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摘要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)和城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展，電梯保有量持續(xù)增長(zhǎng)，安全隱患隨之增加。為保障人們重直出行安全，并滿(mǎn)足巨大的電梯后服務(wù)市場(chǎng)，提出通過(guò)在電梯中安裝無(wú)侵入式新一代智能采集終端，并基于“AI＋電梯動(dòng)力學(xué)”模型訓(xùn)練，形成“一梯一模型”，構(gòu)建智慧電梯物聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)電梯運(yùn)行動(dòng)態(tài)診斷和“預(yù)測(cè)性維?！保阑加谖慈?。

關(guān)鍵詞：智慧電梯；物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)；智能數(shù)據(jù)終端；AI攝像頭

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)和城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展，國(guó)內(nèi)電梯市場(chǎng)的電梯保有量持續(xù)增長(zhǎng)，近年增速均在15％以上。目前，全國(guó)在用存量電梯總數(shù)達(dá)到700萬(wàn)臺(tái)以上，為世界第一，隨之而來(lái)的是電梯安全隱患的增加。據(jù)統(tǒng)計(jì)，近年來(lái)電梯死亡率雖然降低，故障率卻居高不下。另外，15年以上老舊電梯將在今后幾年集中更換，電梯后服務(wù)市場(chǎng)需求巨大。為提高電梯安全及智能化監(jiān)管水平，在分析我國(guó)現(xiàn)有電梯監(jiān)管現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，本文提出通過(guò)在電梯中安裝無(wú)侵入式信號(hào)通用采集設(shè)備，構(gòu)建智慧電梯物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。利用先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將電梯與電梯相連并接入互聯(lián)網(wǎng)，從而使電梯、質(zhì)檢部門(mén)、房產(chǎn)企業(yè)、電梯企業(yè)、維保企業(yè)、配件企業(yè)、物業(yè)企業(yè)和業(yè)主之間可以進(jìn)行有效的信息和數(shù)據(jù)交換，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電梯的智能化監(jiān)管，以提升電梯使用的安全性，保障乘客的生命安全。

1智慧電梯物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

1．1系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)

本系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的核心是采用電梯無(wú)侵入式信號(hào)通用采集技術(shù)。在電梯轎廂頂部安裝具備內(nèi)置振動(dòng)、加速度、氣壓、聲壓等傳感器的新一代電梯物聯(lián)網(wǎng)智能終端；在電梯轎廂內(nèi)安裝AI（ArtificialIntelligence人工智能）攝像頭。安裝于電梯轎廂的智能采集終端是具備智慧物聯(lián)網(wǎng)功能的終端。智能采集終端運(yùn)行分析的核心技術(shù)是基于機(jī)器學(xué)習(xí)的電梯場(chǎng)景視頻行為分析（含AI算法）技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)電梯場(chǎng)景實(shí)時(shí)目標(biāo)的智能識(shí)別。系統(tǒng)通過(guò)智能數(shù)據(jù)終端及AI攝像頭采集并智能識(shí)別電動(dòng)車(chē)進(jìn)入、困人、長(zhǎng)時(shí)間阻門(mén)、跳躍等行為；視頻檢測(cè)電梯轎門(mén)、電動(dòng)車(chē)、乘客數(shù)量等信息；統(tǒng)計(jì)電梯運(yùn)行時(shí)間、運(yùn)行次數(shù)、開(kāi)關(guān)門(mén)次數(shù)；統(tǒng)計(jì)電梯實(shí)時(shí)乘客及分時(shí)段乘客等多項(xiàng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，通過(guò)無(wú)線4G網(wǎng)絡(luò)或有線傳輸?shù)热W(wǎng)絡(luò)模式，將采集到的電梯運(yùn)行數(shù)據(jù)、視頻信息傳輸?shù)街腔畚锫?lián)網(wǎng)服務(wù)平臺(tái)。整套系統(tǒng)采用“智能采集終端＋平臺(tái)＋大數(shù)據(jù)＋服務(wù)”的技術(shù)支撐體系，保障電梯設(shè)備安全運(yùn)行的監(jiān)控、預(yù)警、救援、監(jiān)管、運(yùn)營(yíng)、維護(hù)及業(yè)務(wù)聯(lián)動(dòng)服務(wù)的一體化方案，可滿(mǎn)足AI識(shí)別、一鍵報(bào)警、視頻監(jiān)控、視頻對(duì)講、WiFi探針采集、人臉身份采集、4G通信、商業(yè)廣告、公益宣傳等應(yīng)用需求。智慧電梯物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的技術(shù)架構(gòu)如圖1所示。

