基于二位一體的電梯應急可視對講系統設計與實現

趙昱皓 ZHAO Yu-hao；鄭澤邦 ZHENG Ze-bang；王姿懿 WANG Zi-yi

（①西北工業大學倫敦瑪麗女王大學工程學院，西安 710129；②西北工業大學材料學院，西安710072；③河北金融學院大數據科學學院，保定 071051）

0 引言

電梯是一種特種設備，也是社會生活中常用的交通運輸工具，我們在高層居民樓、辦公樓、商場和景區都會使用電梯。據統計，我國在2020年的電梯保有量已經達到了786.55萬臺[1]，相比2019年增加了10.82%[1][2]。由于部分電梯運行時間較長，且保養維修不到位，電梯事故時有發生。部分電梯事故中還存在電線短路、斷電的情況，使電梯內部被困人員無法與外界進行交流，外部人員也無法知悉電梯內的具體情況。此外，電梯中都投放了廣告，有些是紙質廣告，有些則使用了視頻播放設備。將應急救援功能與視頻廣告設備相結合，為電梯事故救援提供了一條新思路。

1 現狀調查

通過使用互聯網查詢相關資料、問卷調查以及實地調研，發現目前使用中的電梯存在以下幾方面的情況：

1.1 維護資金來源少

電梯安全直接關系到人民眾的生命安全和生活質量，引起了政府、人民群眾和媒體的關注，各地政府已開始投入人力財力進行相關系統的建設。但是除前期投資一次性建設軟硬件系統平臺外，后期仍需投入大量的運營維護費用。單靠政府投入，資金來源單一，不利于提供持續、高質、高效的服務。

1.2 電梯應急系統缺乏雙向視頻交流功能

根據《電梯應急處置平臺技術規范》[3]，目前通用的電梯應急系統中，電梯內與外部的溝通方式以電話和單向視頻監控為主。目前市面運行的電梯應急處置平臺應用了先進的物聯網技術[4-6]，如光電傳感器、GIS地理信息等，以24小時響應的電梯應急熱線為應急救援電話，從而發揮統一指揮調度功能。而報警方式為手機電話報警或按電梯內警鈴，這兩種方式只能讓接警人員看到電梯內部，是單向視頻，被困業主無法實現與救授人員或接警人員的雙向視頻溝通。

1.3 電梯內通信信號差

多數電梯內手機信號差，也沒有無線網絡網絡信號，只能通過應急報警按鈕及擴音器與外界溝通，電梯內外信息交流有一定障礙，被困時無法及時與外界溝通。

1.4 應急救援裝置設備陳舊老化

目前多數電梯內的應急救援裝置只有一個警鈴和一個攝像頭，并無其他設施，而且由于平時維護不到位，部分攝像頭或物業的監控設備已損壞，無法提供有效服務。

1.5 電梯轎廂內廣告位的有效使用率偏低

電梯墻壁一般掛3-6塊框架廣告（見圖1），占據了較多墻壁空間，并且工作人員需要實地更換廣告圖片。即使一些小區使用的是視頻廣告機，由于沒有聯網，工作人員也需要到終端拷貝視頻文件。兩種廣告方式均存在浪費人力，更換成本高等問題。

圖1 電梯內部廣告現狀

2 需求分析

根據調研及現狀分析，系統建設的需求分析按業務類別分為三個方面：電梯應急處理視頻對講業務需求、廣告發布與播放業務需求、系統管理業務需求。

2.1 電梯應急處理視頻對講

電梯內人員通過電梯轎廂內安裝的視頻呼叫終端設備，能主動發起視頻對講呼叫，電梯應急處理中心能接受視頻呼叫；多人同時呼叫智能排隊管理；視頻呼叫終端提供無線網絡熱點功能；視頻呼叫終端能按管理后臺的配置計劃播放視頻、圖片、文字、聲音等素材；視頻呼叫終端設備運行狀態監控。

2.2 廣告發布與播放業務需求

提供廣告素材管理、廣告節目制作、廣告素材發布、廣告節目審核、廣告業務記錄、廣告節目播放等功能。

2.3 系統管理業務需要

提供小區、電梯、視頻終端、廣告公司等相關機構的信息管理，提供相關人員的用戶管理、權限管理等功能，提供相關操作日志的管理功能。

3 總體設計

3.1 系統功能設計

根據需求分析，系統總體功能由三部分組成，分立三個子系統（見圖2）。三個子系統統一規劃，每個子系統下設不同模塊，分別完成各自功能，最終實現電梯應急與廣告發布的業務功能。

圖2 系統總體功能設計

3.2 軟件架構設計

在軟件架構設計時，充分考慮子系統分工負責又實時共享的特點進行統一控制。子系統共用底層數據庫，保證各類數據、各個功能模塊的實時無成本共享。如電梯應急處置時需要為用戶播放指導視頻，廣告信息播放時也需要播放視頻，二者可共用同一套視頻播放軟件，只需將應急播放的優先級提升即可。（圖3）

圖3 軟件架構設計

3.3 網絡架構設計

根據目前的網絡技術現狀，后臺服務器與視頻終端通過互聯網進行連接，電梯內部安裝隨行網線，子系統共用視頻終端廣告播放設備、網絡通信線路和底層信息數據服務器，要求視頻終端配置攝像頭和無線熱點。系統網絡架構如圖4所示。

