浅谈电梯物联网标准化发展

史冰洁　王宝轩　郑鹏　李彬楠

摘要：我国是世界上电梯保有量最大的国家，新兴的物联网技术是实现电梯安全运维和智慧监管的有效手段。目前虽然相继制定了部分国家标准、团体标准、地方标准，但仍存在缺乏体系规划、标准化程度低等突出问题，因此，应当从顶层设计规划、标准间协调配合、法律规范保障、加快基础标准制定等方面推进电梯物联网的标准化工作。

关键词：电梯 智慧监管 物联网 标准化

Abstract： China is the country with the largest number of elevators in the world. The emergent Internet of Things（IoT） technology is an effective means to realize the elevator safety operation and maintenance and intelligent supervision. At present， although some national standards， group standards and local standards have been formulated successively， there are still some prominent problems such as lacking of system planning and low degree of standardization. Therefore， we should promote the standardization of elevator IoT from the following aspects like improving the top-level design planning， seeking coordination and cooperation between standards， perfecting legal and normative protection， and accelerating the development of basic standards.

Key words： elevator，  intelligent supervision ， internet of things ，  standardization

1 引言

1979年，改革开放初期，中国大陆地区电梯安装总量仅约1万台。随着改革开放和大规模经济建设的发展，快速的城市更新和基础设施项目的建设，推动我国电梯制造业进入高速发展阶段。在2009—2019年的10余年间，中国电梯保有量快速增长，如图1所示，年复合增长率为16.13%。中国已成为世界上电梯保有量最大的国家。

电梯作为人们最常接触到的特种设备之一，与人民生活息息相关。人民群众对乘梯安全性、舒适性的需求越来越高，随之而来的是对电梯安全和监管更高的要求。然而电梯监管、检验人员有限，任务繁重，当前检验监管模式难以满足电梯安全保障需求。

《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十四个五年规划和二○三五年远景目标的建议》中明确提出：“统筹发展和安全，建设更高水平的平安中国”。为确保人民安居乐业、社会安定有序，特种设备行业开拓监管新模式，以电梯作为试点，大力开展“智慧监管”。新兴的物联网技术因其万物互联、实时监控的特点，十分契合电梯安全保障需求，为我们带来了一种新的电梯管理方式。

当前，我国各地电梯物联网建设项目蓬勃发展。我国电梯品牌众多，接入电梯的物联网设备种类多样，信息平台也是千差万别。标准化和新技术的发展相互促进，物联网等新技术在电梯中的应用亟需技术标准进行规范和指引。要实现一个区域或全国范围内电梯的“智慧监管”，更需要实现数据形式、接口形式、监测模式的标准化。

2 电梯物联网现状

2.1 电梯物联网的应用现状

电梯物联网，就是通过3G/4G/5G、Wi-Fi、以太网或者RS485 等有线或者无线连接协议，利用电梯原有或另外加装的信息采集装置，将电梯实时运行状态、故障报警等事件信息整合传输到相应信息管理平台，是智慧城市的重要组成部分[1]。

根据中国通信标准化协会（CCSA）工作委员会给出的物联网3层体系架构，设计了电梯物联网架构，由上至下依次为应用层、网络层、感知层。其中，感知层位于物联网底层，包括轿厢内的音视频监控、轿厢外的电梯工况参数采集，是物联网信息采集端;网络层面向感知层提供异构性网络传输，为物联网提供了信息交换的通信保障;应用层通过信息存储、大数据挖掘、人工智能等技术实现对来自于感知层的海量信息的分析与处理，为维保厂商、物业管理提供决策辅助服务[2]。

电梯物联网的主要优势有：

（1）提升管理能力。实现对电梯的远程监控，包括使用量和故障检查等。

（2）提高保養质量。改善日常维保实际到位率低的情况，通过大数据汇总即可对维保单位的服务质量进行准确考核[3]。

（3）实现安全预警。通过大数据分析，能够对电梯故障进行预判，并有针对性地开展维护或者提前进行配件更换，实现“按需维护”[4]。

（4）持续改进产品。通过分析物联网采集汇总的电梯故障数据、运行状态参数、监控等信息，持续改进产品设计，提升产品质量，提高安全性能。

比较典型的技术驱动企业如华夏视清、深圳汇川、浙江新再灵等，专注于电梯智能物联网系统的开发，具有独立的核心技术，其开发的软件平台、硬件设备、项目运营一体化解决方案在电梯物联网行业崭露头角 [5]。部分规模较大的品牌电梯厂商也自行建设了电梯物联网系统，服务企业自有电梯的全流程管理。其中日立电梯是最早开始应用电梯物联网的电梯生产厂家之一，2007年开始对部分电梯进行物联网选配，2013年时就已达到标配水平，至今为止，接入物联网的日立电梯达到28万余台;上海三菱的“智能电梯”项目，2015 年即有4 万台接入物联网的智慧电梯投入使用;迅达电梯在电梯中安装了数百个传感器，用于监控电梯运行状态，并建立信息管理平台。

