轿厢：电梯安全运行监控系统及其装置—— 智能电梯产品系统化介绍（二）

编者按：因电梯有轿厢防护及开关门等安全屏障，则乘客乘坐电梯时，认为安全可不受约束，有意或无意操作时，应有防止相关电梯故障或事故发生的措施，采取主动安全设计方案。

  一、问题地提出

众所周知，多少年以来，我国电梯行业发展迅猛，至目前为止，国内电梯拥有量已达1000万台之众。其中，乘客电梯和住宅电梯在公共交通领域中，其占有量为国内电梯市场拥有量的50%以上。同时，我们无论从网上看到，还是特种设备领域所见，关于电梯安全事故地报导，至少每月能听到一次此类电梯在公共场所发生的安全事故或故障。有时，对于人身事故发生时的状况感到不寒而栗。因此，对于我们行业中工程技术人员来说，有责任与义务探讨及解决此类问题。

近些年有关电梯安全事件地报道：如各地住宅小区发生多起乘客用木板、铁板、瓷砖等细薄物品长时间阻挡电梯门，电梯启动强迫关门功能，强制关门，夹住木板等物品后运行，导致层门(轿门)、门机装置严重损坏的事故时有发生。所以，我们一方面在严厉谴责此类不文明使用电梯行为的同时，作为电梯行业中人，很有必要检视现行的标准规范对电梯门区的开关门、近门防撞保护装置以及强迫关门保护功能的规定是否还存在需要进一步完善的地方。

原标准GB7588-2003第7.5.2.1.1.3规定：

1.当乘客在层门关闭过程中，通过入口时被门扇撞击或将被撞击，一个保护装置应自动地使门重新开启。这种保护装置也可以是轿门的保护装置。

2.此保护装置的作用可在每个主动门扇最后50mm的行程中被消除。

3.对于这样的一种系统，即在一个预定的时间后，它使保护装置失去作用以抵制关门时的持续阻碍，则门扇在保护装置失效下运动时，7.5.2.1.1.2规定的动能不应大于4J。

按第1条的规定：乘客是成年人还是未成年人，乘客身体的哪个部位，乘客身体在门区高度方向的哪个位置被撞击或将被撞击时门应重启，都没有明确规定。故制造单位使用的安全触板高度或光幕长度存在不足，可见安全保护的盲区存在问题。

按第2条的规定：在门扇最后50mm的行程是非保护区。外尺寸小于50mm的物体（如小孩的手掌或牵引绳索）在此区域是不受保护的。

按第3条的规定：目前不少制造单位将强迫关门功能作为设备选型时的可选功能，不是必备功能。配备强迫关门功能的电梯，在强迫关门到位后，不管是否有夹到物品或身体某部位，只要关门接触器吸合，电梯即可正常运行。这就是长时间挡门，电梯启动强迫关门功能运行导致事故的原因。

下面我们来看看具体的案例及问题的讨论：

1. 电梯门开关的感应盲区

事故1：一个小孩身上绑着儿童安全绳，结果进电梯时，电梯门没有感应到绳子，直接关门了，孩子就被吊到了天花板上。幸好后来绳子断了，小孩没出大事。

事故分析：电梯门是有感应盲区的！

电梯门主要有3种，但都有盲区。尤其现在用的电梯门一般是光幕式和安全触板二合一式。它的感应盲区是：上下10厘米和正中2厘米，尤其是门的最下端位置。

拿来挡电梯门的物体过细，小于2厘米，很可能会被夹。比如小孩的手指、绳子、裙摆、荧光棒等。

2.电梯厅门和门柱之间的缝隙

厅门和门柱之间的缝隙，对小孩来说是易发生意外的地方。

事故1：奶奶带着小女孩坐电梯，孩子的手放在电梯厅门上，随着电梯门打开，孩子的手跟着被拉进了厅门和门柱的夹缝中。

事故分析：根据电梯制造与安装规范规定，对于乘客电梯，这缝隙要小于或等于6毫米。

而据人机工程学指出，3-6岁的孩子，手指厚度在5-8毫米之间。所以，电梯门这个盲区，对于年纪小的孩子来说比较危险，存在隐藏性风险。

3.电梯轿厢内捣乱引发的故障

事故1：浙江义乌有一6岁小男孩，因为朝电梯轿厢操纵箱小便，导致电梯故障停到7楼至8楼中间，但他试图从轿厢与电梯井壁的空隙里爬出来，结果，掉进了电梯井道里。

事故分析：电梯电子元器件的防护等级要求不大于IP4X，且轿厢操纵箱防护等级要求应是IP2X。则电气回路短路故障引发电梯停止运行。另电梯防捣乱功能不能解决此类问题，显然，这是一个不确定性因素。

