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人工智能技术在电梯安全领域的应用李东鑫

发表时间：2020/6/17 来源：《基层建设》2020年第4期作者：李东鑫1 戴灵2 韩辰煜3

[导读] 摘要：随着我国社会主义市场经济的飞速发展，我国各行各业的发展都得到了快速的提升。

        1.浙江赛福特特种设备检测有限公司浙江 315000；2.浙江省特种设备科学研究院浙江 315000；3.浙江杭州 310000；
        摘要：随着我国社会主义市场经济的飞速发展，我国各行各业的发展都得到了快速的提升。城市规模也在不断逐渐扩大，高层建筑及超高层建筑越来越多，电梯这种高层建筑交通工具必不可少，且越装越多。近年，电梯大量安装，很多电梯超负荷运行且进入了问题高发期，故造成了大量事故及人员的伤亡，电梯安全运行及监测越来越受人们的关注。
        关键词：人工智能技术；电梯安全领域；应用
        引言
        随着数据感知采集、云计算、大数据分析和人工智能技术在电梯行业的深入应用，电梯越来越具有“智能”，智能电梯的概念应用而生。什么是智能电梯呢？现在还很难下一个完美的定义，但是我们可以尝试去描述它的形象。智能制造和销售：基于5G技术的智能工厂，满足多品种、小批量、定制化的市场需求。智能乘梯：通过电梯的智能化联动，实现更快捷的识别；更高效的呼梯派梯；提升交互乘梯体验；乘梯行为的识别与实时报警；实现控制系统和安防系统的联动。智能监控：多种电梯状态监控和故障通知。智能应急救援：整合各种资源，多方联动，实时救援。智能维保：预防性维护；按需维保。智能分析：运行数据价值挖掘与趋势预判。智能管理：涵盖经销、制造、安装维保、监督检测、用户的全生命周期的产品安全追溯管理体系。智能电梯是一个开放的概念，等待着我们不断去拓展它的内涵。然而，智能电梯首先是电梯。我们首先需要的是安全，然后才是在安全基础上不断演变进化的高效、舒适、绿色、节能等功能。从安全电梯出发，建设智能电梯，打造电梯生态系统，服务智能楼宇、社区和城市，不断给乘客带来新的体验，为产业持续创新发展创造新机遇，这是我们共同的目标！
        1电梯人工智能应用发展目前状况
        电梯人工智能应用发展目前状况主要涉及到以下方面：目前人工智能在电梯行业的应用尚处于起步研究阶段。电梯行业外介入研究的机构有微软研究院、阿里云、中国科学院计算机研究所等。电梯行业内的一些公司也有初步探索。这些应用集中于群控智能调度方面，目标是通过人工智能学习判断及算法提高电梯运行服务效率。在笔者看来，相对于传统调度技术，人工智能应用对于效率提升有帮助，但效果有限。电梯作为公共交通工具，保障乘客的安全是最关键的第一步。人工智能跟电梯行业的结合更应该集中于电梯安全控制领域，但这方面研究应用却相对不多。
        2电梯导轨机器人
        机器人通过“磁轮+胶轮+安全钩锁”的方式吸附于电梯导轨，能够同时保证吸附力、接触误差和安全定位，同时按照指令驱动电机带动机器人在导轨上运动，并且控制各项传感器和执行器完成导轨的数据采集和简单清理维护工作。本文所设计的机器人采用“自主+人工”的混合控制策略，机器人根据预设程序以及传感器的输入自主完成数据采集，并把数据通过串口传给上位机。同时，机器人还能够根据工作人员的指令，对导轨进行简单维护。
        3人工智能在电梯行业内的实施策略分析
        3.1技术实施简析
        人工智能在电梯行业内的实施策略之一是技术实施简析。人工智能应用模块设备控制系统由视觉采集、人工智能分析处理、通讯3个主要模块构成。视觉采集模块进行场景、乘客状态采集，输出视觉信息到分析处理模块。分析处理模块首先进行初始状态的预设定：进行大量的标准模板的机械学习，构建判断基础模板。在实际应用中，分析处理模块判断乘客动作趋势及异常状态，然后形成指令通过通讯模块传递给设备控制系统。在硬件上，应用人工智能芯片成为单独控制盒，软件固化在人工智能芯片上。

