物联网技术下的电梯信息监测改造

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摘要：目前，中国电梯产销量占全球产销量的2/3，电梯保有量、年产量、年增长量均为世界第一。传统以人力巡视为主的电梯运行监测模式已经难以适应发展需要。文章概述了传统电梯运行监测存在的问题，归纳了基于物联网技术的电梯远程监测带来的积极改变，提出了上海电梯物联网监测系统的设计和实现路径，并对实施效果进行了分析。

关键词：物联网；电梯信息安全；检测改造

电梯是一种关乎城市公共安全的特种设备，其产品的质量和使用安全涉及电梯的设计、制造、安装和维护保养整个过程。作为典型的机电一体化产品，要保证电梯的正常运行，就必须定期对电梯进行日常维护保养，保证其正常、有效、安全的运行。我国对电梯维护保养实行资质许可制度。根据2014年1月1日起实施的《中华人民共和国特种设备安全法》，电梯的维护保养既可以由电梯制造单位承担，也可以由依法取得许可的第三方维保公司承担，负责电梯的安装、改造和修理。承担维保任务的单位，必须严格根据相关安全技术规范的要求，对电梯进行必要的维护保养，确保电梯的安全性能良好，一旦接到电梯故障通知，必须第一时间赶到故障现场，而且在维保过程中，要采取必要的救援措施和现场安全防护措施，确保现场作业安全。

1传统电梯运行监测的问题

1.1人机不匹配

据相关统计数据，中国电梯产销量占全球产销量的2/3，电梯保有量、年产量、年增长量均为世界第一。作为全国改革开放的桥头堡和排头兵，上海电梯行业起步很早，在全国有着举足轻重的地位。几乎所有国际知名品牌都在上海及周边开办过电梯独资或合资企业。到2013年底，在上海以及周边地区的电梯整机制造厂家已超过百家，配套零部件工厂两百余家，已经形成以上海为中心向江浙两省辐射的全球最大的电梯产业集群，产能接近50×104台，2013年产销量达到40×104台，产值接近1000×108元，约占整个中国电梯产销量的70%，占全球电梯产销量的50%。《2015年上海市特种设备安全状况报告》显示：截至2015年底，上海全市在用电梯达20×104余台，居全球各大城市之首，各类电梯平均每天运送约超6000×104人次。随着城市发展步伐的加快，上海电梯保有量还将以10%以上的速度逐年增长，保障电梯安全运行是一项十分重要而又艰巨的任务，而电梯维保则是其中的关键一环。电梯维保一般分为厂家维保和委托维保两种方式。在国外，电梯的厂家维保率一般都在70%以上，而我国的这一数据恰恰相反，即便是做得较好的企业，厂家维保率也不到30%。2011年各电梯企业平均厂家维保率仅为27.67%，同比2010年提高了3.2%。截止到目前，这一问题依然没能妥善解决，上海也不例外。电梯制造厂家的维保力量难以覆盖所有自己生产的电梯，所以不得不将很大比例的电梯，交给专业的第三方维保公司。可即使这样，面对迅速井喷的电梯保有量，电梯维保依然是捉襟见肘，原因主要在于电梯维保人员数量没能实现同步增长。一份电梯行业业内的统计数据显示，全国电梯维保企业约300家，电梯维保人员约5000人，平均每家电梯维保企业维保电梯584台。电梯维保从业人员数量不足导致“人机不匹配问题”日益严重，电梯维保人员短缺和电梯数量持续快速增长的矛盾与日俱增，以人力巡视为主的传统电梯维保模式，已经很难再继续适应城市发展的需要。

