一种基于物联网动态调度的电梯智慧维保救援路径规划系统研究

摘 要：针对我国当前电梯维保和救援调度现状进行了分析，并结合国内外相关领域的研究成果，发现现有电梯维保和救援调度技术普遍存在依赖人工判断、缺乏物联网等信息化技术的支撑等问题，难以满足大规模、多样化的维保和救援需求。基于此，开展了基于物联网动态调度的电梯智慧维保救援路径规划系统的研究设计。设计了基于物联网动态调度的电梯智慧维保救援路径规划方法，通过获取故障点的位置信息、维保人员的实时位置、日定额工作时长等数据，并调用Web Service API来实现日常维保路径的规划；设计了电梯智慧维保路径更新模型，可以根据维保人员的实时工况变更维保路径规划，确保各项维保任务能够灵活、高效且高质量地完成；设计了纳入突发应急救援任务的维保路径规划模型，以突发应急或救援任务为起始点，合理调度相关维保人员，确保及时的故障救援响应。该系统可实现维保和救援路径的合理分配和智慧优化，为电梯的安全监管和智慧运维提供有力的技术支撑。

关键词：电梯维保；物联网；动态调度；智慧运维；应急救援；路径规划

中图分类号：TP277 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2025）01-00-03

0 引 言

目前，电梯的日常维保工作模式通常为“划片区”式，即由维保公司指定固定的维保人员负责特定区域内电梯的定期（法律规定频率：15天/次）维保工作[1]。维保人员通常还兼顾着该区域内电梯的故障维修和应急救援任务。但由于维保行业人才短缺，维保企业人力资源紧张，常出现一个维保人员负责较大区域的电梯维保工作。若不能科学、合理地规划维保路径和应急救援任务，便可能出现“打卡式”维保（即到地打卡，并未认真维护保养）和应急救援响应迟缓等情况[2]。

为解决上述问题，亟需开展研究一种动态调度的电梯维保救援路径规划方法，构建基于物联网的路径规划模型[3]。该模型需实时采集故障点位置、维保人员的实时位置、工作时长等关键信息，据此进行精准的路径规划，并及时发送路径信息至维保人员。以此实现维保救援路径的合理分配和智慧优化，避免维保人力资源的浪费和救援响应滞后等问题。

1 国内外相关技术研究

目前大部分在用的电梯维保和救援调度技术严重依赖于人工判断，无法获得科学统筹的规划安排。而随着我国按需维保理念的推行，电梯的维保和救援工作向着更加灵活机动、复杂多样的方向发展，传统的基于人工经验的调度方式已难以满足大规模、多样化的维保和救援需求[4-8]，亟需构建一个科学、智慧、高效的维保和救援调度决策系统[9-10]。

目前，物联网技术在电梯领域的应用主要集中在早期识别事故隐患并提供高效的维护方案[8-11]。如美国奥的斯公司、日本的日立和三菱公司的电梯远程防控管理系统已实现了电梯运行状态的持续在线监测、故障预测预警以及数据管理等功能[12]。在国内，北京、南京、杭州、成都等城市也已经启动电梯物联网示范项目的建设，跨维保、检验和管理等部门实现了电梯智慧联合监管[13-14]。但目前物联网技术的应用主要集中在电梯数据的信息化处理方面，尚未用于电梯维保和救援调度优化方面[15]。

2 基于物联网动态调度的路径规划模型

本文旨在设计一种基于物联网动态调度的电梯智慧维保救援路径规划系统，整合包括监测模块、存储器、远程传输和处理器等物联网核心组件。首先构建基于物联网动态调度的路径规划模型。此模型在收集故障点位置信息、维保人员实时位置、日定额工作时长等信息后进行路径规划，并发送路径信息至维保人员的移动终端。此处调用高德地图所提供的Web Service API中的路径规划接口实现路径规划。Web Service API是一套以HTTP形式提供的步行、公交、驾车查询及行驶距离计算接口，能够返回JSON 或 XML格式的查询数据，用于实现路径规划功能的开发（如图1所示）。

