一種基于電梯遠(yuǎn)程監(jiān)測數(shù)據(jù)采集的地鐵站電梯智慧監(jiān)管系統(tǒng)的研究與實(shí)踐

【摘要】本文分析了地鐵站電梯監(jiān)管的業(yè)務(wù)特點(diǎn)和業(yè)務(wù)需求，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種基于電梯遠(yuǎn)程監(jiān)測數(shù)據(jù)采集的地鐵站電梯智慧監(jiān)管系統(tǒng)。文章描述了平臺的功能設(shè)計(jì)和總體架構(gòu)。實(shí)踐表明，地鐵站電梯智慧監(jiān)管系統(tǒng)能有效提高軌道交通公司電梯安全監(jiān)管部門的專業(yè)化、科技化、信息化水平。軌道交通公司落實(shí)電梯安全管理責(zé)任提供幫助。

【關(guān)鍵詞】電梯;遠(yuǎn)程監(jiān)測;地鐵站;智慧監(jiān)管

1、引言

隨著社會經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展、城市化進(jìn)程的不斷加快及城市空間的不斷拓展，國內(nèi)各大城市都加快了修建地鐵的步伐，已經(jīng)逐漸構(gòu)建起以地鐵為主導(dǎo)的城市公共交通體系[1]。

根據(jù)中國城市軌道交通協(xié)會發(fā)布的《城市軌道交通2019年統(tǒng)計(jì)和分析報(bào)告》顯示，截至2019年底，中國大陸地區(qū)共有40個城市開通城市軌道交通運(yùn)營線路208條，運(yùn)營線路總長度6736.2。2019年全年累計(jì)完成客運(yùn)量237.1億人次，總進(jìn)站量為149.4億人次。

面對巨大的客流，如何有效保障地鐵站電梯設(shè)備平穩(wěn)、可靠地運(yùn)行，如何實(shí)現(xiàn)電梯的智慧監(jiān)管，是城市軌道交通公司需要考慮的問題。

2、業(yè)務(wù)特點(diǎn)

電梯作為地鐵的重要基礎(chǔ)設(shè)施之一，是地鐵通過能力的重要保障，電梯的安全穩(wěn)定運(yùn)行成為軌道交通運(yùn)營重點(diǎn)關(guān)注的對象[2]。

軌道交通公司為加強(qiáng)客運(yùn)電梯管理，投入了大量精力和成本。但是由于地鐵站內(nèi)電梯數(shù)量眾多，分布廣泛，加上管理手段缺乏，管理難度較大，管理任務(wù)艱巨。軌道交通公司電梯管理具有以下特點(diǎn)。

（1）地鐵線路長、站點(diǎn)多、區(qū)域跨度大，巡檢維保難度大

以上海市例，截止2019年底，上海市擁有運(yùn)營線路17條（含磁浮線），線路總長度705公里（含磁浮29公里），車站415座（含磁浮2座車站）。區(qū)域跨度整個上海市區(qū)，電梯分散在各個地鐵站點(diǎn)，巡檢維保管理難度大。

（2）電梯數(shù)量多、品牌多、型號多、涉及配件多，信息管理復(fù)雜

仍以上海市為例，截止2019年底，上海地鐵電梯數(shù)量近4000臺，投入使用的電梯有奧的斯、西子奧的斯、蒂森、迅達(dá)、三菱、通力、中迅等多個個品牌。涉及的電梯型號多、電梯配件多、信息管理復(fù)雜，管理難度大。加上電梯投運(yùn)時間不一，電梯臺賬信息、零配件更換信息、電梯維保信息、電梯運(yùn)維信息分散，信息獲取難，日常監(jiān)督困難。

（3）故障隱患無法及時發(fā)現(xiàn)

地鐵站內(nèi)的電梯的設(shè)備故障排查依靠人工和經(jīng)驗(yàn)，很難準(zhǔn)確定位，電梯故障隱患無法及時發(fā)現(xiàn)，故障排查不徹底。

