一种基于电梯远程监测数据采集的地铁站电梯智慧监管系统的研究与实践

2021-04-18陈秋娟

中国房地产业·上旬 2021年3期

【摘要】本文分析了地铁站电梯监管的业务特点和业务需求，设计并实现了一种基于电梯远程监测数据采集的地铁站电梯智慧监管系统。文章描述了平台的功能设计和总体架构。实践表明，地铁站电梯智慧监管系统能有效提高轨道交通公司电梯安全监管部门的专业化、科技化、信息化水平。轨道交通公司落实电梯安全管理责任提供帮助。

【关键词】电梯;远程监测;地铁站;智慧监管

1、引言

随着社会经济的高速发展、城市化进程的不断加快及城市空间的不断拓展，国内各大城市都加快了修建地铁的步伐，已经逐渐构建起以地铁为主导的城市公共交通体系[1]。

根据中国城市轨道交通协会发布的《城市轨道交通2019年统计和分析报告》显示，截至2019年底，中国大陆地区共有40个城市开通城市轨道交通运营线路208条，运营线路总长度6736.2。2019年全年累计完成客运量237.1亿人次，总进站量为149.4亿人次。

面对巨大的客流，如何有效保障地铁站电梯设备平稳、可靠地运行，如何实现电梯的智慧监管，是城市轨道交通公司需要考虑的问题。

2、业务特点

电梯作为地铁的重要基础设施之一，是地铁通过能力的重要保障，电梯的安全稳定运行成为轨道交通运营重点关注的对象[2]。

轨道交通公司为加强客运电梯管理，投入了大量精力和成本。但是由于地铁站内电梯数量众多，分布广泛，加上管理手段缺乏，管理难度较大，管理任务艰巨。轨道交通公司电梯管理具有以下特点。

（1）地鐵线路长、站点多、区域跨度大，巡检维保难度大

以上海市例，截止2019年底，上海市拥有运营线路17条（含磁浮线），线路总长度705公里（含磁浮29公里），车站415座（含磁浮2座车站）。区域跨度整个上海市区，电梯分散在各个地铁站点，巡检维保管理难度大。

（2）电梯数量多、品牌多、型号多、涉及配件多，信息管理复杂

仍以上海市为例，截止2019年底，上海地铁电梯数量近4000台，投入使用的电梯有奥的斯、西子奥的斯、蒂森、迅达、三菱、通力、中迅等多个个品牌。涉及的电梯型号多、电梯配件多、信息管理复杂，管理难度大。加上电梯投运时间不一，电梯台账信息、零配件更换信息、电梯维保信息、电梯运维信息分散，信息获取难，日常监督困难。

（3）故障隐患无法及时发现

地铁站内的电梯的设备故障排查依靠人工和经验，很难准确定位，电梯故障隐患无法及时发现，故障排查不彻底。

（4）管理主体众多，责任难以落实

电梯的运行管理涉及政府主管部门、检验检测机构、电梯厂商、维保厂商、业主单位、乘梯人，管理主体多，责任难以落实。

（5）管理成本方面居高不下

目前电梯的安全管理主要依靠维保人员及电梯安全保障员巡检的方式，电梯安全保障人力成本高。每年轨道运营公司都要组织相关人员参加相关培训考核和电梯安全保障工作。投入了大量的人力、物力成本。

3、相关研究

针对地铁站内的电梯监管，目前国内不少学者从不同方面都做了相关的研究。

文献3的作者张绪鹏对地铁电梯物联网监测系统进行了研究。提出了地铁自动扶梯的问题主要有设备问题、缺乏有效的监督管理评价手段、宣传不到位等问题。并介绍了基于地铁电梯远程监控系统的电梯物联网实时监测实践。介绍了基于事故树的自动扶梯的危险性识别和评价的方法。

文献4的作者常洪明，通过对地铁电梯事故原因及预防性措施的研究，提出了地铁电梯安全的问题传递链为：人为因素—机械设备因素—设备故障—事故发生[4]。

文献5的作者何东山、饶美婉、农碧林提出了地铁自动扶梯在线监测及预警系统的设计方案，一定程度上实行了自动扶梯的在线监测和预警。

文献6的作者刘宏达基于物联网，研究了电梯的远程控制技术。提出了物联网的远程电梯控制方法。

文献7研究了电梯物联网的概念及发展，提出了将梯控模块作为数据传输中心，将前端视频接入和电梯运行数据采集作为电梯网管，将呼梯联动系统和楼宇设备对接，基于AI摄像机采集电梯实时画面实现可视化管理的电梯智能化设计思路。

4、地铁电梯监管业务需求

地铁站内的电梯监管可从轨道公司管理集团级、运营公司级、线路级几个方面来分析。各层级需求如下：

（1）集团级需求

集团公司作为战略管控中心，关注路网的整体运行状态和安全情况，关注以风险管理为核心。集团级需求主要包括路网级电梯总体运行状态、路网即时的电梯状态、故障的统计、跟踪、闭环、追溯情况等。

（2）运营公司级需求

在运营公司级，关注以流程管理为导向的跨部门协同运作机制，实现高效运营管理。一是加强资源配置能力，对人、财、物等关键资源进行统筹配置;二是加强资产全寿命周期管理，打通工程建设期与设备运营期，实现建设期与运营期的无缝衔接;三是针对集团的其他综合管理相关职能，对纪检监察、外事管理、法律事务、安健环、审计内控等进行全方位管理。

