王飞 任小建
杭州优迈科技有限公司 311121
摘要：随着城镇化进程的加快，我国重要基础设施建设取得了显著的成效。自动扶梯被广泛用于商场、酒店、医院、机场、车站、地铁站点等公共场所，已成为现代建筑不可或缺的组成部分。截至2019年底，国内在用电梯(含自动扶梯类产品)总量达到709万台，自动扶梯类产品的台数约占其中的10%～20%左右，数量巨大。在日常运营中，自动扶梯并非始终保持满负荷运行状态，尤其是商场、酒店等诸多场所的自动扶梯大多数时间是处于空载状态。为节约能源、延长机械部件的寿命，主流制造商都陆续开发了变频自动扶梯，目前已得到广泛应用。本文就智能自动扶梯的应用研究与发展展开探讨。
关键词：智能自动扶梯；人工智能；安全功能
引言
为了预防自动扶梯发生安全事故，设计了一种基于人工智能的自动扶梯智能安防系统。这一系统利用视频数据采集平台采集乘客数据，应用机器视觉及人工智能技术对乘客的姿态与行为进行主动识别，针对乘客的危险行为给出异常报警，在出现危险状态时触发声光报警器，控制自动扶梯减速或停止运行。
1智能自动扶梯的特点
（1）维保智能化(预测性维护技术)。传统自动扶梯的维护由于缺少使用情况及关键部件性能的持续监控数据，在日常维护时，无法客观评估自动扶梯潜藏的部件失效风险；而故障往往是发生在自动扶梯运营高峰和高负荷时期，除了可能带来的乘客伤害外，故障停梯检修对日常的运营也会造成很大的影响。维保智能化技术通过对自动扶梯关键性能指标(如制停距离、变频器温度、扶手带速度、振动等)进行持续监测，在部件性能发生劣化至“亚健康状态”时，在最近一次维保中采取预测性维护对策，可避免关键部件性能进一步劣化达到发生故障停梯的程度。正常维护工作在自动扶梯非营运时段开展，可充分保障运营时段的运输安全和有序。（2）监控智能化(SmartEye自动扶梯智能监控系统)经对自动扶梯日常管理进行调研分析，扶梯推出慧眼(SmartEye)自动扶梯智能监控系统，引入智能图像传感技术、智能控制技术、智能交互技术、智能物联技术，实现对自动扶梯的智能监控。该系统采用人工智能技术将监控系统的作用由“被动追溯”提升到“主动干预”，帮助业主提高运营效率、加强运营管理。针对乘客流量的监控分析，可确认合理的维保周期，实现按需维保。针对智能自动扶梯的日常运营，可实现以下功能：(1)自动扶梯智能状态监控(危险行为识别与警示)；(2)自动扶梯智能早晚开/关梯与故障预诊断服务；(3)自动扶梯自适应音量的语音播报；(4)故障履历、操作履历、通行履历、交通流量履历记录与统计；(5)历史运行状态回放；(6)与楼宇监控系统对接。
2自动扶梯安监系统设计
2.1系统设计
整个系统由监控中心、无线传输和自动扶梯监控终端节点组成。终端设备包括扶梯、摄像头、传感器、无线传输终端、控制器。扶梯监控终端通过应片式传感器测量扶梯踏板所受压力；通过摄像头监控扶梯运行情况。最后采集的数据和图像通过无线方式传到监控中心。同时，监控中心下发的命令也通过无线发送给无线传输终端，从而控制扶梯的运行，实现数据的双向传输。本系统设计包括软硬件系统，涉及多项技术，主要包括有嵌入式技术、传感技术、无线网络技术、无线视频技术和可视化平台设计技术。如果按物联网结构来分，它们分别属于不同的层次。
2.2数据处理系统
利用工控计算机作为系统前端，开发运行于工控计算机的图像获取及识别软件。通过摄像头采集自动扶梯乘客图像，利用深度学习技术分割出乘客图像，并利用拉东变换和表决原理中参数估计技术的霍夫变换分割出自动扶梯边缘图像。对于区域边界被噪声干扰或被其它目标遮盖而引起边界发生某些剪短的情况，具有很好的容错性和鲁棒性。