（4）管理主體眾多，責(zé)任難以落實(shí)

電梯的運(yùn)行管理涉及政府主管部門、檢驗(yàn)檢測機(jī)構(gòu)、電梯廠商、維保廠商、業(yè)主單位、乘梯人，管理主體多，責(zé)任難以落實(shí)。

（5）管理成本方面居高不下

目前電梯的安全管理主要依靠維保人員及電梯安全保障員巡檢的方式，電梯安全保障人力成本高。每年軌道運(yùn)營公司都要組織相關(guān)人員參加相關(guān)培訓(xùn)考核和電梯安全保障工作。投入了大量的人力、物力成本。

3、相關(guān)研究

針對地鐵站內(nèi)的電梯監(jiān)管，目前國內(nèi)不少學(xué)者從不同方面都做了相關(guān)的研究。

文獻(xiàn)3的作者張緒鵬對地鐵電梯物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行了研究。提出了地鐵自動扶梯的問題主要有設(shè)備問題、缺乏有效的監(jiān)督管理評價(jià)手段、宣傳不到位等問題。并介紹了基于地鐵電梯遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的電梯物聯(lián)網(wǎng)實(shí)時監(jiān)測實(shí)踐。介紹了基于事故樹的自動扶梯的危險(xiǎn)性識別和評價(jià)的方法。

文獻(xiàn)4的作者常洪明，通過對地鐵電梯事故原因及預(yù)防性措施的研究，提出了地鐵電梯安全的問題傳遞鏈為：人為因素—機(jī)械設(shè)備因素—設(shè)備故障—事故發(fā)生[4]。

文獻(xiàn)5的作者何東山、饒美婉、農(nóng)碧林提出了地鐵自動扶梯在線監(jiān)測及預(yù)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，一定程度上實(shí)行了自動扶梯的在線監(jiān)測和預(yù)警。

文獻(xiàn)6的作者劉宏達(dá)基于物聯(lián)網(wǎng)，研究了電梯的遠(yuǎn)程控制技術(shù)。提出了物聯(lián)網(wǎng)的遠(yuǎn)程電梯控制方法。

文獻(xiàn)7研究了電梯物聯(lián)網(wǎng)的概念及發(fā)展，提出了將梯控模塊作為數(shù)據(jù)傳輸中心，將前端視頻接入和電梯運(yùn)行數(shù)據(jù)采集作為電梯網(wǎng)管，將呼梯聯(lián)動系統(tǒng)和樓宇設(shè)備對接，基于AI攝像機(jī)采集電梯實(shí)時畫面實(shí)現(xiàn)可視化管理的電梯智能化設(shè)計(jì)思路。

4、地鐵電梯監(jiān)管業(yè)務(wù)需求

地鐵站內(nèi)的電梯監(jiān)管可從軌道公司管理集團(tuán)級、運(yùn)營公司級、線路級幾個方面來分析。各層級需求如下：

（1）集團(tuán)級需求

集團(tuán)公司作為戰(zhàn)略管控中心，關(guān)注路網(wǎng)的整體運(yùn)行狀態(tài)和安全情況，關(guān)注以風(fēng)險(xiǎn)管理為核心。集團(tuán)級需求主要包括路網(wǎng)級電梯總體運(yùn)行狀態(tài)、路網(wǎng)即時的電梯狀態(tài)、故障的統(tǒng)計(jì)、跟蹤、閉環(huán)、追溯情況等。

（2）運(yùn)營公司級需求

在運(yùn)營公司級，關(guān)注以流程管理為導(dǎo)向的跨部門協(xié)同運(yùn)作機(jī)制，實(shí)現(xiàn)高效運(yùn)營管理。一是加強(qiáng)資源配置能力，對人、財(cái)、物等關(guān)鍵資源進(jìn)行統(tǒng)籌配置;二是加強(qiáng)資產(chǎn)全壽命周期管理，打通工程建設(shè)期與設(shè)備運(yùn)營期，實(shí)現(xiàn)建設(shè)期與運(yùn)營期的無縫銜接;三是針對集團(tuán)的其他綜合管理相關(guān)職能，對紀(jì)檢監(jiān)察、外事管理、法律事務(wù)、安健環(huán)、審計(jì)內(nèi)控等進(jìn)行全方位管理。