圖4 系統網絡架構設計

4 詳細功能設計

4.1 電梯應急處置視頻對講

電梯應急可視對講主要解決目前電梯內無法與外界視頻對講的問題，在電梯轎廂內部安裝視頻呼叫終端設備，配置帶有攝像頭、麥克風、無線網絡熱點功能及可充電電池的安卓系統平板電腦（以下簡稱呼叫終端），呼叫終端通過有線或無線網絡與物業公司、電梯應急處置平臺、電梯維保公司進行呼叫救援，如果當地已經建設電梯應急處置平臺，則視頻呼叫可直接接入現有平臺（見圖5）。

圖5 電梯應急可視對講呼叫網絡流程

電梯應急處置視頻對講主要提供以下功能：一是視頻呼叫與對講功能，一旦發生被困，可及時發起視頻呼叫請求應急救援；二是等待救援過程中，應急處置中心可播放安撫視頻，緩解被困人員焦急心情；三是播放事故處置教程視頻，指導被困人員自我解救；四是提供電梯內的無線網絡熱點，在無手機信號的情況下，被困人員也可及時連接無線網絡與外界溝通。

4.2 廣告發布與播放

廣告視頻發布與播放功能主要為廣告商提供廣告管理、廣告發布、廣告審核、廣告統計功能，方便廣告商遠程管理電梯樓宇廣告。

4.2.1 素材管理

主要對廣告內容，包括視頻、圖片、文字等內容在線上傳、刪除，實現對終端屏幕播放資源的管理。每一個廣告素材上傳時都需要記錄基本信息，可以將存儲在本地電腦圖片、視頻音樂、文稿上傳至廣告發布系統。

圖6 廣告素材上傳界面

4.2.2 發布與統計

廣告發布者可在系統中選擇廣告素材，并設置發布時間、發布范圍、發布頻率，提交物業公司審核（圖7），同時系統進行統計。發布頻率能夠實現不同周期（年、月、周、天），不同播放時間（5秒、10秒、15秒、30秒）的節目播放安排。此外，系統支持節目的循環、插播、指定次數播放、預約播放等操作，廣告的播放位置可選。

圖7 廣告發布界面

4.2.3 廣告接收與發布

廣告審核通過后，視頻終端會自動下載廣告素材，并根據廣告發布設置的播放策略播放節目。下載后按文件大小進行校驗，如不符合標準，重新下載。廣告發布完成后，視頻終端回饋發布信息。發布失敗會提供重新發布功能，若失敗達到3次，則該素材進入故障列表提示。

5 運營方案建議

本平臺的建設與運行不僅需要前期軟件硬件設備投入，而且要考慮后期的設備更新維護費用、網絡費用等，需要持續不斷的投入。

綜合各方面的因素，建議采用第三方公司投入建設及維護資金模式，從廣告收入中收回投資，物業公司享受小部分收益且不用投入資金，業主免費享受電梯視頻對講服務。政府不需投入資金。

6 優點與創新點分析

6.1 優點

①提出電梯應急處理視頻對講與廣告發布結合的系統建設解決方案，充分實現資源共享，降低成本投入。

②提出系統建設及運營費用由第三方公司承擔的運營模式，在政府、物業和業主均未增加額外支出的情況下，仍能提高業主服務質量，提升人民滿意度。

③實現電梯被困人員與外界救援人員的視頻對講與視頻指導，提高救援效率，安撫被困人員緊張情緒。

6.2 創新點

①為人民群眾乘梯安全提供保障。

一是電梯內增加了視頻對講功能，被困人員可及時看到外界情況，給予很大的心理安慰；

二是利用廣告媒體的網絡線路，可提供電梯內的無線網絡熱點，在無手機信號的情況下，被困人員也可及時與外界溝通；

三是電梯內置的視頻終端平時可發布廣告信息，廣告收入能為電梯應急處置提高穩定可持續的資金保障；

四是廣告公司的媒體發布，提高廣告公司和物業對電梯應急設備終端屏幕、網絡線路運行維護的積極性，為系統平臺穩定運行提供保障。

②提高廣告媒體經營效益。

一是增加了視頻廣告屏幕數量，并相應增加收入，在政府、物業、廣告商三方共同努力下，以電梯應急為主旨的電梯轎廂終端屏幕會得到大力推廣，閑置時間完全可用于廣告播放，視頻廣告的收益遠大于目前的紙質廣告，可增加廣告收入；

二是減輕視頻廣告進入電梯轎廂的難度，整體平臺提供廣告業務合作、廣告發布、物業審核、廣告費在線結算功能，廣告商只要與物業公司洽談達成一致，后續流程全部在系統中完成；

三是減少廣告商發布廣告的成本，電梯轎廂終端聯網后，廣告商直接可以后臺發布廣告，不用員工進行現場投入廣告；

四是提高廣告多樣性，由于廣告素材更換方便，可隨時更換視頻、圖片等多種多樣的廣告素材，為客戶提供多樣性的廣告方案，進而提高廣告收入。

7 未來研究方向

電梯安全涉及到千家萬戶的群體利益與每家每戶的個體利益，電梯樓宇的廣告收效也是物業和廣告公司關注的焦點。本方案只是針對電梯轎廂視頻設備的充分利用提出了一種新思路，另外還有許多問題亟待解決，如與電梯物聯網、智慧社區、智能家庭等先進系統的結合，它們將會帶來更大的發展空間，需要進一步深入研究。

8 結論

本方案可充分發揮電梯轎廂廣告資源優勢，吸引廣告公司投入軟硬件，同時為提升電梯安全和業主生活質量提供設備保障，降低政府投入，實現業主、物業公司、廣告公司和政府的四方共贏。