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软硬件结合，安装调试便利，同时增加客户粘度。模块的应用采用开放式，初步集成基本控制框架及普遍性模板，企业根据自身需求，可进一步开发及训练模型。通讯模块负责人工智能设备模块与应用设备控制系统信号传递，同时接收调试设备信号输入，以便补充和完善机械学习系统模型。采用无线传输，降低对人工智能设备的安装环境要求。3个模块可以集成在一起成为人工智能摄像头，也可把视觉采集模块单独设置，分析处理模块与通讯模块集成安装。应用于不同商务模式，新项目新设备采用三合一模式，旧项目利用已有摄像设备采集信号。传统设备控制系统仅增加通讯接口，硬件更改少，软件部分适应性更改即可接入人工智能系统。人工智能设备模块独立于设备控制系统之外，可以单独进行机械学习及模型训练，技术上有利于减少对应用设备本身硬件及软件的更改，商务中可减少人工智能服务商对单一厂家设备系统的依赖，有利于行业推广应用。这种模式不仅适合于电梯人工智能产品应用，对传统设备的人工智能改造升级也有借鉴意义。
        3.2数据采集子系统设计
        人工智能在电梯行业内的实施策略之二是数据采集子系统设计。采用激光测距传感器测量导轨间距，以保证导轨的相对垂直度；用导轨接头感应器判断导轨接头凸起，以保证电梯的平稳工作。系统首先将采集数据缓存在STM32的Flash存储器中，然后通过笔者设计的基于RS485和重传的安全数据通信协议，将数据发给上位机并完成测量结果相关计算。
        3.3高精度定位器
        人工智能在电梯行业内的实施策略之三是高精度定位器。高精度定位器安装在轿厢底部及轿厢底部，采用定位标签差分信号，提高定位精度。定位芯片采用高精度UWB芯片，对轿厢所处位置进行高精度差分信号定位，并将定位数据通过定位基站实时传送给远程云端服务器。DWM1000基于DecaWave公司开发的DW1000芯片，兼容IEEE802．15．4-2011协议的超宽带无线收发芯片;在实时定位系统中用于物体的定位，精度高达厘米级别;数据传输速率高达6．8Mb/s;通信距离在300米;使用短包方式通信，标签的密度高达11000个;对于多路径衰弱有更强的抗干扰能力，在高衰弱环境下也可以进行可靠的通信;低功耗特色;物理尺寸很小，且其集成天线，简化用户产品设计。
        3.4区块链技术与电梯
        人工智能在电梯行业内的实施策略之四是区块链技术与电梯。电梯目前已经成为一种传统的制造产业，但也是都市生活的必需品，没有乘过电梯的人可能比没有用过智能手机的人少一点，但也不会差很多了，也正因为电梯与人们的生活结合的如此紧密，未来电梯也必将融入区块链中，影响整个电梯产业链的方方面面。首先是对于电梯安全运行的保障。电梯的运行、维护就如同一个工作的人的医疗保健，未来不但一台电梯的运行状况、故障情况、维修保养情况会被记录在云端，同款同型的电梯的运行、故障、维保情况还会汇聚成数据库，作为电梯运行的诊断、提前预判、预测性维保的数据支持。通过这个数据库，可以提前检查并排除问题，让电梯在运载乘客的时候，始终处于一种良好的状态；也可以作为电梯质量追溯、管理的优选方案的数据支撑。例如某个型号的变频器的某个电阻在制动多少次后出现老化现象，可能引起电梯急停保护等。其次，现代城市中，电梯是人们出门的第一站，回家的最后一程，配合高速的信息传递技术及人脸识别、手机与电梯控制系统互联等技术手段，可以实现精确的安保、物业、商业、民生服务等功能，而更多让人感觉“脑洞大开”的应用，也会随之迅速发展和推广。
        结语
        总之，以电梯安全技术提升为切入点，进一步开拓公共安全领域应用，人工智能应用创造经济价值的同时还将提升社会整体的公共安全文明水平。
        参考文献
        ［1］邹蕾，张先锋．人工智能及其发展应用［J］．信息网络安全，2012(2):11-13．
        ［2］程峰．电梯远程监控技术及其发展［J］．济南:科技信息，2012．2．