一、建设目标

该项目基于先进的大数据和深度学习技术，构建一个智能化的电梯状态监测与健康管理平台，提升电梯管理的智能化水平，确保电梯的安全性和高效运行。具体建设目标包括：

1、实现全面的实时监控：在不破坏电梯原有结构的前提下，采集电梯各个系统的运行状态信息和环境数据，构建一个多源信息监测的协同分析系统，实现对电梯运行状态的实时监控。

2、增强故障预警与隐患控制能力：通过对电梯运行过程中产生的异常信号和潜在故障源的深入分析和评估，准确掌握电梯系统的当前安全状态，预测可能的变化趋势，及时预警并控制突发性安全问题或长期性安全隐患，防患于未然。

3、电梯健康诊断与寿命预测：通过对电梯运行数据的长期监测与分析，利用大数据和深度学习算法，评估电梯各个系统和部件的健康状态，提供精准的寿命预测，为设备的维护和更新提供科学依据，帮助物业和维保公司制定更为合理的维护计划，从而有效防止突发故障，延长电梯的使用周期，确保设备始终处于最佳运行状态。

4、电梯全生命周期管理：借助大量电梯状态数据的分析，全面挖掘数据价值，提供精准的维保建议，确保维修保养的及时性和有效性，延长电梯设备的使用寿命，最大化设备的运营效率。

5、降低维护成本与停机时间：通过智能化的监控和管理系统，减少故障发生的概率和严重性，从而降低电梯的维护成本和停机时间，为用户提供强有力的数据支持，提升电梯的整体运营效率。

6、提升公共安全与用户体验：构建和实施该综合管控平台，全面提升电梯的安全性和可靠性，保障公众的出行安全，改善用户的乘梯体验，推动电梯行业的智慧化发展，为城市建设和社会进步提供坚实保障。

二、系统架构

该平台的系统架构由电梯本地设备层和平台层两部分组成，旨在实现电梯状态监测与健康管理的全流程智能化管理。

在电梯本地设备层，安装电梯安全运行智能数据终端，负责采集电梯各子系统的数据，包括运行状态、传感器数据、视频信息等。电梯数据终端集成统计与算法分析功能，能够在本地对数据进行初步处理，提取出有价值的数据指标。通过内置的通信模块，实现数据的实时、高频上传。处理后的数据能够快速、安全地传输至平台，确保电梯运行状态的连续监测和实时健康管理。

平台层作为该系统的核心，具备强大的数据接入与管理能力。平台通过丰富的API接口，支持设备管理、数据存储及分析、故障诊断算法引擎、大数据分析预测及告警、消息推送、位置管理、事件管理等功能。平台不仅能够实时接收并处理电梯本地端上传的运行数据，还可以通过智能算法对数据进行深入分析和预测，将结果反馈至电梯本地数据终端。基于这些功能，平台能够满足电梯安全运行监测系统的深度定制开发需求，为电梯的全生命周期管理提供有力支持。

三、方案概述

本方案旨在构建一个智能化的电梯状态监测与健康管理平台，利用先进的物联网、大数据分析技术，全面提升电梯的管理效率和安全水平。方案通过实时监控电梯的运行状态，进行故障预警、健康诊断和寿命预测，实现对电梯的全生命周期管理。平台的设计充分考虑行业现状和实际需求，集成多源数据采集、智能分析和智能运维等功能，为物业管理、维保单位和监管部门提供强有力的支持。

3.1  方案配置清单

3.2  电梯数据终端

图3.1  电梯数据终端

电梯数据终端作为产业数字化和分布式应用载体，具备集成、采集、通讯、服务、应用、交互等多项能力，主要由采集单元、边缘计算单元、存储模块和通信模块组成，各组成模块功能如下：

1）采集单元主要负责与电梯PLC系统进行数据通信，它能够兼容多种电梯控制协议，确保能够准确、稳定地从电梯各个子系统中获取实时数据；电梯各子系统包括：控制系统、门系统、曳引系统、制动系统以及安全监控系统等；

2）边缘计算单元是电梯数据终端的“智能大脑”，内置智能算法，包括：数据过滤、异常检测、趋势分析、健康诊断等，用于实时处理和分析采集到的各类数据，并将分析结果存储于本地；