1．2系統(tǒng)設(shè)備

1．2．1智慧電梯物聯(lián)網(wǎng)終端智慧電梯物聯(lián)網(wǎng)終端安裝于電梯轎廂頂上，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電梯運(yùn)行安全狀態(tài)，并在故障發(fā)生時(shí)能自動(dòng)報(bào)警。該終端內(nèi)置氣壓計(jì)、陀螺儀、加速度計(jì)等傳感設(shè)備，無(wú)須安裝外置傳感器，與電梯非接觸，可靠性高；可兼容所有品牌垂直電梯，兼容性好。該設(shè)備主要功能有：實(shí)時(shí)采集電梯運(yùn)行狀態(tài)信息，分析電梯運(yùn)行情況，判斷故障狀態(tài)；電梯運(yùn)行過(guò)程中能實(shí)時(shí)上傳狀態(tài)數(shù)據(jù)；記錄電梯的運(yùn)行日志；電梯故障日志回溯，能主動(dòng)上報(bào)故障發(fā)生時(shí)間、當(dāng)前樓層、人員狀態(tài)、故障類(lèi)別；具有樓層自學(xué)習(xí)功能；具備設(shè)備開(kāi)機(jī)自檢功能；遠(yuǎn)程升級(jí)嵌入式軟件；可遠(yuǎn)程控制設(shè)備；能檢測(cè)許多種常見(jiàn)電梯故障。1．2．2智慧物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控?cái)z像頭半球智慧物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控?cái)z像頭安裝于電梯轎廂，內(nèi)置AI加速引擎，其計(jì)算性能達(dá)1．0Tops，最高分辨率可達(dá)200萬(wàn)像素（1920×1080）。其主要功能有：完成電梯門(mén)開(kāi)關(guān)識(shí)別以及電動(dòng)車(chē)進(jìn)入、長(zhǎng)時(shí)間阻門(mén)、電梯困人、實(shí)時(shí)乘梯人數(shù)等多種智能事件的識(shí)別，并進(jìn)行語(yǔ)音提示與事件上報(bào)等。1．2．3電梯運(yùn)行安全顯示報(bào)警終端該設(shè)備安裝于電梯轎廂，采用8核工業(yè)硬件平臺(tái)，高硬件性能支撐復(fù)雜軟件應(yīng)用；采用4G全網(wǎng)通模塊，支持?jǐn)?shù)據(jù)通訊；支持有線網(wǎng)絡(luò)／WiFi／4G網(wǎng)絡(luò)，在有線網(wǎng)絡(luò)或4G數(shù)據(jù)卡模式下，支持網(wǎng)絡(luò)SIP語(yǔ)音通話(huà)；內(nèi)置攝像頭可有效識(shí)別人臉，并進(jìn)行特征提取，與遠(yuǎn)端視頻對(duì)講；支持內(nèi)置聚合物電池，具有高安全性，掉電后系統(tǒng)可續(xù)航1h以上；能夠感應(yīng)電梯轎廂人員情況，遇有困人及時(shí)報(bào)警，可采集人員信息等。1智慧電梯物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)可滿(mǎn)足AI識(shí)別、一鍵報(bào)警、視頻監(jiān)控、視頻對(duì)講、WiFi探針采集、人臉身份采集、4G通信、商業(yè)廣告、公益宣傳等應(yīng)用需求。

1．3系統(tǒng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)傳輸

智能采集終端將電梯的安全數(shù)據(jù)、運(yùn)行數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)信息等傳送至智慧電梯物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)平臺(tái)。系統(tǒng)通過(guò)“AI＋電梯動(dòng)力學(xué)”模型訓(xùn)練，將電梯運(yùn)行數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，實(shí)現(xiàn)“一梯一模型”。支持?jǐn)?shù)十萬(wàn)級(jí)設(shè)備接入與管理；支持跨城市的按區(qū)域、小區(qū)的電梯管理；多維度電梯運(yùn)行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)展現(xiàn)；具有精確的電梯數(shù)據(jù)建模與電梯畫(huà)像功能；具有豐富的電梯物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)副刷接口；系統(tǒng)架構(gòu)靈活，易于擴(kuò)展。

2智慧電梯物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)功能

系統(tǒng)通過(guò)電梯安全物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理形成電梯按需維保數(shù)據(jù)模型、電梯風(fēng)險(xiǎn)評(píng)級(jí)模型、電梯城市大腦數(shù)據(jù)模型和電梯預(yù)警數(shù)據(jù)模型等，相應(yīng)地可建立起多種服務(wù)場(chǎng)景，如：電梯應(yīng)急救援處置、電梯按需維保服務(wù)平臺(tái)、政府端電梯動(dòng)態(tài)監(jiān)管平臺(tái)、移動(dòng)端應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)以及為保險(xiǎn)機(jī)構(gòu)提供電梯安全等級(jí)評(píng)估及電梯風(fēng)險(xiǎn)控制的服務(wù)平臺(tái)等。

