人工智能提升電梯安全性能探討

吳建坤，余祥峰，林俊濱，姚志鋒

（1.廈門市海滄區(qū)市場監(jiān)督管理局；2.廈門市特種設備檢驗檢測院）

我國的經(jīng)濟不斷發(fā)展，高樓大廈越來越多，電梯也越來越多，已經(jīng)成為日常生活中不可或缺的重要運輸工具。據(jù)相關(guān)部門統(tǒng)計，2018 年中國的電梯保有量已經(jīng)達到628 萬臺，2019 年全年電梯生產(chǎn)量達到了117.3 萬臺，保有量突破700萬臺，目前我國電梯保有量和年生產(chǎn)量均為世界第一，并將繼續(xù)保持這一領先趨勢。電梯的大量發(fā)展，伴隨而來也有電梯管理及電梯安全的提升。如此龐大的電梯數(shù)量不可避免存在一些安全隱患，電梯出現(xiàn)故障時，轎廂內(nèi)屏幕有些直接黑屏，有些則是顯示一些乘客無法辨識含義的字符如圖1，電梯自動找位置造成“墜梯”錯覺等這些都會加劇乘客的恐慌，當乘客不明就里時，就容易產(chǎn)生危險行為，直接導致事故發(fā)生。

圖1 電梯故障顯示

目前國內(nèi)外很多學者都對電梯安全開展大量研究，2003年美國學者就已將智能思想引入電梯研究領域。國內(nèi)人工智能在電梯行業(yè)起步較晚，目前研究機構(gòu)主要有阿里云和中國科學院計算機研究所。國內(nèi)一些電梯制造企業(yè)也有做相關(guān)研究。這些研究主要側(cè)向于集中于群控智能調(diào)度方面，通過人工智能學習、判斷及算法，提高電梯運行服務效率。在電梯使用過程中的安全控制與反饋方面研究應用較少，而這塊卻是直接關(guān)系到乘客安全最直接的一環(huán)。人工智能技術(shù)若能應用到電梯使用安全領域，將具有重要意義。

1 電梯安全事故分析

自2014 年《中華人民共和國特種設備安全法》實施以來，特種設備安全管理提升了一個水平，在特種設備數(shù)量快速增長的情況下，電梯事故和死亡人數(shù)呈逐年下降趨勢，如圖2 所示。根據(jù)市場監(jiān)督管理總局關(guān)于2019 年全國特種設備安全狀況分析，事故原因主要分三類：一是因使用、管理不當發(fā)生事故，占總起數(shù)的87.10%左右。違章作業(yè)仍是造成事故的主要原因，具體表現(xiàn)為作業(yè)人員違章操作、操作不當甚至無證作業(yè)、維護缺失、管理不善等。二是因設備制造、維修檢修、安裝拆卸以及運行過程中產(chǎn)生的質(zhì)量安全缺陷導致的事故約占8.60%。三是其他次生原因?qū)е碌氖鹿?，約占4.30%。從上面3 類數(shù)據(jù)不難看出，使用和管理不當乃是事故的主要來源。通過對事故情況進行分析，由于不正確的使用，大約占比35%，如小孩子反復開關(guān)電梯門、隨意敲打轎廂按鈕，部分人員撞門、扒門等不安全行為等。未經(jīng)專業(yè)培訓違規(guī)救援，占45%的比例，包括乘客盲目自救、非專業(yè)人員違規(guī)救援。很多事故案例表明，電梯困人后盲目自救是直接造成乘客死亡的一個重要因素。提高全民電梯知識與水平需要時間的積累，而改進電梯軟硬件功能來提升電梯使用安全卻是容易做到的。

圖2 電梯事故統(tǒng)計

2 采用人工智能提升電梯使用安全性

近年來，我國電子工業(yè)持續(xù)高速增長，集成電路產(chǎn)業(yè)進入快速發(fā)展軌道。制造成本不斷往低廉化發(fā)展。通過在現(xiàn)有電梯產(chǎn)品軟硬件基礎上，改進電梯控制系統(tǒng)軟硬件功能，如配置液晶顯示器、預警傳感器等來滿足更高層次的安全與使用要求。本文結(jié)合電梯日常使用與事故分析提出改進系統(tǒng)軟硬件功能設想，該系統(tǒng)主要包括電梯困人智能安撫救援模塊、智能檢測不良行為模塊、緊急報警模塊、故障記錄和云分析模塊，使電梯更加智能，更加安全。

2.1 電梯困人智能安撫模塊

電梯困人智能安撫模塊結(jié)構(gòu)如圖3 所示。電梯故障困人后，電梯自動切換智能安撫系統(tǒng)，利用電梯內(nèi)部廣告顯示屏和語音系統(tǒng)告知乘客電梯出現(xiàn)故障，這是保護乘客的一種方式，要求乘客耐心等在救援，切勿盲目自救。同時，該救援模塊會自動切換逐級撥打救援電話。第一級為值班室或監(jiān)控室；第二級為電梯維保單位與監(jiān)管部門電話（如廈門96196電梯預警中心），第三級為消防電話。通過三級響應確保第一時間解救受困人員。

圖3 智能安撫救援模塊結(jié)構(gòu)圖

2.2 智能檢測不良行為模塊

電梯是一個含機械和電氣等多重保護的系統(tǒng)，乘客不規(guī)范乘坐方式極易使電梯無法正常運行。一旦安全回路斷開就容器發(fā)生困人事故。智能檢測不良行為模塊，通過在轎廂加裝傳感器，結(jié)合軟件系統(tǒng)對轎廂及門系統(tǒng)進行檢測，發(fā)現(xiàn)不良行為后，能提前通過語音或屏幕發(fā)出警告，告知可能產(chǎn)生的嚴重后果，同時電梯自動平層并停止運行。若在規(guī)定時間內(nèi)，不良行為仍持續(xù)發(fā)生，該模塊會將情況自動播報給監(jiān)控室，讓值班人員及時處理。智能檢測模塊流程詳見圖4。

2.3 故障記錄和云分析模塊

故障記錄和云分析模塊能夠按預設的要求，將電梯使用與維保數(shù)據(jù)及時上傳云端，通過大數(shù)據(jù)分析，就能夠了解不同廠家，不同使用環(huán)境下電梯容易發(fā)生故障的部位。一方面能夠有效促進電梯生產(chǎn)企業(yè)有針對性進行改進，增加電梯安全系數(shù)與壽命。另一方面通過數(shù)據(jù)分析，有利于監(jiān)管部門在魚龍混雜的電梯生產(chǎn)企業(yè)和維保單位確定監(jiān)管重點對象。

圖4 智能檢測不良行為模塊

3 結(jié)語

目前我國電梯正在高速發(fā)展，通過將人工智能直接運用到電梯安全使用中，能夠有效降低使用環(huán)節(jié)造成的故障。同時利用大數(shù)據(jù)建立電梯生產(chǎn)、使用、檢驗和監(jiān)管完整生態(tài)鏈體系，將極大促進整個電梯行業(yè)的發(fā)展，有效保障電梯使用安全。