基于二位一体的电梯应急可视对讲系统设计与实现

赵昱皓 ZHAO Yu-hao；郑泽邦 ZHENG Ze-bang；王姿懿 WANG Zi-yi

（①西北工业大学伦敦玛丽女王大学工程学院，西安 710129；②西北工业大学材料学院，西安710072；③河北金融学院大数据科学学院，保定 071051）

0 引言

电梯是一种特种设备，也是社会生活中常用的交通运输工具，我们在高层居民楼、办公楼、商场和景区都会使用电梯。据统计，我国在2020年的电梯保有量已经达到了786.55万台[1]，相比2019年增加了10.82%[1][2]。由于部分电梯运行时间较长，且保养维修不到位，电梯事故时有发生。部分电梯事故中还存在电线短路、断电的情况，使电梯内部被困人员无法与外界进行交流，外部人员也无法知悉电梯内的具体情况。此外，电梯中都投放了广告，有些是纸质广告，有些则使用了视频播放设备。将应急救援功能与视频广告设备相结合，为电梯事故救援提供了一条新思路。

1 现状调查

通过使用互联网查询相关资料、问卷调查以及实地调研，发现目前使用中的电梯存在以下几方面的情况：

1.1 维护资金来源少

电梯安全直接关系到人民众的生命安全和生活质量，引起了政府、人民群众和媒体的关注，各地政府已开始投入人力财力进行相关系统的建设。但是除前期投资一次性建设软硬件系统平台外，后期仍需投入大量的运营维护费用。单靠政府投入，资金来源单一，不利于提供持续、高质、高效的服务。

1.2 电梯应急系统缺乏双向视频交流功能

根据《电梯应急处置平台技术规范》[3]，目前通用的电梯应急系统中，电梯内与外部的沟通方式以电话和单向视频监控为主。目前市面运行的电梯应急处置平台应用了先进的物联网技术[4-6]，如光电传感器、GIS地理信息等，以24小时响应的电梯应急热线为应急救援电话，从而发挥统一指挥调度功能。而报警方式为手机电话报警或按电梯内警铃，这两种方式只能让接警人员看到电梯内部，是单向视频，被困业主无法实现与救授人员或接警人员的双向视频沟通。

1.3 电梯内通信信号差

多数电梯内手机信号差，也没有无线网络网络信号，只能通过应急报警按钮及扩音器与外界沟通，电梯内外信息交流有一定障碍，被困时无法及时与外界沟通。

1.4 应急救援装置设备陈旧老化

目前多数电梯内的应急救援装置只有一个警铃和一个摄像头，并无其他设施，而且由于平时维护不到位，部分摄像头或物业的监控设备已损坏，无法提供有效服务。

1.5 电梯轿厢内广告位的有效使用率偏低

电梯墙壁一般挂3-6块框架广告（见图1），占据了较多墙壁空间，并且工作人员需要实地更换广告图片。即使一些小区使用的是视频广告机，由于没有联网，工作人员也需要到终端拷贝视频文件。两种广告方式均存在浪费人力，更换成本高等问题。

图1 电梯内部广告现状

2 需求分析

根据调研及现状分析，系统建设的需求分析按业务类别分为三个方面：电梯应急处理视频对讲业务需求、广告发布与播放业务需求、系统管理业务需求。

2.1 电梯应急处理视频对讲

电梯内人员通过电梯轿厢内安装的视频呼叫终端设备，能主动发起视频对讲呼叫，电梯应急处理中心能接受视频呼叫；多人同时呼叫智能排队管理；视频呼叫终端提供无线网络热点功能；视频呼叫终端能按管理后台的配置计划播放视频、图片、文字、声音等素材；视频呼叫终端设备运行状态监控。

2.2 广告发布与播放业务需求

提供广告素材管理、广告节目制作、广告素材发布、广告节目审核、广告业务记录、广告节目播放等功能。

2.3 系统管理业务需要

提供小区、电梯、视频终端、广告公司等相关机构的信息管理，提供相关人员的用户管理、权限管理等功能，提供相关操作日志的管理功能。

3 总体设计

3.1 系统功能设计

根据需求分析，系统总体功能由三部分组成，分立三个子系统（见图2）。三个子系统统一规划，每个子系统下设不同模块，分别完成各自功能，最终实现电梯应急与广告发布的业务功能。

图2 系统总体功能设计

3.2 软件架构设计

在软件架构设计时，充分考虑子系统分工负责又实时共享的特点进行统一控制。子系统共用底层数据库，保证各类数据、各个功能模块的实时无成本共享。如电梯应急处置时需要为用户播放指导视频，广告信息播放时也需要播放视频，二者可共用同一套视频播放软件，只需将应急播放的优先级提升即可。（图3）

图3 软件架构设计

3.3 网络架构设计

根据目前的网络技术现状，后台服务器与视频终端通过互联网进行连接，电梯内部安装随行网线，子系统共用视频终端广告播放设备、网络通信线路和底层信息数据服务器，要求视频终端配置摄像头和无线热点。系统网络架构如图4所示。