3）存储模块用于存储本地数据集边缘计算结果，具备缓存数据的功能，在网络不畅或者系统维护时防止数据丢失；存储容量根据需求配置，支持循环覆盖或定期备份；

4）通信模块负责将处理之后的数据上传至电梯状态监测和健康管理平台；通信模块支持多重传输协议，如4G/5G、WIFI、LoRa等，确保数据能够在不同环境下稳定、高效地传输。数据传输过程中，经加密处理，保障数据安全。

该数据终端综合运用传感技术、现场总线技术、无线传感网络技术、远程监测技术、计算机网络技术等安全检测监控技术对电梯的安全运行健康状况进行实时、动态和数字化采集与存储，构建电梯系统多源关联信息共享平台。电梯数据终端可实现的具体功能如下：

1、多源异构数据采集：

电梯数据终端通过与电梯PLC系统和现场传感器的接口，实时采集电梯多个子系统的运行数据。这些数据包括但不限于电梯的速度、位置、加速度、负载、温度、振动、门状态等，确保全面监控电梯的运行状态。        

2、数据存储：

周期性采集多个子系统数据并存储到数据库。数据库服务器中的数据存储方式采用配置式，即现场人员可以根据需求对PLC内数据和其他相关数据进行自由选择存储，并对变量的扫描周期、存储周期进行配置。数据库中的数据将作为大数据分析及其他功能的数据分析基础。

3、数据分析与预警：

1）实时数据分析

研究数据突变、数据异常的诊断方法，对电梯曳引系统的温度、电压、电流、噪声以及振动等实时监测参数进行数据分析，提高状态变量异常的识别能力。对电梯运行健康状态进行动态分析，并以曲线、柱状图和图表的形式展示给用户。

2）数据预警性分析

多参数数据协同分析：针对电梯曳引系统的温度、电压、电流、噪声以及振动等变量，进行协同分析，挖掘更准确的预警提示信息。通过变量的关联性分析，得出各变量的动态变化区域；根据电梯运行过程中各变量的变化趋势与变化区域的关系，提前预测电梯异常和故障，及时给出预警。

时序分析：针对电梯控制系统，对关键参数包括速度、加速度、减速度、振动等数据进行全面的时序工况分析，全面掌握控制系统的工作状态，并在运行过程中识别出异常波动和变化。

趋势预测：通过时序数据的连续性和历史趋势分析，识别出电梯运行过程中潜在的隐患，帮助维保人员在故障真正发生前采取预防措施，避免因系统故障导致的停机和安全事故；平台还可以分析电梯长时间运行后的加速度、减速度、振动变化趋势，识别电梯控制系统可能存在的磨损或者老化迹象，及时安排维护或者零部件更换，确保电梯持续稳定运行；

故障根源分析。研究电梯基于速度、加减速、温度、电压、电流、噪声以及振动变化的关联变量分析模型，基于多个变量的变化关系，对电梯的异常报警进行关联分析。建立电梯的异常报警数据库，基于相似数据段查找的算法，对当前报警数据进行相似性查找，以达到快速且准确地完成报警根源分析的目的。

4、远程配置与升级：

数据终端支持远程管理和固件升级功能，运维人员可以通过平台远程调整终端的配置参数、更新算法模型，或进行系统升级，确保终端始终保持最佳工作状态，满足动态变化的监控需求。

3.3  电梯状态监测与健康管理平台

3.3.1  平台架构

电梯状态监测与健康管理平台是一种集成化的智能管理系统，用于实时监控电梯运行状态、进行故障预警、健康诊断以及寿命预测，全面提升电梯的安全性和运营效率。该平台将电梯系统转变成一个高度智能化的管理系统，实现对电梯、部件、运行参数、故障信息及健康状态的透明可视化，保障电梯全生命周期的智能运维管理。通过更快速的信息传递、更高效的故障预警和更灵活的维护管理，满足电梯系统的安全运行需求，做到设备零停机、性能最优化、安全零事故。

整个系统的数据采集与存储、数据分析与应用均采用分布式运算结构，各个子系统之间耦合度低，彼此之间不产生数据依赖。这种架构不仅能够提升平台的稳定性和效率，还特别强调对电梯运行管理和故障预防的重要性，确保每一步操作都符合严格的安全与性能标准。通过精准监控和优化每个关键运行环节，确保整个电梯系统的高效、安全和低故障率。

