物聯網技術下的電梯信息監測改造

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摘要：目前，中國電梯產銷量占全球產銷量的2/3，電梯保有量、年產量、年增長量均為世界第一。傳統以人力巡視為主的電梯運行監測模式已經難以適應發展需要。文章概述了傳統電梯運行監測存在的問題，歸納了基于物聯網技術的電梯遠程監測帶來的積極改變，提出了上海電梯物聯網監測系統的設計和實現路徑，并對實施效果進行了分析。

關鍵詞：物聯網；電梯信息安全；檢測改造

電梯是一種關乎城市公共安全的特種設備，其產品的質量和使用安全涉及電梯的設計、制造、安裝和維護保養整個過程。作為典型的機電一體化產品，要保證電梯的正常運行，就必須定期對電梯進行日常維護保養，保證其正常、有效、安全的運行。我國對電梯維護保養實行資質許可制度。根據2014年1月1日起實施的《中華人民共和國特種設備安全法》，電梯的維護保養既可以由電梯制造單位承擔，也可以由依法取得許可的第三方維保公司承擔，負責電梯的安裝、改造和修理。承擔維保任務的單位，必須嚴格根據相關安全技術規范的要求，對電梯進行必要的維護保養，確保電梯的安全性能良好，一旦接到電梯故障通知，必須第一時間趕到故障現場，而且在維保過程中，要采取必要的救援措施和現場安全防護措施，確保現場作業安全。

1傳統電梯運行監測的問題

1.1人機不匹配

據相關統計數據，中國電梯產銷量占全球產銷量的2/3，電梯保有量、年產量、年增長量均為世界第一。作為全國改革開放的橋頭堡和排頭兵，上海電梯行業起步很早，在全國有著舉足輕重的地位。幾乎所有國際知名品牌都在上海及周邊開辦過電梯獨資或合資企業。到2013年底，在上海以及周邊地區的電梯整機制造廠家已超過百家，配套零部件工廠兩百余家，已經形成以上海為中心向江浙兩省輻射的全球最大的電梯產業集群，產能接近50×104臺，2013年產銷量達到40×104臺，產值接近1000×108元，約占整個中國電梯產銷量的70%，占全球電梯產銷量的50%。《2015年上海市特種設備安全狀況報告》顯示：截至2015年底，上海全市在用電梯達20×104余臺，居全球各大城市之首，各類電梯平均每天運送約超6000×104人次。隨著城市發展步伐的加快，上海電梯保有量還將以10%以上的速度逐年增長，保障電梯安全運行是一項十分重要而又艱巨的任務，而電梯維保則是其中的關鍵一環。電梯維保一般分為廠家維保和委托維保兩種方式。在國外，電梯的廠家維保率一般都在70%以上，而我國的這一數據恰恰相反，即便是做得較好的企業，廠家維保率也不到30%。2011年各電梯企業平均廠家維保率僅為27.67%，同比2010年提高了3.2%。截止到目前，這一問題依然沒能妥善解決，上海也不例外。電梯制造廠家的維保力量難以覆蓋所有自己生產的電梯，所以不得不將很大比例的電梯，交給專業的第三方維保公司。可即使這樣，面對迅速井噴的電梯保有量，電梯維保依然是捉襟見肘，原因主要在于電梯維保人員數量沒能實現同步增長。一份電梯行業業內的統計數據顯示，全國電梯維保企業約300家，電梯維保人員約5000人，平均每家電梯維保企業維保電梯584臺。電梯維保從業人員數量不足導致“人機不匹配問題”日益嚴重，電梯維保人員短缺和電梯數量持續快速增長的矛盾與日俱增，以人力巡視為主的傳統電梯維保模式，已經很難再繼續適應城市發展的需要。

