物联网电梯监控平台关键技术研究

2021-11-21孙尧，于佳

物联网技术 2021年10期

孙尧，于佳

（杭州西奥电梯有限公司，浙江杭州 310000）

0 引言

随着我国城镇化的快速发展，电梯作为高层建筑主要的垂直交通工具，其数量增长迅速，我国已成为世界上最大的电梯消费市场[1-3]。在人们的日常生活中，电梯已然成为必要的基础设施，作为载人交通工具，安全性必须得到有效保障。在物联网平台支持下，通过打造电梯公共安全网络，使电梯救援和安全监控更加智能化；通过建立多媒体安全监控终端、多媒体数据管理平台、智能移动监控终端等一系列数据收集与处理网络中心，将电梯的动态信息数据通过语音、视频等方式传输到数据处理中心进行分析和处理，及时进行危险预警，做到事故预防[4]，有效降低电梯的事故发生率。此外，为了能够最大限度降低安全事故的发生率，电梯维保环节也发挥着重要的作用[5]。在维保过程中，需要维保人员重视对电梯的维修保养工作，针对常见的质量问题采取有效的解决措施与方法，以使电梯维修保养质量更加高效。

1 电梯智能终端

电梯物联网是为了解决目前电梯安全问题而提出的概念，数据采集部分、数据传输部分、中心处理部分以及应用软件共同构成了完整的电梯物联网监控系统。通过传感器采集电梯运行数据并分析后，上传到互联网监控中心，结合平台应用软件实现对电梯实时有效的监管和维护。

数据采集部分：电梯控制系统使用RS 422/RS 485等通信接口上传数据，电梯控制系统配套的物联网网关设备通过上述对应的通信接口接收数据，采用MQTT物联网通信协议，利用NB（Narrow Band, NB）/4G无线网络将数据上传至云端服务器，实现电梯状态的远程物联网监控。NB/4G双模传输方式的优势在于可根据传输数据的不同形式采用不同的模式传输，降低成本。电梯物联网网关数据采集系统的结构如图1所示。

2 行为模式分析与危险动作预警

人们在乘坐电梯的过程中，可能会做出危险乘梯行为，如妨碍电梯关门、倚靠轿门、轿内跳跃及用手扒轿门等，虽然关于乘坐电梯的安全教育一直在开展，但是危险行为依然时有发生[6-8]。当今，各种电梯的使用环境中都配备了摄像头，但传统的视频监控方式仅仅具备简单的录像功能，在发生危险乘梯行为时，不具有实时监督和提醒的功能。针对这一现象，通过行为模式分析与危险动作预警的方式，可以对乘梯人员行为进行实时、有效的判断，并提醒做出此类动作的人员，从而减少意外事故的发生，最大限度保障乘梯人员的人身安全。

在行为模式分析的过程中，通过数字化图像、图像分析与计算机视觉相结合的方式，在电梯轿厢环境中，将人类活动模型分离并提取出来，之后对模型进行深度分析，以准确判断电梯轿厢内乘客的活动。分离提取模型的过程可描述为3个部分。

（1）轿厢内背景过滤

由于电梯使用环境相对封闭，且光照强度、角度变化小，在这种情况下，区分乘梯人员与环境背景的复杂度相对较低，造成虚假检测与错误跟踪的可能性较小。因此，可以根据轿厢内的背景灯光与轿厢装潢颜色选择不同的色彩空间，完成目标的分割与特征提取。

（2）目标特征选取

序列图像中包含大量特征信息，选取合适的目标特征是视觉分析中保持目标跟踪的关键。针对电梯使用对象的特点，可以将目标的运动、颜色、边缘与纹理作为目标特征识别的主要依据。

