一、建設目標

該項目基于先進的大數據和深度學習技術，構建一個智能化的電梯狀態(tài)監(jiān)測與健康管理平臺，提升電梯管理的智能化水平，確保電梯的安全性和高效運行。具體建設目標包括：

1、實現全面的實時監(jiān)控：在不破壞電梯原有結構的前提下，采集電梯各個系統(tǒng)的運行狀態(tài)信息和環(huán)境數據，構建一個多源信息監(jiān)測的協同分析系統(tǒng)，實現對電梯運行狀態(tài)的實時監(jiān)控。

2、增強故障預警與隱患控制能力：通過對電梯運行過程中產生的異常信號和潛在故障源的深入分析和評估，準確掌握電梯系統(tǒng)的當前安全狀態(tài)，預測可能的變化趨勢，及時預警并控制突發(fā)性安全問題或長期性安全隱患，防患于未然。

3、電梯健康診斷與壽命預測：通過對電梯運行數據的長期監(jiān)測與分析，利用大數據和深度學習算法，評估電梯各個系統(tǒng)和部件的健康狀態(tài)，提供精準的壽命預測，為設備的維護和更新提供科學依據，幫助物業(yè)和維保公司制定更為合理的維護計劃，從而有效防止突發(fā)故障，延長電梯的使用周期，確保設備始終處于最佳運行狀態(tài)。

4、電梯全生命周期管理：借助大量電梯狀態(tài)數據的分析，全面挖掘數據價值，提供精準的維保建議，確保維修保養(yǎng)的及時性和有效性，延長電梯設備的使用壽命，最大化設備的運營效率。

5、降低維護成本與停機時間：通過智能化的監(jiān)控和管理系統(tǒng)，減少故障發(fā)生的概率和嚴重性，從而降低電梯的維護成本和停機時間，為用戶提供強有力的數據支持，提升電梯的整體運營效率。

6、提升公共安全與用戶體驗：構建和實施該綜合管控平臺，全面提升電梯的安全性和可靠性，保障公眾的出行安全，改善用戶的乘梯體驗，推動電梯行業(yè)的智慧化發(fā)展，為城市建設和社會進步提供堅實保障。

二、系統(tǒng)架構

該平臺的系統(tǒng)架構由電梯本地設備層和平臺層兩部分組成，旨在實現電梯狀態(tài)監(jiān)測與健康管理的全流程智能化管理。

在電梯本地設備層，安裝電梯安全運行智能數據終端，負責采集電梯各子系統(tǒng)的數據，包括運行狀態(tài)、傳感器數據、視頻信息等。電梯數據終端集成統(tǒng)計與算法分析功能，能夠在本地對數據進行初步處理，提取出有價值的數據指標。通過內置的通信模塊，實現數據的實時、高頻上傳。處理后的數據能夠快速、安全地傳輸至平臺，確保電梯運行狀態(tài)的連續(xù)監(jiān)測和實時健康管理。

平臺層作為該系統(tǒng)的核心，具備強大的數據接入與管理能力。平臺通過豐富的API接口，支持設備管理、數據存儲及分析、故障診斷算法引擎、大數據分析預測及告警、消息推送、位置管理、事件管理等功能。平臺不僅能夠實時接收并處理電梯本地端上傳的運行數據，還可以通過智能算法對數據進行深入分析和預測，將結果反饋至電梯本地數據終端。基于這些功能，平臺能夠滿足電梯安全運行監(jiān)測系統(tǒng)的深度定制開發(fā)需求，為電梯的全生命周期管理提供有力支持。

三、方案概述

本方案旨在構建一個智能化的電梯狀態(tài)監(jiān)測與健康管理平臺，利用先進的物聯網、大數據分析技術，全面提升電梯的管理效率和安全水平。方案通過實時監(jiān)控電梯的運行狀態(tài)，進行故障預警、健康診斷和壽命預測，實現對電梯的全生命周期管理。平臺的設計充分考慮行業(yè)現狀和實際需求，集成多源數據采集、智能分析和智能運維等功能，為物業(yè)管理、維保單位和監(jiān)管部門提供強有力的支持。

3.1  方案配置清單

3.2  電梯數據終端

圖3.1  電梯數據終端

電梯數據終端作為產業(yè)數字化和分布式應用載體，具備集成、采集、通訊、服務、應用、交互等多項能力，主要由采集單元、邊緣計算單元、存儲模塊和通信模塊組成，各組成模塊功能如下：

