试论电梯门柔性防夹安全技术

张怡伟 陶银兵 茆海洋

（1、湖州市敬业特种设备技术咨询有限公司，浙江 湖州313000 2、湖州市特种设备检测研究院，浙江 湖州313000）

大量高层建筑物平地而起，电梯应用范围逐渐增多，运行过程中的安全稳定程度，直接关乎到群众的生命安全。部分电梯门对障碍物的感知能力较弱，威胁群众的人身安全，一旦发生事故，难以在第一时间停止电梯运行，造成无法挽回的损失。因此，相关方面的研究学者应强化对柔性防夹安全技术的研究，有效分析当前的图像识别技术、图像预处理技术、红外线探测技术以及各项技术整合的柔性系统。

1 案例概述及电梯技术分析

A 市某小区内，一名男子抱3 岁幼童共乘电梯，梯门即将关闭时，幼童突然将手指伸出，放置在梯门之间。但此时的该电梯的防夹系统未能及时感测到障碍物，依旧执行关闭的动作，导致其手指被夹住，无法取出，由于手指的神经已经坏死，只能采取截肢的方式。该恶性事件发生后，相关技术人员对此电梯的防夹系统进行检查，表明：平面光幕式防夹系统设置在电梯的轿门和层门之间的夹层中，幼童的手指目标较小，并处于系统检测盲区，造成光幕无法及时检测到障碍物。同时，电梯内的触板式防夹系统在已经关闭期间，无法自动或通过人工操作下达开启指令。另外，幼童骨头较为脆弱，难以起到阻挡的作用，无法达至轿门反开额定阻力，导致严重后果产生[1]。

2 电梯门柔性防夹安全技术分析

2.1 方案提出

2.1.1 运动图像识别检测系统

人工智能的出现，带动多项相关设备技术优化升级，逐渐渗透到多个领域，提高各行业以及群众日常生活的便捷性。而从安全技术的角度而言，为群众提供更为安全放心的生活工作环境。其中，图像识别技术属于当前应用较为广泛的现代化技术之一。由于其具有实时处理、图片清晰度高、无需直接接触等诸多其他技术难以达到的优势，又可将其称之为机械视觉技术。部分电梯设计环节中，将该项探测技术应用其中，以帮助管理人员掌握电梯内的真实情况，及时发现问题，采取相应的解决措施[2]。此项技术在电梯系统中的应用，可从两个角度分析。一方面，利用摄像装置采集运动图像，通过相应的算法，针对采集图像开展降噪等处理，以实现对图像质量的优化，提高成像的辨识度。并配以适宜的边缘检测技术，实现对目标物体的定位，以获取更为准确的边缘图像。此外，借助序贯算法标记出获取的图像数据存在联系的区域，进而设计相应的，降低客观条件对数据完整性的影响，最终到达确定物体目标的目的，并保证数据内容的精准性；另一方面，将长度最大的边缘的长轴中心列坐标特征和图像的分块统计特征，将两者加以融合，对障碍物进行检测。现阶段可应用于图像处理中的算法较多，基于差异化情形下，选用的算法也存在显著不同，为电梯防夹系统的设计提供更多的可能性，因此，在系统设计阶段，可将该项技术纳入方案之中。

2.1.2 电梯门图像预处理

a.均值滤波算法

均值滤波是线性滤波的一种，具体应用的方式为邻域平均法。基础思想为通过邻近区域内像素点灰度平均值，取代已有图像f（x、y）内各像素值，以（2m+1）×（2m+1）为模板，其中涵盖（2m+1）2个像素点，具体可表示为：

b.中值滤波算法

该算办法主要是将邻近区域内全部像素值，根据从小至大的顺序进行排列，并提取中间值，当做像素点（x、y）输出值，以（2m+1）×（2m+10）为模板，具体可表示为：

c.高斯滤波算法

高斯滤波装置属于较为常见的滤波器，与上述的均值滤波同属于线性滤波。当前主要使用在图像处理过程中的减噪环节。高斯滤波主要有两种形式，其一离散模板卷积，其二，傅里叶变化。具体过而言，采用加权平均的灰度值替代图像中心像素点的 (x,y)。二维表达式为：

