人工智能提升电梯安全性能探讨

2020-12-22吴建坤余祥峰林俊滨姚志锋

中国设备工程 2020年23期

吴建坤，余祥峰，林俊滨，姚志锋

（1.厦门市海沧区市场监督管理局；2.厦门市特种设备检验检测院）

我国的经济不断发展，高楼大厦越来越多，电梯也越来越多，已经成为日常生活中不可或缺的重要运输工具。据相关部门统计，2018 年中国的电梯保有量已经达到628 万台，2019 年全年电梯生产量达到了117.3 万台，保有量突破700万台，目前我国电梯保有量和年生产量均为世界第一，并将继续保持这一领先趋势。电梯的大量发展，伴随而来也有电梯管理及电梯安全的提升。如此庞大的电梯数量不可避免存在一些安全隐患，电梯出现故障时，轿厢内屏幕有些直接黑屏，有些则是显示一些乘客无法辨识含义的字符如图1，电梯自动找位置造成“坠梯”错觉等这些都会加剧乘客的恐慌，当乘客不明就里时，就容易产生危险行为，直接导致事故发生。

图1 电梯故障显示

目前国内外很多学者都对电梯安全开展大量研究，2003年美国学者就已将智能思想引入电梯研究领域。国内人工智能在电梯行业起步较晚，目前研究机构主要有阿里云和中国科学院计算机研究所。国内一些电梯制造企业也有做相关研究。这些研究主要侧向于集中于群控智能调度方面，通过人工智能学习、判断及算法，提高电梯运行服务效率。在电梯使用过程中的安全控制与反馈方面研究应用较少，而这块却是直接关系到乘客安全最直接的一环。人工智能技术若能应用到电梯使用安全领域，将具有重要意义。

1 电梯安全事故分析

自2014 年《中华人民共和国特种设备安全法》实施以来，特种设备安全管理提升了一个水平，在特种设备数量快速增长的情况下，电梯事故和死亡人数呈逐年下降趋势，如图2 所示。根据市场监督管理总局关于2019 年全国特种设备安全状况分析，事故原因主要分三类：一是因使用、管理不当发生事故，占总起数的87.10%左右。违章作业仍是造成事故的主要原因，具体表现为作业人员违章操作、操作不当甚至无证作业、维护缺失、管理不善等。二是因设备制造、维修检修、安装拆卸以及运行过程中产生的质量安全缺陷导致的事故约占8.60%。三是其他次生原因导致的事故，约占4.30%。从上面3 类数据不难看出，使用和管理不当乃是事故的主要来源。通过对事故情况进行分析，由于不正确的使用，大约占比35%，如小孩子反复开关电梯门、随意敲打轿厢按钮，部分人员撞门、扒门等不安全行为等。未经专业培训违规救援，占45%的比例，包括乘客盲目自救、非专业人员违规救援。很多事故案例表明，电梯困人后盲目自救是直接造成乘客死亡的一个重要因素。提高全民电梯知识与水平需要时间的积累，而改进电梯软硬件功能来提升电梯使用安全却是容易做到的。

图2 电梯事故统计

2 采用人工智能提升电梯使用安全性

近年来，我国电子工业持续高速增长，集成电路产业进入快速发展轨道。制造成本不断往低廉化发展。通过在现有电梯产品软硬件基础上，改进电梯控制系统软硬件功能，如配置液晶显示器、预警传感器等来满足更高层次的安全与使用要求。本文结合电梯日常使用与事故分析提出改进系统软硬件功能设想，该系统主要包括电梯困人智能安抚救援模块、智能检测不良行为模块、紧急报警模块、故障记录和云分析模块，使电梯更加智能，更加安全。

2.1 电梯困人智能安抚模块

电梯困人智能安抚模块结构如图3 所示。电梯故障困人后，电梯自动切换智能安抚系统，利用电梯内部广告显示屏和语音系统告知乘客电梯出现故障，这是保护乘客的一种方式，要求乘客耐心等在救援，切勿盲目自救。同时，该救援模块会自动切换逐级拨打救援电话。第一级为值班室或监控室；第二级为电梯维保单位与监管部门电话（如厦门96196电梯预警中心），第三级为消防电话。通过三级响应确保第一时间解救受困人员。

图3 智能安抚救援模块结构图

2.2 智能检测不良行为模块

电梯是一个含机械和电气等多重保护的系统，乘客不规范乘坐方式极易使电梯无法正常运行。一旦安全回路断开就容器发生困人事故。智能检测不良行为模块，通过在轿厢加装传感器，结合软件系统对轿厢及门系统进行检测，发现不良行为后，能提前通过语音或屏幕发出警告，告知可能产生的严重后果，同时电梯自动平层并停止运行。若在规定时间内，不良行为仍持续发生，该模块会将情况自动播报给监控室，让值班人员及时处理。智能检测模块流程详见图4。

2.3 故障记录和云分析模块

故障记录和云分析模块能够按预设的要求，将电梯使用与维保数据及时上传云端，通过大数据分析，就能够了解不同厂家，不同使用环境下电梯容易发生故障的部位。一方面能够有效促进电梯生产企业有针对性进行改进，增加电梯安全系数与寿命。另一方面通过数据分析，有利于监管部门在鱼龙混杂的电梯生产企业和维保单位确定监管重点对象。