乘客电梯智能化总体配套方案设计—— 智能电梯产品系统化介绍（十五）

　　　　一、问题的提出

　　据国家市场监管总局关于2023年全国特种设备安全状况通告中报道：电梯1062.98万台，电梯设备事故发生14起，占比19.72%；其死亡人数为13人，占比18.84%。其事故发生的主要特征为坠落、碰撞、挤压、受困等。并提及特种设备事故数量最高的主要原因发生在三季度，人员安全意识懈怠，在线监测、隐患排查、安全管理等多方面存在漏洞、盲区，造成发生事故的风险增大，事故相对多发。

　　根据结案材料分析，事故原因主要分二类:一是因使用、管理不当发生事故，约占84.44%。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。二是因设备缺陷、维护保养不到位造成的安全部件失效及保护装置失灵的事故约占15.56%。

　　无论从网上看到，还是从特种设备领域对电梯安全事故报告中窥见，至少每月能知晓一次有关电梯在公共场所发生的安全事故或事件。特别是近期发生的云南和上海电梯伤亡事故的报道，对其人身事故发生时的状况感到不寒而栗。因此，对于电梯工程技术人员来说，有责任与义务分析与解决当前存在的诸多电梯技术安全问题，下面就上述相关报告及事故案例，特对其进行针对性的剖析。

　　1．电梯相关技术要求与标准是等效采用欧洲标准，因我国国民乘梯习惯及体质差异等存在，有时会引起乘客使用呈现偶发性安全事故的发生。

　　2． 由于电梯有井道、轿厢体防护及开关门等安全屏障，则乘客乘坐电梯进出入轿厢时，认为安全可不受约束。一旦大楼电梯管理员疏于管理时，易诱发相关电梯故障或事故。

　　3． 轿厢困人是电梯安全事故发生的重要特征之一，也是在电梯管理成本上占主要位置，使电梯管理者深感头疼，成为电梯行业的一大“痛点”。

　　4．层门是电梯的一道防止乘客等人员坠落井道重要的安全措施，而自动门锁的好坏是其安全的核心部件。并且确保电梯在运行中对其实施动态监控，这是一个世界性难点。

　　5．上述提及因设备缺陷、维护保养不到位造成的安全部件失效及保护装置失灵的事故约占15.56%。可见，应针对这些安全部件失效及失灵等问题，须进一步完善或补充解决，使其处于动态感知监管下。

　　6. 此次云南弥勒“10.18”伤亡事故的技术核心问题：应在于如何防止或预见曳引钢丝绳的滑动与松弛！应运用传感器和5G等信息高速传输的特点，对钢丝绳处于松弛或打滑状态进行数字化与智能化管控。

　　7. 群梯控制关键是满足乘客生理、心理上承受力与舒适感，有效的解决高层建筑物内电梯运营,寻求最优的控制方案,调度多部（十台以上）电梯群落，以提高其运行效率、服务质量及降低能耗,将成为电梯智能化重大课题。

　　8. 从上可知，事故原因要点在于维护缺失，管理不善。即存在维修人员责任心缺失和对其管理没有到位，使其电梯使用状态及隐性故障处于“无知”窘境，应从电梯系统技术方向，采取主动式故障自我诊断、及时现场化解或处置。

　　由上所述，我们针对电梯现场运行诸多状况及设备存在的欠缺等问题，应运用当前物联网技术、人工智能技术及5G通讯等实用性成熟技术，着力解决上述多项技术问题与现实中的应用“痛点”及难点。除了结合我国国情，在技术及检测标准方面逐步完善与修订外，我们务必采取如下办法或措施来处理及进一步完善所述问题，确保老百姓乘梯时的安危。

　　二、方案的抉择

　　我司自从2015年以来展开对电梯的研发工作，一开始从电梯物联网远程监控的试制工作及相关产品开发入手，后感觉不对头，已走入死胡同。经过分析与讨论，转入对现有电梯产品设计完善及产品智能化的研究工作。并且，明确其相关目标及理念。

