胶州市电梯物联网智慧监管服务平台
王 玮 万 展 代晓林
胶州市市场监督管理局
青岛海纳云智能系统有限公司
一、建设背景
智慧化城市电梯综合风险监测预警管理服务是大数据、人工智能、物联网等新一代信息技术的综合运用，是发展安全型城市的新兴动力。智慧化城市电梯综合风险监测预警管理将改变城市电梯安全保护和经济发展之间原有的矛盾，实现经济发展和安全保护的相互平衡，有力地促进城市的可持续发展。
国家高度重视加强城市安全风险防范工作，强调要加强城市运行安全管理，增强安全风险意识，加强源头治理，防止认不清、想不到、管不到的问题发生。先后发布了《中华人民共和国特种设备安全法》（2021年修订）、《国务院办公厅关于加强电梯质量安全工作的意见》（国办发〔2018〕8号）、《国家质检总局特种设备局电梯应急处置服务平台建设运行工作指南》（质检特函〔2015〕14号）、《国家质检总局特种设备局关于印发电梯应急处置服务平台数据归集规则（试行）》（质检特函〔2015〕38号）、《市场监管总局关于进一步做好改进电梯维护保养模式和调整电梯检验检测方式试点工作的意见》（国市监特设〔2020〕56号）、《国务院安委会办公室关于印发城市安全风险综合监测预警平台建设指南（试行）的通知》（安委办函〔2021〕45号）等一系列政策文件。
2021年9月，国务院安委办、应急管理部下发通知，部署加强城市安全风险防范工作，推广城市生命线安全工程经验做法，要求切实提高城市防控重大风险与突发事件的能力，从本质上提升城市安全治理现代化水平。通知确定合肥、沈阳、南京、青岛、深圳、成都、西安、东营、洛阳、宜昌、常德、佛山、南宁、遵义、北京通州、上海浦东新区、上海黄浦、上海松江等18个城市（区）作为国家城市安全风险综合监测预警工作体系建设试点。通知要求各地区要聚焦城市安全管理的主要问题和突出风险，积极借鉴典型做法，加大试点示范工作力度，将强化城市安全风险防范工作纳入本地区重点工作，充分利用科技手段，加快建立健全城市安全风险综合监测预警工作体系，提升城市安全风险辨识、防范、化解水平。重点对城市电梯安全运行状态进行实时感知，采用多种手段建立覆盖城市电梯的物联感知网络，并对电梯海量信息进行融合分析和大数据挖掘，实现电梯及设备设施运行状态的远程实时监控。
国家城市安全风险综合监测预警工作体系建设试点工作将分4个阶段。国务院安委办、应急管理部配套制定了城市安全风险综合监测预警平台建设指南，为各地区推进相关工作提供指导。
目前电梯行业安全风险监测体系建设还存在很多问题，比如绝大多数电梯信息采集不完善、行业数据接入不完全，已接入数据共享开放水平不高，现有部门的电梯安全风险监测工作组织体制不适应城市安全风险综合监测预警平台试点城市建设发展的要求，数据共享服务一盘棋统筹不够，数据融合利用的效能发挥还不够等。基于以上问题，通过胶州市电梯物联网智慧监管平台项目建设，将加速打破电梯安全风险监测信息孤岛，确保全市电梯安全风险监测数据一数一源、高效采集、有效整合、融合应用。利用物联网、互联网、云计算、大数据分析等信息通信技术手段，在电梯使用、管理、维保等各个阶段，实现更全面的安全感知、更广泛的数据互联、更高效的应急协同、更快速的行动响应，打造胶州市电梯安全风险监测感知网络和风险预警体系。
通过项目建设，实现政企电梯安全监测数据融合应用，充分发挥政府和企业资源整合优势，深度分析挖掘电梯行业安全风险监测大数据资源，统筹推动电梯安全风险监测体系发展，将有效提高胶州市电梯行业安全风险监测和预警能力，有效降低胶州市电梯相关事故伤亡率，保护人民群众生命财产安全。
二、建设内容
项目的建设内容包括电梯物联网智慧监管平台系统、智能终端及监测预警指挥中心。项目共实施覆盖全市约9000部电梯智慧监管平台和智能终端建设，及1处预警指挥中心。具体建设内容如下。
1. 总体框架
项目按照“1+2+3+9+N”的总体框架模式（见图1），包括：“一中心”，城市电梯安全风险综合监测预警中心；“一网一图”，胶州市城市电梯安全运行监测物联网、胶州市电梯安全综合监测“一张图”；“三大基础支撑”，AIoT平台、大数据云脑和BIM基座；以及9 子系统和N个场景。
