CN110155842A - 一种基于智能硬件的电梯运行安全检测和预警识别系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于智能硬件的电梯运行安全检测和预警识别系统，包括：放置在轿厢内的智能摄像头、麦克风、喇叭及紧急呼叫按钮；放置在轿顶的无线网桥、计算单元、加速度传感器及气压传感器，计算单元内设数据处理模块和算法，并通过网络连接云服务器；放置在轿厢门处的光电感应传感器；放置在电梯机房的无线网桥；放置在楼顶的无线网桥；放置在物业办公室的无线网桥；放置在云端的云服务器；以及任何联网的电脑或移动终端组成。电梯轿顶的无线网桥、机房的无线网桥、楼顶的无线网桥、物业办公室的无线网桥均通过无线连接组网，并连接云端服务器，进行数据交互；本发明的优点是，安全性高、成本低、智能化程度高、方便稳定。

Description

一种基于智能硬件的电梯运行安全检测和预警识别系统

技术领域

本发明属于电梯安全技术领域，具体涉及一种基于智能硬件的电梯运行安全检测和预警识别系统。

背景技术

近年来随着物联网及IOT技术的发展，更多的硬件开始接入互联网，给人们的生活带来了极大的便利和安全。但是在电梯行业及领域，智慧物联网技术并未得到应用和发挥。电梯安全事故频发、各大品牌技术壁垒高、设备故障无法及时提前预警、乘客危险行为无法及时提前制止、监控不全面、电梯巡检不便利、电梯对讲通讯系统局限性高、维保工作不到位、电梯安全监管不力、电梯行业从业人员匮乏等的一系列问题都摆在了眼前，再加上我国新安装电梯保有量每年仍旧在持续增长，老电梯保有量也在持续增长，至此，电梯安全给整个行业带来了巨大的挑战。

整个电梯行业包括电梯制造商和相应的行业公司，想通过一套服务或系统，来解决目前电梯行业中的如上痛点，来健全和稳定电梯行业的生态。本公司沉淀电梯行业多年，积累了深厚的技术和资源。旨在研发一套基于智能硬件，实现电梯运行安全检测和预警识别的系统。

现有中国专利文件CN201510299754.6公布了一种电梯在线安全检测预警装置的检测预警方法，其主要技术方案为：一种电梯在线安全检测预警装置的检测预警方法，该方法包括下列顺序的步骤：(1)获取电梯状态的一个特征参数的采集数据；(2)提取一次连续电梯启停过程中该特征参数的极大值M1，判断是否生成预警阈值T1，若未生成该项参数的预警阈值T1，则将M1添加进数据样本库D1，接着判断数据样本库D1中的样本数量是否达到设定个数V1，若未达到设定个数V1，返回第一步继续获取采集数据；若达到设定个数V1，建立电梯状态概率神经网络模型，生成预警阈值T1，再返回第一步获取采集数据；(3)若已生成预警阈值T1，将M1添加进数据更新样本库D2，判断数据更新样本库D2中的样本数量是否达到设定个数V2，0＜V2＜V1，若未达到设定个数V2，返回第一步获取采集数据；若达到设定个数V2，统计超过T1的个数K，K≥0，进入下一步；(4)判断是否K≥V2/2，若K≥V2/2，则判断为预警，通过近距离通信单元发出预警信息，并将剩下的V2-K个正常数据先后替换数据样本库D1中最早的V2-K个数据；若K＜V2/2，判断为正常，并将该V2个数据先后替换数据样本库D1中最早的V2个数据，其中K个异常数据加入D1中作为概率模型的训练样本；(5)重新建立该特征参数的电梯状态概率神经网络模型，更新预警阈值T1；(6)返回第一步获取采集数据；所述预警装置包括轿厢预警装置和机房预警装置，所述轿厢预警装置由第一传感单元、第一采集单元、第一处理单元和第一近距离通信单元组成，所述机房预警装置由第二传感单元、第二采集单元、第二处理单元、第二近距离通信单元和远程通信网关组成，第一近距离通信单元和第二近距离通信单元之间无线通讯，第二处理单元通过远程通信网关与远程平台远程通讯。与本发明技术方案不同。

发明内容

本发明的目的是解决上述问题，提供一种基于智能硬件的电梯运行安全检测和预警识别系统，其能够实现：电梯轿厢画面实时监控、是否有人监测、电梯上下行监测、电梯所处楼层检测、电梯开关门检测、电梯运行速度监测、语音报站功能、困人自动报警、陌生人识别并预警、电梯运行数据统计分析、电梯故障智能监测并预警、乘客异常行为智能监测并预警、跨平台紧急故障可视对讲、维保人员接警定位、维保自动监督和智能物业管理等各项智能化功能。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于智能硬件的电梯运行安全检测和预警识别系统，包括设于电梯轿厢内的智能摄像头、麦克风、喇叭及紧急呼叫按钮，电梯轿顶设有轿顶无线网桥、计算单元、加速度传感器及气压传感器，电梯轿厢门位置设有光电感应传感器，电梯机房设有无线网桥；所述计算单元内设信息发送/接收模块、判断模块及信息处理模块；