输入待维保电梯位置信息后，系统会统计单个维保人员所管辖区域内当月的维保任务量，并自动抽取当月任务中位置相近的j个小区/楼宇，基于维保点位置信息的路线用时和维保人员日额定工作时长展开计算。其中，路径规划用时的具体计算公式见式（1）：

， T≤Te " （1）

式中：T为路径规划总用时；Te为维保人员的日定额工作时长；由高度地图路径规划API生成耗时最短的路线L，其耗时表示为TL。根据维保任务的基本情况计算维保人员当日维保任务的总耗时Tm，Tm的具体计算公式见式（2）：

...... （2）

式中：Tj为第j个维保点所需的维保时长，j∈（1， 2， ...， n）；t为单台电梯日常维保所需的时长；d1， d2， ...， dj分别表示单个维保员的维保路线中第1， 2， ...， j个维保任务中所包含的电梯数量。

当Tgt;Te时，加派备用维保人员或重新分配维保单位的维保任务，确保规划路径所用时间不超过任一维保人员的工作日额定时长。

3 基于实际工况的路径更新模型

维保人员基于上述日常维保规划路径进行维保，系统实时显示维保人员的位置信息，并且在维保人员完成一个维保任务后，向下一任务点出发前需打卡，确认此处任务已完成；系统接到维保人员任务完成打卡后，计算当前人员剩余维保任务规划用时。要注意的是，若剩余维保任务规划用时大于日定额工作时长与已完成维保任务所耗时长的差值，则加派备用维保人员或重新分配维保单位的维保任务，然后重新进行维保路径规划。

当前人员剩余维保任务规划用时的计算公式见式（3）：

（3）

式中：Tsy为剩余的维保任务规划用时；TLy为根据剩余维保任务由高德地图路径规划接口API实时生成的耗时最短路线的用时；Tmy为根据剩余维保任务的基本情况计算维保人员完成任务总耗时，Tmy的计算公式见式（4）：

......" " "（4）

式中：Tyj为第j个剩余维保点所需维保时长，j∈（1， 2， ...， n）；T为单台电梯日常维保所需的时长；dy1， dy2， ...， dyj分别表示单个维保员的维保路线中剩余的第1， 2， ...， j个维保任务中所包含的电梯数量。

判断计算的剩余维保任务规划用时是否满足Tsygt;Te-T：若满足，则加派备用维保人员或重新分配维保单位的维保任务，由系统调用高德地图重新规划剩余任务的维保路径，系统自动减少当前维保人员的当日日常维保工作任务，确保规划路径所用时间不超过任一维保人员的工作日额定时长；若不满足，则继续完成原计划的日常维保路径规划。系统可根据维保人员的实时工作情况调整路径规划策略，避免设备、交通、人员等内外因素对维保工作时长的干扰，影响当日任务的完成。

4 应急救援在路径规划模型中的实现

电梯智慧维保救援路径规划系统架构如图2所示。当电梯物联网平台接到突发电梯故障或事故报警后，系统需合理调度维保人员开展现场故障排除或救援。系统需立即重新调用路径规划接口展开路径规划；该路径规划由突发故障处理任务作为起始点（以故障排除和救援任务为重），加上剩余日常维保任务，开展新的路径规划。接到突发事故报警后剩余的维保任务规划用时的计算公式见式（5）：

" （5）

式中：Tgy为接到突发事故报警后剩余的维保任务规划用时；Tgz为突发报警事故处理所需用时；Tsy为接到突发事故报警后剩余的日常维保任务规划用时。

" （6）

式中：TgL为由高德地图路径规划API实时生成的维保人员从实时所在位置到顺序事故报警地点耗时最短的路线用时；Tgm为维保人员完成维保故障排查/事故处理总耗时；Tg为维保人员一般完成维保故障排查/事故所需时长；n为当前维保人员收到的故障排查/事故处理任务数。

若接到突发报警后剩余维保任务规划用时大于日定额工作时长与已完成维保任务所耗时长的差值，Tgygt;Te-Tw时，加派备用维保人员赶往事故/故障报警地点，原维保人员继续完成原计划的维保任务；若当前维保人员的Tgy ≤T e-Tw时，则将当前任务加入当前维保人员的剩余任务；若所选人员依然存在Tgygt;Te-Tw，则重复本步骤直到某维保人员的Tgy ≤ Te-Tw，并选择当前人员作为当前事故/故障处理人员。Tw为已完成的维保任务所耗时长，由系统根据维保人员的定位和打卡时间自动记录。

