智慧电梯物联网系统设计方案

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摘要：随着我国经济和城镇化的快速发展，电梯保有量持续增长，安全隐患随之增加。为保障人们重直出行安全，并满足巨大的电梯后服务市场，提出通过在电梯中安装无侵入式新一代智能采集终端，并基于“AI＋电梯动力学”模型训练，形成“一梯一模型”，构建智慧电梯物联网，实现电梯运行动态诊断和“预测性维保”，防患于未然。

关键词：智慧电梯；物联网系统；智能数据终端；AI摄像头

随着我国经济和城镇化的快速发展，国内电梯市场的电梯保有量持续增长，近年增速均在15％以上。目前，全国在用存量电梯总数达到700万台以上，为世界第一，随之而来的是电梯安全隐患的增加。据统计，近年来电梯死亡率虽然降低，故障率却居高不下。另外，15年以上老旧电梯将在今后几年集中更换，电梯后服务市场需求巨大。为提高电梯安全及智能化监管水平，在分析我国现有电梯监管现状的基础上，本文提出通过在电梯中安装无侵入式信号通用采集设备，构建智慧电梯物联网系统。利用先进的物联网技术，将电梯与电梯相连并接入互联网，从而使电梯、质检部门、房产企业、电梯企业、维保企业、配件企业、物业企业和业主之间可以进行有效的信息和数据交换，从而实现对电梯的智能化监管，以提升电梯使用的安全性，保障乘客的生命安全。

1智慧电梯物联网系统设计方案

1．1系统技术架构

本系统设计方案的核心是采用电梯无侵入式信号通用采集技术。在电梯轿厢顶部安装具备内置振动、加速度、气压、声压等传感器的新一代电梯物联网智能终端；在电梯轿厢内安装AI（ArtificialIntelligence人工智能）摄像头。安装于电梯轿厢的智能采集终端是具备智慧物联网功能的终端。智能采集终端运行分析的核心技术是基于机器学习的电梯场景视频行为分析（含AI算法）技术，以实现电梯场景实时目标的智能识别。系统通过智能数据终端及AI摄像头采集并智能识别电动车进入、困人、长时间阻门、跳跃等行为；视频检测电梯轿门、电动车、乘客数量等信息；统计电梯运行时间、运行次数、开关门次数；统计电梯实时乘客及分时段乘客等多项运行数据，通过无线4G网络或有线传输等全网络模式，将采集到的电梯运行数据、视频信息传输到智慧物联网服务平台。整套系统采用“智能采集终端＋平台＋大数据＋服务”的技术支撑体系，保障电梯设备安全运行的监控、预警、救援、监管、运营、维护及业务联动服务的一体化方案，可满足AI识别、一键报警、视频监控、视频对讲、WiFi探针采集、人脸身份采集、4G通信、商业广告、公益宣传等应用需求。智慧电梯物联网系统的技术架构如图1所示。

1．2系统设备

1．2．1智慧电梯物联网终端智慧电梯物联网终端安装于电梯轿厢顶上，实时监测电梯运行安全状态，并在故障发生时能自动报警。该终端内置气压计、陀螺仪、加速度计等传感设备，无须安装外置传感器，与电梯非接触，可靠性高；可兼容所有品牌垂直电梯，兼容性好。该设备主要功能有：实时采集电梯运行状态信息，分析电梯运行情况，判断故障状态；电梯运行过程中能实时上传状态数据；记录电梯的运行日志；电梯故障日志回溯，能主动上报故障发生时间、当前楼层、人员状态、故障类别；具有楼层自学习功能；具备设备开机自检功能；远程升级嵌入式软件；可远程控制设备；能检测许多种常见电梯故障。1．2．2智慧物联网监控摄像头半球智慧物联网监控摄像头安装于电梯轿厢，内置AI加速引擎，其计算性能达1．0Tops，最高分辨率可达200万像素（1920×1080）。其主要功能有：完成电梯门开关识别以及电动车进入、长时间阻门、电梯困人、实时乘梯人数等多种智能事件的识别，并进行语音提示与事件上报等。1．2．3电梯运行安全显示报警终端该设备安装于电梯轿厢，采用8核工业硬件平台，高硬件性能支撑复杂软件应用；采用4G全网通模块，支持数据通讯；支持有线网络／WiFi／4G网络，在有线网络或4G数据卡模式下，支持网络SIP语音通话；内置摄像头可有效识别人脸，并进行特征提取，与远端视频对讲；支持内置聚合物电池，具有高安全性，掉电后系统可续航1h以上；能够感应电梯轿厢人员情况，遇有困人及时报警，可采集人员信息等。1智慧电梯物联网系统技术架构可满足AI识别、一键报警、视频监控、视频对讲、WiFi探针采集、人脸身份采集、4G通信、商业广告、公益宣传等应用需求。

