1、Science and Technology&Innovation科技与创新2023 年 第 13 期173文章编号：2095-6835（2023）13-0173-03基于 5G 通信的智慧电梯数字化应用方案盛 磊（武汉虹信技术服务有限责任公司，湖北 武汉 430205）摘要：目前，全球电梯行业正加速向数字化和智能化转型。中国互联网和新一代信息技术的不断发展推动了电梯智能化发展进程。社会对电梯安全及智能化要求更高，人工智能、物联网、大数据、5G 网络等数字技术的深入发展，积极推动了电梯行业数字化转型。主要介绍了智慧电梯在 5G 通信系统中的数字化应用。关键词：智慧电梯；数字化应用；物联网；5G
2、 通信中图分类号：TU857文献标志码：ADOI：10.15913/ki.kjycx.2023.13.053电梯是现代建筑中最重要的组成部分，在给人们带来诸多便利和效益的同时，其安全性也成为一个不容忽视的问题。随着社会经济的发展和城市化进程的加快，电梯建筑物越来越普及，社会各界都高度关注电梯安全和效率管理。国家质监总局曾多次发文呼吁，支持电梯多元化监管、支持电梯系统更智能化。因此，电梯智慧化及数字化势在必行，电梯的智能化管理必将被纳入各个行业和生活场景中。基于 5G 通信的智慧电梯数字化应用可以有效解决电梯安全及智能管理方面的问题，它将更好地服务人们的生活。1智慧电梯需求1.1基于 5G 网络
3、的智慧电梯需求电梯的使用涵盖乘梯、管梯、服务、监管 4 个维度，涉及乘客、开发商、物业、商户、制造商、服务方、政府监管部门等多方面，这使得电梯的使用和管理远比一般设备要复杂。作为既重要又复杂的特种设备，高品质生活对电梯提出了更多高层级的要求：电梯设备需 724 h、全天候安全稳定地运转；需要提供基于 5G 网络的实时通信连接，保证各项数据真实、快捷、有效；需要提供更智慧、更安全无忧的乘梯体验；需要提高电梯运输效率，根据实际情况灵活调配运行策略。因此，基于5G 通信的智慧电梯数字化应用应运而生。1.2智慧电梯的基础物联网系统建设结合城市信息化发展和现实需求，围绕“电梯物联网”上下游产业链的现状，
4、提出了智慧电梯数字化应用方案：有机整合物联网（Internet of Things，IOT）、云计算、近距离无线通信（Near Field Communication，NFC）、传感智能芯片、流媒体等新兴技术，用于电梯的智慧安全运行和管理；结合计算机电信集成（Computer Telephony Integration，CTI）技术形成电梯事故预警、报警及应急指挥处理系统；以物联网特有的精准位置信息为基础，利用数据挖掘技术为用户提供高效的信息服务。电梯物联网系统总体可以分为感知层、网络层和应用层13 层结构。感知层主要指安装在电梯系统周围，能实时采集电梯运行状态及故障的终端设备，主要功能包括电
5、梯状态及故障采集、RFID（RadioFrequency Identification，射频识别）/NFC 刷卡、被困人报警、音视频交互、无线通信等。网络层可细分为网络传输层和服务器层，网络传输层主要是依托各通信运营商的 5G 网络方式，传输音视频和数据信息。服务器层是支持各类业务功能的服务器，包括状态（告警）服务器、流媒体服务器、数据库服务器等模块，为整个系统的运行提供支撑。应用层是整个系统的最终展示，它提供电梯信息管理、故障救援派遣、日常维保监督及提醒等功能，为电梯监管部门和日常维护企业提供所需的各种数据。1.3智慧电梯涉及的硬件设备智慧电梯的硬件通常由各类传感器、摄像头、数据采集器、通信
6、天线、UPS（Uninterruptible PowerSystem，不间断电源）等组成2。电梯数据采集器、UPS 电源和 5G 天线一般安装于电梯轿厢顶部。数据采集器通过不同的传感器来收集电梯运行数据，并根据数据来分析判断电梯的运行情况。常见的传感器有基层传感器、平层传感器、人体传感器和门磁传感器等。1.45G 网络信号引入方式为了满足电梯轿厢内用户的通信以及电梯自身的联网需求，采用无线信号引入的方式对电梯井道及轿厢进行信号覆盖。电梯信号覆盖的方式一般有 2 种：常规方案。光纤拉远远端（Remote Radio Unit，RRU）+对数周期天线覆盖，光纤拉远远端（RRU）直接放置在电梯机房，
