電梯運行的可靠性問題，可以通過改進電梯設計、提高制造質量的方式來提升電梯的可靠性，通過打造完善的維保體系和視頻監控系統，降低電梯事故的發生概率。數據表明，導致電梯存在安全隱患的因素中，安裝問題占24%，質量問題占16%，維保和使用[9-10]達到60%。由此可見，電梯的維修保養對運行安全起到了重要作用，因此，對電梯設備進行正確的、及時的、徹底的維修保養是十分必要的。

針對電梯維修保養問題，本文通過大數據建模，對維保線路優化、保養計劃優化與調整、應急救援派工等進行優化，結合移動APP實現業務管理閉環。

（1）維保線路優化

在我們生活的城市里，都設有相應的維保站點，根據電梯分布的情況，以維保線路的形式分配給維保人員。這種維保形式的優勢在于維保員工對自己負責維修保養的電梯更為熟悉，但是也存在線路安排不合理、交通原因導致的維修不及時等現象。在整個過程中，除了維修保養的必要時間，維保人員前往目的地所需時間也需要充分考慮。

當電梯發生故障時，時間對于維保人員而言分秒必爭，針對這一情況，可對保養線路進行優化，引入智能優化算法，比如蟻群算法來解決維修保養路徑不合理導致的延時問題。蟻群算法是一種用來尋找優化路徑的概率型算法。通過收集維保員工每次執行任務的定位信息，形成正反饋機制，通過反饋機制的調整，可對系統中的較優解起到自增強作用，從而使線路向著全局最優的方向演變，最終有效獲得全局相對較優解。

（2）保養計劃優化與調整

現階段的維保工作延續了固定周期、固定項目的維保模式，不能針對電梯使用環境、梯齡、品牌等進行調整。近幾年，隨著技術的進步和安全需求的提高，按需維保工作在行業內得到了廣泛的討論和初步的探索。

隨著物聯網技術的快速發展，“物聯網+維保”模式引起了廣泛關注，考慮通過實時監測電梯運行情況，記錄運行數據，按時、按需對相關人員發送電梯各項數據信息。針對電梯的預發故障，通過實時監測電梯運行情況，判斷電梯出現的異常和存在的問題，對電梯狀態、運行數據、問題信息、前次維保時效等相關數據和信息進行綜合分析，判斷下次電梯維保需求及維保預期時間，避免電梯維保過度或過欠的情況發生。系統在給出維保建議時，還會給出電梯運行的各項數據以及電梯故障和問題信息，使維保工作更有針對性，以提高電梯維保工作的質量，確保電梯安全運行。

（3）應急救援派工優化

電梯事故應急救援要以人為本。隨著救援效率的不斷提高，應急救援方式也在逐漸發生轉變，從之前的“自救”轉為“他救”，而且今后將朝著自動救護、遠程救護以及專門救護的方向發展。由于被困人員缺乏專業知識，因此“自救”的方式無法提供有力的安全保障，與其相比，“他救”的方式則更加有效和安全。“他救”是當前使用率最高的一種電梯應急救援方式。該救援方式主要由專業技術人員以被困乘客發出的求救信號為依據，采取針對性的救助措施。當遇到突發情況時，乘客需及時采取一切可利用的資源：警鈴、對講系統、手機APP、轎廂提示等。在專業救援人員實施救援之前，可以通過電梯內部顯示屏播放視頻的方式安撫乘客，同時告訴乘客注意事項、電梯常見的問題以及處理方式和救援時間。

時間就是生命，緊急救援也可以基于大數據驅動的城市電梯智能派工檢驗系統來實現。首先需要維護電梯檢驗點（檢驗點為固定地點）以及檢驗的電梯，對電梯進行地理位置的維護、人員到達時間的維護、收集維修人員的定位信息、緊急數據處理、數據預處理、派工檢驗路線分配、路線檢驗、檢驗反饋等。根據反饋的信息進行二次處理，重新計算。

4 結 語

綜上所述，在電梯的維修保養過程中，結合物聯網技術的應用，可以有效提高救援效率，同時也降低了電梯故障發生概率，最大限度避免困人等情況發生。在實際應用中，通過對電梯運行狀態數據的采集分析，監控乘梯人員行為、搭建物聯網平臺及優化維保線路等方式，達到人們安全乘梯、電梯安全載人的目的。