电梯应急救援处置服务平台设计与应用*（安全）

                李  娟¹，李  磊²，郭新鹏¹，刘丽梅¹，房建斌³

（1．山东省标准化研究院，山东济南250014；2．山东省射频识别应用工程技术研究中心有限公司，山东济南250014；3．济南市特种设备检验研究院，山东济南250002）

摘要：针对电梯安全事故救援问题，研究提出了电梯安全应急救援处置服务平台技术架构。该平台综合利用物联网、网格、GIS、智能终端等技术，基于．Net开发框架体系、B/S架构，实现电梯及应急救援网格化管理、电梯故障实时监测报警、电梯应急救援指挥调度等平台关键功能。目前该平台已在济南市建设运行，依托平台实现了三级应急救援响应。通过实际应用效果来看，平台的技术与功能架构具有较强的可复用性，有利于整体技术方案的快速推广。

关键词：电梯；安全；应急救援；平台

中图分类号：X928  doi：10.11731/j.issn.1673-193x．2016. 05. 023

0  引言

    电梯是一类重要的机电类特种设备，是八大类特种设备中与百姓最为贴近的设备，与国民经济发展、社会生产生活、公共安全等息息相关。随着我国城镇化进程的加快，电梯已成为高层建筑和公共场所不可或缺的垂直交通工具。截至2014年底，全国在用电梯359. 85万台。

    电梯作为一种包括机械及电气部件的特种机电设备，随着数量的快速增加以及频繁使用，不可避免地会发生各种运行故障，引发困人、伤人等安全事故。2014年全国发生电梯事故95起，占所有特种设备事故的33. 57%。

    电梯故障和困人事故产生的社会影响大，政府及人民群众对电梯应急救援工作提出了更高要求。但目前，在电梯安全管理与应急救援方面，还存在以下问题：

    1)电梯发生故障或事故时，相关单位不能及时、准确获知有关信息，对于救援方法的判断存在不全面的地方，影响救援的效率和效果。

    2)在获知电梯故障时，不能根据掌握电梯的地理位置及分布情况、救援机构的地理位置等，及时调度就近力量展开救援，导致应急救援响应滞后、救援不力。

    针对上述电梯安全应急救援的问题，提出了建立以电梯应急救援处置服务平台为重要组成部分与技术支撑的城市电梯应急救援体系。提出建立物联网技术电梯监管系统，实现电梯状态远程监控、及时报警救援和维保、检验等工作的信息化管理，大力提高电梯安全管理的效率和科学化水平。

    本文综合应用物联网、网络、GIS、智能终端等技术，研究设计电梯应急救援处置服务平台，将电梯物联网监控与电梯应急救援系统实现集成，为实现电梯应急救援的快速化、高效化和信息化，为公共安全和社会和谐发展提供技术支撑。

1  平台总体技术框椠设计

    电梯应急救援处置服务平台技术框架如图1所示，实现了包括感知层、资源层、传输层、支撑层、应用层、表现层、用户层的分布式架构。

    电梯应急救援处置服务平台以．NET为基础框架，以B/S为架构，封装界面组件库、jsp标签库（包括参数标签、树形展示标签、校验标签等）。

    平台基于SQL Server数据库，为了兼顾多种平台的数据交互，引入了WCF分布式通信框架，支持大数据、大并发的同时，支持Json、Xml、Html、二进制流等通用数据格式，保证系统之间数据的互联互通。

    平台通过模块化的通用组件，实现组织机构管理、用户管理、角色管理、资源管理、菜单管理、单点登录、权限管理、文件管理、参数字典管理、界面组件库等基础支撑模块。

    业务系统与应用支撑平台运行于Web应用服务器：WebSphere、WebLogic、Tomcat等，实现应急救援的应用功能。

    用户层面，电梯使用单位、维保单位、救援机构、检验单位、监管部门、公众等用户，通过移动端、Internet等接入方式，获取应用及信息服务。

    在平台建设过程中，建立信息安全保障体系、标准规范体系，确保平台建设的通用性、可靠性、安全性、快速复用性。

2  平台功能设计与实现

    电梯应急救援处置服务平台包括：电梯综合信息管理、数据采集、监测报警、呼叫中心、指挥救援等平台子系统，实现电梯基础信息与地理信息采集、汇聚与管理、电梯故障实时监测与报警、电梯应急呼叫、电梯应急救援指挥与调度等功能。如图2所示。