根据乘客在自动扶梯区域内的密度、乘客所在自动扶梯内的位置及乘客的姿态动作进行研判，若研判软件认为乘客有危险动作，则按照危险情况等级，控制声光报警装置对乘客进行警告。若危险等级高，则自动发出控制信号，立即减速或关停自动扶梯。利用云平台技术具有安全可靠传输，稳定、海量存储，数据管理可视化及成本低等特性，搭建服务器并开发后端软件。后端软件能够自动接收由工控计算机发送的自动扶梯运行数据，并对其进行自动存储及解析。利用JBoss技术进行后端软件的开发，并利用Hadoop架构在数据提取、变形和加载方面的天然优势，自动对运行数据进行研判。当发现有危险数据时，利用在线短信技术及长连接技术，自动提示智能安防系统的各级监管人员。
3自动扶梯的节能
3.1扶梯变频节能控制系统运行特性
扶梯变频节能控制系统具有变频运行和备用运行两种工作方式。（1）变频运行工作方式。此方式为正常工作方式,它可根据客流情况,自动变换调整运行速度,达到节能和减少磨损的效果。当位于扶梯两端的传感器检测到有乘客进入时,扶梯自动平稳地将速度提高到正常额定值(0.5m/s),快速完成运客功能。在此期间如果有乘客陆续进入,则自动复位计时延长运行时间,以保证将所有的乘客运达。当扶梯延时运行一段时间(可根据需要设定为30～180s),两端传感器一直没有探测到有乘客进入,则自动平稳地降速闲置运行,速度可根据需要设定在0.05～0.25m/s。如果扶梯闲置时间达到了5min之久,则可停止运行进入待客状态,如有乘客进入,则自动恢复运行,这样可达到最佳的节能运行方式。(此功能可通过微处理器板上的开关选定。)（2）备用工作方式。可以通过切换开关选择备用工作方式,即单速运行方式。此功能可作为应急使用,当变频器或传感器出现故障、或客流量短期增加需要连续快速运行时可保证运客功能。
3.2节能计算
普通自动扶梯进行智能化节能改进后，可以节约多少电是用户最关心的问题，究竟能节约多少电是由自动扶梯的使用情况决定的：使用率高、客流量大的自动扶梯节能效果不明显，而使用率低、客流量小的自动扶梯节能效果非常明显。改进后智能自动扶梯节能估算方法如下：(一)百货商场、购物中心等客流量大的场所在每天约10小时的运行中，约有1小时在白白的浪费电能，以一部11KW的自动扶梯为例，每年节约的电能为：365天×1小时/天×11千瓦=4015(度)，以每度电1元的价格计算，一部11KW的自动扶梯每年节约的金钱约为4015元，节电率约为10%。(二)建材市场、家具市场、宾馆等客流量小的场所整天顾客流量都不及百货商场、购物中心，自动扶梯使用率是比较低的，在每天约10小时的运行中，约有4小时在白白的浪费电能，以一部11KW的自动扶梯为例，每年节约的电能为：365天×4小时/天×11千瓦=16060(度)，以每度电1元的价格计算，一部11KW的自动扶梯每年节约的金钱约为16060元，节电率约为40%。
结语
智能自动扶梯在使用、监控、维保过程中对于外界环境、设备本身以及乘客行为的变化进行智能感知、决策判断，并进行适应性调整；针对乘客的流量监控合理优化维保周期，实现按需维保；对自动扶梯关键性能指标进行持续监测，对发生劣化的部件发出更换预警，实现预测性维护；不局限于满足标准的最低要求，通过对自动扶梯实际使用中可能存在的风险进行分析，应用更多可靠的安全功能以确保自动扶梯的安全运行；以“保留桁架”的更新改造方式让老旧自动扶梯升级换代，重新焕发出新的生命力，以确保人们的安全出行，以上都是现阶段智能自动扶梯的应用研究方向。
参考文献
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