所述轿顶无线网桥依次无线连接机房无线网桥、楼顶无线网桥、物业楼顶无线网桥，所述物业楼顶无线网桥设于物业办公室的楼顶，所述物业办公室设有物业电脑端，在云端部署云服务器，所述云服务器通过物业光纤或宽带连接物业楼顶无线网桥；所述物业电脑端及移动手机终端通过有线或无线的方式连接云服务器；

所述智能摄像头通过轿顶无线网桥连接计算单元，所述加速度传感器、气压传感器、光电感应传感器、麦克风、喇叭及紧急呼叫按钮均连接计算单元，并将信号传输给计算单元，所述计算单元通过轿顶无线网桥、机房无线网桥、楼顶无线网桥及物业楼顶无线网桥连接云服务器；

所述计算单元内置深度神经网络图像识别算法及人脸识别算法，通过对视频信号的解析，通过比对人脸特征值将每个人的人脸特征值提取出来、并进行标记和保存；

本系统还配备UPS应急电源，用于系统在断电情况下仍可以正常工作。

进一步的，所述智能摄像头用于获取轿厢内的视频画面、识别电梯轿厢门开关状态、识别电梯轿厢内楼层显示面板，并将信息传输给计算单元；

所述加速度传感器用于识别监测电梯上下行及静止状态，并将信号反馈给计算单元；

所述气压传感器用于识别电梯所处楼层，并将信号反馈给计算单元；

所述光电感应传感器及计算单元相结合，实现对电梯轿厢门是否开关的识别及监测。

通过将智能摄像头、深度神经网络图像识别算法及人脸识别算法结合，实现陌生人自动识别并预警；

通过将智能摄像头及计算单元相结合，实现识别电梯的“开关门异常”故障、“电梯非平层停靠”故障并预警；

通过将计算单元及加速度传感器相结合，实现识别电梯的“轿厢晃动”故障、运行速度异常”故障并预警；

通过将智能摄像头及深度神经网络图像识别算法结合，实现电梯轿厢中乘客异常行为的识别、监测及报警。

进一步的，所述麦克风及喇叭在轿厢内独立部署。

进一步的，所述轿顶无线网桥、机房无线网桥、楼顶无线网桥及物业楼顶无线网桥均为高速网桥。

进一步的，所述加速度传感器为矢量加速度传感器。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明通过基于智能摄像头和深度神经网络图像识别算法，实现对电梯内是否有人、电梯困人、乘客异常行为识别、陌生人识别、电梯故障识别；通过部署在电梯内的多元传感器，实现对电梯上下行、运行速度、所处楼层、开关门数据的采集；通过硬件扩充实现的电梯故障紧急可视对讲系统，将电梯紧急故障救援信息进行了大范围的扩充(从一部固定电话扩充到了手机，电脑等客户端)，提高了电梯救援的处理效能；通过电梯内安装的计算单元，实现了对多种复杂场景的计算、感知和触发，以及对传感器数据的分析整理和结果输出，实现了准确电梯运行速度输出，以及开关门结果输出。通过云服务器和客户端，实现了对数据的传递、存储和可视化分析，以及数据管理；通过硬件扩充实现的电梯故障紧急可视对讲系统；通过硬件方案实现的电梯上下行、运行速度、所处楼层、开关门状态的识别功能；通过硬件和软件方案实现的对电梯故障智能监测及预警功能、对乘客异常行为的监测及预警功能、电梯困人自动报警功能、对陌生人识别和预警的功能。整体安全性高，最大程度的降低了安装的复杂性和降低产品的成本，安装普及性高、兼容性高，操作方便、人性化，降低了人力操作强度及难度，大大提高了安防效率；系统稳定性和可靠性高，可以远程直接更新升级和维护，具备容灾和自学习功能，智能化程度高，省时、省力、省心。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的整体硬件布局结构示意图。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案能予以实施，下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但所举实施例只作为对本发明的说明，不作为对本发明的限定。

