基于視頻識別的施工電梯效能分析

李家盛 董 藝 杜子文 沈雅雯

中國建筑第四工程局有限公司 廣東 廣州 510665

施工電梯是建筑施工中垂直運輸?shù)年P鍵載體，其運輸效能及運輸安全尤其重要，直接關系到項目施工生產(chǎn)的順利進行。在項目施工中，不僅要對施工電梯的載重進行限制，還需要對載人數(shù)量進行限制，尤其是在2012年武漢發(fā)生死亡19人的施工電梯事故后，對人員限載的要求就更加嚴格[1]。目前，常用的施工電梯超員檢測方式有壓力檢測和紅外線檢測，由于壓力檢測對硬件的要求較高，導致施工電梯制造成本較高，而現(xiàn)有的紅外線檢測系統(tǒng)，只能監(jiān)控電梯內(nèi)的人數(shù)，不能監(jiān)控電梯在每一層樓的人員進出狀況。因此，本文從經(jīng)濟、實用、智能等角度出發(fā)，研究基于視頻識別的施工電梯效能分析，為項目部提供更智能、經(jīng)濟的管理手段。

1 工程概況

試驗依托寺右萬科中心項目，位于廣州市天河區(qū)臨江大道1號。在試驗期間，項目處于在建狀態(tài)。本文通過在SC200/200型施工電梯內(nèi)安裝攝像頭及二維碼掃描儀，進行施工電梯運輸人員的流量統(tǒng)計及樓層識別，通過GPRS無線遠程傳輸，將數(shù)據(jù)發(fā)送到云平臺后實現(xiàn)可視化管理。其中，視頻識別技術是指采用智能化的視頻分析算法，對設定工作區(qū)域內(nèi)工作人員的特定舉動進行自動檢測與識別的集成化系統(tǒng)[2]（圖1），GPRS無線遠程傳輸是基于GPRS數(shù)據(jù)業(yè)務，通過GPRS無線網(wǎng)絡進行數(shù)據(jù)的遠程傳輸，實現(xiàn)對遠程終端監(jiān)控的無線通信方式[3-5]。

圖1 監(jiān)控系統(tǒng)

2 技術路線

針對施工電梯人流監(jiān)控及作業(yè)樓層信息識別，其功能應該滿足如下要求：

1）具有精準的人體識別功能。作業(yè)人員會利用施工電梯運輸材料或設備，因此要求監(jiān)控設備具有人體識別功能，不受斗車或設備干擾，當人并排同時進出電梯轎廂時也能準確識別，還應避免已站在轎廂內(nèi)的人員關門時被錯誤判定。

2）具有信息傳輸功能。要達到智慧管理要求，應實現(xiàn)監(jiān)控數(shù)據(jù)的自動傳輸，并且能在平臺上反映出時間、進出人數(shù)及電梯內(nèi)人數(shù)、作業(yè)樓層位置等信息。

3）二維碼掃描儀在陰暗環(huán)境下的掃描靈敏度大大降低，因此對環(huán)境進行補光，是提高其靈敏度的有效措施。

因此，本研究的技術路線從以下方面進行，以滿足識別技術的各項要求。

1）購置能以頭或安全帽、雙肩為識別樣本的攝像頭[4]，安裝在電梯轎廂內(nèi)靠近通道門一側的頂部，離梯籠門100～250 mm，拍攝方向與重力方向傾斜15°且指向梯籠門上部，并通過繪制檢測線調(diào)整檢測范圍。試驗表明，該攝像頭及其安裝方法可以準確識別人體特征，不受其他環(huán)境影響。

2）購置帶串口透傳功能的工業(yè)路由器，作為設備的信息傳輸媒介，具有4G傳輸功能。試驗表明，該設備運用了物聯(lián)網(wǎng)技術，數(shù)據(jù)傳輸速度快，且穩(wěn)定。