1.2缺乏预警机制

电梯结构复杂，由上千个机械和电气元件组成，经常大客流、满负荷、高频率的频繁使用，在有些场所甚至需要24h连续运转。随着电梯使用年限的增加，机械磨损难以避免，零部件不断老化，电梯的安全可靠性也会随之下降，进而导致电梯设备故障率不断增加，电梯安全事故风险随之提升。与一般产品的质量问题不同，电梯的质量包括了电梯制造、电梯安装和电梯维保三个互相独立的环节，其中任何一个环节出现质量问题，都会最终影响电梯的安全（见图1）。有调查显示，在诸多导致电梯安全隐患的因素中，制造质量约占16%，安装质量约占24%，维保和使用占比则高达60%。其中，尤以老旧电梯的维保为甚。由于上海电梯业发展起步较早，相应的老龄电梯数量也比其他城市更多。据统计数据，上海目前20年以上的电梯有1×104台，约占整个电梯保有量的5%；15年以上的电梯2.8×104台，约占到16%；而10年以上梯龄的6.32×104台，占比36%（见图2）。电梯一般10年以上，就要进行大修，15年以上往往需要更新改造；20年以上则基本上产品都已升级换代，需要更换主要零部件甚至需要更换整台电梯。随着“电梯老龄化”日益加剧，上海大量电梯将进入故障多发期，维保压力与日俱增，并日趋常态化。根据相关要求，电梯应该每15天就保养一次，并建立相应日常档案，每个季度形成一份季度报告归档，每年请相关检验部门进行一次年检。但是，在实际操作中能真正达到上述要求的维保公司却并不多见。尤其是住宅小区的老旧电梯维保，往往都是依靠一支笔、一张纸的方式，事中轻描淡写地“打个勾、走过场”，事后也不录入、归档，难以快速查询、检索和分析。更有甚者，连“走过场”的形式都免了。缺乏最基本的电梯日常运行、维护的数据采集和信息录入，自然也就无法应用安全系统工程的原理和方法，及时识别电梯运行中可能出现的风险因素，并提出相应降低风险的对策和措施，保障电梯系统安全运行，电梯安全风险评估和预警机制只能沦为“水中花、镜中月”。

1.3信息处理滞后

电梯安全涉及监管部门、制造厂家、维保公司和物业等不同主体。在欧美成熟市场，大多采用基于物联网技术的电梯信息监测和安全处置模式。这种模式可以实时收集电梯生命周期内的数据信息，并在使用过程中不断地加入相关联的其他类型数据，进一步实现大数据的大容量、多样性、真实性和快速性，再利用云计算、“爬虫”等互联网技术，进行统一的数据清洗和整理，并加以分析，比如通过电梯故障类型、频率和零部件更换情况，预测健康状况，评判电梯维保质量，利用这些分析结果指导后续安全监管，然后根据监管数据再来验证大数据分析的结果，逐步形成一个持续优化的闭环，进而做到事前预警准确、事中处理有效、事后分析合理，达到提高安全管理效率、预判电梯运行故障、预防电梯安全事故的目的，真正体现“智慧监管”。相比之下，国内的传统管理模式则存在信息获取手段少、信息交流不充分、信息处理滞后等诸多问题。一旦发生电梯事故，通常都要经过消费者、物业公司、维保公司、监管部门、电梯制造企业等多层渠道层层传递信息，且容易出现信息传递断层，一方面不能及时、有效对事故进行评估、处理，另一方面，也容易产生责任推诿。

2物联网技术对传统电梯运行监测的改造

利用物联网技术实现对传统电梯运行检测模式的改造和升级，能够实现远程信息采集和交互，能极大地提高电梯制造商、电梯维保企业、物业、监管部门等相关方的工作效率，提升管理实效，为保证电梯安全运行打下了牢固的技术基础。

2.1提升监测效率

布局物联网在电梯系统中的应用，有助于推进电梯运行、维保、检验等实时信息的采集、分析和应对，从而掌握电梯安全管理的主动权，变“事后维修”为“事前维保”。采用电梯物联网远程监测技术，除了发生故障时，维修人员能够通过电梯内传感装置远程传输的数据，快速响应“对症下药”外，电梯物联网的最大亮点还在于能向服务中心实时传输自己的“健康状况”。例如，可检测到包括电梯开关门次数、钢丝升降次数等指标，通过这些数据分析，技术人员就能判断这台电梯什么时候该换哪些零部件。推动基于物联网技术的电梯远程信息监测和安全处置，既有利于建立以电梯制造单位为主的专业化、规模化电梯维保模式，也有利于构建基于风险防控的特种设备分类监管模式，通过远程遥感和现场维保相结合的作业模式，实现人力资源的分配效率最大化，有效缓解维保服务人员短缺和电梯数量增长的人机不匹配问题，确保电梯运行监测可持续发展。