若任何维保人员当日工作量均不满足Tgy ≤ Te-Tw，系统则自动减少原维保人员即第一位接到突发事故任务的人员的当日日常维保工作任务，确保故障/事故排除时间，被减少的日常维保任务自动排入当月剩余维保日内，并按照日常维保路径规划重新计算维保路径。电梯智慧维保救援路径规划具体流程如图3所示。

5 结 语

通过对我国在用的电梯维保和救援调度现状的分析，开展基于物联网动态调度的电梯智慧维保救援路径规划系统研究，并得出以下结论：

（1）我国在用的电梯维保和救援调度技术严重依赖人工判断，难以支撑大规模、多样化的维保和救援需求，亟需建立一个科学、智慧、高效的维修调度决策系统。

（2）设计了一种基于物联网动态调度的电梯智慧维保救援路径规划方法，通过模型获取故障点位置信息、维保人员实时位置、日定额工作时长，并调用Web Service API进行路径规划，最后将路径信息发送至维保人员移动终端。

（3）设计了基于实际工况的电梯智慧维保路径更新模型，根据系统接收维保人员任务打卡数据并结合实时工况变更维保路径规划，确保高质量完成各项任务。

（4）设计了纳入突发应急救援任务的维保路径规划模型，模型以突发应急或救援任务作为起始点，合理调度相关维保人员，确保故障救援响应及时。

注：本文通讯作者为王兵。

参考文献

[1]北京市质量技术监督局.电梯维护保养规则：TSG T5002—2017 [S]. [ 出版地不详 ]：[ 出版者不详 ]，2017.

[2] 刘畅. 从检验视角探析电梯安全监管改革中的3个问题[J].中国电梯，2023，34（11）：61-63.

[3] 马岩，栗鹏举，王宇. 机场电梯物联网监控系统研究[J].民航学报，2023，7（6）：126-130.

[4] HUO Q Y， XIE Y K. Design of elevator control system based on PLC [J]. Journal of engineering mechanics and machinery， 2023， 8（4）： 45-51.

[5] LIU Q， DONG M， CHEN F F. Single-machine-based joint optimization of predictive maintenance planning and production scheduling [J]. Robotics and computer-Integrated manufacturing， 2018（51）： 238-247.

[6] MALIK M A K. Reliable preventive maintenance scheduling [J]. AIIE transactions， 1979， 11（3）： 221-228.

[7] JAYABALAN V， CHAUDHURI D. Optimal maintenance—replacement policy under imperfect maintenance[J]. Reliability engineering amp; system safety， 1992， 36（2）： 165-169.

[8] 王乐，王璇， 李菊峰， 等.数字挛生技术在电梯行业中的应用探索 [J]. 中国特种设备安全，2021，37（16）：6-11.

[9] NASRFARD F， MOHAMMADI M， KARIMI M. A petri net model for optimization of inspection and preventive maintenance rates [J]. Electric power systems research， 2023， 216： 1016.

[10] 张绪鹏.电梯智能化研究综述解决问题、应用场景、关键技术[J]. 中国特种设备安全，2023，39（1）：1-4.

[11] 刘影，赵迎龙，魏斌，等. 基于优化神经网络的电梯故障诊断系统研究[J].自动化与仪器仪表， 2022（5）： 88-92.

[12] 张庆浩，俞平，唐元晓，等. 电梯维保质量评价研究进展与趋势分析[J].中国计量大学学报，2023，34（1）：134-141.

[13]黄勤陆， 阳巍， 肖甘.物联网技术在电梯监测报警管理系统的应用[J].制造业自动化，2013，35（2）：30-33.

[14]张敏，陈春俊，黄海莲.基于物联网的电梯实时监测系统设计[J].中国测试，2012（1）：101-105.

[15] 张水兵，许景顺.电梯维保现状分析及管理改进思路[J].中国特种设备安全，2018，34（3）：50-53.