3）在二維碼固定裝置上加裝低能耗射燈進行補光。試驗表明，在夜間環(huán)境下，二維碼掃描儀的掃描靈敏度有所提高，滿足夜間掃描的要求。

3 設備安裝及調(diào)試

3.1 人流視頻識別設備安裝調(diào)試步驟

1）在試驗項目上隨機選取已投入使用的施工電梯，選擇轎廂頂部中間龍骨處開孔固定攝像頭底盤。

2）調(diào)節(jié)攝像頭鏡頭，讓其朝向電梯門一側。

3）沿電梯轎廂頂部布置電線為攝像頭供電，并用網(wǎng)線將攝像頭與手提電腦連接。

4）登錄調(diào)試界面后，先將攝像頭的默認時間修改為當前的PC時間，并將服務器地址修改為特定的服務器地址。

5）在調(diào)試軟件中繪制檢測線，控制檢測范圍，避免在關門時對人員進行進出電梯的判定，檢測線繪制完成后即完成攝像頭的安裝調(diào)試。

3.2 二維碼掃描設備安裝調(diào)試步驟

1）根據(jù)二維碼掃描儀的尺寸，制作具有可調(diào)節(jié)角度功能的固定裝置。

2）將二維碼掃描儀固定在轎廂內(nèi)的電箱一側，并調(diào)節(jié)好掃描角度。

3）制作具有樓層號的二維碼銘牌。

4）在電梯防護門上找到二維碼掃描儀的掃描區(qū)域，可聽到掃描儀發(fā)出“嘀”的響聲，證明已位于掃描區(qū)域內(nèi)，并用扎帶將其綁扎在防護門上。

5）沿電梯轎廂頂部布置電線將工業(yè)路由器串口與掃描儀連接，完成掃描設備的安裝。

3.3 平臺接入

1）攝像頭聯(lián)網(wǎng)后，登錄云平臺系統(tǒng)，錄入該電梯內(nèi)的攝像頭序列號等信息，并與該項目進行綁定，出現(xiàn)“在線”狀態(tài)即綁定成功，完成平臺的接入，此時監(jiān)控數(shù)據(jù)可在平臺上實時反饋。

2）將工業(yè)路由器通過網(wǎng)線與電腦連接，登錄路由器ip，設置相應的服務器網(wǎng)絡透傳信息，接入服務器。

4 電梯效能分析

根據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)反饋的數(shù)據(jù)，對其進行初步的數(shù)據(jù)分析。本文以6月14日的電梯數(shù)據(jù)為例進行對比分析，結果如表1、圖2、圖3所示。

表1 電梯使用高峰期統(tǒng)計

圖2 電梯停靠作業(yè)層頻次關系示意

圖3 人流與作業(yè)樓層關系

根據(jù)項目部提供的每日施工情況，6月14日當天該樓棟施工至25層，施工總人數(shù)為55人，分布于不同的作業(yè)樓層。

由表1可以看出，6月14日工人的上下班時間為2：00—17：00（含加班），其中6：00—7：00為工人上班高峰期，16：00—17：00為下班高峰期，9：00—11：00、13：00—15：00為施工電梯使用高峰期，使用人次高達117次，相當于當天施工總人數(shù)的2倍有余。由圖2可以看出，除1層外，施工電梯?？孔鳂I(yè)層最多的是21層，占比為37.23%，其次是19層，占比為13.8%。根據(jù)每日施工計劃，21層是二次結構施工層，19層為機電風管作業(yè)層，工人進出電梯主要是運輸砌筑砂漿、灰砂磚及風管材料。由圖3可知，在施工電梯使用高峰期，電梯運行過程中的梯籠內(nèi)人數(shù)少于9人，無超載超員情況發(fā)生，電梯處于安全狀態(tài)。

表1、圖2和圖3的統(tǒng)計結果表明，該樓棟作業(yè)人數(shù)不多，但是作業(yè)分布樓層相對比較分散，施工電梯使用頻繁，基本不存在間歇時間，充分發(fā)揮了施工電梯的效能。

5 應用效果

本套系統(tǒng)在項目中的試點應用，使項目管理人員能更加直觀地對施工電梯的運行狀態(tài)進行實時監(jiān)管，及時了解工人的流量情況，保障了施工電梯的運行安全，為項目提供了更加便捷的管理手段。另外，經(jīng)過一系列的大數(shù)據(jù)統(tǒng)計及分析，能為今后類似項目的施工電梯配置優(yōu)化分析提供參考，從而在保證垂直運輸效率的同時，選擇最經(jīng)濟、最合理的電梯配置數(shù)量，充分發(fā)揮施工電梯的效能。

6 結語

本文根據(jù)施工電梯特點及項目施工情況等要素，從經(jīng)濟、實用、智能的角度，提出了基于視頻識別的施工電梯效能分析技術，相比于傳統(tǒng)超載超員檢測方法，本套系統(tǒng)采用了物聯(lián)網(wǎng)技術、二維碼技術、云平臺、大數(shù)據(jù)采集等先進的技術手段，并與建筑施工管理相結合，降低了施工電梯安全風險，使工程管理更加智能化。