1.2缺乏預警機制

電梯結構復雜，由上千個機械和電氣元件組成，經常大客流、滿負荷、高頻率的頻繁使用，在有些場所甚至需要24h連續運轉。隨著電梯使用年限的增加，機械磨損難以避免，零部件不斷老化，電梯的安全可靠性也會隨之下降，進而導致電梯設備故障率不斷增加，電梯安全事故風險隨之提升。與一般產品的質量問題不同，電梯的質量包括了電梯制造、電梯安裝和電梯維保三個互相獨立的環節，其中任何一個環節出現質量問題，都會最終影響電梯的安全（見圖1）。有調查顯示，在諸多導致電梯安全隱患的因素中，制造質量約占16%，安裝質量約占24%，維保和使用占比則高達60%。其中，尤以老舊電梯的維保為甚。由于上海電梯業發展起步較早，相應的老齡電梯數量也比其他城市更多。據統計數據，上海目前20年以上的電梯有1×104臺，約占整個電梯保有量的5%；15年以上的電梯2.8×104臺，約占到16%；而10年以上梯齡的6.32×104臺，占比36%（見圖2）。電梯一般10年以上，就要進行大修，15年以上往往需要更新改造；20年以上則基本上產品都已升級換代，需要更換主要零部件甚至需要更換整臺電梯。隨著“電梯老齡化”日益加劇，上海大量電梯將進入故障多發期，維保壓力與日俱增，并日趨常態化。根據相關要求，電梯應該每15天就保養一次，并建立相應日常檔案，每個季度形成一份季度報告歸檔，每年請相關檢驗部門進行一次年檢。但是，在實際操作中能真正達到上述要求的維保公司卻并不多見。尤其是住宅小區的老舊電梯維保，往往都是依靠一支筆、一張紙的方式，事中輕描淡寫地“打個勾、走過場”，事后也不錄入、歸檔，難以快速查詢、檢索和分析。更有甚者，連“走過場”的形式都免了。缺乏最基本的電梯日常運行、維護的數據采集和信息錄入，自然也就無法應用安全系統工程的原理和方法，及時識別電梯運行中可能出現的風險因素，并提出相應降低風險的對策和措施，保障電梯系統安全運行，電梯安全風險評估和預警機制只能淪為“水中花、鏡中月”。

1.3信息處理滯后

電梯安全涉及監管部門、制造廠家、維保公司和物業等不同主體。在歐美成熟市場，大多采用基于物聯網技術的電梯信息監測和安全處置模式。這種模式可以實時收集電梯生命周期內的數據信息，并在使用過程中不斷地加入相關聯的其他類型數據，進一步實現大數據的大容量、多樣性、真實性和快速性，再利用云計算、“爬蟲”等互聯網技術，進行統一的數據清洗和整理，并加以分析，比如通過電梯故障類型、頻率和零部件更換情況，預測健康狀況，評判電梯維保質量，利用這些分析結果指導后續安全監管，然后根據監管數據再來驗證大數據分析的結果，逐步形成一個持續優化的閉環，進而做到事前預警準確、事中處理有效、事后分析合理，達到提高安全管理效率、預判電梯運行故障、預防電梯安全事故的目的，真正體現“智慧監管”。相比之下，國內的傳統管理模式則存在信息獲取手段少、信息交流不充分、信息處理滯后等諸多問題。一旦發生電梯事故，通常都要經過消費者、物業公司、維保公司、監管部門、電梯制造企業等多層渠道層層傳遞信息，且容易出現信息傳遞斷層，一方面不能及時、有效對事故進行評估、處理，另一方面，也容易產生責任推諉。

2物聯網技術對傳統電梯運行監測的改造

利用物聯網技術實現對傳統電梯運行檢測模式的改造和升級，能夠實現遠程信息采集和交互，能極大地提高電梯制造商、電梯維保企業、物業、監管部門等相關方的工作效率，提升管理實效，為保證電梯安全運行打下了牢固的技術基礎。

2.1提升監測效率

布局物聯網在電梯系統中的應用，有助于推進電梯運行、維保、檢驗等實時信息的采集、分析和應對，從而掌握電梯安全管理的主動權，變“事后維修”為“事前維保”。采用電梯物聯網遠程監測技術，除了發生故障時，維修人員能夠通過電梯內傳感裝置遠程傳輸的數據，快速響應“對癥下藥”外，電梯物聯網的最大亮點還在于能向服務中心實時傳輸自己的“健康狀況”。例如，可檢測到包括電梯開關門次數、鋼絲升降次數等指標，通過這些數據分析，技術人員就能判斷這臺電梯什么時候該換哪些零部件。推動基于物聯網技術的電梯遠程信息監測和安全處置，既有利于建立以電梯制造單位為主的專業化、規模化電梯維保模式，也有利于構建基于風險防控的特種設備分類監管模式，通過遠程遙感和現場維保相結合的作業模式，實現人力資源的分配效率最大化，有效緩解維保服務人員短缺和電梯數量增長的人機不匹配問題，確保電梯運行監測可持續發展。