（3）線路級需求

在線路級，關(guān)注專業(yè)化操作與規(guī)范化管理。可監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)，監(jiān)控生產(chǎn)情況，檢驗(yàn)生產(chǎn)規(guī)程的執(zhí)行和遵守情況，減少安全事故。采集生產(chǎn)狀況和產(chǎn)品數(shù)據(jù)，分析設(shè)備運(yùn)行情況和規(guī)程執(zhí)行質(zhì)量。

5、功能設(shè)計(jì)

基于軌道交通公司業(yè)務(wù)需求，結(jié)合當(dāng)前技術(shù)現(xiàn)狀，地鐵站電梯智慧監(jiān)管系統(tǒng)可通過數(shù)據(jù)采集，建立軌道公司電梯主題數(shù)據(jù)倉庫。基于數(shù)據(jù)倉庫，實(shí)現(xiàn)電梯的運(yùn)行監(jiān)控。基于大數(shù)據(jù)分析，實(shí)現(xiàn)電梯的智慧監(jiān)管。

（1）實(shí)現(xiàn)基于電梯遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集

基于電梯廠家的遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電梯設(shè)備識別、設(shè)備基礎(chǔ)信息、設(shè)備實(shí)施運(yùn)行狀態(tài)信息、設(shè)備統(tǒng)計(jì)信息和設(shè)備故障與服務(wù)狀態(tài)信息的實(shí)時采集。

（2）建立軌道交通公司電梯主題數(shù)據(jù)倉庫

建立覆蓋軌道公司地鐵站所有電梯設(shè)備的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)體系，構(gòu)建統(tǒng)一的數(shù)據(jù)采集標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)管控標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、指標(biāo)體系標(biāo)準(zhǔn)。

建設(shè)全面、統(tǒng)一的電梯主題數(shù)據(jù)倉庫，構(gòu)建數(shù)據(jù)采集、存儲、整合、分析、交換和共享服務(wù)平臺，加強(qiáng)數(shù)據(jù)管理能力，提升數(shù)據(jù)應(yīng)用支撐能力，實(shí)現(xiàn)與挖掘數(shù)據(jù)價(jià)值。

（3）建立基于大數(shù)據(jù)分析的全方位監(jiān)控和配件管理平臺

基于數(shù)據(jù)倉庫進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘，為電梯的安全管理提供數(shù)據(jù)支撐。實(shí)時監(jiān)控設(shè)備當(dāng)前服務(wù)模式、實(shí)時監(jiān)控設(shè)備安全裝置動作、設(shè)備故障和服務(wù)狀態(tài)信息。

基于大數(shù)據(jù)技術(shù)，對設(shè)備故障進(jìn)行提前預(yù)警，推薦維保和更換方案。

（4）建設(shè)數(shù)據(jù)可視化分析平臺

建設(shè)數(shù)據(jù)可視化平臺，減少各部門的填報(bào)、合并報(bào)表工作量，提高報(bào)表收集、合并的效率，為管理者、決策者提供方便快捷的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和分析。

6、系統(tǒng)架構(gòu)

系統(tǒng)的總體架構(gòu)如下圖所示：

系統(tǒng)分為數(shù)據(jù)源、基礎(chǔ)設(shè)施層、數(shù)據(jù)采集平臺層、軌道交通公司電梯主題數(shù)據(jù)倉庫層、配件監(jiān)控管理平臺層和可視化分析平臺層6層。

6.1數(shù)據(jù)源層

通過電梯廠家遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)采集的電梯設(shè)備數(shù)據(jù)。包括設(shè)備識別碼、設(shè)備基礎(chǔ)信息、設(shè)備實(shí)施運(yùn)行數(shù)據(jù)、設(shè)備統(tǒng)計(jì)信息等數(shù)據(jù)。

