智能控制技术在电梯系统中的应用

智能控制技术在电梯系统中的应用

窦旭东 方建玉

昆明长水国际机场有限责任公司

摘要：经济的发展，推动了我国科学技术的不断完善和创新，对于电梯行业，的发展，只有变化是不变的，要以求变创新来应对发展中的不确定性。电梯作为高层建筑主要的垂直交通工具，其数量增长迅速，我国已成为世界上最大的电梯消费市场。在人们的日常生活中，电梯已然成为必要的基础设施，作为载人交通工具，安全性必须得到有效保障。在物联网平台支持下，通过打造电梯公共安全网络，使电梯救援和安全监控更加智能化；通过建立多媒体安全监控终端、多媒体数据管理平台、智能移动监控终端等一系列数据收集与处理网络中心，将电梯的动态信息数据通过语音、视频等方式传输到数据处理中心进行分析和处理，及时进行危险预警，做到事故预防，有效降低电梯的事故发生率。此外，为了能够最大限度降低安全事故的发生率，电梯维保环节也发挥着重要的作用。在维保过程中，需要维保人员重视对电梯的维修保养工作，针对常见的质量问题采取有效的解决措施与方法，以使电梯维修保养质量更加高效。

关键词：智能控制技术；电梯系统；应用

引言

为了提升在用电梯安全水平，全国多地特种设备监管部门探索推进电梯智慧监管改革，依托物联网、大数据、人工智能等新技术，建设电梯智慧监管系统，加强数字化综合治理能力，提升电梯安全监管水平，提高电梯维保服务质量。

1电梯智能终端

电梯物联网网关数据采集系统的结构如图1所示。是为了解决目前电梯安全问题而提出的概念，数据采集部分、数据传输部分、中心处理部分以及应用软件共同构成了完整的电梯物联网监控系统。通过传感器采集电梯运行数据并分析后，上传到互联网监控中心，结合平台应用软件实现对电梯实时有效的监管和维护。

图1电梯物联网网关数据采集系统结构

2智能控制技术在电梯系统中的应用

2.1基于移动互联网的电梯调度系统

随着社会的进步，高层建筑和智能化楼宇不断出现，作为智能楼宇重要组成部分的运输工具电梯得到了越来越广泛的应用，同时，人民群众对电梯的服务质量也提出了越来越高的要求。在高层社区、商务写字楼、医院住院大楼等人员密集场所，单部电梯已不能满足用户的需求，一般都会在一楼安装多部电梯，目前的电梯系统存在候梯人数不确定及召唤产生随机性的难点，影响着电梯运行规则、策略的准确运用。“互联网+”下的物联网、大数据、云计算等创新思维与技术的发展，为楼宇行业向新趋势迈进提供了新契机。基于移动互联网的智能电梯调度系统平台用于减少电梯的等待时间而提出一种基于手机移动互联网的主动预约式电梯调度方案，在传统电梯技术方案基础上增加与乘客的信息互动反馈以获取交通流量数据。远程控制系统通过综合当前时刻流量数据进行统一调度，以实现最高效率调度电梯、优化电梯运行路径、节约电梯能耗。