如图1所示的一种基于智能硬件的电梯运行安全检测和预警识别系统，包括设于电梯轿厢内的智能摄像头4、麦克风9、喇叭10及紧急呼叫按钮16，所述电梯轿厢上方的轿顶设有轿顶无线网桥3、计算单元5、加速度传感器6及气压传感器7，所述电梯轿厢门17位置设有光电感应传感器8；所述计算单元5内设信息发送/接收模块、判断模块及信息处理模块。

所述轿顶无线网桥3无线连接机房无线网桥2，机房无线网桥2无线连接楼顶无线网桥1，所述楼顶无线网桥1无线连接设于物业办公室12楼顶的物业楼顶无线网桥11，所述物业办公室设有物业电脑端15，在云端部署云服务器13，所述云服务器13通过物业光纤或宽带与物业楼顶无线网桥11连接，所述物业电脑端15及移动手机终端14通过有线或无线的方式与云服务器13连接；

所述轿顶无线网桥3分别连接智能摄像头4及计算单元5，所述加速度传感器6、气压传感器7、光电感应传感器8、麦克风9、喇叭10及紧急呼叫按钮16均连接计算单元5，并将信号传输给计算单元5，所述计算单元5通过轿顶无线网桥3、机房无线网桥2、楼顶无线网桥1及物业楼顶无线网桥11连接云服务器13；

所述计算单元5内置深度神经网络图像识别算法及人脸识别算法，深度神经网络图像识别算法具备自学习和识别标记功能，通过对视频信号的解析，通过比对人脸特征值将每个人的人脸特征值提取出来、保存并进行标记。

本系统还配置UPS应急电源，用于系统在断电情况下仍可以正常工作。

通过本发明可以实现：电梯轿厢画面实时监控、是否有人监测、电梯上下行监测、电梯所处楼层检测、电梯开关门检测、电梯运行速度监测、语音报站功能、困人自动报警、陌生人识别并预警、电梯运行数据统计分析(如：电梯使用频率分析、各楼层停靠频率分析、乘梯人数分析等)、电梯故障智能监测并预警(如：电梯抖动、运行速度异常、非平层停靠等故障)、乘客异常行为智能监测并预警(如：小孩独自乘梯、老人晕倒、蹦跳等行为)、跨平台紧急故障可视对讲、维保人员接警定位、维保自动监督和智能物业管理等各项智能化功能。

纵观目前市面上，首先已面市且推出商用的产品，不超过3家。通过对其产品和系统的分析，和本发明的对比，可以看出其产品关键方案存在的技术缺陷，或者整个核心功能的缺失，以及本发明的优势和独特所在。

本发明能够实现的功能及实现原理为：

1、跨平台紧急故障可视对讲功能

背景：为了便于电梯乘客及维保工人在紧急情况下能和外界取得联系，进行紧急救援。目前国内所有的电梯应国家质检局的要求，必须安装电梯五方对讲系统。该系统分别在机房、轿顶、轿厢、底坑和物业办公室，部署了一套话机，由于各生产商品牌不同，他们之间通过有线/无线方式连接，这五方中，只要有任何一方发起呼叫，另外四方都会响铃，从而实现通话。但是这种方案有很明显的弊端：其一为应用场景，特别是物业一方，需要一直在物业值班室守着电话，如果有紧急故障电话，可能存在由于无人值守而漏接的情况；其二为受距离的限制以及产品成本较高，如果为无线对讲，其有效传输距离为3公里左右，对于大型小区，需要布置多套，如果为有线对讲，则意味着还需要长距离的布线，施工困难。另外最重要的是，市面上一套五方对讲产品的售价均在2000元以上，较为昂贵。

现有方案：综合市面上的大部分电梯物联网系统产品，针对此痛点和场景，主要有两种方案：第一种是继续沿用电梯的五方对讲系统，不做任何改动；第二种是通过在轿厢的监控摄像头上内置喇叭和麦克风，实现音频采集/播放和传输。但是这种方案只能单向发起，即只能通过移动手机终端14去呼叫轿厢，而从轿厢是无法发起呼叫的。如果轿厢困人了，轿厢的人是无法通过其去通知外面的人的。所以这种方案较为鸡肋，解决不了实际问题。

本发明方案及原理：本发明首先在轿厢内独立部署了高保真喇叭10和麦克风9，保证了通话质量。然后在轿厢内布置了触发按键紧急呼叫按钮16和高清智能摄像头4，用于发起呼叫以及获取轿厢视频画面。实现原理如下：