7、在天梯井道内布放天馈系统，从电梯机科技与创新Science and Technology&Innovation1742023 年 第 13 期房引入信号进行电梯覆盖。非常规方案。室外信号接收放大+对数周期天线覆盖，天梯井道内布放天馈系统，在楼顶安装信号接收天线和信号放大器，从外部引入 5G 信号进行电梯覆盖。2智慧电梯数字化应用方案基于 5G 网络的智慧电梯使用了大数据、云计算、物联网等技术，实现了电梯的多项数字化应用，其中重要的数字化应用如下。2.1智慧呼梯智能化楼宇要求 HOP（层站操纵箱）可集成人脸识别、二维码识别及语音识别，以提高楼宇智能化水平。智慧呼梯解决方案包括用梯 APP、智慧触
8、屏、语音人脸识别呼梯等。2.1.1人脸识别乘客需要通过人脸识别设备验证乘梯，电梯会自动进行目的楼层登记，经过数据分析和备份后，直接将乘客送达到目的楼层。人脸识别实现用户权限无卡化乘梯，支持照片/视频防假，照片可储存 5 000 张，可实现电梯功能联动。2.1.2语音识别实现用户全程无接触乘梯液晶界面呼梯提示，可引导陌生用户操作。增加特定呼叫字数，避免聊天误呼。部件识别到呼梯后立即反馈（小于 0.5 s），同步将信号发送给电梯，缩短反馈时间，减少用户使用的停顿感。2.1.3首站层闸机联动，智能派梯乘客可通过人脸设别、IC 卡、二维码、无接触式触摸等方式获得权限验证后，在通过门禁闸机的同时，电梯根
9、据信息进行智能派梯。2.1.4无接触式按钮乘客可根据需要，通过脚步动作感应或无接触式按钮召唤控制电梯，这样可以有效避免因按压电梯按钮而导致细菌病毒的交叉感染，如图 1 和图 2 所示。图 1脚步动作感应图 2无接触式按钮2.1.5访客二维码访客来访时，可通过手机远程接收二维码，刷码验证通行乘梯，并直接到达目的楼层。2.1.6快速绿色通道功能针对重要乘客或紧急事件（医院紧急用梯、重要客户、酒店高端住户等），可使用绿色快速通道功能。通过手机远程呼梯，实时查看电梯位置，电梯到站后关门等候。当乘客到达候梯厅并进入轿厢后，电梯直接到达登记目的层，不再响应其他层站召唤。2.2智慧电梯基础信息查询智慧电梯的
10、管理中心通过 5G 网络连接本地服务器，可以实时监控电梯运行数据，提高管理效率。通过手机 APP/Web（万维网）远程查看电梯基础信息3：实时查看电梯运行模式、电梯楼层、方向、开关门状态，查看电梯运行次数、距离、时间、各楼层停靠次数，查看事件履历，查看节能数据。克服了本地监控的弊端，能随时随地了解电梯状况，可以跨建筑管理电梯，无需敷设长距离电缆。2.3智慧识别智慧电梯采用先进的可视化人工智能监控系统，监控乘客在电梯内发生的异常事件，如电梯困人、电梯非平层停靠、电瓶车进入电梯等危险事件。如果电梯困人，主动告警并推送至物业和维保人员，通过轿厢内对讲系统安抚乘客情绪，实现一体化可视安抚应急处置。如果
11、乘容在桥厢内摔倒，可智能识别乘客姿态的非正常变化，发出远程警告，通知物管人员采取救助措施，保障乘客的人身安全。如果电动自行车进入桥厢，可自动识别出违规乘梯的状态并锁定轿厢大门，收到警告消息的物管人员与乘客进行实时沟通，劝阻乘客的不安全行为。2.4智慧云设置基于 5G 网络的智慧电梯管理范围不限于使用场所，管理人员可以通过电脑、手机等任何设备轻松登录系统，通过各种可视化形式对智慧电梯进行全景监控，随时随地控制和预排梯组运行。例如大型综合体、办公楼、会展等建筑常有数10部甚至百部以上的电梯，每天逐台锁梯是非常耗时耗力的。智慧电梯使用手机端控制电梯，如同置身现场，同时还可进行默认楼层最优化设计，停层
