电梯运行状况监控及安全预警系统的研究

电梯运行状况监控及安全预警系统的研究

邹洪谦

福建省特种设备检验研究院龙岩分院  福建  龙岩  364000

摘要：近些年以来，我国高层建筑物数量明显增多，电梯得到广泛推广应用。截至2020年底，电梯保有量已达到786.55万台。近年来，电梯致人伤亡的恶性事故时有发生，电梯困人故障也屡见不鲜。根据近年来部分一、二线城市发布的电梯安全质量运行情况报告来看，万台电梯日均困人故障约为2.54起，由此导致了乘梯人一定的恐慌情绪。从电梯的整体安全来看，其安全行为涉及制造、安装、维保、使用、检验检测等多个环节，产业链长，管理难度大。基于此，国务院办公厅2018年发布了《关于加强电梯质量安全工作的意见》，对电梯使用环节实施物联监控、维保环节推进按需维保提出了明确的要求，各地人民政府也配套出台了相应文件，对电梯加装物联装置实施远程监控进行了部署和推进。

关键词：电梯运行；监控；安全预警系统

引言

城市化进程的不断加快也使得高层建筑不断增多，电梯的安全管理和运作，可以直接关系到居民的正常出行和生活质量，所以也对人们的生活具有很大的影响。如果电梯不能正常运行，安全性能的缺失会导致人们的生命和财产安全受到一定的损失。所以有少数的物业公司会为了减少维护成本，忽略了日常管理工作中的安全检查和维修保养环节，这也就导致电梯的运行具有一定的安全隐患，严重的话还可能会有纠纷事故发生。

1电梯运行状况监控及安全预警系统架构

电梯物联网技术是为了解决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。采集模块采集电梯运行数据进行分析并上传到互联网监控中心，结合平台应用软件，从而实现了各相关单位对电梯实时有效的监管维护。电梯物联网技术最大的特点在于它带有信息处理与分享功能。电梯接入物联网后，信息实时上传云平台，根据需求的不同，系统将信息各有侧重地传送给物业、维保、特种设备检验检测机构以及监督管理机构等部门，漏报瞒报几乎没有可能。该技术方案由PC端电梯运行状况监控及安全预警系统、现场电梯运行状况监控终端装置、多传感器联动监测模块、实时远程数据传输模块、紧急切断模块组成，利用电梯运行监控终端进行电梯运行状况监测，通过建立的电梯运行故障分析模型，对监测数据分析判断，后台云服务器将数据进行系统分析，并智能输出电梯运行状况安全评估报告，具备安全预警功能，如监测到紧急工况状态，将由紧急切断装置进行制停电梯，避免安全事故的发生。

2电梯运行状况监控及安全预警系统设计策略

2.1基于物联网定位电梯运维目标

一般在物联网架构下采用移动智能终端采集设备，将云服务器和智能显示器安置在节点处，通过每组相同类型的信息进行分类，及时收取不同电梯运行转态的数据信号。在信息交互过程中容易产生错误信息和随机代码，为减少出现混乱交互的现象，在每个通路中首先定义通讯结构。信息采集的全过程要包含数据请求开端，到物联网服务器终端的整体数据，在由两组前后特定字节的协议拟定后，对电梯运行状态的所有数据进行采集。按照前端请求和尾端注册两种类型进行分类，将每个字段的通信字节进行划分。一般按照从零开始的节点通信大小开始排列，分别对不同字段类型的数据进行标记，每组通信字节的长短不超过2个页脚大小。由于通路中是直接设置完成的类型信号，因此在采集完毕后无需进行整理，直接按照原始状态进行标记即可。

2.2智能预警与应急方案

2.2.1BIM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。本系统通过RevitAPI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。

2.2.2智能预警

本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）。

2.3电梯运行状况监控终端装置及多传感器综合安装布置技术方案

采用嵌入式系统开发电梯运行状况监控终端主控板，设计只需在轿厢顶部安装布置监控终端的技术方案，避免复杂布线的弊端。由于电梯的分布情况，不是所有现场都有Wi-Fi、WLAN等网络设备和网络信号的情况下，本次方案采用4G物联网卡和4G传输服务器的连接方式，解决信号传输问题。同时，监测参数包括电梯运行速度、安全回路状态、门状态、平层状态、轿厢冲顶、轿厢蹲底等关键状态参数功能。通过采用多传感器监测电梯运行状态数据，可远程传输后台系统。

（1）运行状态监测：采用高性能的激光旋转编码器作为速度监测传感器，设计可稳定固定在轿厢顶部复杂钢结构环境的基座系统，通过软接触及非刚性连接的方式，减少电梯高速运行时的振动干扰，实现稳定的实时速度监测。

（2）安全回路监测：通过电信号识别技术，监测轿厢顶部的安全回路通断情况，结合电梯运行情况进而判断电梯是否出现异常电路状况分析。

（3）门状态监测：监测轿厢两门扇侧合适位置处安装非接触感应器，监测轿门和层门开关状态，判断是否反复开关门、异常开门关门等状态。

（4）轿厢意外移动监测：综合轿厢门开闭状态、平层状态、运行状态的联动逻辑，判断是否出现轿厢意外移动的危险工况。

（5）电梯平层状态监测：采用非接触平层监测传感器，实时监测轿厢是否在平层区域，根据轿厢运行状态分析轿厢平层良好或者异常平层等问题。

（6）冲顶状态监测：在电梯轿厢上行至上极限动作开关处，安装布置非接触的感应装置，一旦达到冲顶警戒位置，则判定为轿厢冲顶事故发生。

（7）蹲底状态监测：在电梯轿厢下行至下限动作开关处，安装布置非接触的感应装置，一旦达到蹲底警戒位置，则判定为轿厢蹲底事故发生。

结语

总之，该系统可以广泛应用于电梯使用单位、维保单位、检验检测单位、监管部门，对于实施城市数字大脑智慧监管具有很好的支持作用。目前，正值各地推广电梯检验检测分离及按需维保改革之时，如何在改革期间保证电梯安全形势日趋向好非常关键。通过对电梯运行质量的全时段监督，可以为按需维保提供科学依据，为检验检测提供专项方案，促进改革进行。

参考文献

[1]TSGT7001-2009《电梯监督检验和定期检验规则——曳引与强制驱动电梯》（含其第2号修改单）[S].

[2]何晨曦.基于物联网技术的电梯智能监控平台系统软件的研究[J].科学技术与创新，2020（21）.

[3]贾宁宁，高利平，袁卫，华张颖.基于物联网技术的电梯远程监控系统的现状分析[J].科技与创新，2021.(24).