2.2建立預警機制

電梯物聯網的另一優勢，就是能夠通過連續不斷地監視電梯所有的關鍵運行參數，應用系統工程的原理和方法，對電梯系統中存在或潛在的危險因素進行辨識、分析和預測，進而根據評估結果，研判相應降低風險的預警機制和對策措施，建立電梯系統安全運行的最優方案。根據風險評價的結果，可以從2個方面對電梯維保著手優化維保作業：一是劃分電梯安全等級，根據等級來動態優化電梯維保間隔日期，并相應調整監測參數；二是強化故障報警機制，一旦電梯運行發生異常，電梯物聯網監測系統可以自動發出警報信號，同時向電梯服務發出中斷信號，并在系統中預警發生異常電梯的地點、異常的性質、異常的問題和電梯內乘客的狀況，及時啟動應急處理方案。通過電梯實時監控與故障報警可以達到被動維修向主動保養轉變，從年檢時的短暫檢驗向長期全過程監測轉變。

2.3提升處置效率

電梯物聯網監測系統的實施可以有效促進信息和數據交換，第一時間掌握信息、第一時間發出指令、第一時間實施救援、第一時間調查處理，有效提升了處置效率。建設基于物聯網技術的電梯遠程信息監測和安全處置系統，有助于形成從預警、報警、安全監測到應急響應的長效機制，用科技手段動態存儲設備運行數據、建立長效的基礎信息庫，便于統計、分析、查詢和對設備進行安全評級，從而提高公共場所電梯運行信息服務能力，實現有效降低設備事故的發生率，為城市高質量運行提供安全保障和技術支撐。

3各地試點推廣現狀

目前，國內在試點推廣物聯網技術對傳統電梯運行監測的改造過程中，也取得了一些成功的經驗。

4成就多方共贏生態系統的對策建議

國內外推進實施電梯物聯網遠程監測系統的經驗表明，原本分散于電梯制造企業、維保公司、物業公司、監管部門等渠道的資源能夠被有效整合、實時共享，為及時響應處置打下良好的基礎。政府監管部門、電梯生產廠家、電梯維保公司、物業公司以及業主等不同主體都能從電梯物聯網中受益，成就一個多方共贏的生態系統。一是鼓勵市場驅動。目前，電梯物聯網的推廣試點，仍以政府推動為主，用財政資金進行采購服務居多，雖然也吸引了一批電梯企業的積極參與。但是，一味依靠政府補貼的推廣模式顯然難以持續。今后，隨著社會公眾對物聯網技術的需求提升，未來電梯物聯網推廣實施應逐步由政府主導轉向市場驅動，通過合理的市場行為，讓維保公司、物業、消費者共同參與，不斷探索電梯物聯網深層次技術和高附加值利益，真正實現良性、可持續發展。二是堅持標準引領。缺乏統一物聯網標準也是該技術沒有在國內得到推廣普及的關鍵因素之一。一個新興產業的崛起，必然伴隨著充分競爭，產業鏈中的每個環節都希望能夠競逐成為市場主導者，電梯物聯網自然也不例外。當前，相關電梯生產企業紛紛跑馬圈地，致力于打造自己品牌的小型物聯網電梯信息監測系統，并努力擴大應用范圍。各地物聯網電梯信息監測系統的信息數據格式、信息通訊協議的標準各不相同，風險預警系統往往無法兼容，行業標準的規范和統一勢在必行，只有在此基礎上進行資源整合，才能更好地促進電梯行業規范可持續發展。

5結語

通過建立對全市各種電梯遠程監測系統的統一監管平臺，可以監督企業電梯遠程監測系統正常運行、收集重要的電梯運行故障信息并進行統計分析，為指導全市電梯安全工作提供依據，并通過對遠程監測系統的科學評價，引導電梯物聯網建設健康發展。

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作者：牛鋼 單位：上海市質量和標準化研究院