12、在用梯频次最高的楼层。云设置可以对电梯参数进行远程设置，如注重效率的办公楼与注重安全的养老机构，两者对开关门的等待时间要求不同，云设置可以方便地设定不同的开门不干涉时间（开门等待时间）等效率参数。2.5智慧云信息播报智慧电梯，不单是楼宇的交通工具，还是楼宇空间的延伸。云信息播报可以自定义楼层播报内容及首层欢迎语，自由设计轿厢语音播报内容，包括楼层位Science and Technology&Innovation科技与创新2023 年 第 13 期175置引导、楼宇公告推送、来宾专属问候等信息。2.6智慧云保养维护智慧云维护是将电梯运行数据实时传输到云端，后台通过数据分析，识别电梯关键系统的运
13、行状态，以便维护人员提前采取相应的措施。同时，将传统的维保服务提升到智慧前端，不论是保养查询、客户投诉、需求反馈、在线报修，还是紧急维修，都可以在APP 中获得图文信息。通过云保养服务，可以实现在线报修一站式服务，全节点可视化。2.7无线多方多媒体通讯电梯多方通话指在电梯内部装通话系统，乘客可以通过该系统与外部联系，可实现监控中心或值班室、机房、轿厢、轿顶、坑底多方通话。智慧电梯基于 5G 技术的无线多方通讯与有线的区别为4：不再依赖机房、监控室的布线；适用于更新改造场景（同一套有线网络内无法共存新/老多方通话系统）、加装电梯场景（监控室设在物业或业主牵头人员处，难以布线）、家用电梯场景（不设
14、监控室，需拨打公网电话给亲友/维保）；通话连接有效性高、通话质量可实时监控，发生隐患可及时通知维保干预，确保紧急通话可靠在线。与常规无线多方通话相比，无线多方通讯具有如下优势：不受建筑遮挡影响（FM 技术无线多方通话受建筑遮挡影响大）；拨打范围不受空间限制，跨地域集中管理、提升效率；解决无线通话的同时，其他数据一并完成智慧入网。2.8智慧效率模式如何充分挖掘电梯极致效率是电梯智慧化的一个重要方向，可使用如下方案。2.8.1智慧联动快运系统自动识别拥挤层候梯人数后采取相应的对策，根据现场情况变化，自行启动和退出。例如办公楼里会议结束，或商场里电影散场时，会面对突发候梯人群聚集的情况。通过候梯厅摄
15、像头采集的数据联动，准确识别候梯人数，根据人数智能调配运力，集中派梯至拥挤楼层。当群控电梯分布在同侧时，安装 1个摄像头，摄像头安装位置为候梯厅内吊顶的中间位置处（摄像头朝向电梯）。当群控电梯分布在异侧时，安装 2 个摄像头，安装位置可以分布在候梯厅通道吊顶两端的对角方向，尽量将候梯厅的范围覆盖完整。2.8.2大客流场景服务策略中午用餐时，前往餐厅就餐的客流很大，常规的电梯运行逻辑无法应对。采用大客流策略，使用数据分析得出各楼层的用餐时间。根据不同的用餐时间，智能安排电梯均匀分布在有大客流的楼层，提前等待乘客。同时通过算法合理调配电梯运行机制，以最高效率服务前往餐厅层的乘客。在用餐完毕后，通过
16、大客流策略得出需接回乘客的时间、楼层和运行策略，智能派电梯接回乘客，使接送效率达到最优。下班高峰期，下行客流较大，常规的电梯运行逻辑也无法应对。通常会出现电梯在某层停靠后就迅速满员的现象，此时电梯会直接下行至首层，不再响应其他楼层呼梯，从而导致高层和顶层的乘客等待时间过长。使用大客流策略，在预设下班高峰的时间前，所有电梯先在顶层等候。下班高峰期后，通过数据分析得出各楼层的下班时间特点，根据特点智能派梯和优化运行，确保下班高峰时间运行效率最高。2.9开放式 API开放式 API（Application Programming Interface，应用程序编程接口），包括政府向平台及用户向平台的对接5。政府向平台对接，使用电梯物联网接入、对接当地政府监管平台，可对第三方抢修维保设立门槛。客户向平台对接，满足用户数字化需求，对接用户物联网监管平台。通过开放式 API，助力用户数字化应用，让用户随时随地掌控全局。3结束语电梯是建筑灵魂的重要组成部分，也是公众接触最频繁的特种设备，现已深刻融入到所有人的日常生活。通过 5G 网络及数字化应用，可方便快捷地打造基于高安全性、高效益性、高可靠性的智慧