杭州地铁自动扶梯远程监控系统设计

杭州地铁自动扶梯远程监控系统设计

摘要：根据杭州市电梯安全监察办法的要求，明确规定地铁站的电梯必须配备带电梯运行监控系统。为持续保持地铁自动扶梯的安全性能，提高对伤人扶梯的应急救援能力，通过结合物联网技术、数字视音频编解码技术、无线网络传输技术和现场总线技术，设计开发一套能实现地铁自动扶梯故障自动报警和应急救援功能的远程监控系统，确保杭州市地铁自动扶梯的安全运行，同时也为类似工程提供参考。

关键词：地铁 自动扶梯 物联网 远程监控

0 引言

地铁在规划和设计上滞后于城市及人口的飞速发展。车站、列车、轨道等任何一个环节出现问题，就可能导致整条运营线路瘫痪，甚至造成公众心理恐慌，引起安全事故。自动扶梯是地铁交通乘客上下车的重要工具，但近几年来，地铁自动扶梯由于故障导致死伤人事件时有发生。根据杭州市质量技术监督局的要求，杭州地铁4号线车站每台自动扶梯需设置安全运行远程监控系统，将信号传递至杭州市应急救援中心。实现地铁自动扶梯故障报警等安全监管及应急救援功能，确保杭州市地铁自动扶梯安全运行。

1 国内外研究现状

世界三大著名自动扶梯制造厂家均有自己的扶梯监控系统，以美国OTIS的扶梯远程监控系统AES为例。该系统主要侧重于扶梯运行状态的直观展示，故障信号的传送，同时可以记录下电梯和扶梯的运行情况，对电梯和扶梯进行集中管理，及时掌握电梯的运行状况，分析电梯的故障原因，能够在电扶梯异常情况下发出告警。但是监控信息的传递只能通过监控系统本身单链路传递，冗余能力欠缺，无音视频传输，远程控制现场功能欠缺，同时对监控单元的距离具有一定的局限性。

已开通的杭州地铁1号线每台电梯设置的远程监控系统可实现线路级远程监控功能，该系统可直接从设备控制系统中采集电梯运行、故障和维保数据，通过有线/无线网络将数据传输至杭州市应急救援中心，具体的功能包括1）信息采集功能：通过控制系统读取电梯的上行、下行、冲顶、蹲底、开门、关门、超速、门区外停梯等信号，对异常信号进行报警。2）视频监控功能：通过轿厢内的摄像头，记录24小时内轿厢的实时状态，一旦出现故障信号，将调出视频信号进行监测。3）语音通话功能：通过轿箱内的音频系统，与乘客进行语音沟通和提

示。4）故障采集功能：通过故障信息采集器，对故障进行实时的统计和记录，以便维保人员有针对性地维修和保养。

目前，国内已开通和在建的地铁线路，车站内自动扶梯还未实现线路级乃至线网级远程监控功能。

2 地铁车站级自动扶梯远程监控系统

在保证扶梯安全运行的状态下，最大程度的实现节能、稳定和舒适的运行，国内地铁自动扶梯大多数采用微机控制变频调速系统，在自动扶梯上机房设置一个微机控制柜和一个变频器，

变频器单独设置柜体，与控制柜分别安装在自动扶梯上部机房内。

杭州地铁车站综合监控系统（ISCS）对自动扶梯实现远程控制功能。ISCS在车站控制室的IBP盘上设有急停按钮，对站内自动扶梯可以实现远程急停控制。根据接口协议，ISCS与自动扶梯的接口界面位于扶梯上机房自带控制柜的接线端子排上，扶梯方在控制柜内留有与车站控制室IBP盘上急停开关的接口，ISCS负责IBP盘至扶梯控制箱之间的线缆线管敷设。

车站环境与设备监控系统（BAS）对自动扶梯实现远程监视功能，对站内自动扶梯监视5种运行状态：上行、下行、故障停梯、左、右扶手带异常；其中扶手带异常发出声、光报警。对出入口自动扶梯监视6种运行状态：上行、下行、故障停梯、左、右扶手带异常、出入口上下机房盖板被盗；其中扶手带异常和出入口上下机房盖板非正常打开发出声、光报警。根据接口协议，BAS与自动扶梯的接口界面位于扶梯上机房自带控制柜的接线端子排上，扶梯向BAS提供扶梯的站内5种，出入口6种监视信号，控制柜向BAS提供干接点，并规定控制线的规格要求（一般是一根485总线），BAS根据控制线的规格型号负责从BAS设备室至扶梯控制柜之间的线缆敷设。