2.1.3 宽域立体光幕红外检测系统

以往应用的二维平面光幕，通常仅在电梯门的一层安装红外线发射装置，而另一侧设置接收装置，若出现障碍物阻挡红外线发射，相应的信号接收装置会停止后续的动作，使电梯则无法关闭或者进行反开，这是因为二维平面光幕原理使然。在此安全事故中，因为红外线的发射和接收装置均设置在电梯的层面和轿门之间，幼童手指目标较小，红外线检测密度较低，导致电梯门未能及时作出反应。对此，可借助宽域立体光幕红外检测系统提高红外线的探测密度。

该系统中，红外线的发射和接收装置可细化成两个模块，可以在轿门与层门之间形成密集的检测排列阵。若将此项系统应用在电梯门中，即使是极小的障碍物，也可以正常探测到，并做出相应的动作，有助于提高电梯的运行安全。安装此项系统，基本的红外线探测功能也能够保留，有助于提升障碍物的检测效果，确保群众的人身安全，最大限度地消除此类不良事件的发生机率。

2.1.4 柔性防夹安全系统

上述新技术均是新型的人工智能科研方向，主要优势在于检测覆盖区域内无遗漏、实现智能化障碍物检测，有效预测和避免事故问题的产生和发展，降低损失和不良影响，以保护相关设备和人员安全，但同时也存在诸多不足之处。若电梯内载客的数量较多，部分人员需要站到梯门周边，相应的报警装置难以及时关闭，在保证电梯运行安全的同时，会降低整体空间上的利用效率，使实际承载的人数未能达到最大值。另外，发挥检测作用的电子设备经过长期运行需要定期检修，而由于部分电梯缺少常规管理，导致出现故障，此方面也应是系统设计方案中需要考量的角度之一。

设计柔性电梯防夹安全系统，可有效解决上述问题，此系统应用过程中，如果幼童出现了夹在电梯的层门或者轿门间的情况，也可以保护幼童的手指和身体不受到二次伤害，并可以立即做出反应，进行反向开门操作。与触板式防夹系统相比，主要区别在于该系统的防夹装置未设置在电梯的层门和轿门空间范围内，此种情况下，目标较小的障碍物，无法触碰到防夹装置。此类装置基于自身特殊机械结构设计，也可以有效避免产生电梯夹住手指的问题。

2.2 备选方案对比及择选

经由对上述三种方案的优劣势分析比对，择选出了较为合适、科学的系统设计方案。图像识别检测系统的自动化程度较高，但其检测结果的稳定性较差，应用建设的造价较高；第二种的覆盖范围较广，但同时，相应的检测失误率较高，系统以及管理人员难以获取较为准确地信息；第三种，建设设计成本较低，且展现的稳定可靠程度较高，但仅能通过出厂定制的方式进行生产，不可进行加装，实际施工较为麻烦。

通过优劣对比，柔性防夹安全系统相较于其他两种安全技术相比，建设安装的便捷性较低，但其整体的综合性能较好，基于对第三种方案可靠、稳定、成本低等优势特征的考量，其在实践应用过程中，接受和推广的容易度均更高，发挥实用性价值也相对更高，并非只关注智能化，对电梯的安全和现实应用价值进行弱化和忽视[3]。

3 结论

综上所述，针对生活中出现的一些电梯安全事故，利用实例分析的方式，明确现阶段电梯防夹技术存在的弊端，了解需要弥补和优化的部分。经由对现阶段应用安全技术进行的考量，实施方案的设计和择选，规划设计出一种应用新技术，且可以发挥较高实用性价值的电梯防夹安全系统，该系统可有效避免上述类似事故的产生，值得提起重视，并进行大范围推广。