发生紧急故障时：

1)轿厢乘客点击紧急呼叫按钮16，触发呼叫信号；

2)呼叫信号触发后计算单元5收到呼叫信号，触发一个通话请求；

3)通话请求信号通过轿顶无线网桥3→机房无线网桥2→楼顶无线网桥1→物业楼顶无线网桥11，将通话请求发送到云服务器13；

4)云服务器13收到通话请求信号，先查找发起通话请求的电梯对应的物业电梯管理员和相关维保员，找到后向其对应的手机/电脑，发起语音呼叫；

5)物业电梯管理员和相关维保员收到呼叫后，通过物业电脑端15或者移动手机终端14接通，便可以和电梯轿厢内的求救乘客进行语音通话，连接在计算单元5上的9麦克风和10喇叭实现了声音的播放和乘客声音的采集；

6)在语音通话的时候，物业电脑端15或者移动手机终端14，通过4摄像头，还能看到轿厢内的实时画面，了解现场环境，及早的进行救援方案准备；

7)物业经理/维保员等相关有权限的人，也可以通过物业电脑端15或者移动手机终端14向轿厢发起呼叫，实现真正的双向呼叫；

整个系统还采用了高速网桥和UPS应急电源，保证在断电情况下，系统仍旧可以继续使用。

其优势在于：

1)扩充了紧急呼叫的范围，以往的紧急呼叫只能定向的向物业发起。本发明将呼叫范围扩大到了物业经理，维保员等所有具有电梯管理权限的人，增加了救援的可靠性；

2)打破了原有五方对讲系统的限制，以往的五方对讲，只能呼叫到物业监控室的一部固定电话上，需要人7*24h值守。本发明打破了该限制，所有的人不需要待在值班室，只需要有手机即可实现在任何时间任何地点来接听来自电梯的紧急呼叫；

3)以往的五方对讲系统，只能听到，却无法看到。不便于救援人员判断当前环境，以及提前部署救援方案。通过本发明，不但可以和轿厢内的人进行通话，还能实时通过手机的可视化界面来了解现场的情况，便于提前部署和了解救援情况。

替代方案：市面上出了已经比较成熟的基于固定电话的紧急五方对讲系统外，暂无其他的方案可以替代本发明。

2、电梯上下行及所处楼层检测功能

背景：电梯在运行过程中，有一个上下行状态和所处楼层状态，对于电梯巡检是非常重要的，即电梯目前是往上走还是往下走，还有电梯目前在几楼。以往的巡检和监控过程中，物业电梯管理员或者其他具有权限的人，除非到现场查看，否则是无法知道电梯目前的一个运行状态的。如果能通过移动手机终端14或者电脑端15远程看到电梯的运行状态，实现远程巡检，对于电梯行业来讲，无疑是最大的亮点。

现有方案：通过对市面上产品的分析，发现只有一家的产品实现了电梯上下行和楼层的监测，方案为磁感应开关，具体实现方案为：由于电梯设计中，每一层轿厢都能停靠，所以在每一层电梯轿厢停靠的井道位置，粘贴一个磁感应片，磁感应片里面会提前烧录楼层号。同样在轿厢顶部，也会有一个磁感应传感器，用来和磁感应片进行感应。那么当电梯轿厢停靠或者经过时，就会感应到电梯目前所在楼层，通过相近两个楼层的对比，就能知道电梯是在上行还是在下行。但是这种方案给安装和部署带来了极大的挑战，增加了设备的安装费用和安装风险，举个例子，如果该栋楼有33层，那么就需要在这33层楼的每一层井道位置去粘贴磁感应片。那么如果这栋楼是大厦，有100层，则工作量会很大、效率也会很低、成本会很高。

本发明方案及原理：本发明为了最大程度的降低安装的复杂性和降低产品的成本，使用了矢量加速度传感器6和气压传感器7结合的方式来实现电梯上下行及所处楼层监测。实现原理如下：

1)电梯上下行的识别原理：

加速度传感器6在物体朝不同的方向移动时，会有不同的信号反馈，还能反馈物体运动的加速度；

当电梯轿厢上下移动的时候，加速度传感器6会有一个信号反馈；

加速度传感器6的信号通过连线反馈给计算单元5，计算单元5对信号进行解析，从而实现对电梯向上/向下/静止的识别监测。

2)电梯所处楼层的识别原理：

随着高度升高，气压降低的物理原理，如果知道当前气压，就能知道当前海拔高度；

当电梯上下移动的时候，通过气压传感器7可以实时监测当前的气压值；

气压传感器7将监测到的气压值通过连线反馈给计算单元5，计算单元5将气压值转换为海拔高度，根据电梯每一层的层高进行匹配(如:1楼高度为0～3米，2楼高度为3～6米)，就能得知电梯当前所处的楼层；

