基于检验数据分析的电梯辅助检验软件系统研究与应用

林 娟

（福建省特种设备检验研究院，福建 福州 350008）

1 背景及意义

随着城镇化进程的不断加快和房地产业快速发展，我国在用电梯数量持续十年高速增长，电梯保有量已跃居世界第一。根据原国家质检总局的数据显示，在1980年，我国全年电梯的安装量仅为2249台，截至2015年底，全国在用电梯总数已经超过350万台[1]。如此数量巨大的电梯能否安全运行，与老百姓的日常生活息息相关，意义重大。而与之相对的是，作为确保电梯安全运行重要环节之一的检验环节，存在持证检验人数增长缓慢、检验人机数量矛盾不断尖锐的问题[1，2]。2014年1月，《中华人民共和国特种设备安全法》颁布实施，对电梯等特种设备的生产、经营、使用、检验和监督都进行了明确规定，并特别指出“国家支持有关特种设备安全的科学技术研究，鼓励先进技术和先进管理方法的推广应用”[3]。因此，如何将检验机构多年来积累的庞大检验数据进行归集整理，并通过数据分析针对每台电梯提出有针对性的检验指导性建议，对提升电梯检验效率，解决检验人机比问题意义重大。福州乘客电梯保有量和检验人机对比数据如图1所示。

图1 福州乘客电梯保有量和检验人机比

2 检验数据库建设

福建省特种设备检验研究院于2007年成立信息中心，开始使用基于OFFICE的电梯检验信息化系统。通过多年的检验实践应用，建立较为完备的电梯使用单位、维保单位的基本信息，和历年检验情况的检验数据库，是福建省电梯信息最全，归类最合理，涉及电梯安全最完整的电梯相关基础数据库[4]。此外，福建省特种设备检验研究院有机电类特种设备高级检验师5名，电梯检验师300余名，检验师均具有非常资深的电梯检验经验，通过将检验经验数字化后，在结合对现有数据信息的汇总分析，建立起使用单位数据库、维保单位数据库、设备信息数据库、历年检验情况数据库和专家经验数据库等五大基础数据库。每个数据库都有不同的数据来源、结构和检索方式，具体内容介绍如下。

2.1 使用单位数据库

主要包括单位名称、单位地址、联系人、联系电话、邮编等相关信息。从该单位电梯检验信息化系统中提取，并根据政府住建管理部门评级管理情况用特殊算法自动给每家使用单位评级。

2.2 维保单位数据库

具备资质的电梯维保单位数量较少，除基本信息外，主要是评价不同维保单位的维保质量。该系统主要参考两个方面信息开展评价：一是由监管部门发布的年度电梯施工单位等级评定情况，二是根据一线检验人员的主观评价。

2.3 设备信息数据库

主要包括电梯本体和主要零部件的品牌、型号、编号、主要运行参数等。此外，对电梯安全运行有重要影响的零部件，还建立寿命评估参数。

2.4 历年检验情况数据库

基于对近十年来历史检验信息的数字化检索，建立了对在册电梯从安装开始的历史检验情况的分析数据库，主要反映该电梯的历史检验情况。

2.5 专家经验数据库

从专业性、可描述、可学习的角度建立电梯专家经验数据库，可以将长期在一线检验的电梯专业检验人员的检验经验量化，通过算法还可以实现对报告书的自主学习，实现经验数据库的自我完善。

以上数据是福建省特种设备检验研究院多年来的积累，虽然比较全面，但是因为数据拥有不同的结构和类型，且分布在不同的数据存储位置，在超过十年的运行过程中，可能存在大量垃圾数据，并且数据比较分散和混乱，需要进行数据清理和重新归集，工作量较大。

3 诊断式数据分析算法设计

通过采取分库预算风险因子的方式，提前对各库数据运算风险因子。然后再根据每个检验项目的相关因素进行综合运算得出每个项目的风险因子。具体算法设计如下。

3.1 使用单位风险因子

使用单位的情况非常复杂，其风险因子应从两个方面决定：一是其单位本来的性质，通过采用“基于字符距离的算法”将不同使用单位根据名称自动归入机关单位、宾馆酒店、医院学校、写字楼、物业A、物业B、物业C、物业D、工厂、个人等几类，并赋予不同单位相应的安全系数；二是单位具体管理情况对单位风险因子的影响，这由具体检验人员根据历史检验情况确定。具体公式如下：

使用单位风险因子：Z1=Z11±Z12

3.2 维保单位风险因子

维保单位风险因子也由两个方面因素决定：一是由长期在一线从事电梯检验工作的检验人员综合测评得分平均得出；二是由市级以上特种设备监察机构的维保单位评级决定。具体公式如下：