　　1. 对现有产品进行全面而系统性创新，追求具有自主的知识产权，对电梯的核心技术实施“换道超车”的整体战略。

　　2. 对电梯技术高起点的研究与探讨，应站在“巨人”的肩膀上分析与处理问题。即挖掘欧美前沿电梯技术的优势，以及当前技术的不足展开创新。

　　3. 电梯的研发不是以技术为导向，而是以安全问题为导向。旨在解决我们电梯行业中及老百姓关注的“痛点”或难点。

　　4. 只有掌握其核心技术，才能掌控其市场。只有这样，电梯的生产企业、工程技术人员及一线工人，才能获得高技术附加值及令人羡慕的经济效果。

　　5. 若想解决目前电梯存在的一系列安全问题及不足，则须利用当今日新月异而成熟的新兴技术。如电梯物联网、5G通信及华为的鸿蒙操作系统（如芯片）等等。

　　6.充分利用人工智能技术，使电梯制造、安装维保和使用单位将电梯运行时相关数据链接进入物联网交互运行及生态监控管理平台，缩短高负荷、大运量、长周期使用电梯保养工作，有效落实“按时维保”向“按需或在线维保”的转变。

　　三、方案的设计  

　　1. 结构与原理

　　产品智能化问题的解决，以电梯网联数字控制技术为主线，其系统技术将配套衍生一系列电梯新品种、新部件及新技术。既有整机，又有配件。其性能不但具有人性智慧的特征，且低时延运行时确保安全无虞。在人工智能技术下，由物联网技术、5G通信和地基增强型北斗系统、模糊神经控制理论、人脸识别原理、人机交互技术、激光技术，以及结构优化设计等交叉边缘多学科组成。

　　尤其华为等芯片技术，以及深度求索大模型的面世，将积极推动各行各业的智能化转型，为我们电梯行业产品的创新及更新提供了不二选择。

　　电梯智能化，特指一种在整机内部设置大量传感器，由操作系统（如射频芯片）等的运用，将运行中海量数字化信息通过5G通讯系统，以低时延传输特点进行边缘计算，其信息（或数据）经过虚拟主机对电梯的运行，实施动态识别与实时监控，藉由形成云端数据闭环。同时，将相关安全信息或数据通过物联网通讯协议及时传输到各处监控终端。

　　总体方案在现行电梯总成构架下，增设有轿厢困人自动救援安全运行监控系统及其装置等一系列配套设施；整体运行控制以物联网分布式布置，采用5G高速通讯方式进行自动数字化系统操作。此外，在运行系统设备终端上以操纵箱人机界面操作装置，嵌入系统平台展开电梯远程交互式操作、监控及视频对话。