得知所处楼层后，通过计算单元5的数据传输，通过物业电脑端15或者移动手机终端14就能远程得知电梯的运行情况，实现远程巡检。

其优势在于：

1)降低了电梯物联网硬件设备安装的成本和繁琐流程，只需要将对应的传感器放在电梯轿厢顶部，然后配置好参数，就能实现功能；

2)楼层识别和上下行监测功能更稳定。

替代方案：通过激光测距的方式，测量电梯轿厢和某个固定位置(如机房或底坑)的距离，也可以实现对电梯所处楼层和上下行的识别功能。

3、困人自动报警功能

背景：现在电梯中，最为严重的故障之一就是电梯困人。是由于电梯运行出现了故障，轿厢没有在平层停靠(如停靠在了2楼和3楼之间)或者停靠后没有正常开门，导致将轿厢里面的乘客困住，如果不及时得到救援，会造成非常严重的后果。电梯困人的原因有很多种，如机械故障，电气故障或者人为原因等，是没有办法从根本上进行杜绝的，所以在发生困人的第一时间内，将困人信息向外扩散，及时得到救援，反而是最关键的。如果被困人员有报警意识，可以触发报警，但是如果被困人员没有行动意识(如小孩或者老人被困等)，那么带来的后果是非常严重的。所以，如果有一套系统能自动监测到电梯困人，并且能自动在第一时间触发报警，那么将带来极高的救援效率，最大程度上降低风险。

现有方案：目前市面上没有现成方案能实现电梯困人自动报警功能。

本发明方案及原理：本发明通过基于智能摄像头4的神经网络图像识别算法和对电梯轿厢门17开关状态的识别，以及电梯轿厢内楼层显示面板的识别，组合实现了电梯困人故障的识别和自动报警的触发。实现原理为：

1)电梯轿厢内安装的智能摄像头4，将实时视频信号通过轿顶无线网桥3传输给计算单元5，计算单元5内置研发的深度神经网络图像识别算法，通过对实时画面的解析，就能知道轿厢里面是否有人、有几个人，以及轿厢门17打开后是否面对的是一面墙(如果发生了非平层停靠，即如电梯停靠在了3楼和4楼之间，门打开后，看到的是一堵墙)。

2)通过安装在轿厢门17位置的光电感应传感器8，可以实现光和电信号转换，当轿厢门17关闭的时候，会阻挡光电感应传感器8的光信号，会产生一个信号，当轿厢门17打开的时候，不会阻挡光电感应传感器8的光信号，会产生另外一种类型的信号。将信号通过连线发送给计算单元5，就可以实现对电梯是否开关门的监测。

3)在1)和2)实现的基础上：如果系统识别到电梯内有人，但30秒后，轿厢门17还是没有开启，则计算单元5认为是电梯发生了困人故障；如果系统识别到电梯内有人，门也已经打开，但是电梯门位置是一堵墙(非平层停靠)，则计算单元5认为是电梯发生了困人故障；

4)计算单元5识别成功后，会将困人故障信息通过轿顶无线网桥3→机房无线网桥2→楼顶无线网桥1→物业楼顶无线网桥11，将通话请求发送到云服务器13；

5)云服务器13收到困人故障信息故障推送后，先查找该故障电梯对应的物业电梯管理员和相关维保员，找到后向其对应的物业电脑端15或者移动手机终端14发送故障推送；

6)通过物业电脑端15或者移动手机终端14收到电梯故障困人预警后，打开系统，能看到对应的故障信息，还能通过智能摄像头4查看电梯轿厢内的困人情况，便于及早了解情况，部署救援方案；

其优势在于：

1)通过复杂的图像神经网络算法实现了对电梯轿厢内人的识别；

2)化被动为主动，从发现、识别、预警通知，一气呵成，提升了电梯安全防范和故障救援的效率，极大的降低了长时间困人导致严重后果的风险。

替代方案：市面上暂无其他的可行的替代方案来实现此功能。

4、陌生人自动识别并预警功能

背景：目前所有楼宇，包括小区、写字楼及商务中心等，安防是其物业绝对重视的一个点。纵观市面上现有的安防方案，都是多种方案的组合，以此来逐渐增强安全措施，如：小区门禁+单元门门禁+监控摄像头等。如此还是没有办法做到智能化的安防，陌生人依旧可以尾随业主进入小区，进入单元门，监控探头也只是起到一个事后追踪的作用。真正的智能化安防应该是提前预警，省心省力省时省成本，更应该贴近和切合一个比较好的监控场景。电梯在现代社会中，发挥着日益突出的作用，离家，回家，上班都离不开，如果在电梯中能够自动识别业主和陌生人，并且识别到陌生人后立即向物业对应人员发出警报，无疑大大的提高了安防效率。

