試論電梯門柔性防夾安全技術

張怡偉 陶銀兵 茆海洋

（1、湖州市敬業特種設備技術咨詢有限公司，浙江 湖州313000 2、湖州市特種設備檢測研究院，浙江 湖州313000）

大量高層建筑物平地而起，電梯應用范圍逐漸增多，運行過程中的安全穩定程度，直接關乎到群眾的生命安全。部分電梯門對障礙物的感知能力較弱，威脅群眾的人身安全，一旦發生事故，難以在第一時間停止電梯運行，造成無法挽回的損失。因此，相關方面的研究學者應強化對柔性防夾安全技術的研究，有效分析當前的圖像識別技術、圖像預處理技術、紅外線探測技術以及各項技術整合的柔性系統。

1 案例概述及電梯技術分析

A 市某小區內，一名男子抱3 歲幼童共乘電梯，梯門即將關閉時，幼童突然將手指伸出，放置在梯門之間。但此時的該電梯的防夾系統未能及時感測到障礙物，依舊執行關閉的動作，導致其手指被夾住，無法取出，由于手指的神經已經壞死，只能采取截肢的方式。該惡性事件發生后，相關技術人員對此電梯的防夾系統進行檢查，表明：平面光幕式防夾系統設置在電梯的轎門和層門之間的夾層中，幼童的手指目標較小，并處于系統檢測盲區，造成光幕無法及時檢測到障礙物。同時，電梯內的觸板式防夾系統在已經關閉期間，無法自動或通過人工操作下達開啟指令。另外，幼童骨頭較為脆弱，難以起到阻擋的作用，無法達至轎門反開額定阻力，導致嚴重后果產生[1]。

2 電梯門柔性防夾安全技術分析

2.1 方案提出

2.1.1 運動圖像識別檢測系統

人工智能的出現，帶動多項相關設備技術優化升級，逐漸滲透到多個領域，提高各行業以及群眾日常生活的便捷性。而從安全技術的角度而言，為群眾提供更為安全放心的生活工作環境。其中，圖像識別技術屬于當前應用較為廣泛的現代化技術之一。由于其具有實時處理、圖片清晰度高、無需直接接觸等諸多其他技術難以達到的優勢，又可將其稱之為機械視覺技術。部分電梯設計環節中，將該項探測技術應用其中，以幫助管理人員掌握電梯內的真實情況，及時發現問題，采取相應的解決措施[2]。此項技術在電梯系統中的應用，可從兩個角度分析。一方面，利用攝像裝置采集運動圖像，通過相應的算法，針對采集圖像開展降噪等處理，以實現對圖像質量的優化，提高成像的辨識度。并配以適宜的邊緣檢測技術，實現對目標物體的定位，以獲取更為準確的邊緣圖像。此外，借助序貫算法標記出獲取的圖像數據存在聯系的區域，進而設計相應的，降低客觀條件對數據完整性的影響，最終到達確定物體目標的目的，并保證數據內容的精準性；另一方面，將長度最大的邊緣的長軸中心列坐標特征和圖像的分塊統計特征，將兩者加以融合，對障礙物進行檢測。現階段可應用于圖像處理中的算法較多，基于差異化情形下，選用的算法也存在顯著不同，為電梯防夾系統的設計提供更多的可能性，因此，在系統設計階段，可將該項技術納入方案之中。

2.1.2 電梯門圖像預處理

a.均值濾波算法

均值濾波是線性濾波的一種，具體應用的方式為鄰域平均法。基礎思想為通過鄰近區域內像素點灰度平均值，取代已有圖像f（x、y）內各像素值，以（2m+1）×（2m+1）為模板，其中涵蓋（2m+1）2個像素點，具體可表示為：

b.中值濾波算法

該算辦法主要是將鄰近區域內全部像素值，根據從小至大的順序進行排列，并提取中間值，當做像素點（x、y）輸出值，以（2m+1）×（2m+10）為模板，具體可表示為：

c.高斯濾波算法

高斯濾波裝置屬于較為常見的濾波器，與上述的均值濾波同屬于線性濾波。當前主要使用在圖像處理過程中的減噪環節。高斯濾波主要有兩種形式，其一離散模板卷積，其二，傅里葉變化。具體過而言，采用加權平均的灰度值替代圖像中心像素點的 (x,y)。二維表達式為：