2.2建立预警机制

电梯物联网的另一优势，就是能够通过连续不断地监视电梯所有的关键运行参数，应用系统工程的原理和方法，对电梯系统中存在或潜在的危险因素进行辨识、分析和预测，进而根据评估结果，研判相应降低风险的预警机制和对策措施，建立电梯系统安全运行的最优方案。根据风险评价的结果，可以从2个方面对电梯维保着手优化维保作业：一是划分电梯安全等级，根据等级来动态优化电梯维保间隔日期，并相应调整监测参数；二是强化故障报警机制，一旦电梯运行发生异常，电梯物联网监测系统可以自动发出警报信号，同时向电梯服务发出中断信号，并在系统中预警发生异常电梯的地点、异常的性质、异常的问题和电梯内乘客的状况，及时启动应急处理方案。通过电梯实时监控与故障报警可以达到被动维修向主动保养转变，从年检时的短暂检验向长期全过程监测转变。

2.3提升处置效率

电梯物联网监测系统的实施可以有效促进信息和数据交换，第一时间掌握信息、第一时间发出指令、第一时间实施救援、第一时间调查处理，有效提升了处置效率。建设基于物联网技术的电梯远程信息监测和安全处置系统，有助于形成从预警、报警、安全监测到应急响应的长效机制，用科技手段动态存储设备运行数据、建立长效的基础信息库，便于统计、分析、查询和对设备进行安全评级，从而提高公共场所电梯运行信息服务能力，实现有效降低设备事故的发生率，为城市高质量运行提供安全保障和技术支撑。

3各地试点推广现状

目前，国内在试点推广物联网技术对传统电梯运行监测的改造过程中，也取得了一些成功的经验。

4成就多方共赢生态系统的对策建议

国内外推进实施电梯物联网远程监测系统的经验表明，原本分散于电梯制造企业、维保公司、物业公司、监管部门等渠道的资源能够被有效整合、实时共享，为及时响应处置打下良好的基础。政府监管部门、电梯生产厂家、电梯维保公司、物业公司以及业主等不同主体都能从电梯物联网中受益，成就一个多方共赢的生态系统。一是鼓励市场驱动。目前，电梯物联网的推广试点，仍以政府推动为主，用财政资金进行采购服务居多，虽然也吸引了一批电梯企业的积极参与。但是，一味依靠政府补贴的推广模式显然难以持续。今后，随着社会公众对物联网技术的需求提升，未来电梯物联网推广实施应逐步由政府主导转向市场驱动，通过合理的市场行为，让维保公司、物业、消费者共同参与，不断探索电梯物联网深层次技术和高附加值利益，真正实现良性、可持续发展。二是坚持标准引领。缺乏统一物联网标准也是该技术没有在国内得到推广普及的关键因素之一。一个新兴产业的崛起，必然伴随着充分竞争，产业链中的每个环节都希望能够竞逐成为市场主导者，电梯物联网自然也不例外。当前，相关电梯生产企业纷纷跑马圈地，致力于打造自己品牌的小型物联网电梯信息监测系统，并努力扩大应用范围。各地物联网电梯信息监测系统的信息数据格式、信息通讯协议的标准各不相同，风险预警系统往往无法兼容，行业标准的规范和统一势在必行，只有在此基础上进行资源整合，才能更好地促进电梯行业规范可持续发展。

5结语

通过建立对全市各种电梯远程监测系统的统一监管平台，可以监督企业电梯远程监测系统正常运行、收集重要的电梯运行故障信息并进行统计分析，为指导全市电梯安全工作提供依据，并通过对远程监测系统的科学评价，引导电梯物联网建设健康发展。

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作者：牛钢 单位：上海市质量和标准化研究院