4.电梯关门过快引发的事故

事故1：某住宅小区外婆带着孙子萌萌乘坐电梯，萌萌先行走进电梯，而步履蹒跚的外婆还没来得及跟上萌萌，电梯门就关上了。小萌萌因一个人呆在电梯里，出轿厢后因害怕到处找外婆。结果一个人翻越楼层护栏掉到地面摔死。

事故分析：如果电梯具备3D防护功能电梯门就不会关上，但成本较高；或电梯延时关门，但影响电梯运行效率；或萌萌在轿厢内重开门，但不懂操作或反映太慢。

上述乘客在公共场所乘坐电梯时出现的事故及安全事件，其案例并非个案。当然，对于公共交通设备也存在电梯管理及国民的素质教育问题，此处不再赘述。

 二、方案地抉择

是否有人提问，既然电梯有这么多的问题与隐患，为什么企业工程技术人员不采取措施或想办法来加以预防或制止呢？。那么，这个回答是否定的。不仅在政府层面上，不断修改与完善相关标准及要求；加强安全宣传与监督管理。而且，对于企业工程技术人员也依据相关技术进步，不断升级或加强安全防护与自动检测等措施。如强化电梯可编程电子安全保护系统（即PE系统）等安全运行装置；或修改安全功能程序等措施。由此，我们应如何做好电梯的安全技术与监控管理工作，确保乘客的运行安全哩！则下面就上述问题提出其具体症结及问题所在。

1．电梯相关技术要求与标准是等效采用欧洲标准，由于我国国民乘梯习惯及素质等存在的差异，则会引起部分安全隐患及事故的发生。

2．由于电梯与自动扶梯结构在运行方面存在差异，当乘客乘坐电梯进出入轿厢时，认为安全了不需要约束，而大楼电梯管理员如疏于管理，则易引发电梯事故或故障。

3．对于原国家技术标准GB7588-2003以及现行检验规程对电梯近门防撞保护装置的规定，随着GB/T7588.1的颁布实施，但仍然存在盲区。若采用3D保护方式对准备进入电梯的乘客提供保护，一则成本较高，二来运行效率降低，不适应于人流密集型场所。而3D保护方式较适用于残障人用电梯。

4．当设置强迫关门功能，或采用光幕式、光电+安全触板式等防夹人保护装置。且在程序上作出人性化修改。但对某些人作用不大，一是他不知道你的善意程序及操作；二是挡门方式简单快捷。由此，需要一个警告式的指令或阻止。

5．上述轿厢内捣乱引发的故障或关门过快引发的事故，对于我们工程技术人员不能忽视，因此类问题的发生将不是一个小问题出现。第一个问题尽管有些现在在轿厢内安装了摄像头，但不能阻止问题的继续发生。第二个问题牵涉到运行效率问题，不能长时间将门等候时间调节过长。必须有一个对偶发性事件的及时处置方法。

综上所述，由于电梯的现场运行诸多状况及本身设计存在的欠缺，我们应依据当前物联网技术、人工智能技术，以及5G等通讯实用性技术，着力解决上述多项技术问题与现实中的应用痛点。除了针对我国国情，在技术及检测标准方面逐步完善与修订外，我们务必且加快采取如下办法或措施来处理及进一步完善，确保老百姓乘梯时的安危。

 三、方案及原理                              

由上可知，本发明将依据上述电梯及开关门运行机理、乘客进出入轿厢的习惯及相关安全隐患，利用物联网技术、北斗系统、AI技术、人脸识别原理及5G通信等新技术，着力和落实解决上述提及的诸多安全问题及电梯运营效率。

总体方案：在现电梯机械总成构架下，轿厢内顶部装设一电梯安全运行监控装置；而运行控制以物联网分布式布局，采用5G与北斗系统通讯方式进行自动数字化系统操作；此外，在运行系统设备终端上以智能技术嵌入式平台展开交互式管理与监控。显然，电梯轿厢及出入口安全运行监控装置即为本发明的中心思想及要点。

下示图1为电梯与之配套的轿厢安全运行监控装置示意图。它由轿厢总成1、轿厢安全运行监控装置2及智能门锁3等组成；而装置2主要由双目探测头、智能传感器、电路板及软件等构成。其安全运行监控装置2中探测头装设在轿厢1顶部，其照射范围覆盖轿厢内部、厅门、轿门出入口及门的全高。智能门锁6装设在各楼层层门上；均内配有传感器（详见本研究机构自动门锁专利号：202110870170.5）。