1．3系统数据统计传输

智能采集终端将电梯的安全数据、运行数据、实时信息等传送至智慧电梯物联网系统平台。系统通过“AI＋电梯动力学”模型训练，将电梯运行数据与标准数据进行比对，实现“一梯一模型”。支持数十万级设备接入与管理；支持跨城市的按区域、小区的电梯管理；多维度电梯运行数据实时展现；具有精确的电梯数据建模与电梯画像功能；具有丰富的电梯物联网数据副刷接口；系统架构灵活，易于扩展。

2智慧电梯物联网系统功能

系统通过电梯安全物联网监测系统的数据处理形成电梯按需维保数据模型、电梯风险评级模型、电梯城市大脑数据模型和电梯预警数据模型等，相应地可建立起多种服务场景，如：电梯应急救援处置、电梯按需维保服务平台、政府端电梯动态监管平台、移动端应用服务平台以及为保险机构提供电梯安全等级评估及电梯风险控制的服务平台等。

2．1电梯安全物联网监测系统

电梯安全物联网监测系统能实时监测电梯运行状态与电梯故障，并提供电梯应急处置服务流程。通过物联网与AI技术，实时监测电梯的运行状态、乘梯行为、故障类型，并对电梯困人等故障及时报警及预警，服务于乘梯人、电梯使用单位及电梯监管部门。该系统以电梯设备安全运行为目标，以应急救援呼叫响应为核心，以GIS网格化管理为指引，以多种互联网＋产品为工具，在开展电梯应急救援三级响应、故障处置以及事件处理等工作中，提供信息化手段支持，提高指挥、调度、协调效率，改善指导、支援、安抚互动效果，并完整记录过程痕迹和相关文本资料和报告。

2．2电梯按需维保服务平台

电梯物联网智能采集终端通过大数据分析、AI算法实现基于数据分析的“预测性维保”。服务于广大电梯维保单位与使用单位，通过佩戴智能作业设备将传统的运维上报转变为文件＋现场视频上报模式，模式的革新将有效杜绝电梯维保作业顽疾，并提供真实可靠的维保数据。对电梯维保进行全网管理和实时监控，能覆盖维保合同管理、维保预约、维保任务、轨迹跟踪以及人员、电梯管理的全流程。

2．3政府端电梯动态监管平台

该平台服务于各级电梯监管部门，通过数据采集、汇聚、分析、处理，以大数据可视化视图的形式展现各级电梯安全状况，辅助决策。该平台使用新一代电梯物联网智能终端动态实时采集电梯主板信息，利用信息挖掘技术采集系统中的信息资源，并可根据监测项目如厂家、地区、种类、环境等的需求，动态监测该类电梯的运行状态，构建基于物联网、大数据以及云计算技术的分析模型，进行海量数据分析处理，为政府、监管等部门提供电梯数据分析服务。

2．4移动端应用服务平台

借助电梯物联网智能终端动态监测和运行数据异常情况实时监测系统模型，电梯预警信息管理系统构建了安全预警模型和电子机器人算法，能够实时监控电梯安全风险发展趋势，并根据监控结果发出预警信息，数据经过平台处理后转发给手机客户端和web端智慧物联服务平台，实现远程实时数据浏览、信息传递，提醒相关单位和人员及时采取安全风险预控措施。另外，系统可为保险机构提供电梯安全等级评估及电梯风险控制服务，还可为社区提供数据服务、电梯程序化广告服务等扩展功能。

3结论

智慧电梯物联网系统设计核心是采用非侵入式信号采集方式，通过内置振动、加速度、气压、声压等传感器替代外置传感器，基于“AI＋电梯动力学”模型训练，实现“一梯一模型”。通过“智能终端＋平台＋大数据+服务”的技术支撑体系，提供电梯设备安全运行监控、故障诊断、预警、救援、监管、运营、维护及业务联动服务的一体化解决方案，从而实现“预测性维保”，防患于未然，从根本上解决电梯安全问题。

参考文献：

［1］解泽楷，翟凌宇，孙凯旋．智慧电梯大数据平台研究［J］．智能处理与应用，2020（3）：58－60．

［2］蔡成伟．大数据时代下的电梯安全管理［J］．中国电梯，2018（14）：61－62．

［3］马爱萍．电梯维保存在的问题及解决措施探讨［J］．科技视界，2013（20）：57－91．

［4］孙大为．大数据流式计算：关键技术及系统实例［J］．软件学报，2014（4）：839－862.

作者：张靓 李嘉诚 单位：山西国控集团信息工程技术有限公司 中国石油大学经济管理学院