图 1 总体框架图
2. 技术架构
系统整体基于“感、传、知、用”的总体框架，分为“五层两翼”。“五层”依次为前端感知层、网络传输层、大数据服务层、应用层以及前端展示层；“两翼”是指系统建设必须遵循的法律法规、标准规范和安全保障体系。
（1）前端感知层
“感知层”是指分布在胶州市各个电梯的监测数据的采集，包括电梯运行状态、故障状态、困人情况等数据，同时通过指挥调度系统获取现场的实时情况，如画面、声音等信息。
（2）网络传输层
“传输层”建设前端物联网感知传输网络及信息交换共享传输网络。前端物联网感知传输网络采用4G/5G、互联网有线与互联网专线方式，实现电梯监测终端前端传感器采集的数据回传到数据中心端。
（3）场所及基础支撑层
场所为胶州市智慧电梯联动指挥大厅物理场所。
大数据服务层包括数据库、物联网数据采集平台、数据工程系统、计算与存储系统、应用支撑系统。整个系统中物联网数据资源通过数据采集平台进入系统，经过系统的处理，对外提供数据检索、模型算法及统计分析服务。
（4）应用软件层
“应用软件层”在大数据服务层基础上，实现各管理单元的场景应用和综合应用。
（5）前端展示层
“前端展示层”以大屏、桌面端、移动终端形式对应用系统进行展示。
3. 网络架构图
根据现场电梯环境选择不同的组网方式，AI摄像头通过2.4G/5G无线网桥实现轿厢内组网，然后通过交换机实现外网连通。
4. 主要建设内容
（1）城市电梯安全风险综合监测预警中心
城市电梯安全风险综合监测预警中心拟位于行政服务中心14楼设置，主要功能包括指挥、综合决策、新闻发布、专家决策等，配备计算存储资源及网络系统等。
（2）电梯安全运行监测物联网
负责对接和管理不同种类的物联网终端，是整个全生命周期管理平台中的基础业务子系统，承担着管理监测电梯运行的所有物联网终端的重要作用。
监测物联网利用物联网、云计算、大数据、人工智能、可视化等技术建立1+2+N的产品模式，向下支持连接海量设备，采集设备数据上云；向上提供API，服务端可通过调用API将指令下发至设备端，实现远程控制。
（3）电梯安全综合监测“一张图”
实现电梯安全的综合监测：电梯安全风险等级信息一图查看、电梯困人分析一图分析、电梯停梯统计、电梯维保统计、电梯GIS一张图、电梯运行数据统计、电梯基础数据分析、电梯风险分析、电梯故障分析、电梯困人分析、电梯乘梯行为分析、电梯维保分析、公众参与度分析。
（4）三大基础支撑
1）AIoT平台。
平台与设备交互方式：基于“物模型标准规范”，提供设备适配平台的“标准接入方式”以及平台适配设备的“自定义接入方式”，实现设备标准协议与三方协议的覆盖。
平台与上层应用交互方式：平台提供规则引擎功能，支持MQTT以及HTTP多种方式满足设备数据向上层应用的推送。平台基于RESTful API接口设计规范包装了一系列对外接口，应用方可通过相关API接口实现上行设备数据的同步。
平台架构核心功能主要为协议组件、网关服务、数据存储、规则引擎、开放API以及基础管理服务。
2）大数据存储计算平台。大数据存储计算平台包括大数据接入层、大数据存储层、大数据计算层三大部分（见图2）。
大数据接入层包括结构化数据采集工具、非结构化数据采集工具、系统日志采集工具、平台API接入、数据交换工具等，主要用户实现外部多源异构的大数据采集与大数据接入。
大数据存储层包括HDFS、Hbase、Hive、Redis、MySQL等集中式、分布式数据库部署，实现海量数据的动态、高效、可扩展存储。
大数据计算层包括平台管理、工作流调度、平台配置与调度、离线数据计算、实时数据计算、离线数据和实时数据融合、机器学习、数据清洗、内存计算等部分，主要用于对海量数据进行数据清洗、离线/实时计算、机器学习、内存计算等计算支持及管理支持。
可视化操作界面如图3所示。