（3）线路级需求

在线路级，关注专业化操作与规范化管理。可监控设备运行数据，监控生产情况，检验生产规程的执行和遵守情况，减少安全事故。采集生产状况和产品数据，分析设备运行情况和规程执行质量。

5、功能设计

基于轨道交通公司业务需求，结合当前技术现状，地铁站电梯智慧监管系统可通过数据采集，建立轨道公司电梯主题数据仓库。基于数据仓库，实现电梯的运行监控。基于大数据分析，实现电梯的智慧监管。

（1）实现基于电梯远程监测系统的数据采集

基于电梯厂家的远程监测系统，实现电梯设备识别、设备基础信息、设备实施运行状态信息、设备统计信息和设备故障与服务状态信息的实时采集。

（2）建立轨道交通公司电梯主题数据仓库

建立覆盖轨道公司地铁站所有电梯设备的数据标准体系，构建统一的数据采集标准、数据管控标准、数据质量标准、指标体系标准。

建设全面、统一的电梯主题数据仓库，构建数据采集、存储、整合、分析、交换和共享服务平台，加强数据管理能力，提升数据应用支撑能力，实现与挖掘数据价值。

（3）建立基于大数据分析的全方位监控和配件管理平台

基于数据仓库进行数据挖掘，为电梯的安全管理提供数据支撑。实时监控设备当前服务模式、实时监控设备安全装置动作、设备故障和服务状态信息。

基于大数据技术，对设备故障进行提前预警，推荐维保和更换方案。

（4）建设数据可视化分析平台

建设数据可视化平台，减少各部门的填报、合并报表工作量，提高报表收集、合并的效率，为管理者、决策者提供方便快捷的数据统计和分析。

6、系统架构

系统的总体架构如下图所示：

系统分为数据源、基础设施层、数据采集平台层、轨道交通公司电梯主题数据仓库层、配件监控管理平台层和可视化分析平台层6层。

6.1数据源层

通过电梯厂家远程监测系统采集的电梯设备数据。包括设备识别码、设备基础信息、设备实施运行数据、设备统计信息等数据。

6.2基础设施层

支撑地铁电梯智慧监管系统运行的云服务器、云存储、通信网络、操作系统数据库等基础环境。

6.3数据采集平台

采集设备运行数据，以支撑业务运行。包括数据识别码、设备基础信息、设实时运行数据、设备统计信息等数据内容。功能包括数据采集、数据传输、数据管理、数据集成、协议适配等。

6.4轨道交通公司电梯主题数据仓库

轨道交通公司电梯主题数据仓库包括ODS、DW、DM三部分。

ODS操作型数据存储：可操作数据存储区域。

DW数据仓库层：数据的核心存储区域，以面向主题的方式，细粒度的保存原子数据。数据仓库中的数据按照数据模型分主题进行组织和存放，包括当期的和较长时间的历史数据。

DM数据集市层：数据集市的数据基于数据仓库之上进行汇总加工而成，为最终的前端分析、报告提供支持。

6.5电梯运行监控与配件管理平台

基于轨道交通公司电梯主题数据仓库，实现配件监控管理。

6.6可视化分析平台

提供多种可视化分析。包括手机APP、PC、大屏展示、领导驾驶舱等。

7、应用实践

地铁站电梯智慧监管系统在某市轨道交通公司进行了应用实践，取得了良好的效果。系统利用“云计算+物联网+无线网络技术”，加强电梯设备监管与工作人员的紧密度和智能化程度;结合嵌入式系统、无线通信网络、移动终端、短消息、互联网等多种先进的信息技术手段，实现数据采集和消息传递的自动化，提高对异常情况的响应速度，提高了市轨道交通公司地铁客运电梯的安全运行水平。

结论：

地铁站电梯智慧监管系统是轨道交通公司强化电梯安全管理的重要抓手，是融合电梯安全规章制度、年检管理、维保管理、安全员管理、统计报表等基础管理信息及电梯运行状态实时监控、历史运行记录查询、故障记录查询等电梯安全管理信息的电梯监管平台。

地铁站电梯智慧监管系统可大大提高电梯安全监管部门的专业化、科技化、信息化水平，对提升管理效率强化监督管理力度、保障电梯安全、节约维保成本开支、提高应急救援能力等有显著的作用。

参考文献：

[1]周会武.地铁车站出入口无障碍电梯方案研究与实践[J].铁道建筑技术，2020，（z1）：92-95.

[2]焦洋.地铁电梯动态电能质量治理方案应用研究[J].建筑工程技术与设计，2018，000（023）：2272..

[3]张绪鹏.地铁电梯物联网监测系统研究[J].中国电梯，2018，29（19）：48-50.

[4]常洪明.地铁电梯事故原因及预防性措施[J].科技风，2018..

[5]何东山，饶美婉，农碧林.地铁自动扶梯在线监测及预警系统的设计[J].中国电梯，2019.

[6]刘宏达.基于物联网的远程电梯控制技术方法研究[J].数字技术与应用，2020，v.38;No.357（03）：153+155.

[7]丁陈央.浅析物联网技术在电梯行业的应用[J].中国公共安全（综合版），2019，000（006）：129-132.

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