用数字化保障电梯安全运行

潘建民

摘要: 近年来，随着我国电梯输出数量的增加和年保有总量的迅速增长，电梯制造业的重要地位愈发凸显。我国会在电梯市场领域持续发展，并加大在电梯核心领域研发力度，具有十分广阔的发展空间。基于此，本文主要就电梯安全智慧运维管理系统进行分析。

关键词：电梯；安全；智慧运维管理

引言

随着我国城镇化进程高速推进，高层建筑数量不断增加，电梯数量也随之大幅增多。电梯已成为人们日常生活、工作中不可缺少的重要工具。在电梯市场极大繁荣的背后，安全事故频发已经成为电梯行业亟须解决的问题。加强电梯安全智慧运维管理系统的研究具有重要意义。

1 电梯运维现状

电梯维护保养，是指对电梯进行清洁、润滑、调整、更换易损件和检查等日常维护和保养性工作。电梯作为机电类特种设备，既有机械设备部件，又有电子控制元器件；既有静止部件，又有运动部件。其频繁的使用容易造成较大磨损，如不能得到及时有效的维护保养，容易带来一些安全隐患。为了规范电梯保养行为，电梯安全监察部门根据《中华人民共和国特种设备安全法》《特种设备安全监察条例》，制定了大量统一的电梯相关的安全技术规范和管理办法，但是由于每台电梯的性能、运行状态、运行工况不一样，缺乏个性化、定制化、有针对性的维修维护方法，导致电梯的安全性、可靠性无法保证，电梯故障甚至事故多发。

究其原因，在技术方面可概括为以下几点：(1)老旧电梯运行状态不稳定，周期性检测难以发现故障问题；某些故障是由于设备性能退化引起的，需要长期、动态监测才能发现问题；导致电梯故障的原因很多，难以通过人工方式有效定位。(2) 维护保养人员常常只处理了电梯故障表象问题，未分析零部件失效机理，未从根本上解决问题，陷入常坏常修的恶性循环中。(3)当电梯零部件损坏时，很可能已经发生故障或者事故，缺乏预测电梯零部件的剩余寿命的技术手段。

2电梯安全智慧运维管理系统

2.1数据自动收集

2.1.1主要监测指标及设备

使用常规监测传感器及拥有一定边缘计算能力的传感器，对收集的信息进行预处理，大幅减轻后台服务器压力，提高处理速度。相关数据分析得出电梯构件综合安全情况，为下一步决策提供指导。

2.1.2构件监测

除少部分突发意外的情况，电梯使用寿命的减少、关键构件老化形变等问题，从整体上看变化程度不大，需长期监测和控制。但传感器时刻开启并保持监测，在产生大量能耗的同时，收集的大量数据也会给后台服务器带来巨大压力，产生不必要的能源消耗。因此，观测周期的合理控制非常重要。系统中传感器按照提前设置好的周期定时开启关闭，定时向后台服务器传输数据，既减少了监测仪器能耗，又减轻了后台压力，从而提高整体工作效率。

2.2数据集成

数据集成是电梯实体与后台服务器之间的纽带。系统将通过开放信息传输标准和IC 标准，综合运用互联网、内联网、4G、5G 等数据传输方式将相关传感器收集的所有数据集成到中央服务器。为提高后台服务器的处理效率，系统将在每个监测区域部署各子数据库，并在子数据库中对数据进行预处理，如删除运行时产生的无用数据，对收集的数据进行校验、标识和组织，建立索引，方便后期查询。系统计划使用分布式文件储存系统（HDFS、MongoDB等），无须耗费高昂的成本即可对获得的各项数据进行储存和计算，不仅节约成本，也能够满足系统对数据分析的需求。