　　2. 配置与功能

　　1）主要配置：特指乘客电梯在现有基础上增加、改进及变更配套相关零部件。

　　▼ 动力系统

　　（1）主机：无论是无齿曳引机，还是有齿减速机，在主轴上均配置扭力传感器等机构。

　　（2）电机：配置位移传感器（如主编码器）及压力传感器。

　　▼ 轿厢系统

　　（1）轿厢安全运行监控器：运用人脸识别等技术，配置摄像传感器及主控器。

　　（2）操纵盘：利用人机交互技术，其上配置手机类似装置（如网关等嵌入式技术），实施人机柔性操作和人工远程可视对话等。

　　（3）轿厢箱体材料：一是对轿厢体采用像高铁车厢一样的复合材料（如三层板），符合轻质化结构要求；二是使轿厢装饰形式多样化、简洁而新颖。

　　▼ 门系统

　　（1）近门保护装置：与轿厢安全运行监控器一道，配有摄像传感器及虚拟主机。旨在保护乘客与物件在进出入轿厢时的碰撞、被夹、被关及被拒的安全原则，可去掉光幕等装置。

　　（2）自动门锁：在通常厅门自动门锁的基础上配置压力传感器。能预报门锁故障与楼层指示。

　　（3）厅门召唤盒：在原结构上配有故障数字显示、警铃鸣叫及灯光闪烁装置。

　　（4）侯梯厅登记箱或层站操纵箱：本装置为电梯群落的大量人流乘客专用配置。在原结构上配有故障数字显示、警铃鸣叫及灯光闪烁装置。还有大厅人流量识别装置（传感器）。

　　▼ 电力拖动系统

　　（1）常备电源：为电梯断电、困人自动救援及各类电子元器件（含传感器）提供24小时电源服务。且具有 ARD 功能，使电梯运行断电时无缝对接。

　　（2）变频装置：为默拉克系统配置，具有自主知识产权。与智能网联控制系统耦合性良好。

　　▼ 电气控制系统

　　（1）电控柜：配置默纳克系统软件，采用5G通讯高速传输数字化信息及数据，具有自主知识产权。但原系统中相关电子元器件有增删或变更。

　　（2）主控器：配有虚拟主机（由鸿蒙操作系统等芯片配置）

　　（3）群控器：与虚拟主机配套，能集中运营控制十台以上的电梯群落要求，拥有自主知识产权。该装置为选配件。

　　▼ 安全保护系统

　　（1）绳头组合与超载装置：在绳头组合上配置数个压力传感器，数字化解决每根曳引钢丝绳拉力差值（5%）问题。其综合职能主要是称量装置的功能。

　　（2）轿厢意外移动保护装置：由智能门锁和附加制动器组成。在限速器上配有位移传感器（副编码器）；其组成装置具有低时延动态处置功能。

　　（3）限速器与安全钳联动装置：在限速器上配有压力传感器，能动态感知安全钳在运行过程中的动作功能。

　　（4）附加制动器：由限速器与夹绳器组成，配有智能监控传感器。

　　（5）新型安全钳：为乘客电梯与载货电梯通用型配置，有效解决轿厢125%运载试验和受力不均问题，以及防控对轿厢及导轨非正常的损伤。

　　2）主要功能：新增或修改的功能则提及，并附加说明。

　　（1）全集选自动控制功能：遵守专家规则。

　　（2）满载直驶功能：满足额定载重量和有效载客（或物体）面积。

　　（3）轿厢防止恶作剧及危害行为等功能

　　当轿厢在运行中，出现小孩捣乱、老人摔倒、乘客殴打，以及危害其他人安全行为时，电梯就近平层，开门及警铃鸣叫。

　　（4）检修操作安全保护功能

　　在检修运行时除了通常的检修操作外，一旦出现外部层门有人开启或撞击时，则层门警铃鸣叫并警告提示。

　　（5）超载保护功能

　　除了轿厢超载数字式显示外，不仅具有远程防干扰及超载警示功能，而且方便安装维修人员量化调整。

　　（6）附加制动器功能

　　当电力不足或电气安全开关动作时，其主制动器在弹簧力作用下，其制动能力失效或不足，致电梯不但不停止运行，反而加速下落或上冲。此时，附加制动器在操作系统监控下，使电梯紧急制停。且故障显示。

　　（7）近门保护功能

　　当乘客与物件（含绳、链条及动物）未完全进出入轿厢门时，厅、轿门不会驱动关闭。又当出现有人阻挡厅、轿门关闭时，且时间超过1分钟，则厅外警铃鸣叫及灯光闪烁。如有人或车辆撞击厅、轿门，其噪声超过其阈值时，则其警铃鸣叫及灯光闪烁。