2.1  综合管理系统

    综合管理系统是实现平台功能的基础信息来源，平台对外与特种设备监察系统、检验系统等实现对接，获取电梯基本档案信息；对内与数据采集系统、监测报警系统、呼叫系统等子系统数据对接，获取电梯业务单位信息、电梯专家信息库、电梯业务信息（制造、维保、检验、监管）、电梯地理信息管理、电梯故障与事故信息等信息管理。

    在与其他系统进行数据接口对接时，以电梯的注册登记代码作为索引，将电梯的制造、使用、维保、检验等数据实现关联，并通过数据校验匹配算法确保不同来源数据的可靠和准确，从而形成完备、完善的电梯综合基础档案。

2.2  数据采集系统

    数据采集系统主要实现电梯基本信息采集、地理信息采集、地理位置标注、网格管理等功能。

    数据采集系统功能的实现基于智能终端应用程序，采集的数据内容可以暂存到智能终端批量上传，也可以在数据采集过程中通过无线网络、移动通信网络实时传至平台。系统功能如图3所示。

    电梯数据采集完成以后，对电梯坐标、使用单位坐标、救援单位坐标进行地图标注，同时形成详细的电梯信息，包括：电梯注册登记代码，电梯所在单位行政区划、地址，电梯所在具体楼宇位置信息，电梯产权单位，电梯所在小区名称，电梯内部编号，电梯使用场所类别（如宾馆饭店、医院、住宅小区等），电梯分类，电梯安装单位，电梯安装日期，电梯坐标（即电梯的经纬度信息）等。

    为了保证电梯的快速救援和快速反应，保证救援人员在电梯发生故障以后，能够30分钟内到达现场。基于此目标，对全市的电梯进行网格化管理。网格划分时，为进一步提升救援的时效性，以某救援单位或机构所在位置为圆心，以该救援机构能10分钟内能到达的位置为半径，为该救援机构分配其所负责的电梯，一旦发生电梯故障或事故，优先调度该电梯所在网格范围内的救援单位。

2.3  监测报警系统

    据统计，电梯多发故障为溜梯或不平层故障、电梯困人、电梯停电、电梯超速、电梯蹲底或冲顶等，是电梯安全监测的关键点。因而，监测报警系统重点对上述电梯故障进行实时监测，在监测到电梯故障或事故时启动实时报警功能。

    监测报警系统的功能基于物联网技术的实现框架如图4所示，传感器采集电梯运行状态，电梯数据采集与处理终端是实现电梯状态与故障监测的核心部件，基于嵌入式技术研发，对传感器传输的数据进行信息处理、故障判断，实现电梯故障监测、报警的主要功能；具有视频监控、多媒体播放，支持2 G/3G等移动通信以及无线通信等数据传输功能，是辅助救援功能实现的基础支撑。

    监测报警系统主要功能描述如下：

    1)状态监测。当前利用物联网技术实现电梯状态监测的实现方式主要有两种，一是通过与电梯主控制器通讯获得，二是利用独立传感器方式进行信号获取。本系统采用独立传感器的方式，通过在电梯上安装红外、光电、磁电等不同类型的传感器，获取电梯的运行状态信息，作为故障诊断的基础。该方式可解决目前各电梯制造厂家的通讯协议没有公开的问题，通用性更强。其中：红外传感器主要采集电梯轿厢内是否有乘客，灵敏度3 300 v/w；基于霍尔效应的磁电传感器主要采集电梯轿厢开关门状态信息，灵敏度：60~ 100安培匝；光电传感器主要采集电梯运行方向、运行速度、运行楼层等电梯运行状态信息，感知距离达50 cm。

    2)电梯故障诊断。基于采集的电梯各种状态信号，根据电梯安全运行逻辑和技术检验专业知识并结合自然人乘坐电梯的基本习惯，设定电梯故障判断逻辑，主要判别以下故障冲顶、蹲底、非平层停梯、开门行梯、超速、困人等。如电梯超速这一故障，其故障诊断逻辑可设定为：电梯运行速度超出其额定运行速度的1.2倍。

    3)实时报警。监测到电梯故障或事故信息时，利用移动通信链路，自动启动短信、语音等报警模式，接入呼叫中心系统，以安排处置故障或救援。若电梯所在地区未建设统一的电梯救援呼叫中心，利用监测报警系统可直接将报警信息以短信或电话的方式通知电梯使用单位或维保单位的安全管理人员。

    4)辅助救援管理。系统利用电梯数据采集与处理终端提供的视频监控、多媒体播放等功能，可获取电梯内的实时信息，若发生困人事故时，还可实现与被困人员的即时沟通、安抚，提高救援的时效性。同时，所采集的视频等信息可作为后续事故调查处理、故障数据分析等的重要数据来源。