以某电梯制造生产企业的电梯遥监系统为例，其中70%的电梯故障和安全隐患都是电梯遥监系统自主发现的，起到了故障的“预判断”和“预处理”的作用。数据统计显示，由于物联网传回的电梯数据更快速准确，且故障描述更详细，使得物联网监测到的故障处理效率比传统模式提升了15%。从另一方面来看，针对TSG T5002—2017《电梯维护保养规则》的保养要求，有54%的项目是可以由遥监系统自检发现，提升了一线保养的效率。

2.2 电梯物联网标准化建设现状

标准化在科技创新体系中扮演着重要的技术支撑作用，是技术创新体系的轴心[6]。电梯物联网技术的推广应用需要标准的规范和引导。当前我国共发布国家标准4项、团体标准4项，且关注点多停留在数据传输、交换方面。具体情况如下：

国家标准方面，2009年，发布了GB/T 24475—2009《电梯远程报警系统》。2017 年，修订发布了GB/T 24476—2017《电梯、自动扶梯和自动人行道物联网的技术规范》。2020年，新发布了GB/T 38656—2020《特种设备物联网系统数据交换技术规范》和GB/T 38700—2020《特种设备追溯系统数据元》，其中GB/T 38656—2020主要规定电梯物联网平台与电梯安全监管平台等平台间的数据交换方式、交换内容等要求;GB/T 38700—2020规定了特种设备追溯数据元基本要求，主要用于特种设备追溯系统的设计与开发应用。

团体标准方面，2019 年发布了4项团体标准，其中《基于物联网的电梯、自动扶梯和自动人行道监测系统的通用要求 第1 部分：数据采集、处理、传输》主要规定电梯使用环节开展物联网应用的实施指南;《电梯物联网采集信息编码与数据格式》主要规定了电梯运行状态、电梯故障等信息资源的编码要求;《电梯维护保养数据归集规范》主要对电梯维护保养环节开展的物联网应用进行规范;《电梯应急处置平台技术规范》主要针对电梯应急处置服务平台的构建。

另外，在国家统一标准之前，各个地方也已经开展了标准的制定工作，已出台的27项地方标准涉及北京、辽宁、上海、江苏、山东、浙江等17个省市。地方标准的规定内容多针对本地特点和突出需求而制定，其中占比最大的是针对应急处置平台相关的标准，达到三分之一。其次是关于运行参数的数据规范。这些标准对电梯物联网在本地的发展具有实际意义，是非常有益的探索和创新[7]。

国家标准、团体标准以及地方标准的建立为电梯物联网标准体系的顶层规划设计、提高标准体系合理性、提升标准质量提供了机遇。

3 电梯物联网应用存在的问题

物联网在电梯上的应用，是针对特定对象的应用。电梯是特种设备，与人身安全密切相关，其运维、监管都具有特殊性。因此，电梯物联网的应用一方面要遵循通用/基础物联网的相关标准，同时其功能性和安全性还应满足电梯作为特种设备的特殊要求。目前电梯物联网的维护监管工作面临以下几大困难。

（1）标准协调配合弱

国家标准、行业标准、地方标准等不同标准之间的协调与配合较弱，已经发布的国家标准、行业标准较少，地方标准多针对各地实际情况来制定，缺少关联性。从现有的各地标准来看，各地都出台了电梯运行监测系统的相关标准，也就是说，各地普遍形成了运用电梯物联网来监控电梯运行的模式，并建立标准来规范运行参数等数据的格式、接口以及传输方式等，为地方统一数据标准奠定了基础。国家2020年发布了GB/T 38656—2020，规定了整个特种设备行业对数据交换技术的规范要求，但由于发布时间晚于地方，且不是针对电梯这一类设备的物联网技术规范，因此很难做到对各地方的统一。

（2）数据整合共享难

市场上的电梯物联网主要分为两种，即原厂制造配置和第三方公司加装。由于各地电梯物联网建设的水平参差不齐，在基础设施建设投入和信息化开发能力等方面也存在较大差异，无论是厂商自建平台，还是政府、企业建设的电梯物联网平台，存在的共性问题具体体现在建设模式不相同、数据采集方式不相同、运行参数的格式不相同等，因此无法纳入同一平台。即使政府监管部门建立了统一的监管平台，想要接入这些自成体系的平台数据也是一大考验。而各个项目建设过程中，随意在电梯或者轿厢中加装没有统一标准的信息采集装置，还可能给电梯的运行带来安全隐患。

（3）部门联动反应慢

目前已有的电梯物联网主要目的是进行故障检测，在电梯遇到故障后，可以更快地响应，解决电梯困人等问题。由于没有形成统一的数据库，导致各部门无法共享相关信息，从而不能从事前、事中、事后对数据进行更好地分析和应用，事前不能联动电气、气象等部门与电梯参数结合进行风险预警，事中也无法根据风险等级联动医院、急救中心等救援部门同时开展救援，事后更无法结合数据的分析结果，来调动街道、居委会等部门对电梯高风险、低风险地区进行不同方式的风险管控。