BAS系统负责将监视到的信号传递到车站控制室IBP盘上，自动扶梯负责提供IBP盘面布置要求，状态指示灯和按钮及其回路。IBP盘面设计如图2-1所示。

图2-1IBP盘面示意图

3 线网级自动扶梯远程监控系统

线网级自动扶梯远程监控系统总体可以分为四层结构：信号采集层、车站线路传输层、4号线线路中间层和线网处理层。

3.1 信号采集层

是指安装在扶梯处的前端设备，对扶梯的运行状态和异常报警信息进行实时监控。主要包括1）自动扶梯的自带控制箱，设置在扶梯上机房内，采集扶梯内部传感器传递的状态信号，即站内自动扶梯的5种运行状态和出入口扶梯的6种运行状态。2）功率测试仪，设置在扶梯上机房内，反映扶梯的实时功率，主要测试扶梯是否超载，当实时功率大于额定功率时报警。3）音视频采集器，设置在扶梯下水平段的天花板上，朝上拍摄。摄像头内置语音模块，在视频监控的同时可进行语音输出。对扶梯上方乘客进行实时监控，并能在发生危险时进行安抚。4）扶梯远程监控集成控制箱，设置在扶梯上机房内，采集上述3个采集器的信号，通过光电转换器转换成光信号。一个远程监控集成控制箱最多可以连接两个扶梯控制器，同时采集两路扶梯数据。方案示意图如下图所示：

图3-1 方案示意图

3.2 车站线路传输层

在公共通信机房配置一套交换机设备，通过一根光纤将每组扶梯的远程监控集成系统与交换机相连。对车站内自动扶梯的远程监控系统集成网络。

3.3 4号线线路中间层

在车站区间内敷设光纤，将每座车站公共通信机房内的交换机集成网络。

3.4 线网处理层

依托通信运营商的网络，将信号传输至杭州市应急救援中心。线网处理层是整个系统的最终展示，它提供了对所有接入扶梯的运行状况实时监控，扶梯故障的处理、汇总和分析，应急救援处置，扶梯日常信息管理，扶梯维保工作管理，扶梯前端设备管理等业务功能。

3.4.1 扶梯运行状态实时监控

主要包括扶梯的状态实时信息，视频采集，语音安抚，扶梯故障事件录像取证及回放功能。

3.4.2 扶梯故障处理、汇总和分析

主要包括扶梯的自动报警及整个故障处理流程，是整个系统的核心功能。扶梯控制系统判断扶梯发生故障时，会给中心告警，显示故障原因，运行状态及实时音视频图像等信息。通知维保人员赶赴现场，启动救援程序，安抚现场受伤人

员。同提供扶梯故障表功能，可显示扶梯的当前及历史故障记录。

3.4.3 扶梯管理

记录扶梯的安装位置，生产厂家，型号，速度，提升高度等基本信息，同时提供扶梯的维保记录，年检管理功能。

整个网络示意图如图3-2所示。

图3-2 杭州地铁自动扶梯远程监控系统网络示意图

4 总结及展望

城市公共交通型自动扶梯安全事关人民群众的生命安全，社会公众和新闻媒体十分关注。杭州地铁自动扶梯安全运行远程监控系统，是新一代基于物联网技术的远程监控系统，能够解决政府管理中存在的信息不对称、情况不掌握、救援不及时等问题，同时还可以依托这些信息数据，指导安全生产，促进行业发展，从而实现政府对行业、市场的有效调控。

远程监控系统中的故障检测与诊断技术是综合性技术，目前自动扶梯只能对故障停梯和左右扶手带异常情况进行报警，对系统的深入改进可采用神经网络与其他理论方法相结合的方法，对扶梯故障进行预警，通过检测电动机的实时功率，计算电动机负载值，结合视频图像，判断传动机构的异常及扶梯负载大小。

7 参考文献

[1]徐海琴. 远程监控技术的新发展[J].微型电脑应用，2004,20(8):3.

[2]刘润莉. 电梯远程监控系统的设计[J].控制工程，2011,18:118.

[3]曲立东. 城市轨道交通环境与设备监控系统设计与应用[M].北京：电子工业出版社，2008.

[4] GB50157-2003 地铁设计规范[S].北京：中国计划出版社，2003.

[5] GB16899-2011 自动扶梯和自动人行道的制造与安装安全规范[S].北京：中国标准出版社，2011.

收稿日期：2014-3-6

作者简介：汪宇亮（1986年10月27日），男，湖北省武汉市人，工程师，硕士