人工智能技术在电梯领域的实践研究
摘要
关键词
人工智能技术;电梯领域;实践技术
正文
引言
电梯作为现代建筑的重要垂直交通工具,其运行安全性、可靠性和服务效率直接影响着人们的日常生活。随着城市化进程加快和建筑高度不断提升,传统电梯在运维效率、调度管理和安全保障等方面面临严峻挑战[1]。人工智能技术的快速发展为解决这些问题提供了新思路,基于深度学习的故障预测、智能群控调度和安全监测等技术逐步成熟,推动着电梯产业进入智能化新阶段。
1 人工智能技术概述
人工智能(Artificial Intelligence, AI)是计算机科学的一个重要分支,旨在模拟人类智能的学习、推理、感知与决策能力。人工智能涵盖机器学习(Machine Learning)、深度学习(Deep Learning)、自然语言处理(Natural Language Processing)等核心领域,广泛应用于数据分析、模式识别和自动化决策等场景[1]。在工业领域中,人工智能的关键在于通过大规模数据的高效处理,挖掘隐藏信息,优化系统性能。人工智能技术的发展依赖于算法模型、计算能力和数据资源的共同驱动[2]。算法模型的核心包括监督学习、无监督学习和强化学习等方法,其中,监督学习被广泛用于分类和回归任务,强化学习则适用于复杂的动态决策问题。
2 人工智能技术在电梯领域的实践应用
2.1故障预测与预防性维护
故障预测与预防性维护依赖于多源数据采集、特征提取与建模分析,实现对电梯关键部件运行状态的实时监控与潜在故障的前置诊断[3]。核心实践包括数据处理与算法建模两个方面。在数据采集阶段,多传感器技术被应用于关键部件如曳引机、导轨和门系统,用于监测振动信号x(t)、温度变化T(t)和电流波动I(t)。采集到的原始信号通过边缘计算(Edge Computing)设备进行预处理,包括去噪、采样和标准化等操作,得到高质量数据供后续分析[4]。特征提取是故障预测的基础,通过快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform, FFT),振动信号可被转化为频域信号。同时,基于小波变换(Wavelet Transform),可以将信号分解为多个分量,分析其在时间域和频域的局部特征,获得故障特征如谐波分量或包络波形。在建模阶段,机器学习算法被广泛应用以实现故障预测。此外,深度学习中的卷积神经网络(CNN)对多维信号的高阶特征提取能力,进一步增强故障模式识别的精度。实时预测则依赖于在线学习机制,系统根据新数据动态更新模型参数,适应设备老化与环境变化。
2.2智能调度与运行优化
智能调度系统通过实时数据采集和分析,实现电梯群组的高效协同运行。系统根据楼层客流量分布特征,将建筑划分为不同功能区域,如商业区、办公区和住宅区,针对性地制定差异化调度策略[5]。如表1所示:
表1 不同时段电梯调度策略
时段 | 优先级分配 | 电梯配置比例 | 响应模式 |
早高峰 | 底层优先 | 上行70%下行30% | 快速疏导 |
午间用餐 | 餐饮层优先 | 均衡分布50:50 | 灵活调配 |
晚高峰 | 顶层优先 | 下行65%上行35% | 集中疏散 |
平峰期 | 就近原则 | 动态平衡 | 节能运行 |
在早晚高峰时段,系统自动切换为峰值模式,提前将空余电梯调配至人流密集楼层,并优化上行与下行电梯的数量配比。针对用餐时间等特殊时段,系统会建立临时优先楼层,确保重点区域的服务响应速度。
在实际运营中,系统通过动态负载均衡技术,实时监测各台电梯的运行状态和负载情况,合理分配乘客召唤任务[6]。对于大型商业综合体,采用分区服务模式,将相邻的若干层划分为一个服务区块,指定特定电梯组负责,有效减少无效往返[3]。同时,系统结合历史数据分析,对常规性的客流高峰提前做出预判,动态调整电梯运行参数,如加速度、速度曲线和开关门时间等,在确保舒适度的前提下提升运输效率[7]。针对特殊情况,如会议结束、商场促销等临时性客流高峰,系统可快速响应,启动应急调度方案,灵活调整服务策略。
2.3智能安全保障
电梯安全监控体系基于多模态数据融合技术,构建全方位的实时防护网络。系统采用分布式传感器阵列,包括红外扫描仪、载重传感器和视觉监控设备,实现轿厢内外环境的立体监测。在日常运营中,通过轿厢内的异常行为识别系统,监测乘客的非标准行为,如剧烈晃动、蹦跳或长时间滞留等,并根据预设阈值触发相应级别的预警机制。
在电梯门系统安全防护方面,采用智能防夹系统,通过光电感应和压力传感的双重保护,精确识别门区障碍物[8]。系统配备自适应力度控制机制,根据阻力大小自动调节开关门力度,在保障通行安全的同时避免机械损伤。针对儿童、老年人等特殊群体,系统通过人体特征识别,自动延长开门等待时间,确保充足的进出时间。在应急处置环节,智能系统通过远程监控中心实现故障快速定位和分类,建立标准化的应急响应流程。当检测到电梯困人等紧急情况时,系统自动接入应急通讯,同时向维保人员推送故障类型、位置等关键信息,实现救援力量的快速调度。
结语
人工智能技术通过故障预测、智能调度和安全保障等核心功能的深度融合,有效提升了电梯运行效率和服务质量。基于多源数据分析的预测性维护体系有助于降低设备故障率,智能调度算法优化了电梯群控效能,多模态安全监测确保了运行安全。未来,随着算法模型的持续优化和数据积累的不断深化,智能化技术将在电梯产业中发挥更大价值,推动电梯服务迈向更高水平。
参考文献
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