1）采集單元主要負責與電梯PLC系統(tǒng)進行數據通信，它能夠兼容多種電梯控制協議，確保能夠準確、穩(wěn)定地從電梯各個子系統(tǒng)中獲取實時數據；電梯各子系統(tǒng)包括：控制系統(tǒng)、門系統(tǒng)、曳引系統(tǒng)、制動系統(tǒng)以及安全監(jiān)控系統(tǒng)等；

2）邊緣計算單元是電梯數據終端的“智能大腦”，內置智能算法，包括：數據過濾、異常檢測、趨勢分析、健康診斷等，用于實時處理和分析采集到的各類數據，并將分析結果存儲于本地；

3）存儲模塊用于存儲本地數據集邊緣計算結果，具備緩存數據的功能，在網絡不暢或者系統(tǒng)維護時防止數據丟失；存儲容量根據需求配置，支持循環(huán)覆蓋或定期備份；

4）通信模塊負責將處理之后的數據上傳至電梯狀態(tài)監(jiān)測和健康管理平臺；通信模塊支持多重傳輸協議，如4G/5G、WIFI、LoRa等，確保數據能夠在不同環(huán)境下穩(wěn)定、高效地傳輸。數據傳輸過程中，經加密處理，保障數據安全。

該數據終端綜合運用傳感技術、現場總線技術、無線傳感網絡技術、遠程監(jiān)測技術、計算機網絡技術等安全檢測監(jiān)控技術對電梯的安全運行健康狀況進行實時、動態(tài)和數字化采集與存儲，構建電梯系統(tǒng)多源關聯信息共享平臺。電梯數據終端可實現的具體功能如下：

1、多源異構數據采集：

電梯數據終端通過與電梯PLC系統(tǒng)和現場傳感器的接口，實時采集電梯多個子系統(tǒng)的運行數據。這些數據包括但不限于電梯的速度、位置、加速度、負載、溫度、振動、門狀態(tài)等，確保全面監(jiān)控電梯的運行狀態(tài)。        

2、數據存儲：

周期性采集多個子系統(tǒng)數據并存儲到數據庫。數據庫服務器中的數據存儲方式采用配置式，即現場人員可以根據需求對PLC內數據和其他相關數據進行自由選擇存儲，并對變量的掃描周期、存儲周期進行配置。數據庫中的數據將作為大數據分析及其他功能的數據分析基礎。

3、數據分析與預警：

1）實時數據分析

研究數據突變、數據異常的診斷方法，對電梯曳引系統(tǒng)的溫度、電壓、電流、噪聲以及振動等實時監(jiān)測參數進行數據分析，提高狀態(tài)變量異常的識別能力。對電梯運行健康狀態(tài)進行動態(tài)分析，并以曲線、柱狀圖和圖表的形式展示給用戶。

2）數據預警性分析

多參數數據協同分析：針對電梯曳引系統(tǒng)的溫度、電壓、電流、噪聲以及振動等變量，進行協同分析，挖掘更準確的預警提示信息。通過變量的關聯性分析，得出各變量的動態(tài)變化區(qū)域；根據電梯運行過程中各變量的變化趨勢與變化區(qū)域的關系，提前預測電梯異常和故障，及時給出預警。

時序分析：針對電梯控制系統(tǒng)，對關鍵參數包括速度、加速度、減速度、振動等數據進行全面的時序工況分析，全面掌握控制系統(tǒng)的工作狀態(tài)，并在運行過程中識別出異常波動和變化。

趨勢預測：通過時序數據的連續(xù)性和歷史趨勢分析，識別出電梯運行過程中潛在的隱患，幫助維保人員在故障真正發(fā)生前采取預防措施，避免因系統(tǒng)故障導致的停機和安全事故；平臺還可以分析電梯長時間運行后的加速度、減速度、振動變化趨勢，識別電梯控制系統(tǒng)可能存在的磨損或者老化跡象，及時安排維護或者零部件更換，確保電梯持續(xù)穩(wěn)定運行；