图4 系统网络架构设计

4 详细功能设计

4.1 电梯应急处置视频对讲

电梯应急可视对讲主要解决目前电梯内无法与外界视频对讲的问题，在电梯轿厢内部安装视频呼叫终端设备，配置带有摄像头、麦克风、无线网络热点功能及可充电电池的安卓系统平板电脑（以下简称呼叫终端），呼叫终端通过有线或无线网络与物业公司、电梯应急处置平台、电梯维保公司进行呼叫救援，如果当地已经建设电梯应急处置平台，则视频呼叫可直接接入现有平台（见图5）。

图5 电梯应急可视对讲呼叫网络流程

电梯应急处置视频对讲主要提供以下功能：一是视频呼叫与对讲功能，一旦发生被困，可及时发起视频呼叫请求应急救援；二是等待救援过程中，应急处置中心可播放安抚视频，缓解被困人员焦急心情；三是播放事故处置教程视频，指导被困人员自我解救；四是提供电梯内的无线网络热点，在无手机信号的情况下，被困人员也可及时连接无线网络与外界沟通。

4.2 广告发布与播放

广告视频发布与播放功能主要为广告商提供广告管理、广告发布、广告审核、广告统计功能，方便广告商远程管理电梯楼宇广告。

4.2.1 素材管理

主要对广告内容，包括视频、图片、文字等内容在线上传、删除，实现对终端屏幕播放资源的管理。每一个广告素材上传时都需要记录基本信息，可以将存储在本地电脑图片、视频音乐、文稿上传至广告发布系统。

图6 广告素材上传界面

4.2.2 发布与统计

广告发布者可在系统中选择广告素材，并设置发布时间、发布范围、发布频率，提交物业公司审核（图7），同时系统进行统计。发布频率能够实现不同周期（年、月、周、天），不同播放时间（5秒、10秒、15秒、30秒）的节目播放安排。此外，系统支持节目的循环、插播、指定次数播放、预约播放等操作，广告的播放位置可选。

图7 广告发布界面

4.2.3 广告接收与发布

广告审核通过后，视频终端会自动下载广告素材，并根据广告发布设置的播放策略播放节目。下载后按文件大小进行校验，如不符合标准，重新下载。广告发布完成后，视频终端回馈发布信息。发布失败会提供重新发布功能，若失败达到3次，则该素材进入故障列表提示。

5 运营方案建议

本平台的建设与运行不仅需要前期软件硬件设备投入，而且要考虑后期的设备更新维护费用、网络费用等，需要持续不断的投入。

综合各方面的因素，建议采用第三方公司投入建设及维护资金模式，从广告收入中收回投资，物业公司享受小部分收益且不用投入资金，业主免费享受电梯视频对讲服务。政府不需投入资金。

6 优点与创新点分析

6.1 优点

①提出电梯应急处理视频对讲与广告发布结合的系统建设解决方案，充分实现资源共享，降低成本投入。

②提出系统建设及运营费用由第三方公司承担的运营模式，在政府、物业和业主均未增加额外支出的情况下，仍能提高业主服务质量，提升人民满意度。

③实现电梯被困人员与外界救援人员的视频对讲与视频指导，提高救援效率，安抚被困人员紧张情绪。

6.2 创新点

①为人民群众乘梯安全提供保障。

一是电梯内增加了视频对讲功能，被困人员可及时看到外界情况，给予很大的心理安慰；

二是利用广告媒体的网络线路，可提供电梯内的无线网络热点，在无手机信号的情况下，被困人员也可及时与外界沟通；

三是电梯内置的视频终端平时可发布广告信息，广告收入能为电梯应急处置提高稳定可持续的资金保障；

四是广告公司的媒体发布，提高广告公司和物业对电梯应急设备终端屏幕、网络线路运行维护的积极性，为系统平台稳定运行提供保障。

②提高广告媒体经营效益。

一是增加了视频广告屏幕数量，并相应增加收入，在政府、物业、广告商三方共同努力下，以电梯应急为主旨的电梯轿厢终端屏幕会得到大力推广，闲置时间完全可用于广告播放，视频广告的收益远大于目前的纸质广告，可增加广告收入；

二是减轻视频广告进入电梯轿厢的难度，整体平台提供广告业务合作、广告发布、物业审核、广告费在线结算功能，广告商只要与物业公司洽谈达成一致，后续流程全部在系统中完成；

三是减少广告商发布广告的成本，电梯轿厢终端联网后，广告商直接可以后台发布广告，不用员工进行现场投入广告；

四是提高广告多样性，由于广告素材更换方便，可随时更换视频、图片等多种多样的广告素材，为客户提供多样性的广告方案，进而提高广告收入。

7 未来研究方向

电梯安全涉及到千家万户的群体利益与每家每户的个体利益，电梯楼宇的广告收效也是物业和广告公司关注的焦点。本方案只是针对电梯轿厢视频设备的充分利用提出了一种新思路，另外还有许多问题亟待解决，如与电梯物联网、智慧社区、智能家庭等先进系统的结合，它们将会带来更大的发展空间，需要进一步深入研究。

8 结论

本方案可充分发挥电梯轿厢广告资源优势，吸引广告公司投入软硬件，同时为提升电梯安全和业主生活质量提供设备保障，降低政府投入，实现业主、物业公司、广告公司和政府的四方共赢。