　　（8）无呼自返基站功能

　　通常由用户设定楼层作为基站。对于有些楼层站大流量乘客电梯或群控电梯，可将基站设置有层站操纵箱的楼层，并由大楼管理员监控调度。

　　（9）泊梯功能

　　泊梯通常设置在基站。当选用电梯远程安全监控平台时，则大楼管理员可在设备终端，解锁调度电梯运行或停梯于某一楼层候梯。

　　（10）主机力矩监测功能

　　当主机检测到驱动力矩过度减小或超过阈值时、或减速箱“闷车”时、或抱闸制动失效时，电梯将自动停止运行，或启动附加制动器紧急制停。并配有故障数字报警装置、或电梯就近平层，开门放人及警铃鸣叫。

　　（11） 开关门时间调节功能

　　除了正常由自动门机调整外，具体时间可由轿厢安全运行监控器操控实施。

　　（12） 人机界面操作功能

　　本装置主要有三个方面的设置：一是在面板上输入相关号码可与外界及家人联系；二是轿厢困人后，被困人员可与救援人员视频对话；三是电梯在运行的过程中，出现的各类故障或动态在视频上数字显示；并报警处置。

　　（13） 厅外轿厢方向及数字式位置指示功能

　　（14） 轿内运行方向及位置数字式指示功能

　　（15） 停层报站功能（报站钟或在人机界面上语言报站）

　　（16） 起动补偿功能

　　（17） 电动机温升自动控制保护功能：当故障发生时，在操纵箱上数字显示，并在电梯远程安全监控终端数字显示及报警。

　　（18） 停电应急轿厢照明功能：照明时间不低于1小时，照度不低于50lx。

　　（19） 无呼叫三分钟熄灯风扇节电及轿厢温控功能：除了无呼叫三分钟熄灯风扇节电功能外，确保轿厢内温度不超过30℃。

　　（20） 警铃呼叫功能

　　（21） 超速保护功能

　　（22） 开门电梯不运行功能

　　（23） 轿厢意外移动保护功能

　　当轿厢在开门状态下，乘客进出入轿厢时，若轿厢突然出现上升或下降动作，则电梯在预定的时间内紧急制停，确保乘客受到伤害。

　　（24） 厅门防误用保护功能

　　当有人误用三角钥匙开启厅门时、或有人扒开厅门时、或某层厅门门锁损坏时，则厅外警铃鸣叫及灯光闪烁。若电梯正在运行时，则在门锁正常楼层就近停车，并开门放人。

　　（25） 消防管制功能

　　当消防开关启动后，电梯不应答呼梯信号，直接返回基站开门放人。同时，其信号通过远程监控系统（平台）进入119设备终端。

　　（26） 轿厢困人自动救援安全监控功能

　　在一系列监控装置实施下，对电梯运行时人或物体所处状态与位置自动识别；厅、轿门出入轿厢人群状态处于监控范围；轿厢运行状态以及电梯运行出现各类故障时，将其相关信息、图像与虚拟主机在大数据下，进行边缘计算及对比，能够通过识别系统在动态感知下，确诊轿厢处于困人状态时，则启动人机界面操作装置，电梯就近平层开门放人。并显示其故障。同时，可开启远程人工通话或视频对话。此外，运用北斗地基增强型系统与5G通讯系统，由操作系统将相关数字化信息、数据、图像，以及安全与维修信息及时传输到电梯远程安全生态监控（平台）上。

　　四、要点与说明

　　本方案配套设计，在于系统而全面的解决了我国电梯困人人工救援服务窘况等问题，以及解除了乘客使用电梯发生故障等紧张心理状态及担忧之情；另一方面以人工智能新兴技术，完善与确保乘客在乘梯过程中不同状态下，防止或化解人身安全事故及设备损伤等事件的进一步的发生。同时，将电梯维保人员和管理人员工作量及劳动强度最大限度降低。并让政府对电梯安全监管工作做到有据可查，及时而有效的处于动态监管模式。可见，使乘客在使用电梯等过程中，确保其安全运营而棘手的问题变得轻而易举，且有效化解了电梯在运营中出现的各类难点与“痛点”。

　　2025年2月2日于湖南益阳