2.2电梯智慧监管

随着我国经济水平的持续提升和人民群众对便捷生活的进一步追求，电梯的应用也越来越广泛。电梯保有量逐年增长，随之而来的电梯安全隐患问题也不容小觑，每年都有因违章作业、操作使用不当、应急救援措施失误、安全管理或维护保养不到位等原因导致的电梯安全事故发生。根据国家市场监督管理总局发布的2019年全国特种设备安全状况的通告，2019年度全国共发生电梯安全事故33起，共造成29人死亡。电梯安全特别是公共场所和居民住宅的电梯安全，直接关系到社会公共安全、和谐稳定，电梯智慧监管已成为当前政府管理创新的重要内容。电梯智慧监管，就是利用电梯物联网技术，建立应急处置平台，并通过终端实时采集、储存、传输电梯运行数据，自动报送故障，自动进行语音安抚，动态对接电梯应急处置平台，实现物业、维保单位和监管部门对电梯数据的实时共享、信息研判和故障处理。电梯智慧监管系统的建设，将实现电梯故障早预警、早发现、早处理，切实增强电梯安全使用风险的预警能力，减少安全事故发生的隐患，保障电梯操作使用安全，逐步实现电梯按需保养，进一步提升行业主管部门的监管成效。电梯智慧监管系统结构如下：电梯智慧监管体系比较复杂，需要基于电梯智慧监管数字化系统开展，主要包括数据层、基础层、应用层、访问层。（1）数据层，位于系统的最底层，包括电梯智慧监管所需要的7种主要类型数据：电梯设备信息、物联网数据、检验检测数据、电子维保数据、应急救援数据、安全监管数据、协同处置数据、使用管理数据。（2）基础层，在数据层之上，包括电梯智慧监管需要建设的4种基础数字化设施：基础数据库、电梯电子地图、电梯安全码、电梯物联网。（3）应用层，在基础层之上，包括开展电梯智慧监管的7类智慧化平台：动态监管平台、智慧救援平台、透明维保平台、智慧电梯平台、社会治理平台、风险预警平台、信用评价平台。（4）访问层，包括各类参与方访问一体化智慧监管系统的方式：数字驾驶舱、手机APP、平台管理系统、数据共享平台。电梯智慧监管标准体系是由一系列具有内在联系的国家标准、行业标准、地方标准以及相关规范组成的有机整体。监管体系中，不同种类、不同层次的标准相互联系、相互协调、相互支持。该标准体系可以作为特种设备智慧监管标准体系和智慧城市标准体系的一个重要组成部分。

2.3非接触式智能电梯系统

电梯智能化引领我国电梯技术全面提升，电梯与物联网技术有效结合，强化电梯技术等几方面的未来发展趋势。在互联网时代，人工智能、大数据等新兴技术蓬勃发展，通过技术的方式规避电梯内的病毒传播风险成了人们关注的方向，也是非接触式新型智能电梯方案推出的一个核心原因。本项目旨在建立一个提供给乘客安全，便利的电梯环境，由于公共场所电梯相对封闭的环境和狭小的空间很容易传播病毒，传统电梯的接触式按键更被视为接触传染的途径之一。而非接触新型智能控制电梯，通过电容式非接触按键和智能AI语音，乘客搭乘全程无须触碰电梯按键。让电梯变得“会思考，有温度，更安全，更智能”，从而真正实现了智能时代的理念。

2.3.1AI语音“全程零接触”搭乘电梯

AI语音的运行方式为自动语音识别、自然语言理解、自然语言生成、文字转音。用户站在电梯口，无须按键，一句话“上楼、下楼”就可以实现电梯呼叫。进入电梯后，无须再点击楼层按钮，只需要一句话AI语音就可以准确语音识别用户的楼层指令，同时配合自然清晰的语音提醒，从而达到人机交流的效果，老人、儿童、行动不便的人士都可以一用即会，轻松无障碍。

2.3.2红外数字测温杀菌消毒装置

红外摄像仪可自动追踪检测进入电梯人员，当AI数字红外测温系统检测到个人疑似发热症状时，会自动语音报警提醒疑似人员，提示保安人员，并快速找到并追踪体温较高的人员，记录下疑似者人脸样貌信息。电梯杀菌消毒装置在电梯使用期间通过紫外线循环风空气消毒，每天对电梯定时消毒。晚上无人使用电梯的时，电梯进行全面消毒。

2.3.3手机App电梯预约提醒

电梯预约，用户可通过手机App，实现室内可视化预约呼梯，将电梯呼到用户所在楼层。App可获取电梯GPS定位信息，实时查询查看所选电梯当前所在层数。显示电梯内的人数，App可分析电梯控制器信息和此时电梯内的已选楼层信息，智能分析电梯从当前位置到达用户预约提醒楼层所需要的时间。当即将到达预约好的层数时，App提醒电梯即将到达。