现有方案：纵观市面上还没有在电梯轿厢中能自动区分业主和陌生人，并主动触发预警的产品。

本发明方案及原理：本发明的核心点是基于安装在轿厢内的智能摄像头4和全自研的深度神经网络学习算法来实现的。智能摄像头4起到了对轿厢内乘客的人脸、人形的取样，深度神经网络图像识别算法实现了对取样特征值的提取和特征值出现频率的计算。具体实现原理为：

设备安装完成后，智能摄像头4开始工作，基于其内置的人脸识别算法，一旦识别到轿厢内有人，会将实时视频信号通过线路传输给计算单元5；

计算单元5内置自研发的深度神经网络图像识别算法和人脸识别算法，通过对视频信号的解析，会将人的人脸特征值(人脸识别就是通过比对人脸特征值来实现的，每个人的脸形，五官位置等都是不同的，特征值自然也就不一样)提取出来并保存；

接下来设备进行自学习，自学习的过程就是采集轿厢内大量的人脸特征值。通过对人的特征值的出现频率分析，来标记某个人是业主身份，如系统发现一个用户A，每天5、6次乘坐电梯，则系统会标记为该用户为业主身份，具备安全性。通过这样一段时间的学习后，系统能实现对该楼宇居住人群95％以上的标记；

之后系统开始进入正常监控工作中。如果计算单元5识别到有一个人，从来没有在电梯出现过，则会认为出现了陌生人，会触发一次陌生人预警信号；

陌生人预警信号通过轿顶无线网桥3→机房无线网桥2→楼顶无线网桥1→物业楼顶无线网桥11，将通话请求发送到云服务器13；

云服务器13收到识别到陌生人信息推送后，先查找触发该信号的电梯对应的物业电梯管理员和相关维保员，找到后向其对应的物业电脑端15或者移动手机终端14发送是“识别到陌生人”的预警推送；

通过物业电脑端15或者移动手机终端14收到预警后，打开系统，能看到通过智能摄像头4拍摄的该陌生人的照片或视频。同时也可以对这个人进行再标记，如标记为快递员或者其他人员等。那下次系统再识别到这个人的时候，不会再发出报警。

其优势在于：

1)基于深度神经网络图像识别算法自学习的陌生人预警系统，结合电梯轿厢场景，针对陌生人的识别监控，变被动为主动，扩大监控场景，大大提高了安防效率；

2)预警随时随地直接推送到物业相关人员的手机上，不受时间和空间的限制，让物业第一时间发现并处理，降低风险；

3)一个摄像头既实现了对电梯轿厢画面的实时监控，还实现了对陌生人的识别报警，不用额外的硬件成本，省时、省力、省成本。

替代方案：目前市面上在物业可接受成本范围内，以及能商业化的实现轿厢“陌生人自动识别并预警”的产品没有。目前也没有好的替代方案。

5、电梯故障智能监测及预警功能

背景：电梯行业的维保及安全形势越来越紧张，据统计截止2018年底，全国电梯的保有量已达到近700万台，而且还以每年50～70万台的速度在增长。安装时间越靠前的电梯(老电梯)，随着时间的推移，出现故障的频率越高，加上从事维保行业的人员却越来越少，导致电梯维保和安全形势愈发紧张。如果我们能全面的实现电梯联网，使用传感器及智能神经网络实时监控电梯的机械和电气结构，并建立统一的监控和预警中心，电梯在还未发生故障时，就能提前进行预警，甚至电梯发生故障时，及时报警，便于电梯资源的统一和最快调拨，将损失降到最低。

现有方案：目前在国内还没有商用级别的电梯物联网预警系统，能对电梯的常发故障进行全面、系统及稳定的监控预警。

本发明方案及原理：本发明对电梯故障的检测主要是通过光电传感器8、加速度传感器6、气压传感器7、智能摄像头4、计算单元5以及深度神经网络图像识别算法构成。实现原理为：

通过智能摄像头4和计算单元5，可以实现对电梯是否有人的监控(实现原理已在前面困人自动报警功能1)中叙述)；通过轿厢门17光电感应传感器8，可是实现对电梯轿厢门17是否开启/关闭的监测(实现原理已在前面困人自动报警功能2)中叙述)。结合二者，如果发现电梯没有人，但是电梯轿厢门17在频繁的开启和关闭，则计算单元5会认为电梯出现了“开关门异常”的故障；

通过智能摄像头4和计算单元5，可以实现电梯是否在平层停靠(实现原理已在前面困人自动报警功能3)中叙述)，如果没有平层停靠，则计算单元5，会认为电梯出现了“电梯非平层停靠”的故障；

通过加速度传感器6和计算单元5，可以实现电梯轿厢是否在晃动的监测，如果计算出电梯轿厢在瞬时存在上下左右的位移数据，则计算单元5，会认为电梯出现了“轿厢晃动”的故障；