故障根源分析。研究電梯基于速度、加減速、溫度、電壓、電流、噪聲以及振動變化的關聯變量分析模型，基于多個變量的變化關系，對電梯的異常報警進行關聯分析。建立電梯的異常報警數據庫，基于相似數據段查找的算法，對當前報警數據進行相似性查找，以達到快速且準確地完成報警根源分析的目的。

4、遠程配置與升級：

數據終端支持遠程管理和固件升級功能，運維人員可以通過平臺遠程調整終端的配置參數、更新算法模型，或進行系統(tǒng)升級，確保終端始終保持最佳工作狀態(tài)，滿足動態(tài)變化的監(jiān)控需求。

3.3  電梯狀態(tài)監(jiān)測與健康管理平臺

3.3.1  平臺架構

電梯狀態(tài)監(jiān)測與健康管理平臺是一種集成化的智能管理系統(tǒng)，用于實時監(jiān)控電梯運行狀態(tài)、進行故障預警、健康診斷以及壽命預測，全面提升電梯的安全性和運營效率。該平臺將電梯系統(tǒng)轉變成一個高度智能化的管理系統(tǒng)，實現對電梯、部件、運行參數、故障信息及健康狀態(tài)的透明可視化，保障電梯全生命周期的智能運維管理。通過更快速的信息傳遞、更高效的故障預警和更靈活的維護管理，滿足電梯系統(tǒng)的安全運行需求，做到設備零停機、性能最優(yōu)化、安全零事故。

整個系統(tǒng)的數據采集與存儲、數據分析與應用均采用分布式運算結構，各個子系統(tǒng)之間耦合度低，彼此之間不產生數據依賴。這種架構不僅能夠提升平臺的穩(wěn)定性和效率，還特別強調對電梯運行管理和故障預防的重要性，確保每一步操作都符合嚴格的安全與性能標準。通過精準監(jiān)控和優(yōu)化每個關鍵運行環(huán)節(jié)，確保整個電梯系統(tǒng)的高效、安全和低故障率。

圖3.2  電梯狀態(tài)監(jiān)測與健康管理平臺架構

3.3.2  平臺功能概述

1、3D可視化

電梯狀態(tài)監(jiān)測與健康管理平臺的3D可視化看板，通過實景還原和精細化的3D建模，將電梯及其所在樓宇的物理環(huán)境逼真呈現，提供對電梯及其運行環(huán)境的全方位、立體化監(jiān)控與管理。集成樓宇內所有電梯的信息，并支持實時監(jiān)測電梯的運行狀態(tài)，包括速度、載重、振動等關鍵參數。此外，3D可視化模塊展示了電梯故障統(tǒng)計和告警趨勢分析結果，幫助用戶直觀識別故障頻發(fā)區(qū)域和潛在問題。通過健康分析，系統(tǒng)實時展示電梯的健康狀態(tài)，并在三維視圖中展示電梯的實時運行狀態(tài)，確保管理人員能夠全面掌握電梯的工作情況，實現精準高效的電梯管理。

圖3.3  電梯3D可視化整體場景

圖3.4  電梯3D可視化單電梯實時監(jiān)控

2、數據總覽

圖3.5  電梯狀態(tài)監(jiān)測與健康管理平臺數據概覽

數據概覽以地圖為核心，直觀展示電梯的地理分布和運行情況。出現故障的電梯通過動態(tài)閃爍進行突出顯示，以便快速定位和識別。頁面不僅展示電梯的實時定位和狀態(tài)，還集成豐富的運營數據和分析結果，包括今日事件統(tǒng)計、停梯原因分析、電梯預警次數、實時告警信息、以及每臺電梯的健康狀態(tài)。用戶可以通過數據概覽頁面全面了解當前電梯網絡的運行情況，識別潛在風險，掌握故障趨勢和預警信息，從而實現對電梯運行的全局監(jiān)控與智能化管理，確保及時應對突發(fā)事件，優(yōu)化維護策略，提升管理效率。

3、電梯監(jiān)控

圖3.6  電梯狀態(tài)監(jiān)測與健康管理平臺電梯監(jiān)控

電梯運行狀態(tài)實時可知是有效監(jiān)管的前提，利用電梯物聯網技術實現電梯物理狀態(tài)、運行數據、使用環(huán)境等多維數據智能采集和實時在線監(jiān)測。通過樹狀結構展示園區(qū)場景，以樓宇為單位，卡片化呈現每個樓宇內所有電梯的實時狀態(tài)。用戶可以快速瀏覽各電梯的當前運行情況。進入單個電梯的詳細監(jiān)控頁面，可查看實時視頻監(jiān)控、獲取精確的運行狀態(tài)信息、以及訪問歷史運行統(tǒng)計數據。該功能使管理人員能夠全方位、實時掌握電梯的運行動態(tài)，確保電梯的安全、高效運營。