图3.2  电梯状态监测与健康管理平台架构

3.3.2  平台功能概述

1、3D可视化

电梯状态监测与健康管理平台的3D可视化看板，通过实景还原和精细化的3D建模，将电梯及其所在楼宇的物理环境逼真呈现，提供对电梯及其运行环境的全方位、立体化监控与管理。集成楼宇内所有电梯的信息，并支持实时监测电梯的运行状态，包括速度、载重、振动等关键参数。此外，3D可视化模块展示了电梯故障统计和告警趋势分析结果，帮助用户直观识别故障频发区域和潜在问题。通过健康分析，系统实时展示电梯的健康状态，并在三维视图中展示电梯的实时运行状态，确保管理人员能够全面掌握电梯的工作情况，实现精准高效的电梯管理。

图3.3  电梯3D可视化整体场景

图3.4  电梯3D可视化单电梯实时监控

2、数据总览

图3.5  电梯状态监测与健康管理平台数据概览

数据概览以地图为核心，直观展示电梯的地理分布和运行情况。出现故障的电梯通过动态闪烁进行突出显示，以便快速定位和识别。页面不仅展示电梯的实时定位和状态，还集成丰富的运营数据和分析结果，包括今日事件统计、停梯原因分析、电梯预警次数、实时告警信息、以及每台电梯的健康状态。用户可以通过数据概览页面全面了解当前电梯网络的运行情况，识别潜在风险，掌握故障趋势和预警信息，从而实现对电梯运行的全局监控与智能化管理，确保及时应对突发事件，优化维护策略，提升管理效率。

3、电梯监控

图3.6  电梯状态监测与健康管理平台电梯监控

电梯运行状态实时可知是有效监管的前提，利用电梯物联网技术实现电梯物理状态、运行数据、使用环境等多维数据智能采集和实时在线监测。通过树状结构展示园区场景，以楼宇为单位，卡片化呈现每个楼宇内所有电梯的实时状态。用户可以快速浏览各电梯的当前运行情况。进入单个电梯的详细监控页面，可查看实时视频监控、获取精确的运行状态信息、以及访问历史运行统计数据。该功能使管理人员能够全方位、实时掌握电梯的运行动态，确保电梯的安全、高效运营。

4、健康评估

健康评估利用内置的智能评估算法，对电梯的整体健康状态进行全面、精确的评估。该算法综合分析电梯的多维数据，包括物理状态、运行数据、维护记录、乘客体验和使用情况等，生成健康指数、安全指数、管理指数、舒适指数及使用指数等关键指标。通过这些指标的综合权重分析，平台能够实时评估电梯的健康状况，识别潜在的故障风险和管理盲点。平台的算法还考虑历史数据和趋势变化，提供动态的健康状态预测，帮助管理人员及时采取预防性维护措施，优化电梯的运行和维护策略，确保设备的安全性、可靠性和用户满意度的持续提升。这种全方位的健康评估功能为电梯的高效运营和安全管理提供强有力的数据支持。

图3.7  电梯状态监测于健康管理平台电梯健康评估

5、故障预诊

平台的诊断分析整合多种高级算法，为电梯故障诊断和预警提供全面、精准的支持。通过多参数数据协同分析，平台对电梯曳引系统的温度、电压、电流、噪声和振动等关键变量进行深度关联分析，识别出各变量的动态变化区域，并根据趋势预测潜在的异常和故障，及时发出预警。时序分析功能则专注于电梯控制系统的速度、加速度、减速度和振动等参数，全面掌握系统的运行状态，识别异常波动。通过趋势预测模块，平台利用时序数据的连续性和历史趋势分析，提前识别出潜在的隐患，帮助维保人员采取预防性措施，避免故障引发的停机和安全事故。此外，故障根源分析功能通过建立基于多变量变化关系的模型，结合异常报警数据库和相似性查找算法，快速、准确地定位故障根源，为高效的故障处理提供有力支持，为电梯的安全运营和维护优化提供全面的保障。

图3.8  电梯状态监测与健康管理平台电梯诊断分析

6、运行分析

平台的运行报告功能按照时间维度对电梯的历史运行事件的查询与统计分析。用户可以根据具体需求，选择特定的时间段，查询电梯在该时段内的故障明细、检修事件及运行参量等详细信息。系统将基于这些数据生成全面的运行报告，报告内容涵盖电梯的运行状态评估、故障原因分析、维护记录及关键运行参数的变化趋势。最终，用户可将报告导出为标准化的PDF格式，以便于记录存档、分享和进一步分析。该功能为管理人员提供全面的运行历史数据支持，有助于优化电梯维护策略，提升运营管理的整体效率。