6.2基礎(chǔ)設(shè)施層

支撐地鐵電梯智慧監(jiān)管系統(tǒng)運(yùn)行的云服務(wù)器、云存儲、通信網(wǎng)絡(luò)、操作系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫等基礎(chǔ)環(huán)境。

6.3數(shù)據(jù)采集平臺

采集設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)，以支撐業(yè)務(wù)運(yùn)行。包括數(shù)據(jù)識別碼、設(shè)備基礎(chǔ)信息、設(shè)實(shí)時運(yùn)行數(shù)據(jù)、設(shè)備統(tǒng)計(jì)信息等數(shù)據(jù)內(nèi)容。功能包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)集成、協(xié)議適配等。

6.4軌道交通公司電梯主題數(shù)據(jù)倉庫

軌道交通公司電梯主題數(shù)據(jù)倉庫包括ODS、DW、DM三部分。

ODS操作型數(shù)據(jù)存儲：可操作數(shù)據(jù)存儲區(qū)域。

DW數(shù)據(jù)倉庫層：數(shù)據(jù)的核心存儲區(qū)域，以面向主題的方式，細(xì)粒度的保存原子數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)倉庫中的數(shù)據(jù)按照數(shù)據(jù)模型分主題進(jìn)行組織和存放，包括當(dāng)期的和較長時間的歷史數(shù)據(jù)。

DM數(shù)據(jù)集市層：數(shù)據(jù)集市的數(shù)據(jù)基于數(shù)據(jù)倉庫之上進(jìn)行匯總加工而成，為最終的前端分析、報(bào)告提供支持。

6.5電梯運(yùn)行監(jiān)控與配件管理平臺

基于軌道交通公司電梯主題數(shù)據(jù)倉庫，實(shí)現(xiàn)配件監(jiān)控管理。

6.6可視化分析平臺

提供多種可視化分析。包括手機(jī)APP、PC、大屏展示、領(lǐng)導(dǎo)駕駛艙等。

7、應(yīng)用實(shí)踐

地鐵站電梯智慧監(jiān)管系統(tǒng)在某市軌道交通公司進(jìn)行了應(yīng)用實(shí)踐，取得了良好的效果。系統(tǒng)利用“云計(jì)算+物聯(lián)網(wǎng)+無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)”，加強(qiáng)電梯設(shè)備監(jiān)管與工作人員的緊密度和智能化程度;結(jié)合嵌入式系統(tǒng)、無線通信網(wǎng)絡(luò)、移動終端、短消息、互聯(lián)網(wǎng)等多種先進(jìn)的信息技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和消息傳遞的自動化，提高對異常情況的響應(yīng)速度，提高了市軌道交通公司地鐵客運(yùn)電梯的安全運(yùn)行水平。

結(jié)論：

地鐵站電梯智慧監(jiān)管系統(tǒng)是軌道交通公司強(qiáng)化電梯安全管理的重要抓手，是融合電梯安全規(guī)章制度、年檢管理、維保管理、安全員管理、統(tǒng)計(jì)報(bào)表等基礎(chǔ)管理信息及電梯運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時監(jiān)控、歷史運(yùn)行記錄查詢、故障記錄查詢等電梯安全管理信息的電梯監(jiān)管平臺。

地鐵站電梯智慧監(jiān)管系統(tǒng)可大大提高電梯安全監(jiān)管部門的專業(yè)化、科技化、信息化水平，對提升管理效率 強(qiáng)化監(jiān)督管理力度、保障電梯安全、節(jié)約維保成本開支、提高應(yīng)急救援能力等有顯著的作用。

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作者簡介：

陳秋娟（1987.10-），女，漢族，籍貫安徽淮南，工作單位：安徽內(nèi)卜勒大數(shù)據(jù)科技有限公司。職稱：中級職稱。經(jīng)濟(jì)學(xué)學(xué)士學(xué)位，研究方向：電梯市場與電梯物聯(lián)網(wǎng)。