3）BIM基座。城市建筑BIM数据、城市IoT感知数据等，为城市安全风险监测提供全要素的“三维空间底板”，实现城市风险多源异构数据的融合。在城市基础地理信息的基础上，建立建筑物等基础设施信息模型（BIM）和三维数字模型，表达和管理城市三维空间，支撑城市规划建设管理运行的数字化、立体化、精细化、智慧化，支撑城市风险综合监测的建设和运行。
以直观表达的城市三维模型为基础，面向泛在行业应用按需提供地理信息、物联网节点定位、功能服务和开发接口，满足城市安全数据共享、发布、聚合的需求，形成统一管理的城市安全底图数据服务。
主要提供GIS时空数据管理及GIS数据服务功能。
4）电梯数据加工处理。汇总电梯基础信息（品牌、型号、使用年限等）、历史运行数据（运行里程、乘梯人数、运行时长等）、实时运行状态、故障信息、不文明乘梯行为（阻门、电动车入梯等），进行分类加工处理，输出电梯风险分析、故障分析、困人分析、乘梯行为分析、公众参与度分析等内容。
5）电梯专业建模。针对电梯安全各风险预警等级分析进行建模，建立电梯安全及运行分析模型。根据电梯基础数据、运行数据、故障信息、乘梯行为等信息，通过模型算法对电梯进行风险评估，对电梯风险等级变化趋势进行检测，实现电梯风险状态实时跟踪和响应，为应急处置提供辅助决策参考。
6）数据安全保障。包含安全保障、监测数据安全保障、整体安全管理、技术设计、安全运维及中心端（政务云）安全防护需求、城市安全综合监测预警中心安全防护需求及监测数据传输的安全。涵盖了信息传输、存储安全、应用系统安全等多个方面，实现青岛市城市安全智慧管理平台的信息传输畅通、安全保密，为平台的正常安全运行提供了保障。
7）9个子系统。包括：风险监测预警系统、辅助决策分析系统、救援指挥联动系统、智慧维保系统、物业管理系统、公众使用系统、电梯基础信息系统、智慧监管系统、大数据可视化系统。
三、创新应用
1. 模式创新
线上平台+线下服务：全社会托管运营，充分发挥市场优势，提升管理质量。多部门共同参与建设运营：多部门（市监局、96333、应急局等）从建设期即融为一体，以保障后期运营和应急处置联动的高效性。
2. 场景创新
困人场景：主动发现，安抚指导救援，联动处置；同时支持困人救援完成识别。
电动车入梯：实现阻止电动车入梯功能，有效避免楼内电动车起火事件。
超速、坠梯：将电梯速度曲线及加速度曲线纳入统计分析，实现超速、坠梯预警；
自然灾害预警：联动气象数据，针对暴雨等极端天气进行预警。
3. 技术创新
动态风险评估：及时发现风险隐患，动态布置管控措施。
AI智能技术：利用现有视频资源，提升安全管理效率和能力、降低人力成本。
数字孪生技术：利用数字孪生技术，提升应急救援能力，实现城市风险隐患和应急处置可视化。
BIM技术：利用BIM+AIoT等技术，通过场景的快速呈现，实现辅助决策。
四、推广价值
1. 社会效益
胶州电梯物联网智慧监管服务平台建成后，联动轿厢内的AI智能摄像头，不仅能智能识别电动车入梯、长时间阻门等不文明乘梯行为，还可以对电梯困人进行智能预警和紧急救援，有效提高了业主的安全和满意度，缩短了业主与物业之间的沟通距离，提高了物业管理效率。
平台建成后能够提升城市形象，加快城市建设的步伐，落实“以人为本”的执政理念。可有效发挥各部门互联互动的协作效应，提高管理效率和监管能力，促进电梯安全稳定运行。同时加快胶州市电梯运行安全管理的现代化、信息化、智能化建设，提升胶州市智慧城市发展整体水平，为实现全面建成小康社会宏伟目标、促进区域协调发展和经济持续平稳增长提供有力的保障。
2. 经济效益
电梯作为必不可少的交通工具，是真正的流量入口。项目建设将完善胶州基础设施建设，有利于招商引资，从而带动当地经济的发展，增加居民收入，为实现现代化、加快城区建设打下坚固的基础。另外，物业公司可以借助平台实现电梯故障率减少，降低维保成本，提高城市电梯精细化管理能力，提升为企业和居民服务的能力。因此，项目的经济效益明显。
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