电梯是涉及生命安全、危险性较大的特种设备，是高层建筑广泛使用的垂直公共交通工具。电梯启动、停车频繁，零部件和安全装置的磨损、老化、变形、松动，以及控制系统故障、人为损坏等，都容易产生关人、“溜梯”，甚至冲顶、坠落事故。
近几年来，各级政府对电梯安全给予高度重视，并制定一系列的政策给电梯行业的研究创新给予支持。为进一步加强电梯质量管理，保障用户乘梯安全和出行便利，国务院办公厅于2018 年4 月印发了《关于加强电梯质量安全工作的意见》，从国家顶层设计层面重视电梯质量安全管理工作，国家对电梯的日常保养、维护以至故障的前期发现与故障时电梯困人的解救有更深度的强调。本文目前电梯安全监测技术的现状进行分析，并根据存在的问题建立基于物联网的电梯安全监测管理和大数据分析系统，实现电梯制造与安装工艺优化、维修成本降低、应急救援和维修时间缩短，电梯故障率和事故率大幅降低。
1 电梯安全监测技术的现状分析
由于电梯频繁启停，许多维保不到位，再加上电梯逐年“老龄化”，造成可靠性下降，进入故障多发期，屡屡有电梯故障停梯和关人困人事故发生。且故障发生时，因故障信息不能有效传达，出现电梯维修延误、电梯故障加重，导致被困人员不能得到及时解救甚至在不当自救过程中出现更大的伤害等问题。目前，电梯在安全隐患和安全监测技术上存在较多不足，主要体现在：
（1）获取电梯故障信息的手段少。目前，电梯故障监测主要是采取现场人工旁站守候监视，需要大量的人工劳动力。在电梯发生故障后，依靠电梯被困人员和保安等故障现场人员发现情况，几乎没有信息化手段。如果遇到停电，还需要工人来现场确认，导致很多故障不能做到及时修复，被困人员不能急时解救。
（2）对电梯故障的管理过于依赖人力。当电梯发生重大事故时，由物业、维修保养单位层层上报，难以及时发现故障并处理。
（3）应急处理能力有待提高。电梯安装于各个楼盘，其安全信息存储比较分散。电梯发生故障和事故后，对电梯故障的发现及维修完全依靠电梯维修保养人员，效率较低。

图1 物联网智能监测系统网络拓扑结构
2 智慧电梯运行安全大数据分析系统开发
2.1 总体方案
针对上述问题，开发的智慧电梯运行安全大数据分析系统要求是适用于各种型号电梯运行安全实时监测管理的管理软件系统平台，该平台综合大数据分析、云计算、无线通信技术、传感器技术、移动互联网技术和物联网技术，采用分布式架构，实时监测电梯的运行状况，通过采集数据的算法处理，实现电梯故障的综合预防、应急处理、事故取证等功能。同时通过网络多媒体分发技术和显示终端，为电梯监管部门、管理单位和维修保养单位，以及业主提供丰富的多媒体增值服务的综合管理平台，是智慧城市、物联网技术在电梯行业的典型应用。
2.2 监控系统的组成和功能设计
基于物联网技术的电梯运行安全监测系统由感知层、网络层、应用层、协议层和监管层组成，其网络拓扑结构如图1 所示。具体地，系统架构分为5 层：第一层为感知层，主要是物联网前端利用传感器技术采集电梯的运行信息、语音信息和视频监测系统；第二层为网络层，主要为移动公网或无线物联专网构成，本层在整个系统中由运营商提供；第三层为应用层，主要是电梯相关企业各自的应用系统，包括电梯使用单位、维保单位以及应急救援系统等；第四层为协议层，本协议层提供一个开放式的标准数据通讯协议接口，各企业的各个应用按其标准的数据协议与监管层进行数据通讯；第五层是为电梯主管单位用户提供的监管层，其主要包括日常监管查询、电梯故障查询统计，应急救援查询统计、
评价决策支持系统与电梯安全监察相应的业务应用。因此，开发的智慧电梯运行安全大数据分析系统主要实现以下功能：
（1）实时监控：实时监控电梯的当前状态并以文字结合图片的方式显示，如当前楼层、上下行方向、有无人、梯速、机房温度等信息。
（2）及时发现传递故障信息：类似飞机上的黑匣子，记录电梯发生故障时轿厢及控制系统的各种状态和故障，如轿厢当前楼层、运行方向、是否超载等信息，用于故障原因分析。
（3）报警和预警：预警信息功能通过对数据库数据的统计分析提示维修保养人员可能到来的故障以及提醒更换即将到期的电梯部件。遇到电梯中有人被困时，通过传感器识别电梯长时间不运行且轿厢内有人，可以自动呼叫救援中心，系统可以自动记录报警过程以及报警处理。
（4）大数据统计分析：系统可以按电梯类型、品牌、维修保养单位、日期、故障类型等字段自动统计电梯的故障类型和故障信息，便于维修保养单位和生产企业的质量监督与管理。
2.3 大数据分析系统的建设
通过采集电梯的维保、检验、监察、投诉和故障信息等档案信息，构建电梯信息资源数据库，对电梯安全运行智能统计、监测分析、科学评价、智能预警和健康大数据分析，实现电梯安全的动态监管，提升电梯安全管理信息化水平。
项目将电梯运行监管、维保管理、紧急事件响应、故障发现和处理等业务系统用云计算技术统一集成，形成可服务市民、维保公司、质监部门、物业管理公司等多角色多实体的物联网运营体系。基于物联网的智慧电梯运行安全大数据分析系统示意图如图2 所示。

图2 基于物联网的智慧电梯运行安全大数据分析系统结构示意图
2.4 测试与应用

图3 智慧电梯公共安全物联网监察平台
如图3 是厦门市电梯公共安全物联网监察平台，是基于物联网的智慧电梯运行安全大数据分析系统具体应用。利用物联网技术、集成嵌入式、大数据分析、云计算和计算机电信集成等先进技术，搭建可覆盖辖区在用电梯的电梯安全物联网公共服务平台，实现对电梯运行的远程监测、远程管理、远程传输、远程服务、故障数据分析、应急指挥调度和电梯维保全程监管等。
通过电梯现场应用，试验结果表明：开发基于物联网技术的电梯运行安全监测管理平台和大数据分析系统，能实现远程电梯故障监测、自动报警、困人安抚和救援等功能。系统运行稳定可靠，报警及时有效。
3 结论
通过分析当前电梯维保质量和安全监测技术的不足，采集电梯的维保、检验、监察、投诉和故障信息等档案信息，构建电梯信息资源数据库，利用云计算、大数据分析技术建立的智慧电梯综合分析预警平台，实现远程电梯故障实时监测、自动报警、互联网可视的困人安抚和应急救援功能，缩短困人应急救援和故障维修时间，实现电梯长周期可靠运行。