维保单位风险因子：Z2=Z21±Z22

3.3 检验项目风险因子

检验项目风险因子其实是由设备零部件的风险因子决定的，因此其计算分为两个步骤：一是检索零部件使用年限、寿命、隐患等相关信息；二是从将检索到的信息，结合管理单位风险因子和维保单位风险因子带入模糊计算，最终形成检验项目的风险因子。

不同设备配件，由于其设计理念、制造厂家、制造工艺、设备成本和材质不同，其产品的特性也不同，反映到产品质量上，最简单的就是产品的有效寿命不同。此外，由于设备的维护保养，使用环境有很大不同，因此同样的设备安装在不同使用单位，给不同的企业维护，其最终的寿命也是不一样的。以上因素对检验项目所针对的风险影响很大，所以检验项目风险因子公示为：

其中：J部件是某部件的该检验项目风险系数；电梯梯龄是电梯制造安装后至今的年份；寿命是该电梯部件理论使用寿命，大部分为设计寿命，也可能因为部分部件有设计缺陷导致低于设计寿命；维保因子和管理因子为之前运算的结果，数值越低代表风险越低，对部件寿命的影响越小。

相关系数1和相关系数2是某检验项目与该部件的相关性系数，是一个在一定范围内变化的随机量。

对每个检验项目，可能有不同的n个部件与之相关，分别计算每个部件的j值，得到j项目，部件i(i=1,2，…，n)，则最终项目风险系数为j项目 = Max{j项目，部件i(i=1,2，…，n)}。

所有检验项目经过以上计算，结果输出示例如图2所示。

3.4 历年检验情况和专家经验风险因子

历年检验情况风险因子主要由两个方面因素决定：一是该电梯在历年检验中是否存在不合格记录，如果存在，该项目则为高危项目；二是同品牌型号的电梯，在历年检验过程中是否发现有出现概率较高的问题，综合统计分析，如果统计分析结果超过设定的阈值，也属于高危项目纳入重点关注。

专家经验风险因子是根据专家经验数据库生成的特殊风险因子，根据专家经验，对设定好的品牌、型号、梯龄、部件等相关参数生成合适的风险因子。

图2 检验项目计算结果

图3 报告书样式

3.5 综合分析输出

将以上五个方面风险因子综合运算，生成针对每个检验项目的风险因子，生成风险因子的报表。对风险因子超过一定阈值的，纳入电梯诊断式检验报告书。现场检验人员可以根据该报告书有针对性地开展检验工作，提升现场检验效率。报告书样式如图3的（a）（b）（c）所示。

4 功能性试验

根据以上试验，该项目对超过30家使用单位近200台电梯开展了诊断式检验分析工作，出具《电梯诊断式检测评估报告》200份，共提出导检建议303条。经现场检测确认，确实存在风险的建议98条，准确率为32.3%。同时与管理单位现场确认，在日常使用中存在问题的项目157条，准确率为51.9%。检验人员普遍认为诊断式检测评估报告确能提升现场检验针对性，提高现场检验效率。

5 结语

为解决由于人机比例不平衡而产生的用户满意度、检验效率、收费等矛盾，通过整合挖掘现有数据资源，构建相关数据库，并评估相关风险因子，最终对每个检验项目进行综合风险系数的评价。对风险较高的项目进行提示，引导电梯检验人员有针对性地开展电梯定期检验工作，提升检验效率和检验质量。特别是对一些平时不易察觉的隐性安全隐患，在开展检验之前提示，检验人员可以有针对性地安排检验方案。该项目的应用，进一步提升电梯检验检测市场潜力，提高检测效率和质量，避免电梯故障和安全隐患，减少相应经济损失。同时能在一定程度上缓解用户对检验时间不足的质疑，提升检验结论的公正性，对提升检验检测机构的形象，提高社会对检验检测机构的满意度有较大帮助，也有助于电梯使用单位规范电梯管理，提高管理效能。综上所述，该项目有较好的经济效益和社会效益。

参考文献

[1]宋广琳.电梯检验检测技术综述[J].黑龙江科技信息,2015(16):43.

[2]辛宏彬,高勇,井德强,杨新明.电梯检验检测技术综述[J].机械工程与自动化,2012(01):187-188+191.

[3]《中华人民共和国特种设备安全法》[Z].

[4]赖奇峰,江东.信息一目了然管理有序有效[N].中国质量报,2017-05-10(004).