2.4  呼叫中心系统

    呼叫中心系统主要接收来自于个人电话呼叫、监测报警系统的自动报警等来源的电梯安全故障和事故报警，以统筹安排救援力量，实现高效救援。呼叫中心系统的主要功能包括：呼叫接入管理、电梯与救援力量定位、救援信息推送、呼叫处置过程管理。

    1)呼叫接人管理。该功能基于现代通讯与CT1（Computer Telephony Integration，计算机电话集成）平台，采用IVR（Interactive Voice Respons，自动语音应答）、ACD（Automatic Call Distribution，自动呼叫分配）机制，同时处理大量各种不同的电话呼入和呼出业务与服务。

    2)电梯与救援力量定位。接到故障救援电话后，按照求救人提供的电梯唯一编号信息、设备使用地点、使用管理责任单位等信息查询到电梯的参数信息、地理位置信息、维保单位信息及就近救援站点的信息。

    3)救援信息推送。根据定位到的电梯、救援力量的信息，确定最优化的救援方案，形成包含发生故障的电梯地理位置、电梯技术参数等在内的救援调度信息，以短信推送、电话通知等方式，启动救援流程。

    4)呼叫处置过程管理。实现从报警到指挥阶段再到救援结束，各个环节都有详细的日志信息记录，记录包含电梯故障类型、接警时间、救援耗时、电话接听员姓名、拨打电话人员姓名及其联系方式、电梯唯一标识号信息、电梯准确位置、救援人员姓名、所属单位、联系方式等信息，便于随时查看和追溯。

2.5指挥救援系统

    指挥救援系统是是电梯安全系统的最重要一环，主要实现：现场救援、救援过程管理、远程指挥、救援过程管理、救援评价与反馈等功能。

    1)现场救援。现场救援依托智能终端应用程序实现，主要包括：救援路线导航、电梯档案查询、救援情况现场上报、远程调度等功能，为现场救援提供智能化的支撑。

    2)远程指挥。利用大屏幕指挥系统，显示当前正在发生的故障点信息、以及电梯附近的救援站点信息，实现远程指挥、调度。

    3)救援过程管理。救援过程管理主要实现的记录关键事件，包括：时间、地点、人员、过程、结果等要素。时间：报警时间、到达现场时间、救援完成时间、维修完成时间等；地点：救援地点、救援机构所在地点等；人员：被困人员、救援人员等；过程与结果：接警、到达现场、救援完成、维修完成、救援回访等。

    4)救援评价与反馈。一是利用系统统计分析功能，对某一段时间内电梯应急救援情况，如电梯发生困人故障的数量、频次、救援的时效等进行分析，便于管理决策。二是通过事后对救援情况的落实、对求救人的后续情况回访等，实现对电梯应急救援与处置情况的评价、

改进等，形成针对不同故障或事故的处理或救援方案模板供后续参考。

3  应用效果

    电梯应急救援处置服务平台目前已在济南市建设应用，平台的网络部署如图5所示，面向电梯行业用户提供应用管理与信息服务。

    目前，平台已形成了济南市近3万部电梯的经纬度、地理位置、使用单位等基础档案信息，以及纳入网格化救援的济南市近120家电梯维保单位以及其他救援机构的经纬度、地理位置、联系电话等基础档案信息。

    依托平台，济南市已形成了如图6所示的电梯三级应急响应救援机制。一级响应：通过电梯应急救援处置服务平台在第一时间通知该电梯的维保单位实施救援处理。二级响应：若无法联系到维保单位或者维保单位救援人员无法及时前往救援，按“区域负责，就近解困”的原则联系临近的救援站实施救援。三级响应：如果救援站响应不及时，请求119、120等力量实施救援。济南市的应用表明：电梯应急救援处置服务平台的应用，厘清了电梯基本情况、总体运行情况、故障与事故情况等，利用信息化手段合理调度各类救援资源和力量，提高了电梯应急救援的时效性，提高了电梯精细化管理水平。

4  结  论

    针对电梯安全管理与应急救援问题，研究提出了基于物联网、网格、GIS、智能终端等多种技术集成应用的电梯应急救援处置服务平台技术架构，设计实现了平台的主要功能。

    1)平台以．NET为基础框架，以B/S/S为架构，实现了电梯综合信息管理、电梯信息采集、监测报警、呼叫中心管理、救援指挥等功能。

    (2)平台已在济南市得到应用，为电梯安全管理与应急救援提供了有力的信息化支撑。