（4）信息安全等级低

经过时间的积累，各个独立的电梯物联网系统都产生了大量的数据信息，有来自电梯生产厂家的、维保单位的、监管部门的等，分散在不同平台的数据进行充分的挖掘可产生巨大的能量，形成强劲的生产力。然而通过调研发现，各平台对数据的安全性关注度仍然非常有限。維保单位大多是物业公司，存在很大的信息泄露风险;监管部门收集了大量用于监管的电梯运行参数的信息，已形成的数据库不具备完善的容灾能力。

4 电梯物联网标准化发展需求

标准不统一是电梯物联网推广应用的重要瓶颈。建立电梯物联网的统一行业标准，可以有效解决标准协调配合弱、数据整合共享难、部门联动反应慢、信息安全等级低这4大难题。首先，对电梯物联网的参数格式、数据接口、传输协议等进行统一的定义和规范，打通各平台间的数据通道，为以后建立全省乃至全国的统一数据平台做准备。形成统一的数据平台后，方便各部门进行统一调配，资源有效整合利用，电梯厂家、物业、维保公司、监管部门使用同一数据平台，设置不同的数据权限，既能降低数据维护的成本，又能更好地保证数据安全。

当前电梯物联网应用的工作重点还应放在标准体系的建立上，一定要从国家层面明确电梯物联网标准的制订规划。针对所面临的困难，结合目前物联网技术在电梯领域的应用实际和发展趋势，建立电梯物联网标准体系框架，对整个电梯物联网行业进行顶层设计。通过对现有标准的分析，应着重从基础标准、终端感知设备标准、数据标准、应用标准这4个方面开始建设。

（1）基础标准。应主要从电梯物联网的术语和定义、通用体系架构两方面阐述。要在这部分中明确电梯物联网的定义，将电梯物联网进行基本的划分。区分开原厂制造配置的电梯物联网系统和第三方公司加装的电梯物联网系统。

（2）终端感知设备标准。应主要针对第三方加装传感器的电梯物联网系统和电梯终端感知设备的溯源情况进行标准的统一和规范。例如，对不同公司生产、加装的终端感知设备应符合的技术参数提出相应要求等。

（3）数据标准。包括：数据元标准、数据交换标准、数据应用标准和数据安全标准。将电梯从设计制造、生产、使用、运維、监管等全生命周期的数据规范化，规定平台与平台间或平台与信息化系统间的数据交换体系架构、数据交换机制、数据接口、数据交换协议、数据交换内容、数据信息安全等，并对建立统一的数据库做出顶层设计，为建立全国统一的数据平台做规划。

（4）应用标准。主要围绕电梯全生命周期安全管理的需要，制定电梯按需维保物联网应用标准、电梯安全监测物联网应用标准等。

5 结束语

从整个产业总体上看，要将国家关于电梯物联网有序健康发展的指导思想落到实处，必须尽早开展电梯物联网标准化的顶层设计，构建结构合理、实用性强、可扩展的标准体系，并加快相关标准制定和宣贯实施，加强资源整合与配置，达成业内共识。

不管是政府主导的国家标准，还是行业协会、社会团体、技术联盟主导的行业标准、团体标准，都必须站在保护整个行业健康、有序、规范、共赢发展的立场上。要加强不同标准之间的协调与配合，避免出现多头制定、重复制定、标准打架等问题，通过标准提高电梯生产行业的信息化水平，提升政府部门的监管效率和公共服务水平，促进与电梯物联网相关学科的深入发展，鼓励电梯物联网行业的技术创新。

电梯物联网的标准化工作，除了在技术上拥有完善的支持，还需要在法律和规范等层面上，对电梯监管工作做出顶层政策保障。因此，国家特种设备安全监督管理部门应主导建立电梯物联网安全监管工作的法律规范体系。

参考文献

[1] 张逢春. 智能电梯互联网+ 现状与行业发展的思考[C]//海南省科学技术协会.第九届海南省科技论坛：智能制造 绿色发展主题论坛论文集. 海口：海南省科学技术协会， 海南省机械工程学会，2018：4.

[2] 孔繁宇. 智慧电梯运行监管系统设计及关键技术[J]. 黑龙江工程学院学报，2019， 33（2）：35-39.

[3] 杜志强. 物联网技术助力电梯维保检验监管[J].计算机产品与流通，2018（5）：83.

[4] 高常进，孙书成， 王寅凯，等. 物联网技术在电梯故障预警方面的研究[J].中国特种设备安全，2017，33（12）：14-17.

[5] 华为技术有限公司. 华为梯联大众[J].自动化博览，2018（3）：32-34.

[6] 庆光蔚，王会方. 智慧城市电梯物联网应用标准化实践与探索[J]. 标准科学，2014（10）：15-18.

[7] 杨华. 电梯物联网现状及发展方向思考[J].中国电梯， 2019， 30（16）： 27-33.