由图1及总体组成可知，其电梯及进出入轿厢乘客的安全运作方案设计如下：

 图1  轿厢安全运行监控装置示意图

1. 当电梯在正常运行过程中，反映乘客行为无异动或正常出入时，则在装置2中智能识别系统显示为正常，此状态下电梯不会自动停梯，属正常运行。当在轿厢上出现乘客跌倒或小孩捣乱或斗殴场面等瞬间，此时装置2中探测头将此图像由操作系统进入虚拟主机，与虚拟主机存储的图像模型进行对比，当识别系统显示为非正常，则操作系统下达给电机停止指令及警铃声响；电梯就近 平层开门且停止运行待梯。                               

2. 当电梯在开关门过程中，乘客身上的物件（含绳或链条等）夹在轿门与厅门之间，一般情况下轿门不会自动停止重开门，电梯将启动运行。当此乘客被迫异动或破门瞬间，此时装置2中探测头将此图像由操作系统进入虚拟主机，与虚拟主机存储的图像模型进行对比，当识别系统显示为非正常，则操作系统下达给电机停止指令及警铃声响，且电梯立即停止运行；或重新开门待梯，及检测无误后电梯重新运行。

3. 当电梯在开门待梯时间后，即将关门瞬间或强迫关门，当有人（或小孩）用物件挡门或人站在厅、轿门之间。此时装置2中探测头将此图像由操作系统进入虚拟主机，与虚拟主机存储的图像模型进行对比，当识别系统显示为非正常，则操作系统下达给电机停止指令及故障显示；或警铃声响，及待梯恢复正常状态后重新运行。

4. 当电梯在关门过程中，若有人在厅门外冲入、挤入或准备进入（指手、脚或物件到厅门板位置）轿厢瞬间。此时装置2中探测头将此图像由操作系统进入虚拟主机，与虚拟主机存储的图像模型进行对比，当识别系统显示为非正常，则操作系统下达给门电机重开门指令；或电梯立即停止运行待梯，及重新检测。

5. 当电梯在关门瞬间，乘客身上的物件（含绳或链条等）卡在轿门与厅门之间，而乘客已走出轿厢。一般情况下轿门不会自动停止重开门，电梯将启动运行。此时装置2中探测头将此图像由操作系统进入虚拟主机，与虚拟主机存储的图像模型进行对比，当识别系统显示为非正常，则操作系统下达给电机停止指令及警铃声响，且电梯立即停止运行；或重新开门待梯恢复正常。

6. 当电梯在关门瞬间，发现厅门外有人扒门或挡门时，即有人或小孩手指头或物件夹入厅门、轿门和门柱之间的缝隙。此时装置2中探测头将此图像由操作系统进入虚拟主机，与虚拟主机存储的图像模型进行对比，当识别系统显示为非正常，则操作系统下达给门电机停止指令及警铃声响；并重新开门待梯恢复正常。

7. 利用北斗地基增强型系统，配合轿厢所处楼层的智能门锁3自动定位的监测功能，配合上述相关问题状态，由装置2中探测头将此图像自动扫描后，与虚拟主机存储的图像模型进行对比，当识别系统显示为非正常，则将该楼层数及非正常数字数据及指令，进行存储及对比。由操作系统下达给电梯远程安全监控系统（平台）其图像及相关维修信息。即通过5G或北斗地基增强型通信方法，采取集群分布式物联网交互运行及生态安全监控管理。

本发明专利包含执行上述电梯安全运行监控装置时，电梯等设备使用过程中运行的软件程序。并说明一点，本发明运行程序主要利用当今人脸识别原理及5G（含北斗通讯系统）通讯技术，使电梯等成为集群分布式物联网交互运行，以及链接当地区域生态安全监控管理。

四、要点与总结

综上可知，本发明在于全面的完善了电梯轿厢的安全功能，以及拓展了乘客使用功能；另一方面以人工智能及人脸识别原理的方法，解决与确保乘客等人员在乘梯过程中不同工况下，防止或化解人身安全事故及设备损伤等事件地发生。同时，将电梯方面维保人员和管理人员工作量大大降低；并政府的电梯安全监管工作做到有据可查，易于监管。可见，电梯乘客在使用过程中安全棘手的问题变得轻而易举。

因此，本发明不仅提升了电梯安全运行的可靠性，从而其乘客的乘梯风险大大降低。又因本发明通过5G等通讯软件自动联入电梯物联网远程监控终端。这样，既方便各级管理人员监管，又能第一时间得到救援人员或维修人员的响应及处理。而关键一点在于当轿厢运营安全问题得到智能化处理或解决时，网联进入电梯远程监控安全管理生态平台将成为可能。只有这样，才能确保我国电梯安全事故率至少再下降九成以上，从而使我国老百姓生活质量及幸福感大幅度提升，真正体现了我们“生命至上”的安全理念。

本发明已获国家发明专利。其发明专利号为：202111575491.9。

吴哲 2023年12月22日