电梯安全监测及应急救援系统设计与研究

史振秋，李希光，王晓军

（1.中邮建技术有限公司，江苏南京，210012；2.哈尔滨工大正元信息技术有限公司，黑龙江哈尔滨，150010）

0 引言

近年来随着电梯数量高速增长、使用年限增加，由于监管技术落后、弃管楼增多、维修保养不到位等原因，电梯故障频次呈明显增长态势，电梯困人、伤人事件时有发生[1]。

当前对电梯的运行安全监测手段和事故救援方面存在如下问题：

（1）缺少电子化、信息化的手段对电梯的运行状态进行实时的监测，导致电梯的故障隐患不能及时得到处理。

（2）当电梯发生事故时，相关的责任单位不能及时准确地获取现场环境信息、事故地点及附近相关单位位置信息，导致协同指挥与协同救援手段不足[2]。

（3）部分电梯井道未实现运营商通信信号加强覆盖或覆盖效果差，导致在事故救援时外部人员与电梯轿厢内被困人员沟通受阻，极大影响救援响应时间和事故救援效率。

针对上述问题，本文综合应用现代传感、无线通信、有线通信、网络安全、VPN、GIS、软件开发、数据库等综合信息化技术，研究设计了电梯安全监管及应急救援系统，实现电梯日常管理的信息化，应急救援的高效化，提高电梯运行管理和安全水平，保障人民的生命和财产安全。

1 系统功能设计与实现

■1.1 整体架构

电梯安全监管及应急救援系统技术框架如图1 所示，平台由四个层次组成，包括信息采集层、信息传输层、信息应用层和信息展示层。

图1 系统整体架构

电梯安全监管及应急救援系统以信息采集层和信息传输层作为获取信息的基础，以信息应用层作为处理信息的核心，以信息展示层作为信息沟通的媒介，实现平时电梯运行状态、轿厢基础环境、机房基础环境、维保状态信息的实时监测；战时故障电梯快速定位、音视频实时沟通、协同指挥救援。

■1.2 信息采集终端

电梯安全监管及应急救援系统运行的基础是将电梯前端有效的信息及时、准确地采集到系统中，采集硬件设备部署于电梯轿厢内、电梯轿顶和电梯机房。

电梯轿厢内采集电梯内部温度、湿度、烟雾、声音和视频信息。温度、湿度、烟雾和异常声音信息实时采集并上传。视频采用H.265 编码方式（1080P 画面码流在2Mbps 左右）进行传输，采取适时传输模式，即仅当轿厢内人员利用媒体终端向呼叫中心主动发起呼叫或指挥中心向轿厢内发起视频通话时开起视频网络传输。

电梯轿顶部署三轴加速度、平层、开关门、蹲底、冲顶等传感器，实时获取电梯运行状态和健康状态数据。

电梯机房内部署温湿度传感器和振动传感器，实时获取机房内温湿度、曳引机温度及其振动数据。

■1.3 信息传输网络

信息传输是整个流程中非常重要的环节，系统前端处在特殊的环境，电梯内部较为封闭，即使运营商进行了通讯信号覆盖，信号也不稳定。为将前端数据及时准确传输、并在应急救援时可进行稳定的音视频通话，本文设计的信息传输层的架构如图2 所示。

图2 信息传输层架构

电梯安全监管及应急救援系统前端的通信网关部署在电梯机房内，使用运营商的4Mbps 带宽的VPN 专线接入数据中心，端到端网络延时5mms 以内，保障平时前端数据安全、可靠地传输到数据中心进行处理，在应急救援时音视频信息传输的流畅。

轿厢内和轿顶设备采集的数据通过无线网桥与网关连接，机房终端设备与网关通过超五类网线互连。为保障网络的安全性，防止外部非法接入网络对数据中心进行入侵、攻击或传播病毒，在数据中心出口部署下一代防火墙。

■1.4 信息应用平台

软件平台采用B/S 架构，后端基于node.js 的koa2 开发框架，前端界面基于vue 框架，数据库采用MySql 和mongodb。

信息应用系统分为档案管理、实时监测、多媒体信息管理、维保管理、呼叫中心和应急救援6 个应用模块。实现电梯的基础档案信息录入、电梯运行状态实时监测与异常报警、轿内终端的多媒体信息管理、维保作业监督、事故应急呼叫、应急救援指挥与调度等功能。