2．1電梯安全物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

電梯安全物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電梯運(yùn)行狀態(tài)與電梯故障，并提供電梯應(yīng)急處置服務(wù)流程。通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)與AI技術(shù)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電梯的運(yùn)行狀態(tài)、乘梯行為、故障類(lèi)型，并對(duì)電梯困人等故障及時(shí)報(bào)警及預(yù)警，服務(wù)于乘梯人、電梯使用單位及電梯監(jiān)管部門(mén)。該系統(tǒng)以電梯設(shè)備安全運(yùn)行為目標(biāo)，以應(yīng)急救援呼叫響應(yīng)為核心，以GIS網(wǎng)格化管理為指引，以多種互聯(lián)網(wǎng)＋產(chǎn)品為工具，在開(kāi)展電梯應(yīng)急救援三級(jí)響應(yīng)、故障處置以及事件處理等工作中，提供信息化手段支持，提高指揮、調(diào)度、協(xié)調(diào)效率，改善指導(dǎo)、支援、安撫互動(dòng)效果，并完整記錄過(guò)程痕跡和相關(guān)文本資料和報(bào)告。

2．2電梯按需維保服務(wù)平臺(tái)

電梯物聯(lián)網(wǎng)智能采集終端通過(guò)大數(shù)據(jù)分析、AI算法實(shí)現(xiàn)基于數(shù)據(jù)分析的“預(yù)測(cè)性維?！?。服務(wù)于廣大電梯維保單位與使用單位，通過(guò)佩戴智能作業(yè)設(shè)備將傳統(tǒng)的運(yùn)維上報(bào)轉(zhuǎn)變?yōu)槲募F(xiàn)場(chǎng)視頻上報(bào)模式，模式的革新將有效杜絕電梯維保作業(yè)頑疾，并提供真實(shí)可靠的維保數(shù)據(jù)。對(duì)電梯維保進(jìn)行全網(wǎng)管理和實(shí)時(shí)監(jiān)控，能覆蓋維保合同管理、維保預(yù)約、維保任務(wù)、軌跡跟蹤以及人員、電梯管理的全流程。

2．3政府端電梯動(dòng)態(tài)監(jiān)管平臺(tái)

該平臺(tái)服務(wù)于各級(jí)電梯監(jiān)管部門(mén)，通過(guò)數(shù)據(jù)采集、匯聚、分析、處理，以大數(shù)據(jù)可視化視圖的形式展現(xiàn)各級(jí)電梯安全狀況，輔助決策。該平臺(tái)使用新一代電梯物聯(lián)網(wǎng)智能終端動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)采集電梯主板信息，利用信息挖掘技術(shù)采集系統(tǒng)中的信息資源，并可根據(jù)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目如廠家、地區(qū)、種類(lèi)、環(huán)境等的需求，動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)該類(lèi)電梯的運(yùn)行狀態(tài)，構(gòu)建基于物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)以及云計(jì)算技術(shù)的分析模型，進(jìn)行海量數(shù)據(jù)分析處理，為政府、監(jiān)管等部門(mén)提供電梯數(shù)據(jù)分析服務(wù)。

2．4移動(dòng)端應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)

借助電梯物聯(lián)網(wǎng)智能終端動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和運(yùn)行數(shù)據(jù)異常情況實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)模型，電梯預(yù)警信息管理系統(tǒng)構(gòu)建了安全預(yù)警模型和電子機(jī)器人算法，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控電梯安全風(fēng)險(xiǎn)發(fā)展趨勢(shì)，并根據(jù)監(jiān)控結(jié)果發(fā)出預(yù)警信息，數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)平臺(tái)處理后轉(zhuǎn)發(fā)給手機(jī)客戶(hù)端和web端智慧物聯(lián)服務(wù)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)瀏覽、信息傳遞，提醒相關(guān)單位和人員及時(shí)采取安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)控措施。另外，系統(tǒng)可為保險(xiǎn)機(jī)構(gòu)提供電梯安全等級(jí)評(píng)估及電梯風(fēng)險(xiǎn)控制服務(wù)，還可為社區(qū)提供數(shù)據(jù)服務(wù)、電梯程序化廣告服務(wù)等擴(kuò)展功能。

3結(jié)論

智慧電梯物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)核心是采用非侵入式信號(hào)采集方式，通過(guò)內(nèi)置振動(dòng)、加速度、氣壓、聲壓等傳感器替代外置傳感器，基于“AI＋電梯動(dòng)力學(xué)”模型訓(xùn)練，實(shí)現(xiàn)“一梯一模型”。通過(guò)“智能終端＋平臺(tái)＋大數(shù)據(jù)+服務(wù)”的技術(shù)支撐體系，提供電梯設(shè)備安全運(yùn)行監(jiān)控、故障診斷、預(yù)警、救援、監(jiān)管、運(yùn)營(yíng)、維護(hù)及業(yè)務(wù)聯(lián)動(dòng)服務(wù)的一體化解決方案，從而實(shí)現(xiàn)“預(yù)測(cè)性維保”，防患于未然，從根本上解決電梯安全問(wèn)題。

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作者：張靚 李嘉誠(chéng) 單位：山西國(guó)控集團(tuán)信息工程技術(shù)有限公司 中國(guó)石油大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院