图3.9  电梯状态监测与健康管理平台电梯运行报告

7、智能运维

智能运维是电梯状态监测与健康管理平台的重要组成部分，通过智能化手段显著提升电梯的维护管理效率和精准度。该模块提供预测性维护功能，实时监测电梯的运行状态，提前识别潜在故障，并生成工单，分配给维保人员，确保及时处理问题。远程诊断与维护支持功能使维保人员能够快速定位并解决问题，有效缩短故障处理时间。模块还智能化管理备件库存，根据部件磨损情况和预测数据，优化备件采购和更换计划。此外，系统自动记录和分析所有维护操作，生成详细的绩效报告，帮助管理者优化维保团队的资源配置和工作流程。通过这些功能，智能运维模块确保电梯系统的安全、稳定运行，延长设备使用寿命，并显著减少故障发生频率。

图3.10  电梯状态监测与健康管理平台电梯智能工单

8、全生命周期管理

基于电梯使用过程中记录的故障、事件、运行频率、维保状况等全过程数据，平台的全生命周期管理功能为电梯的质量安全溯源提供了强大的技术数据支撑。该功能通过全面收集和整合电梯在其整个使用周期内的关键数据，对电梯的运行状态、性能变化、维护记录进行系统化分析。平台能够追踪每台电梯的运行轨迹，评估其在不同阶段的健康状况和使用效率，识别潜在风险并提供针对性的维护建议。通过全生命周期管理，平台不仅保障了电梯的安全性和可靠性，还为运营方和维保单位提供了科学的决策依据，确保设备从安装到报废的每一阶段都能得到有效监控和管理，延长电梯的使用寿命，优化全周期运营成本。

四、实施步骤

图4.1  实施步骤

n 调研阶段：深入了解当前电梯管理和监控的实际需求与面临的挑战，收集关于电梯运行、维护和管理的现状数据、识别存在的痛点和需求；

n 分析阶段：基于调研结果，确认项目的具体目标，并制定详细的实施规划；

n 定义阶段：确定系统功能模块、用户需求文档、项目范围说明书等核心文档，并明确每个阶段的里程碑和可交付物；

n 设计阶段：进行详细的技术设计和业务流程设计；

n 开发阶段：根据设计阶段确定的方案进行软件开发、硬件配置、系统集成以及全面的系统测试；

n 实施阶段：将解决方案部署到生产环境中，并提供全面的培训支持；

n 优化阶段：继续跟踪系统的运行情况，收集用户反馈，进行持续改进。

五、效益预测

1）降低维护成本：通过实时监控电梯运行状态和精准的故障预警，预计可减少紧急维修和非计划性停机的发生，降低相关的维护费用。通过寿命预测功能优化维保计划，延长设备的使用周期，减少更换频率，为设备运营方节约大笔支出。此外，平台通过对电梯的全生命周期管理，有效提高电梯的运行效率和利用率，延长设备的使用寿命，最大化资产的经济价值，提升整体投资回报率。预计年维护成本可降低 5%~15%。

2）提升管理效率：通过数据可视化交互实施掌握电梯运维状态，做到全生命周期管控；辅以大数据分析实现对电梯运行和资产管理的精准决策，降低主观失误率；数据高效流转确保管理人员通过远程监控全面掌握电梯现场信息，加强对电梯运行过程中的运维管控；平台的智能化管控帮助物业、维保单位和监管部门更科学、更有效地监控电梯运行，推动电梯行业的规范化、标准化发展，管控效率预期可提高20%。

3）资产效率提升：资产数字化赋能电梯现场设备具备价值属性，挖掘资产潜力和利用价值，进一步提升和丰富电梯资产的可配置性；通过实时态和历史态衍生数据诊断电梯健康状态，分析设备潜在问题，提供合理化运维策略，提升运维水平和效率，延长电梯寿命；同时，平台的故障预警和快速响应功能确保电梯的高可用性，通过数据驱动的决策减少不必要的维护和运营资源的浪费。这些举措预计可带来高达30%的综合效益提升。

4）提高用户满意度：平台实时采集和分析电梯运行数据，及时发现潜在的故障隐患，在故障发生之前，发出预警，避免突发故障的发生，电梯相关的安全事件预计将减少15%~20%；同时，电梯健康状态的持续监测和维保工作的优化安排，用户乘梯过程中的不安全感和焦虑感将大大降低，投诉率预计减少20%~

30%。这种全方位的安全保障和优质体验，将增强公众对电梯使用的信心，提升用户满意度。