4、健康評估

健康評估利用內置的智能評估算法，對電梯的整體健康狀態(tài)進行全面、精確的評估。該算法綜合分析電梯的多維數據，包括物理狀態(tài)、運行數據、維護記錄、乘客體驗和使用情況等，生成健康指數、安全指數、管理指數、舒適指數及使用指數等關鍵指標。通過這些指標的綜合權重分析，平臺能夠實時評估電梯的健康狀況，識別潛在的故障風險和管理盲點。平臺的算法還考慮歷史數據和趨勢變化，提供動態(tài)的健康狀態(tài)預測，幫助管理人員及時采取預防性維護措施，優(yōu)化電梯的運行和維護策略，確保設備的安全性、可靠性和用戶滿意度的持續(xù)提升。這種全方位的健康評估功能為電梯的高效運營和安全管理提供強有力的數據支持。

圖3.7  電梯狀態(tài)監(jiān)測于健康管理平臺電梯健康評估

5、故障預診

平臺的診斷分析整合多種高級算法，為電梯故障診斷和預警提供全面、精準的支持。通過多參數數據協同分析，平臺對電梯曳引系統(tǒng)的溫度、電壓、電流、噪聲和振動等關鍵變量進行深度關聯分析，識別出各變量的動態(tài)變化區(qū)域，并根據趨勢預測潛在的異常和故障，及時發(fā)出預警。時序分析功能則專注于電梯控制系統(tǒng)的速度、加速度、減速度和振動等參數，全面掌握系統(tǒng)的運行狀態(tài)，識別異常波動。通過趨勢預測模塊，平臺利用時序數據的連續(xù)性和歷史趨勢分析，提前識別出潛在的隱患，幫助維保人員采取預防性措施，避免故障引發(fā)的停機和安全事故。此外，故障根源分析功能通過建立基于多變量變化關系的模型，結合異常報警數據庫和相似性查找算法，快速、準確地定位故障根源，為高效的故障處理提供有力支持，為電梯的安全運營和維護優(yōu)化提供全面的保障。

圖3.8  電梯狀態(tài)監(jiān)測與健康管理平臺電梯診斷分析

6、運行分析

平臺的運行報告功能按照時間維度對電梯的歷史運行事件的查詢與統(tǒng)計分析。用戶可以根據具體需求，選擇特定的時間段，查詢電梯在該時段內的故障明細、檢修事件及運行參量等詳細信息。系統(tǒng)將基于這些數據生成全面的運行報告，報告內容涵蓋電梯的運行狀態(tài)評估、故障原因分析、維護記錄及關鍵運行參數的變化趨勢。最終，用戶可將報告導出為標準化的PDF格式，以便于記錄存檔、分享和進一步分析。該功能為管理人員提供全面的運行歷史數據支持，有助于優(yōu)化電梯維護策略，提升運營管理的整體效率。

圖3.9  電梯狀態(tài)監(jiān)測與健康管理平臺電梯運行報告

7、智能運維

智能運維是電梯狀態(tài)監(jiān)測與健康管理平臺的重要組成部分，通過智能化手段顯著提升電梯的維護管理效率和精準度。該模塊提供預測性維護功能，實時監(jiān)測電梯的運行狀態(tài)，提前識別潛在故障，并生成工單，分配給維保人員，確保及時處理問題。遠程診斷與維護支持功能使維保人員能夠快速定位并解決問題，有效縮短故障處理時間。模塊還智能化管理備件庫存，根據部件磨損情況和預測數據，優(yōu)化備件采購和更換計劃。此外，系統(tǒng)自動記錄和分析所有維護操作，生成詳細的績效報告，幫助管理者優(yōu)化維保團隊的資源配置和工作流程。通過這些功能，智能運維模塊確保電梯系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運行，延長設備使用壽命，并顯著減少故障發(fā)生頻率。