（1）档案管理模块

本模块的功能实现基于两种方式实现，第一种方式是利用轿内终端的应用程序，在终端上录入的信息暂存在本地，通过信息传输网络自动同步到系统中；第二种方式可以在系统平台上集中录入。

电梯档案的基础信息包括电梯的类别、注册登记代码、小区/单位、地理位置信息、区域化管理标识、产权单位、安装单位、验收单位、使用单位、物业单位、维保单位、维保负责人、安装日期、验收日期等。

（2）实时监测模块

电梯安全监管及应急救援系统基于电梯前端采集的数据，进行实时监测，包括电梯运行状态（平层，开关门，蹲底，冲顶，加速度），轿厢内环境（温湿度，声音），机房内环境（温湿度，曳引机温度、振动）。

系统启动后即处于监听状态，当电梯前端设备发送数据的连接请求时，系统接受请求并创建相应的Socket 连接，等待前端设备主动上传注册数据包。注册数据包以前端硬件MAC 地址作为注册ID，具有全网的唯一性。系统检查ID 与数据库中已录入的终端信息一致时，系统将此终端加入会话列表，定时采集运行状态数据。系统将采集到的数据信息与已设定的阈值进行比较，当超出阈值时系统自动启动页面弹窗、手机短信、语音等报警模式。

（3）多媒体信息管理模块

电梯轿厢内部署媒体终端即轿内终端，平时播放电梯维修保养信息、安全常识、通知公告、天气预报、公益广告等音视频信息。应急救援时，终端成为电梯内外沟通的媒介，转换为可视对讲系统与呼叫中心及救援人员保持实时的沟通，帮助救援人员及时赶到现场，快速完成救援。

（4）维保管理模块

电梯作为日常运转强度较大的特种设备，由多个精密、易损的部件组成，按期保养对于电梯的安全使用是非常重要的工作内容。系统提供信息化手段监督维保公司保养工作情况。

系统根据已录入的电梯维保日期，以弹窗方式提前3天提示维保单位做好维保工作计划。每位维保人员配备维保终端，其到达电梯后利用便携式维保终端在轿内终端上进行签到，轿内终端将签到记录实时上传到系统中形成维保签到日志。维保终端记录整个维保过程视频画面，工作完成后通过网络上传到系统中存档备查。

（5）呼叫中心模块

基于CTI（计算机电话集成系统）、IVR（交互式自动语音应答系统）、ACD（自动呼叫分配）机制，接收并处理来自轿内终端、公共电话、实时监测模块等来源的电梯运行故障和事故报警信息。坐席接到报警后，按照规范工作流程及时创建工单并推送给相关单位进行故障的处理或实施救援。呼叫中心模块主要功能包括:工单管理、定位管理、消息推送、视频服务，该模块架构如图3 所示。

图3 呼叫中心架构

工单管理。用于提交、修改、查看工单信息。

定位管理。系统根据电梯档案中的地理位置、维保单位地址信息，快速、精准获取电梯经纬度、维保单位所处位置等信息，为故障处理或应急救援服务。

信息推送。接到呼叫后，坐席将会第一时间调取包括故障现象、电梯地理位置、电梯当前运行参数、电梯环境参数、机房环境参数信息等在内的信息形成工单，并以系统消息和文本短信方式推送给维保单位和对应维保人员。

坐席服务。提供TCP 接口给坐席客户端进行坐席的签入签出等功能实现，并且将坐席的状态向上报告给CTI 的ACD 模块。

（6）应急救援模块

应急救援模块包括多方音视频通话、远程指挥和知识库功能。

音视频通话。在应急救援时，坐席将发起包括被困人员、救援人员在内的三方音视频通话，进一步确认前方状态，安抚被困人员，帮助救援人员快速完成救援任务。

远程指挥。指挥中心大屏上实时显示现场救援视频画面、轿内视频画面，救援人员位置信息、事故电梯位置信息以地图形式实时展现，实现远程资源调度、协同指挥。

知识库。系统内录入应急预案和典型案例，自动关联并列出相似事故的案例列表，智能推送救援方案，供指挥人员和救援人员参考。

2 结论

本文设计并实现了电梯安全监管及应急救援系统，阐述了电梯信息采集终端、信息传输网络、及信息处理平台的整体技术架构。该系统已在哈尔滨市建设应用，面向社会群众和相关单位提供安全保障服务，为电梯的安全监管和协同应急救援提供有力的信息化支撑。