（3）算法实时性与鲁棒性

如前所述，由于电梯使用环境中背景、光照等变化较小，因此对跟踪算法的鲁棒性要求较低，故采用运算量较小的算法也可以获得较好的实时性。

3 电梯维保业务管理闭环

考虑到电梯运行的可靠性问题，可以通过改进电梯设计、提高制造质量的方式来提升电梯的可靠性，通过打造完善的维保体系和视频监控系统，降低电梯事故的发生概率。数据表明，导致电梯存在安全隐患的因素中，安装问题占24%，质量问题占16%，维保和使用[9-10]达到60%。由此可见，电梯的维修保养对运行安全起到了重要作用，因此，对电梯设备进行正确的、及时的、彻底的维修保养是十分必要的。

针对电梯维修保养问题，本文通过大数据建模，对维保线路优化、保养计划优化与调整、应急救援派工等进行优化，结合移动APP实现业务管理闭环。

（1）维保线路优化

在我们生活的城市里，都设有相应的维保站点，根据电梯分布的情况，以维保线路的形式分配给维保人员。这种维保形式的优势在于维保员工对自己负责维修保养的电梯更为熟悉，但是也存在线路安排不合理、交通原因导致的维修不及时等现象。在整个过程中，除了维修保养的必要时间，维保人员前往目的地所需时间也需要充分考虑。

当电梯发生故障时，时间对于维保人员而言分秒必争，针对这一情况，可对保养线路进行优化，引入智能优化算法，比如蚁群算法来解决维修保养路径不合理导致的延时问题。蚁群算法是一种用来寻找优化路径的概率型算法。通过收集维保员工每次执行任务的定位信息，形成正反馈机制，通过反馈机制的调整，可对系统中的较优解起到自增强作用，从而使线路向着全局最优的方向演变，最终有效获得全局相对较优解。

（2）保养计划优化与调整

现阶段的维保工作延续了固定周期、固定项目的维保模式，不能针对电梯使用环境、梯龄、品牌等进行调整。近几年，随着技术的进步和安全需求的提高，按需维保工作在行业内得到了广泛的讨论和初步的探索。

随着物联网技术的快速发展，“物联网+维保”模式引起了广泛关注，考虑通过实时监测电梯运行情况，记录运行数据，按时、按需对相关人员发送电梯各项数据信息。针对电梯的预发故障，通过实时监测电梯运行情况，判断电梯出现的异常和存在的问题，对电梯状态、运行数据、问题信息、前次维保时效等相关数据和信息进行综合分析，判断下次电梯维保需求及维保预期时间，避免电梯维保过度或过欠的情况发生。系统在给出维保建议时，还会给出电梯运行的各项数据以及电梯故障和问题信息，使维保工作更有针对性，以提高电梯维保工作的质量，确保电梯安全运行。

（3）应急救援派工优化

电梯事故应急救援要以人为本。随着救援效率的不断提高，应急救援方式也在逐渐发生转变，从之前的“自救”转为“他救”，而且今后将朝着自动救护、远程救护以及专门救护的方向发展。由于被困人员缺乏专业知识，因此“自救”的方式无法提供有力的安全保障，与其相比，“他救”的方式则更加有效和安全。“他救”是当前使用率最高的一种电梯应急救援方式。该救援方式主要由专业技术人员以被困乘客发出的求救信号为依据，采取针对性的救助措施。当遇到突发情况时，乘客需及时采取一切可利用的资源：警铃、对讲系统、手机APP、轿厢提示等。在专业救援人员实施救援之前，可以通过电梯内部显示屏播放视频的方式安抚乘客，同时告诉乘客注意事项、电梯常见的问题以及处理方式和救援时间。

时间就是生命，紧急救援也可以基于大数据驱动的城市电梯智能派工检验系统来实现。首先需要维护电梯检验点（检验点为固定地点）以及检验的电梯，对电梯进行地理位置的维护、人员到达时间的维护、收集维修人员的定位信息、紧急数据处理、数据预处理、派工检验路线分配、路线检验、检验反馈等。根据反馈的信息进行二次处理，重新计算。