圖3.10  電梯狀態(tài)監(jiān)測與健康管理平臺電梯智能工單

8、全生命周期管理

基于電梯使用過程中記錄的故障、事件、運行頻率、維保狀況等全過程數據，平臺的全生命周期管理功能為電梯的質量安全溯源提供了強大的技術數據支撐。該功能通過全面收集和整合電梯在其整個使用周期內的關鍵數據，對電梯的運行狀態(tài)、性能變化、維護記錄進行系統(tǒng)化分析。平臺能夠追蹤每臺電梯的運行軌跡，評估其在不同階段的健康狀況和使用效率，識別潛在風險并提供針對性的維護建議。通過全生命周期管理，平臺不僅保障了電梯的安全性和可靠性，還為運營方和維保單位提供了科學的決策依據，確保設備從安裝到報廢的每一階段都能得到有效監(jiān)控和管理，延長電梯的使用壽命，優(yōu)化全周期運營成本。

四、實施步驟

圖4.1  實施步驟

n 調研階段：深入了解當前電梯管理和監(jiān)控的實際需求與面臨的挑戰(zhàn)，收集關于電梯運行、維護和管理的現狀數據、識別存在的痛點和需求；

n 分析階段：基于調研結果，確認項目的具體目標，并制定詳細的實施規(guī)劃；

n 定義階段：確定系統(tǒng)功能模塊、用戶需求文檔、項目范圍說明書等核心文檔，并明確每個階段的里程碑和可交付物；

n 設計階段：進行詳細的技術設計和業(yè)務流程設計；

n 開發(fā)階段：根據設計階段確定的方案進行軟件開發(fā)、硬件配置、系統(tǒng)集成以及全面的系統(tǒng)測試；

n 實施階段：將解決方案部署到生產環(huán)境中，并提供全面的培訓支持；

n 優(yōu)化階段：繼續(xù)跟蹤系統(tǒng)的運行情況，收集用戶反饋，進行持續(xù)改進。

五、效益預測

1）降低維護成本：通過實時監(jiān)控電梯運行狀態(tài)和精準的故障預警，預計可減少緊急維修和非計劃性停機的發(fā)生，降低相關的維護費用。通過壽命預測功能優(yōu)化維保計劃，延長設備的使用周期，減少更換頻率，為設備運營方節(jié)約大筆支出。此外，平臺通過對電梯的全生命周期管理，有效提高電梯的運行效率和利用率，延長設備的使用壽命，最大化資產的經濟價值，提升整體投資回報率。預計年維護成本可降低 5%~15%。

2）提升管理效率：通過數據可視化交互實施掌握電梯運維狀態(tài)，做到全生命周期管控；輔以大數據分析實現對電梯運行和資產管理的精準決策，降低主觀失誤率；數據高效流轉確保管理人員通過遠程監(jiān)控全面掌握電梯現場信息，加強對電梯運行過程中的運維管控；平臺的智能化管控幫助物業(yè)、維保單位和監(jiān)管部門更科學、更有效地監(jiān)控電梯運行，推動電梯行業(yè)的規(guī)范化、標準化發(fā)展，管控效率預期可提高20%。

3）資產效率提升：資產數字化賦能電梯現場設備具備價值屬性，挖掘資產潛力和利用價值，進一步提升和豐富電梯資產的可配置性；通過實時態(tài)和歷史態(tài)衍生數據診斷電梯健康狀態(tài)，分析設備潛在問題，提供合理化運維策略，提升運維水平和效率，延長電梯壽命；同時，平臺的故障預警和快速響應功能確保電梯的高可用性，通過數據驅動的決策減少不必要的維護和運營資源的浪費。這些舉措預計可帶來高達30%的綜合效益提升。

4）提高用戶滿意度：平臺實時采集和分析電梯運行數據，及時發(fā)現潛在的故障隱患，在故障發(fā)生之前，發(fā)出預警，避免突發(fā)故障的發(fā)生，電梯相關的安全事件預計將減少15%~20%；同時，電梯健康狀態(tài)的持續(xù)監(jiān)測和維保工作的優(yōu)化安排，用戶乘梯過程中的不安全感和焦慮感將大大降低，投訴率預計減少20%~

30%。這種全方位的安全保障和優(yōu)質體驗，將增強公眾對電梯使用的信心，提升用戶滿意度。