2.4电梯维保业务管理闭环

考虑到电梯运行的可靠性问题，可以通过改进电梯设计、提高制造质量的方式来提升电梯的可靠性，通过打造完善的维保体系和视频监控系统，降低电梯事故的发生概率。数据表明，导致电梯存在安全隐患的因素中，安装问题占24%，质量问题占16%，维保和使用达到60%。由此可见，电梯的维修保养对运行安全起到了重要作用，因此，对电梯设备进行正确的、及时的、彻底的维修保养是十分必要的。（1）维保线路优化。在我们生活的城市里，都设有相应的维保站点，根据电梯分布的情况，以维保线路的形式分配给维保人员。这种维保形式的优势在于维保员工对自己负责维修保养的电梯更为熟悉，但是也存在线路安排不合理、交通原因导致的维修不及时等现象。在整个过程中，除了维修保养的必要时间，维保人员前往目的地所需时间也需要充分考虑。当电梯发生故障时，时间对于维保人员而言分秒必争，针对这一情况，可对保养线路进行优化，引入智能优化算法，比如蚁群算法来解决维修保养路径不合理导致的延时问题。蚁群算法是一种用来寻找优化路径的概率型算法。通过收集维保员工每次执行任务的定位信息，形成正反馈机制，通过反馈机制的调整，可对系统中的较优解起到自增强作用，从而使线路向着全局最优的方向演变，最终有效获得全局相对较优解。（2）应急救援派工优化.电梯事故应急救援要以人为本。随着救援效率的不断提高，应急救援方式也在逐渐发生转变，从之前的“自救”转为“他救”，而且今后将朝着自动救护、远程救护以及专门救护的方向发展。由于被困人员缺乏专业知识，因此“自救”的方式无法提供有力的安全保障，与其相比，“他救”的方式则更加有效和安全。“他救”是当前使用率最高的一种电梯应急救援方式。该救援方式主要由专业技术人员以被困乘客发出的求救信号为依据，采取针对性的救助措施。当遇到突发情况时，乘客需及时采取一切可利用的资源：警铃、对讲系统、手机APP、轿厢提示等。在专业救援人员实施救援之前，可以通过电梯内部显示屏播放视频的方式安抚乘客，同时告诉乘客注意事项、电梯常见的问题以及处理方式和救援时间。

2.5电梯层站能级跃迁调度算法的应用

传统电梯调度方案普遍存在因顺向应答逻辑和满载直驶功能致使高峰期顺向近端层站乘客分配不到电梯，用户等不到电梯出现反向截梯或用户呼叫电梯后由于等待时间过长选择放弃乘梯导致电梯无效运行等问题，提出一种能够提高电梯的运行效率和乘客体验，降低运行能耗的层站跃迁调度策略。设置跃迁条件和虚拟层站，将电梯的实际层站设置为“基态的电子”，层站所在“能层”即为“阶”，根据层站数将模型分M阶，M=［L/4］下取整，L为实际楼层站数量。每一阶的容量有限，且成金字塔模型，越高阶容量越小——阶的级别越高，拥有的层站数越少。当高阶满位时，低阶层站即使满足跃迁条件也无法跃迁，必须等高阶层站分配电梯后腾出了空位方可跃迁，结合权重系数和自适应算法，不同的层站累积跃迁能量的效率应不统一，用于系统描述某层站获得电梯的难易程度，从而实现优化电梯调度算法和提高电梯运行效率。

结语

目前，随着智能建筑的发展，电梯成为每个社区、办公区基础设备的标配，电梯日常运行为人类生活和出行提供上下楼便利。智能化电梯的应用，能够减少电梯空跑率，减少耗能，节能环保，提高电梯器件的使用寿命，减少电梯的维保费用，减少使用故障，不仅规范了乘梯制度，提高用户体验，还减小了乘梯的时间成本，提高了乘梯效率。

参考文献

[1]宗群，岳有军，尚晓光，等.一种电梯群控多目标调度方法[J].系统工程理论与实践，2001(11)：129-133.

[2]褚世冲，夏栋，王悦，等.基于移动互联网的智能电梯调度系统[J].电子技术与软件工程，2016(17)：26-27.

[3]王赛男，陈敢.基于物联网的电梯监控平台设计与实现[J].重庆城市管理职业学院学报，2018，18(1)：83-86.

[4]李达铭，樊锐，史海鸥，等.物联网与大数据相结合的电梯调度系统优化方案[J].计算机时代，2018(5)：21-24.