通过加速度传感器6和计算单元5，可以实现电梯轿厢在移动过程中的实时运行速度，如果电梯轿厢的运行速度曲线不平滑，或者不符合电梯制造商的要求，则计算单元5，会认为电梯出现了“运行速度异常”的故障；

计算单元5识别到的各种预警信号通过轿顶无线网桥3→机房无线网桥2→楼顶无线网桥1→物业楼顶无线网桥11，将通话请求发送到13云服务器；

云服务器13收到电梯故障预警信息推送后，先查找触发该信号的电梯对应的物业电梯管理员和相关维保员，找到后向其对应的物业电脑端15或者移动手机终端14发送对应的电梯故障预警推送；

通过物业电脑端15或者移动手机终端14收到预警后，打开系统，能看到对应的电梯故障详情，以及通过智能摄像头4拍摄的对应故障的照片或视频。便于维修人员提前诊断电梯故障，制定维修方案和采取措施。

其优势在于：

1)安装施工简单，不需要破坏电梯原有的机械和电气结构；

2)设备成本直线降低，由于基于图像和视频识别的深度神经网络算法的应用，大量减少了硬件设备的投入，从而降低了设备的成本，便于产品在市面上的普及和推广；

3)安装普及性，兼容性高。各大电梯品牌之间的技术壁垒较高，一套系统能兼容市面上所有品牌，所有型号的电梯，挑战是巨大的。本发明使用了模块化组装设计，没有与电梯的机械及电气结构进行耦合，可以兼容市面上99％的电梯；

4)系统稳定性和可靠性高，主要的核心识别和算法模块部署在云端，可以远程直接更新升级和维护，具备容灾和自学习功能，电梯安装的几个主要传感器均使用军工级别；

替代方案：电梯行业中，最大的问题在于电梯品牌太多，各个品牌之间技术壁垒较高，电梯的各种机械及电气参数和协议，根本不统一。一个最直观的表现就是会修A品牌电梯的工程师，不会修B品牌的电梯。所以，目前在市面上，实现电梯的故障监控和预警的产品暂无。

6、乘客异常行为监测及预警功能

背景：电梯如果在没有乘客的情况下，发生故障，最多影响了人们的正常使用，但是如果在有乘客的情况下，发生了故障，则情况较为严重。在电梯常见故障和损伤中，有很大一部分是由于轿厢内的乘客，没有按照一定的安全规则去规范化的乘坐和使用电梯，导致了故障的发生。所以，如果在电梯轿厢内实现对乘客行为的分析和捕捉，则可以在危险发生前，阻止乘客，避免发生更严重的后果。

现有方案：通过对市面上的分析调研，目前还没有产品或者方案能实现对电梯乘客异常行为的监测和预警。

本发明方案及原理：本发明针对电梯轿厢环境中乘客的异常行为识别和监测，是通过安装在轿厢内部的智能摄像头4和基于图像和视频的深度神经网络识别算法组成，可以实现：轿厢内蹦跳、轿厢内吸烟、乘客晕倒、小孩独自乘梯、移动/遮挡摄像头、阻挡轿厢门17关闭、强行扒轿门、依靠轿门等乘客异常行为。具体实现原理为：

现以乘客晕倒为例进行叙述，其他乘客异常行为识别的实现原理，与其一致：

在研发阶段会通过智能摄像头4采集大量的关于轿厢内乘客晕倒的图片和视频资源，给到计算机进行自学习，目的是采集“乘客晕倒”这种行为的特征值(如晕倒时会躺在轿厢，身体的某些部分会接触轿厢底部等)，然后建立数据模型库，分析出电梯晕倒的深度学习识别算法，并把该算法部署到计算单元5中；

设备安装后，智能摄像头4采集的视频流会通过连线到达计算单元5中；

计算单元5会对这些视频流进行实时的监控分析，如果发现视频流中的某一种行为特征和算法模型库中“乘客晕倒”的行为匹配，则计算单元5中会认为发生了乘客晕倒，会马上触发预警信号；

预警信号通过轿顶无线网桥3→机房无线网桥2→楼顶无线网桥1→物业楼顶无线网桥11，将预警信号发送到13云服务器；

云服务器13收到电梯预警信息推送后，先查找触发该信号的电梯对应的物业电梯管理员和相关维保员，找到后向其对应的物业电脑端15或者移动手机终端14发送对应的电梯预警推送；

对应物业电梯管理员和相关维保员通过物业电脑端15或者移动手机终端14收到预警后，打开系统，能看到对应的电梯预警详情，以及通过智能摄像头4拍摄的乘客晕倒的照片或视频。便于维修人员提前诊断电梯故障，制定维修方案和采取措施。