2.3数据分析

2.3.1数据处理

BIoT电梯智慧运维系统综合运用云计算和本地服务器计算两种计算方式来进行数据处理。前者擅长提取数据特征，进行数据分类，计算风险概率，并提供相应的措施，同时也隔离了软件与硬件，减少了系统对某具体设备的依赖；后者则适合根据不同的需求进行情景化决策支持。在系统开始试运营时，若采用云计算的方法，其规模效应不显著，无法达到最优的节能效果与投资收益率。因此，在系统初步运营时采用本地服务器计算，在系统全面投入使用后，再采用云计算的方法，发挥规模效应，降低数据处理的成本，提高数据处理的效率。

2.3.2风险评估

不同构件出现的问题存在不同的发生概率，产生不同程度的结果。因此，对不同事故类型进行科学合理的评估分类至关重要。在考虑成本以及可操作性的前提下，综合考虑评估标准、相关技术要求，可以得出基于BIoT 的电梯智慧运维管理系统风险评估标准表。除全面评估外，系统还可根据实际需求进行指定的风险评估，如钢缆老化评估、导轨形变评估等。BIoT 电梯智慧运维系统计划使用Spark 作为大数据分析的计算框架，利用Spark Streaming 对实时信息进行高效分析，为评估系统提供支持。随着后期使用过程中传感器数据的积累，系统也将结合大数据分析和人工智能算法进一步提高风险评估的自动化水平和准确率。

2.4智能预警与应急方案

2.4.1 BIM模型信息更新

目前，电梯建筑信息模型功能较为单一，发展程度较为滞后，还存在较大的发展空间。系统通过Revit API 或Dynamo 接口，运用语义分析、web 技术等方式向电梯BIM 模型输入风险评估后的分析结果。二者有机结合为分析结果的展示以及后期智能预警工作的开展提供了可视化平台，也赋予了电梯BIM模型新的活力。

2.4.2智能预警

电梯安全智慧运维管理系统根据风险评估结果发出相应预警信号供用户进行决策，可分为两部分：1）服务器端的预警程序及与其互联的区域式分布传感器网络；2）用户端的智慧预警程序。系统将利用小程序或APP 等终端实现预警通知，保证在系统发现问题时，用户、维保人员及社区能及时得到相应预警信号。根据故障老化程度可以将需要维修的电梯分为两类：1）存在明显安全问题的电梯，该电梯相关数据达到禁用阈值。系统将显示红色预警信号，并提高至最高优先处理级。系统将提供一切有关数据。相关人员通过终端接收数据，采取相应举措。2）存在隐患的电梯，该电梯相关数据达到维修阈值。系统通过标准比对将电梯的安全等级进行评分，根据评分高低设置不同处理优先级，并向相关人员发出预警信号。问题处理后，再次收集相关数据，进行二次评判。正常情况下，电梯安全等级在BIM模型中的默认颜色为灰色。智能预警信号则分为绿色（安全信号）、黄色（修整信号）和红色（禁用信号）。

2.4.3用户决策

面向不同的用户类型，APP 或小程序将提供不同的决策支持功能。若出现黄色修整信号，终端将发送通知提醒用户，同时将故障信息发送给维修人员，便于及时做出相应决策，防止情况恶化，造成损失。若出现红色禁用信号，终端将发送通知提醒用户该电梯禁止使用，并将建筑物维修优先级提至最高，优先安排工作人员进行处理。若后续维修措施落实，系统将模型显示调整为绿色并记录相关维修信息，表示电梯整体指标处于安全健康的状态。经过一段时间的质量安全跟踪，绿色转为默认的灰色。APP或小程序将发送通知提醒用户该电梯已完成维修。在评估电梯安全等级时，一个社区将作为一个独立单位。评估结果将统一汇总到智慧社区平台，实现社区电梯维保状况可视化，帮助社区掌握电梯相关安全信息。

结束语

电梯安全智慧运维管理系统对电梯安全情况进行自动化监控与预警，能够有效减少安全隐患排查的工程量，减少相应支出，从而提高企业效益。电梯安全智慧运维管理系统通过监测传感器对电梯的构件进行安全监控、提前预警，实现事前预防，有效避免事故性经济损失。

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