2.1.3 寬域立體光幕紅外檢測系統

以往應用的二維平面光幕，通常僅在電梯門的一層安裝紅外線發射裝置，而另一側設置接收裝置，若出現障礙物阻擋紅外線發射，相應的信號接收裝置會停止后續的動作，使電梯則無法關閉或者進行反開，這是因為二維平面光幕原理使然。在此安全事故中，因為紅外線的發射和接收裝置均設置在電梯的層面和轎門之間，幼童手指目標較小，紅外線檢測密度較低，導致電梯門未能及時作出反應。對此，可借助寬域立體光幕紅外檢測系統提高紅外線的探測密度。

該系統中，紅外線的發射和接收裝置可細化成兩個模塊，可以在轎門與層門之間形成密集的檢測排列陣。若將此項系統應用在電梯門中，即使是極小的障礙物，也可以正常探測到，并做出相應的動作，有助于提高電梯的運行安全。安裝此項系統，基本的紅外線探測功能也能夠保留，有助于提升障礙物的檢測效果，確保群眾的人身安全，最大限度地消除此類不良事件的發生機率。

2.1.4 柔性防夾安全系統

上述新技術均是新型的人工智能科研方向，主要優勢在于檢測覆蓋區域內無遺漏、實現智能化障礙物檢測，有效預測和避免事故問題的產生和發展，降低損失和不良影響，以保護相關設備和人員安全，但同時也存在諸多不足之處。若電梯內載客的數量較多，部分人員需要站到梯門周邊，相應的報警裝置難以及時關閉，在保證電梯運行安全的同時，會降低整體空間上的利用效率，使實際承載的人數未能達到最大值。另外，發揮檢測作用的電子設備經過長期運行需要定期檢修，而由于部分電梯缺少常規管理，導致出現故障，此方面也應是系統設計方案中需要考量的角度之一。

設計柔性電梯防夾安全系統，可有效解決上述問題，此系統應用過程中，如果幼童出現了夾在電梯的層門或者轎門間的情況，也可以保護幼童的手指和身體不受到二次傷害，并可以立即做出反應，進行反向開門操作。與觸板式防夾系統相比，主要區別在于該系統的防夾裝置未設置在電梯的層門和轎門空間范圍內，此種情況下，目標較小的障礙物，無法觸碰到防夾裝置。此類裝置基于自身特殊機械結構設計，也可以有效避免產生電梯夾住手指的問題。

2.2 備選方案對比及擇選

經由對上述三種方案的優劣勢分析比對，擇選出了較為合適、科學的系統設計方案。圖像識別檢測系統的自動化程度較高，但其檢測結果的穩定性較差，應用建設的造價較高；第二種的覆蓋范圍較廣，但同時，相應的檢測失誤率較高，系統以及管理人員難以獲取較為準確地信息；第三種，建設設計成本較低，且展現的穩定可靠程度較高，但僅能通過出廠定制的方式進行生產，不可進行加裝，實際施工較為麻煩。

通過優劣對比，柔性防夾安全系統相較于其他兩種安全技術相比，建設安裝的便捷性較低，但其整體的綜合性能較好，基于對第三種方案可靠、穩定、成本低等優勢特征的考量，其在實踐應用過程中，接受和推廣的容易度均更高，發揮實用性價值也相對更高，并非只關注智能化，對電梯的安全和現實應用價值進行弱化和忽視[3]。

3 結論

綜上所述，針對生活中出現的一些電梯安全事故，利用實例分析的方式，明確現階段電梯防夾技術存在的弊端，了解需要彌補和優化的部分。經由對現階段應用安全技術進行的考量，實施方案的設計和擇選，規劃設計出一種應用新技術，且可以發揮較高實用性價值的電梯防夾安全系統，該系統可有效避免上述類似事故的產生，值得提起重視，并進行大范圍推廣。