目前针对电梯的异常行为分析识别率可以达到80％以上，后期通过算法的不断优化，识别率会不断上升。就像汽车的自动驾驶技术一样，随着不断的更新和算法升级，对外围环境的监测会越来越精确，对应的处理会越来越精准。

其优势在于：

1)实现了对电梯轿厢内乘客行为的分析和识别，提前预防和阻止这种行为给电梯安全运行带来的危害，避免安全事故发生；

2)整个产品的硬件成本较低，便于安装部署，便于市场化推广；

3)产品功能可以通过云端不断的升级和完善，降低了后期维护升级的成本。

替代方案：目前暂无更好的替代方案来实现对电梯内轿厢乘客的异常行为监控和识别。

本发明中未做详细描述的内容均为现有技术。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于智能硬件的电梯运行安全检测和预警识别系统，其特征在于，包括设于电梯轿厢内的智能摄像头(4)、麦克风(9)、喇叭(10)及紧急呼叫按钮(16)，电梯轿顶设有轿顶无线网桥(3)、计算单元(5)、加速度传感器(6)及气压传感器(7)，电梯轿厢门(17)位置设有光电感应传感器(8)；所述计算单元(5)内设信息发送/接收模块、判断模块及信息处理模块；

所述轿顶无线网桥(3)依次无线连接机房无线网桥(2)、楼顶无线网桥(1)、物业楼顶无线网桥(11)，所述物业楼顶无线网桥(11)设于物业办公室(12)的楼顶，所述物业办公室(12)设有物业电脑端(15)，在云端部署云服务器(13)，所述云服务器(13)通过光纤或宽带连接物业楼顶无线网桥(11)，所述物业电脑端(15)及移动手机终端(14)通过无线或有线的方式连接云服务器(13)；

所述智能摄像头(4)通过轿顶无线网桥(3)连接计算单元(5)，所述加速度传感器(6)、气压传感器(7)、光电感应传感器(8)、麦克风(9)、喇叭(10)及紧急呼叫按钮(16)均连接计算单元(5)，并将信号传输给计算单元(5)，所述计算单元(5)通过轿顶无线网桥(3)、机房无线网桥(2)、楼顶无线网桥(1)及物业楼顶无线网桥(11)连接云服务器(13)；

所述计算单元(5)内置深度神经网络图像识别算法及人脸识别算法，通过对视频信号的解析，通过比对人脸特征值将每个人的人脸特征值提取出来，并进行标记和保存；

本系统还配备UPS应急电源，用于系统在断电情况下仍可以正常工作。

2.根据权利要求1所述的一种基于智能硬件的电梯运行安全检测和预警识别系统，其特征在于，所述智能摄像头(4)用于获取轿厢内的视频画面、识别电梯轿厢门(17)开关状态、识别电梯轿厢内楼层显示面板，并将信息传输给计算单元(5)；

所述加速度传感器(6)用于识别监测电梯上下行及静止状态，并将信号反馈给计算单元(5)；

所述气压传感器(7)用于识别电梯所处楼层，并将信号反馈给计算单元(5)；

所述光电感应传感器(8)及计算单元(5)相结合，实现对电梯轿厢门(17)是否开关的识别及监测。

3.根据权利要求1所述的一种基于智能硬件的电梯运行安全检测和预警识别系统，其特征在于，通过将智能摄像头(4)、深度神经网络图像识别算法及人脸识别算法结合，实现陌生人自动识别并预警；

通过将智能摄像头(4)及计算单元(5)相结合，实现识别电梯的“开关门异常”故障、“电梯非平层停靠”故障并预警；

通过将计算单元(5)及加速度传感器(6)相结合，实现识别电梯的“轿厢晃动”故障、“运行速度异常”故障并预警；

通过将智能摄像头(4)及深度神经网络图像识别算法结合，实现电梯轿厢中乘客异常行为的识别、监测及报警。

4.根据权利要求1所述的一种基于智能硬件的电梯运行安全检测和预警识别系统，其特征在于，所述麦克风(9)及喇叭(10)在轿厢内独立部署。

5.根据权利要求1所述的一种基于智能硬件的电梯运行安全检测和预警识别系统，其特征在于，所述轿顶无线网桥(3)、机房无线网桥(2)、楼顶无线网桥(1)及物业楼顶无线网桥(11)均为高速网桥。

6.根据权利要求1至5任一项所述的一种基于智能硬件的电梯运行安全检测和预警识别系统，其特征在于，所述加速度传感器(6)为矢量加速度传感器。